CAD について:主な利点とラピッド プロトタイピング アプリケーション

CAD は Computer-Aided Design の略称です。コンピューター ソフトウェアを使用して、提案された製品の 3 次元モデルを作成するプロセスです。このタイプのソフトウェアは、製図やモデルを作成するために多くの業界で使用されています。 2 次元図面と、正確な測定による 3 次元モデルの両方を設計するために使用できます。

この記事を読んでいるということは、おそらく、手作業による図面に対する CAD の利点や、ラピッド プロトタイピングやコンピューター支援による製造における CAD の重要性について知りたいと考えていることでしょう。設計における CAD の重要な役割と、CAD がどのように製品開発ワークフローを簡素化しているかを認識することは、特にリモートワークが新たな常態になりつつあるこの時代において重要です。

コンピュータ支援設計 設計 (CAD) とは何ですか?

コンピュータ支援設計ソフトウェアの起源は、Ivan Sutherland が Sketchpad を開発した 1963 年に遡り、1971 年に Patrick J. Hanratty 博士が Automated Drafting and Machinening (ADAM) を導入しました。

それ以来、コンピュータ支援エンジニアリングおよび設計ソフトウェアは大きな進歩を遂げ、設計ワークフローを簡単で快適なものにする自動化された機能セットと設計ツールの導入によりコンピュータ システムが向上するにつれて、より高度なものになりました。 CAD が開発される前は、設計者は鉛筆、定規、コンパス、製図板、定規などを使用して 2D 図面を作成していました。

CAD は Computer-Aided Design の略称で、エンジニアリング、建築、工業製品の設計において、製品や構造の 2D および 3D モデリングにコンピュータ ソフトウェアを使用することです。これは、エンジニア、デザイナー、技術者、建築家にまったく新しいレベルの可能性をもたらすため、紙と鉛筆のスケッチに代わるものではありません。

CAD には手動製図と比べてどのような利点がありますか?

CAD には手動図面に比べて多くの利点があるため、今日の設計市場では不可欠なツールとなっています。これらの利点は、現代のエンジニアや製品デザイナーにさまざまな方法で役立ちます。

1.生産性

CAD プログラムは、設計プロセスの生産性を向上させるさまざまなツールや機能を追加することで継続的に進化しています。これらのツールは、製品開発の時間を短縮し、製造コストを削減し、間違いの余地を少なくすることでエラーを減らし、製品の品質も向上します。

手作業で図面を描く場合、変更が必要な場合はスケッチを破棄し、完全にゼロから開始する必要があります。デジタル図面は、CAD 設計プログラムを使用して非常に簡単に編集でき、最初から描き直すことなく、無限の修正バリエーションを作成できます。単一モデルのさまざまな部分をさまざまな設計者が個別に描画し、CAD で組み立てることができます。

また、ほぼすべての CAD システムには、設計者が適切なサイズを選択して組み立てることができる一連の標準コンポーネント (ボルト、ネジ、ナットなどの留め具) が備わっています。 2D 図面、断面図、詳細図、補助図は、推奨される標準規約に従って 3D モデルから生成できます。

2.精度

手動製図では、CAD 製図のように正確な技術図面を作成することができません。 CAD プログラムには、設計および図面の規則や標準に従って開発された機能やツールがあり、設計者がエラーの割合を減らすのに役立ちます。また、手動図面では非常に難しい設計の複雑な機能も、CAD でははるかに簡単に作成できます。

3.読みやすさ

手動の図面は時々不明確になることがありますが、CAD 図面の場合は異なります。モデルが非常に複雑で、多くのパーツや機能がある場合でも、CAD プログラムは一時的に重要でないパーツを削除し、残りの特定の詳細に焦点を当てるためにツールを表示または非表示にする必要がありますが、これは紙と鉛筆での描画では完全には不可能です。

さらに、CAD 設計で 3D アイソメ図と断面図を利用できるため、手動設計ではやはり非常に時間のかかる作業である回転とスライスがそれぞれ可能になるため、視認性と理解力が向上します。

4.プレゼンテーション

動きをシミュレートしたり、断面で内部部品を表示したり、さまざまな側面から表示したりできるため、プロトタイプを製造することなく仮想モデルを使用してデザインを提示することで、顧客や同僚の作業者に影響を与えることが簡単になります。さまざまなパーツが異なる色でレンダリングされた 3D モデルを使用すると、エンジニアリングの知識のない素人にもデザインの機能と美学を簡単に伝えることができます。

5.その後の操作

 CAD ソフトウェアは、図面の作成以外に、数式を使用した工学的な計算と分析の機能を備えています。たとえば、製品設計者は、通常、CAD プログラムで 1 回クリックするだけで、モデルの幾何学的特性 (面積、体積、重心など) と質量特性 (質量、密度) を計算できます。

さらに、多くの CAD プログラムは、モーション スタディとシミュレーション、パラメトリック モデリング、構造、熱、流体などの有限要素解析をサポートしており、設計者が製造前にモデルの強度、機能、その他の特性を分析および強化するのに役立ちます。

共有とコラボレーション

手動図面に対する CAD 図面のもう 1 つの大きな利点は、ある設計者がモデルを作成し、たとえ世界の反対側にいる設計者にそれを送信できることです。受信者はモデルの履歴を表示し、モデルがどのように設計されているかを正確に確認し、編集することができます。  これは手描きでは難しすぎます。

ほとんどの CAD システムは、クラウド共有ツールと自動化されたデータ管理ツールを採用することで、リモート作業での共同作業を継続的に容易にし、エンジニアがどこからでも、どのデバイスでも同じ設計をリアルタイムで同時に編集できるようにしています。

6.ドキュメント

モデリング後、部品、アセンブリ、サブアセンブリ、部品表の直線寸法および角度寸法と測定値がデジタル的に記録され、将来の参照および使用のために保存されます。従来の手描きの場合、損傷や劣化が起こりやすいスケッチ用紙は棚に置かなければなりません。

CAD の業界応用

現在、商用 CAD ソフトウェア パッケージは、時間を節約し、CAM などの他のコンピュータ支援生産システムとの良好なコラボレーションとシームレスな統合を保証するため、工場、設計事務所、学術機関での設計ツールとして必須となっています。

多くの産業。工場、建築、製品設計事務所などは、設計ワークフローと最終製品の納品を最適化するために CAD を活用しています。 CAD は、社内および業界を超えたコラボレーションと並行したエンジニアリング作業を強化します。

CAD および CAM (コンピューター支援製造)

イメージどおりのモデルを作成するだけでなく、CAD/CAM と呼ばれるプロセスでのデジタル化された製造と CAD を併用します。 CAD を CAM と組み合わせると、プロセスと生産の計画、スケジュール設定、生産管理、品質管理など、製品の生産段階全体を支援します。

CAD/CAM では、CAD ソフトウェアの電子出力ファイルが部品製造プロセスで使用されるため、設計プロセスと製造プロセスが融合されます。これにより、ワークフローのどの部分でも変更を加えることができ、原材料から完成品までの時間が短縮されます。

CAD ソフトウェアを使用すると、構造、熱、振動、動作の定常状態、および過渡シミュレーションを実行して、問題を調査および診断できます。これは、設計パラメータを反復して改善を確認することで、小さな変更を加えるのに役立ちます。

ラピッド プロトタイピングと製造における CAD

ラピッド プロトタイピングでは、デザイナーは何度も反復することなく、最初から想像力と革新的なアイデアを実際の生活に反映させることができます。これにより、同僚、顧客、さらにはエンドユーザーにアイデアを視覚的に、実際の経験を通じて伝え、フィードバックやデザイン コンセプトの証明を得る素晴らしい機会が得られます。

ラピッドプロトタイピングは時間と無駄を最小限に抑え、特にカスタム製品や複雑な製品を提供する企業にとって創造的な設計プロセスを促進します。ほぼすべてのラピッド プロトタイピング手法はプロトタイプの作成にコンピュータ支援設計に依存しているため、CAD がラピッド プロトタイピングの中心であると言えます。それでは、CAD が機械加工と積層造形のラピッド プロトタイピング技術の両方をどのように自動化するかを簡単に見てみましょう。

1. CNC 加工を備えた CAD

精密多軸フライス加工、旋削、EDM、ワイヤ EDM、研削からなる CNC プロトタイピングは、材料の大部分を除去してプロトタイプを作成するサブトラクティブ プロセスです。他の試作方法では成形が難しい幅広いエンジニアリング材料を CNC 機械加工で作成できます。ほとんどの CNC 機械は、切削工具の方向、切削速度、送り速度、切削深さを決定する G コードを使用して動作します。また、G コードは CAD ファイルの DXF 形式から取得できます。

2. 3D プリントを備えた CAD

CAD ソフトウェアは、3D モデルを最初から作成するために必要なツールをユーザーに提供します。このモデルは処理、スライスされ、3D プリンターに送信されて印刷されます。 3D モデルの作成は、オブジェクトまたはコンセプトの物理的な現実世界のレプリカを作成するための最初のステップです。

CAD ソフトウェアを使用すると、モデルをスライス ソフトウェアと互換性のあるファイル形式にエクスポートできます。このスライス ソフトウェアは、モデルを 3D プリンタで解釈できる G コード命令に変換します。プリンターがこれらの指示を受け取ると、元のデジタル モデルの物理的なレプリカを作成できます。

3.真空鋳造を使用した CAD

真空鋳造では、シリコン型を使用して、真空下で高品質のプラスチックおよびゴム部品を製造します。金型作成に使用されるマスター パターンは 3D CAD モデルで作成され、1 つのプロトタイピング技術で製造されます。

結論

ラピッド プロトタイピングでも CAD を使用すると、多くの利点があります。 CAD ソフトウェアは常に進化し、より使いやすくなり、経験の浅い人でも複雑なモデルを簡単に作成できるようになりました。さらに、CAD で作成されたプロトタイプは簡単に変更してテストできるため、より効率的な設計プロセスが可能になります。

すでに CAD ファイルをお持ちですが、アイデアを実現する方法について心配していますか? WayKen はいつでもあなたをお手伝いします。

当社は、高品質な試作品や機械加工部品の生産で優れた実績を誇るラピッドプロトタイピングのトップメーカーです。長年にわたる機械加工の経験とアプローチにより、CNC 機械加工サービス、3D プリント、射出成形などのさまざまなプロセスに対応できます。そのため、今すぐ CAD ファイルをアップロードしてください。CAD 青写真を取得して、可能な限り最良の方法で実現させます。

よくある質問

CAD にはどのソフトウェアが使用されていますか?

一般的な CAD ソフトウェアは、AutoCAD、CATIA、Fusion 360、Inventor、SolidWorks、Onshape、Solidedges です。

2D CAD 製図と比べて 3D の利点は何ですか?

 3D モデルは、工学図面の知識がない人にとっても視覚的に優れています。デザイナーが見たときの満足感は2Dよりも大きいです。もちろん、3D モデルから 2D ビューを生成することもできます

CAD の制限は何ですか?

設計者は、CAD でモデル化できる派手な想像力を頭の中に持つことがありますが、物理的に実現するにはコストがかかります。 CAD ユーザーは、各商用 CAD プログラムを使用するためのトレーニングが必要です