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3DCADとは

製造業の発展とともに、図面を描く手段はドラフタを用いて手書きする手法から、作図や修正がしやすい2DCAD、仮想の3D空間上に形状を定義する3DCADへと進化を遂げてきました。
3DCADでは3Dモデルを回転させ任意の視点から見ることや断面を確認することで、より正確に形状を把握することができます。また3DCADで作成したモデルは図面としての役目だけではなく、他の用途にも活用できる特徴があります。

2DCADでは、立体を投影し、正面図・平面図・側面図といった固定した視点からのイメージを表現します。
そのため、図面の読み手に形状を把握させる情報が不足する場合は、別の図面を作成する必要があります。また、図面を理解するために、読み手側にも相応のスキルが必要となります。

対して3DCADでは、仮想の3D空間上に設計対象物を立体的に表現します。そのため、読み手は任意の視点からモデルを確認できるため、形状を正確に把握できます。
日本では製造に2D図面を用いるケースが多いですが、3DCADでは3Dモデルに連携した2D図面を作成しておき、設計変更の際は3Dモデルと2D図面のいずれかの変更を相互に反映させることもできます。

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2DCADの特徴

2DCADはこれまで長く用いられてきた設計・製造に必要な2D図面を正確に表現し、修正も容易にするツールです。

2DCADは安価な製品が多く、導入しやすいメリットがあります。


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3DCADの特徴

3DCADは仮想の3D空間上に設計対象物を立体的に表現するため形状の把握に有効です。そのため、図面の読み手への伝達ミス・勘違いを防ぐことができます。 また、2D図面では困難な部品同士の干渉検知や動作検証もでき、手戻りを減らすことができます。3DCADでは3Dモデルに材料情報を与え、それを元に質量・重心・体積などの算出や解析(設計検証)も可能です。

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3DCADのメリットの画像

3DCADは、企業のものづくり全体のスピードを飛躍的に向上させることができます。部門ごとの個別最適を求めるのでなく、企業全体の最適化を求めれば意外と早期にスピードアップが実現できます。

開発や設計のスピードアップこそが競合メーカに勝つ王道だと考えます。

スピードが速くなれば、魅力的な機能開発に時間が使えます。品質向上の活動にも時間が使えます。何よりも製品をいち早く市場に投入できます。市場で優位に立つためにはスピードアップを目指すべきです。

7つの得意技の画像

では、3DCADの先進企業ではどのようなメリットを出しているのでしょう。 3DCADを導入され成功を収めているものづくり企業各社の例を調べてみました。

01

設計した「もの」を素早く関係者に理解させることができた

SW素早く理解させる画像

デザインレビュー(DR・設計審査)などで他の設計者や他部門の方々にアイデアを求めることはよく行われています。その時、2次元図面だけでは、なかなか出席者に形状を理解してもらえませんでした。特に、新開発の機構部分などは、一番意見を求める部分にもかかわらず、あまり議論されなかった経験があります。恐らく出席者が構造を理解していなかったのでしょう。

3DCADで作った立体モデルを用意し、断面表示をうまく活用するようになってからは、様々な意見がデザインレビューで出てくるようになりました。

02

解析や試作、製造がスピードアップした

ものづくりに必要な設計検証(解析)や試作などにも3DCADデータは威力を発揮します。
設計検証用のCAEソフト、試作用の3次元プリンタ、製造のためのCAMやNCデータなどに3DCADデータがそのまま使えます。
2DCADを利用していた従来は、解析用にデータを作成したり、NC用には専用ツールで3次元モデリングを行っていました。そのころと比べると、3DCADのデータを活用することでこれらの作業にかかる日数が格段に短くなりました。

03

図面化が速くなった

図面の作成には、2つの要素があります。「もの」を設計する部分と、図面の体裁を整える部分です。
本来は前者の設計する部分にリソースを注入したいのですが、実際のところは後者の体裁を整える部分に結構な時間を費やしていました。例えば、基本となる三面図・矢視図・断面図を、どのような図面サイズ・尺度で納めるかなど、設計の本質でない部分を試行錯誤しています。3DCADを導入しても、物を作る過程で図面を作成するというものづくりの形態は変わりません。
ただ3DCADでは、3次元モデルと2次元図面の紐づけができます。一度図面を作成すれば寸法変更品などのバリエーション展開が簡単になります。例えば、ある製品の部品に変更があれば、その部品が使用されている全ての図面修正が必要です。ここに多くの時間を費やし、ミスも発生しますが、モデルを変えれば全ての図面に反映される恩恵は非常に大きいです。
また、必要に応じ、矢視図・断面図・拡大図などを簡単・確実に作成でき、部品表にも図面番号・素材寸法などの情報も自動的に表示できます。以上のような効果で図面体制を整える負担を、大幅に削減できました。

04

他部門と設計データが共有できるようになった

3DCADは、設計時に寸法値だけでなく、設計品の外観・構造・重量・構成部品やその個数などもデータとして持ちます。さらに顧客データ・コストなど、関連情報を付加して一括管理することができます。これらのデータをマーケティング部門・営業部門・調達部・原価把握部門など他の部門と共有することができます。
さらに、設計の最中からいち早く情報を把握することができ、万一手戻りが発生しても即刻対応することができます。設計品は構想設計から詳細設計、製造過程に至るまでリアルタイムに各関連部門からレビューを受けることができます。これらの恩恵を受けることで開発スタートから製品リリースまでの期間を大幅に短縮することができました。

05

新人や配転者の教育期間が大幅に短縮した

多くのルールがある2次元図面は、その学習にある程度の時間がかかります。さらに実務レベルの2次元図面をマスターするには、社内特有のルールなど多くの知識の修得が必要になってきます。
これらを新人や配転者に教育する場合、3DCADからスタートする方が、教わる側の理解するスピードが圧倒的に速いことがわかってきました。
それは、CADソフト操作の修得は2次元も3次元も大差はないにもかかわらず、形状がダイレクトに理解できる3DCADのほうが容易にルールなどを自分のものにできるからです。
また図面は本来、3次元の設計品を、2次元の図を使用して、誤解なく相手に伝えることを目的にしており、三面図、詳細図、断面図などを駆使して、相手に伝えるテクニックが求められます。ここの部分の習得には熟練を要しますが、これは設計者本来の業務ではないと考えます。そういう意味で3DCADでは設計者が本来の業務に注力できるといえます。また、現在では工業系の学校卒業生に3次元CADの基礎知識を持っている方が多い印象を受けます。

06

外部企業とのデータでの交換が実現した

設計したものを外部に委託して生産する場合、委託先業者から3DCADデータの提供を依頼されることが多くなってきました。
これは、製造請負業者にも3DCADが普及してきたことで、取引先間での伝達ミスや勘違いによる仕損じを減らしたい事が目的です。3DCADデータによる加工は、機械加工品・鋳物・樹脂成型品のみならず、板金成型品など、適用範囲が広がってきています。また、顧客の製品と係合する設計品を開発する場合においても、顧客の製品情報を、図面でなく3DCADデータとして提供を受けることも多くなってきています。外部の関連企業においても、自社と同様、3DCADデータをベースとした製品開発が進んでおり、3DCADデータの授受が必須といえる環境に変化してきています。もちろん自社内での3DCADデータの恩恵は大きく、期間も短縮されましたし、結果としてトータルコストも抑えることができました。

07

カタログや販促品が自作できた

従来は完成した試作品を写真撮影してから、製品カタログなどの販促品を作成していました。また、製品のチラシ・ポスター・製品カタログの制作や、必要な写真撮影・絵の製作を業者に委託していたため、製品が新しくなったり、改良する度、多くの費用や時間が必要になっていました。
操作しやすい3DCADのレンダリング機能を利用することで、実物写真並みの出来栄えでカタログを作成することができました。
3DCAD SOLIDWORKSのみならず、関連製品のVisualizeを利用することで、更にリアルなポスターや動画を作成することも可能になり、拡販ツールを充実させることができました。写真撮影に製品完成を待つ必要がなくなり、設計と同時にカタログ、販促品の製作を進めることで、製品リリースまでの準備期間を大幅に短縮することができました。
もちろん発売直前の外観変更にも迅速に対応することができ、いわゆる時間切れによる見切り発車の発売がなくなりました。製品発売時のプレスリリースで用いた画像はVisualizeで作成した製品外観です。写真よりもインパクトがあるきれいな仕上がりで大変満足です。

 3DCADはミスや手戻りの防止、作業量低減の効果があります。また、3Dモデルを他の用途へ活用することもできます。そのため、品質の向上、コストの低減、納期の短縮を実現します。3Dモデル活用には以下のような例が挙げられます。

解析(設計検証)

3Dモデルに材料情報を与えることで、解析(設計検証)をすることができます。解析により強度・重度・コストなど複数の観点から設計の妥当性を検討でき、手戻りを防ぐこともできます。

3Dプリンタによる試作

3Dモデルを3Dプリンタ用のデータ形式に変換することで、アイディアを簡単に実物として試作してみることができます。近年の3Dプリンタは試作の他にも一点物を制作する用途にも活用されています。

ドキュメントの作成

これまで製品マニュアルや組み立て指示書などのドキュメントには、写真撮影か図を描く方法が取られていました。3DCADのモデルを活用することで、ドキュメント作成の工数を大幅に抑えることができます。

カタログの作成

3DCADのモデルをレンダリングツールに取り込むことで、写真と比較しても遜色のない宣材画像を作成できます。設計の早い段階からカタログデータを作ることで、商品を早期に市場へ出すことができます。

 3DCAD選定のポイントは「使いやすいこと」「安心して使えること」だと多数の企業が考えています。その中でSOLIDWORKSは以下のような特長があり多くの企業で採用されています。

操作習得がしやすい

 SOLIDWORKSは操作の手数やマウスの移動量までも考慮されており操作性が非常に優れています。また、直感的に使えるようコマンドが整備されているため操作を容易に習得することができます。また、各スキルレベルにおいて習得に必要なコンテンツが充実しておりエンジニアのステップアップを手助けします。  
(遷移先:操作を習得しやすいコンテンツ群

コストパフォーマンスが高い

 SOLIDWORKS製品は導入しやすい価格設定で、必要機能に応じた製品ラインナップを準備しています。また、用途に応じスタンドアロンライセンスとネットワークライセンスの選択が可能です。
(遷移先:製品価格ページ

拡張性の高さ

 SOLIDWORKSで作成するモデルには形状の他、材料・部品名・部品番号などの情報を持たせることができます。その情報をCAE・図面管理・コミュニケーション・製造指示などの関連ツールに活用することができます。  
(遷移先:製品一覧ページ

 また、サプライヤー・ベンダ・顧客などの取引先が同じ3DCADを使っていない場合、やりとりできる情報に制限が発生するため非常に大きなストレスとなります。SOLIDWORKSは多数の企業で採用されているため「共有情報の標準化」という観点からも重宝されています。

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