Design Tip

製品開発の強化に必見!デジタルマニュファクチャリングに最適な3D CADソフトウェアの選び方

射出成形 ・ CNC切削加工 > 月刊Design Tips > 製品開発の強化に必見!デジタルマニュファクチャリングに最適な3D CADソフトウェアの選び方

--------------------------------------------------------------------
※本記事は米プロトラブズにて編集・作成されたものです。文中の一部サービスには日本では未展開のものも含まれています。
--------------------------------------------------------------------
周囲を見回すと、家、家具、自動車、照明機器、スマートフォンからパソコンに至るまで、私たちの手に触れるものの多くが3D CADComputer Aided Design)で設計された可能性があることに気が付きます。3D CADを使えば、製品を3Dで表現できるだけでなく、必要に応じて多彩な機能を使って、非常に複雑なパーツを設計したり、作成した3Dデータを利用して構造解析をおこなったり、それが製造可能なのかを解析することもできます。

プロトラブズに3D CADデータをご提供いただくと、パーツファイルのアップロードから数時間以内に詳細な製造性解析(DFM)のフィードバックをご提供しております。これは、開発プロセス全体を加速し、競争力を高めるものです。

3D CADソフトウェア

試作や量産品パーツの開発おいては、世界的にもよく使用されているいくつかの3D CADソフトウェアがあります。多くの場合、それらのソフトウェア間でデータ交換やそのデータを使用して別のCAD上でデータの編集を行うことができます。

一般的に製品設計によく使用されている3D CADとファイルの拡張子例:

  • SolidWorks.sldprt
  • Autodesk Inventor.ipt
  • AutoCAD3D .dwg
  • PTC Creo.prt
  • CATIA.catpart)-プロトラブズでは受け付けていません。
  • SketchUp.skp)-プロトラブズでは受け付けていません。

異なるCAD間でのデータ交換に利用される中間ファイル形式:

  • IGES(.igs)
  • STEP(.stp)
  • ASIS(.sat)
  • Parasolid(.x_t、.x_b)
  • Stereolithography (.stl) –プロトラブズでは、切削加工サービスでのみ受け付けています。

プロトラブズでは一部のネイティブファイル形式および上記の中間ファイル形式に対応しています。一覧はこちらからご確認ください。

それぞれの3D CADは、細かい機能を見ていくと、異なるところがありますが、どのCADを用いても基本的なソリッドモデリングから、樹脂部品設計や金型設計、溶接、板金、配管設計、大規模アセンブリなどを行う拡張機能を持っているものがほとんどです。

3D CADの多くがリビジョン管理機能を備えているか、拡張機能として用意しています。これにより、設計プロセス全体を通してファイル名の変更を含め、データの変更履歴を効率的に追跡でき、常に最新の設計データを用いて作業を進めることができるようになっています。また、設計者が作業しているパーツにはロックがかかり、他の設計者はそのパーツを編集することができなくなるため、間違って上書きされてしまうこともなくなります。

 

さらに、いくつかのサブアセンブリを含む、複雑なアセンブリの場合には、アセンブリの上位で起こった変更はそれ以下のパーツやサブアセンブリすべてに影響が及びますが、データ管理機能を使っていれば、これらの変更が起きたことが通知され、影響を受けるパーツの更新ができるため、常に変更に対応した設計を進めることができます。

また、同じパーツの異なるリビジョン間の形状やフィーチャーを比較して、肉厚、抜き勾配、対称性やその他の設計上必要な確認をおこなったり、それ以外にも部品表(BOM)作成機能など、単に3D設計をするだけではない、多くの機能が備わっています。 

中間ファイル形式

異なる3D CAD間でデータを受け渡す場合、ソリッドモデルの形状情報は伝わりますが、ファイル形式によっては、データ変換の過程で失われる設計要素があります。そのため、業界団体などが規格を定めた中間ファイル形式に変換して、異なるCAD間で3Dデータの交換を行うことが慣例になっています。中間ファイル形式でも一般的に使用されているのがSTEPStandard for the Exchange of Product model data)とIGESInitial Graphics Exchange Specification)で、3Dプリンターで使用されるSTLStereolithography)も中間ファイル形式と考えることができます。

プロトラブズではこれらの中間ファイル形式に対応していますので、どの3D CADを使用していても、これらの中間ファイル形式に出力さえできれば、射出成形や切削加工に対応することができます。ただし、STL形式のデータは切削加工サービスのみとなります。

パラメトリックなデータ vs 単純なソリッド

異なる3D CAD間で中間ファイルをやり取りすると、モデリングの履歴をはじめとする様々な設計情報が失われて、形状のみの単純なソリッドになってしまいます。これは、もはやデータにはパラメトリックの属性情報が含まれていない状態です。例えば、パーツのある面を動かしたとき、実際には関連する形状と拘束がかかっていたとしても、自動的に追従して動いてはくれません。設計者自身でその変更の影響を計算し直して形状を変えることはできても、その変更を関連する形状に自動的に伝えることができないため、設計変更には細心の注意が必要な状況になります。しかし、同じ3D CAD間のネイティブファイルによるデータ交換であれば、通常はパラメトリックの情報を維持したまま作業をすることができます。 

モデルベースの定義(MBD)

3D CADでのジオメトリ寸法と幾何公差(GD&T)の定義の使用は、製造業界でますます広まりつつあります。これは製品設計の新しいアプローチであり、モデルベースの定義(MBD)と呼ばれています。3D CADデータに製品製造情報(PMI)の注釈を付けることで、表面仕上げ、材料、公差、その他の寸法情報などを製造業者に伝えることができ、従来の2D図面の作成が不要になります。

3D CADデータを設計と製造の単一の情報源として使用することで、サプライヤーと製品設計者の間の情報伝達が効率化されるため、製造時の自動化を推進し、設計サイクルを短縮するとともに、コスト削減などを推し進めることが可能になります。

SolidWorksPTC CreoSiemens NXなど、ほとんどのプロユースのCADソフトウェアパッケージは、MBDを用いた製品の設計と開発をサポートする機能を備えています。

3Dスキャナーで、加工パーツをスキャンし、設計者が指定する公差を使用して寸法と測定値を比較します。※米国工場でのみ対応しております。

※米プロトラブズでの限定サービス
米プロトラブズのサービスでは、3D CADデータにPMIを追加してご提供いただくことで、加工パーツのデジタル検査を行うことができます。3Dスキャナーを使用して、スキャニングした測定データとCADデータを重ね合せてカラーマップを生成し、穴の位置、2つの平面間、内径/外径など、お客様が指定した重要な寸法箇所の誤差を評価します。初回品検査(FAI)やその他の品質記録要件を満たすために使用することができます。

モデル変更案作成サービス

プロトラブズのシステムで解析可能なファイル形式でアップロードしていただくと、平均3時間で3Dデータを解析して、その結果を3Dで視覚的に解説したお見積りをお返ししています。これまではプロトラブズの短納期射出成形プロセスに必要とされる項目を「要設計変更」項目として解説するだけでしたが、201411月から「モデル変更案作成サービス」を開始しております。このサービスによって、抜き勾配の付加、肉厚の調整などの変更案を反映させたSTEPIGES形式のデータをご用意、ダウンロードしていただけるようになりました。変更案として作成できるのは、比較的簡単な変更のみに限られますが、選択肢の一つとして採用をご検討ください。

 本件に限らず、ご質問やご不明な点につきまして、当社カスタマーサービスエンジニアまでお気軽にお問い合わせください。

電話:0120-2610-25
Email:[email protected] 

関連項目: 射出成形 、 CNC 切削加工月刊Design Tips