2022.07.22
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3DCADと2DCADの違い│部品調達のゆくえ

3DCADと2CADの違い

家具や家電、自動車など私たちの身の回りに存在するモノは、全て「図面」を基に製造されています。
私たち製造業界で必須ともいえる「図面」。かつては、紙に手書きで図面を引いていましたが、コンピュータ上で設計するのが一般的となり、
近年では3Dプリンターが登場したことで、「2D」「3D」などの種類に分けられるようになりました。
今回の記事では、よく耳にする「CAD」の説明から、「2Dと3Dの違いは?」「これから3D図面が普及していくのか?」
そんな疑問をイチから調べ、まとめてみました。

 

CADとは

CAD(読み方:キャド)とは、Computer Aided Designの頭文字を取った略語で、「コンピュータ支援による設計」を意味します。その名前の通り、CADとはコンピュータを用いた設計支援ツールのこと、またはコンピュータを用いて設計することそのものを指します。
元々、設計現場では手書きによって図面が作られていました。太い線と細い線を書き分けるなど技術が必要で、修正・保管・複製などにも手間がかかりました。しかし、1980年代ごろからコンピュータの普及と共に、一般企業でもCADが導入されコンピュータ上での製図が一般的になっていきました。
あらゆる分野でのCADソフトが登場し、建築用や土木用、服飾デザイン用などの専門的な機能が備わった「専用CAD」と、どんな分野でも幅広く活用できる機能を備えた「汎用CAD」があります。
CADの普及で製図作業自体の効率化はもちろんのこと、製造現場での正確な図面の共有が可能となりました。

CADとCAMの違いとは

「CAD」と似ているが、意味が違う「CAM」についてご説明します。
CAM(読み方:キャム)とはComputer Aided Manufacturingの頭文字を取った略語で「コンピュータ支援による製造」を意味します。
CADで設計・製図した図面を基に、工作機械での加工に必要なNC(数値制御)プログラムなどを作成するツールです。
CADとCAMの工程をまとめ、データの互換性に優れた「CADCAM」と呼ばれるツールも存在します。
→NC工作機械についてはこちらのコラムをご覧ください。
NC工作機械とは?特徴をメリット・デメリットに分けて解説

 

2DCADと3DCADの違い

ここでは、2DCADと3DCADのメリットデメリットについてご紹介します。

2DCAD図面とは

2D図面見本
2DCADとは、2次元(2D)データの製図を行うCADを意味します。平面上で立体を表現する第三角法を用いて製図されるのが一般的です。
メリットとしては、手書きで行っていた製図をそのままコンピュータ上で行うため、製図操作が比較的容易です。また、2DCADソフトは3DCADよりも安価であるため導入のしやすさが挙げられます。
デメリットとしては、2次元で製図された図面を読み手が3次元でイメージする技術が必要であること。また、設計者の技量次第ではありますが、設計した部品が問題なく稼働するのか、部品同士が干渉することはないのか、実際に製作してみないと確認できない点が挙げられます。

3DCAD図面とは

3D図面見本
3DCADとは、3次元(3D)データの製図を行うCADを意味します。コンピュータの仮想空間上にXYZ軸を基準とした立体的なモデルを作成し、製図を行います。
メリットとしては、立体モデルを360度いずれの方向からも確認できるため、完成イメージがしやすい点が挙げられます。またデータの解析や検証、動作確認を事前に行うことができるため、計算ミスを防いだり工数を抑えたりすることができます。さらに、アッセンブリなどが必要な部品の組図を作成するのにも向いています。
デメリットとしては、2DCADと操作面が異なるため、2DCADユーザーにとっては慣れるのに時間がかかってしまいます。また、3DCADソフトは機能面が充実している分、容量が大きく2DCADに比べると高価なものが多いです。さらに製造現場では3DCADに対応していない場合も多いため、3Dで設計したものでも、製造依頼時には2D図面を用意する必要があり作成の手間がかかります。(3DCADソフト内には2Dへの変換機能が備わっているものが多いです)

3DAモデル(3次元製品情報付加モデル)とは

3DAモデル(3D Annotated Model)とは、寸法公差や幾何公差、材質、注記などの特性が含まれた3D設計モデルを意味し、そういった特性情報を3Dアノテーションと呼びます。3DCADによる設計はメリットも多く、設計者にとっては非常に便利なものです。しかし、上にも記載したとおり、製造現場で3D対応していない場合も多いため、公差などの情報を記載し三角法で製図された2D図面を作成する必要があります。
そこで、公差指示のために別途2D図面を用意するのではなく、3D設計モデルに公差などの情報を含んだデータを作成できるよう、3DAモデルが登場しました。
 

3DCADの普及率

経済産業省による2020年版ものづくり白書では、3DCAD普及率について明記されています。
(以下、2020年版ものづくり白書より引用)

我が国の製造業では、バーチャル・エンジニアリングが進んでいないことが、今回の調査で浮き彫りとなった。
バーチャル・エンジニアリングでは、3DCADを用いて設計図面を描くだけにとどまるものではなく、設計情報の受け渡しも3Dデータで行うことが基本となる。ところが、3Dデータのみで設計を行っているのはわずか17.0%にとどまっている(図132-13)ことに加え、協力企業への設計指示の半数以上が未だに図面で行われ、3Dデータによる指示は15.7%に過ぎない(図132-14)。
3D普及率
出展:2020年版ものづくり白書 https://www.meti.go.jp/report/whitepaper/mono/2020/honbun_html/honbun/101031_2.html
(引用ここまで)

2019年の調査ですが、グラフを見ると設計で3DCADを使用する割合が60%を越えています。しかし、協力企業側への設計指示となると、3Dデータの割合は15.7%と大幅に下がります。製造を行う協力企業側でなかなか3Dの普及が進んでいないことが分かります。結果的に設計担当者は3Dで設計したデータを、加工依頼をするために2D図面化する手間が発生してしまっているのです。
 

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