Fusion360でCAD設計を覚えよう。

Fusion360 で CAD 設計を覚えよう Fusion360 で CAD 設計を覚えよう Fusion360 を使う前に ねぇ CAD 先生 Fusion360 ってどういう意味なの? Fusion とは 融合という意味の単語なんだよ はてなちゃん おしえて君 融合って聞いて何を思い浮かべる? ぼくは ドラゴンボールのフィージョンだね : はてなちゃん : おしえて君 :CAD 先生 : 設計先生 Fusion360 は 3 次元 CAD だけでなく 高位なレンダリングや CAM CAE など の機能も統合した 統合型の製品開発プラットフォームなのです 製品開発のすべてをカバーする統合型プラットフォームなのです

Fusion360 を使う前に このテキストは 設計先生 CAD 先生 はてなちゃん おしえて君の 4 人が会話をしながら 小学生でもわかるように CAD 設計について書いたテキストです はじめてCADを使おうとする人は 一通り読んでいただくとその後のモデリングにおいて 非常に有効なマニュアルテキストです そんなことわかっているよ! と思わず ふぅ ~ん と初心にもどって 読んでもらえれば幸いです CAD 先生 CAD ってむずかしいの? CAD の操作は 簡単だよ 誰にだって 簡単にできてしまうよ はてなちゃんだったら 2 3 時間でマスターできてしまうんじゃないかなぁ それに CAD は習うものではなく 慣れるものなんだよ だから CAD の使い方ではなく どう使えば良いかを考えるんだよ CAD は 設計する ための道具なんだよ CAD は設計するための道具って言うけど やっぱりわからないや ねぇ CAD 先生 CAD って何? ちょっと むずかしい説明になるけど CAD は 現在の日本の産業を支える技術の 1 つなんだよ 1 / 14

CADについては JIS( 日本工業規格 ) によって 製品の形状 その他の属性データからなるモデルをコンピュータ内部に作成し 解析 処理することによって進める設計 このように定義されているんだ ここで言う モデル を作成することを モデリング っと言って このモデルを図面 ( 紙 ) に表すために設計図を書くんだ 設計図は昔 鉛筆や定規 コンパスなどの製図道具で描いていたけど それの代わりに コンピュータで線や円 曲線を描いて図面を作成するのが 2 次元 CAD で モデリングするのが 3 次元 CAD なんだ 3 次元 CAD は モデルを作成して そのモデルを図面に配置して 作成するんだよ だから CAD は設計するための道具なんだ CAD は製図道具と同じようなもんなんだね CAD がなかったときは 手作業で描いてたんでしょ そうだよ 手書きの図面は その昔 ドラフターで 描いていたんだよ さらに その前は 製図板 に T 定規 といった 懐かしい道具もあったんだ 現在では もうドラフターなど 使うことは無くなくなって そのほとんどが CAD に置き換わっているんだよ 2 / 14

わたしは ドラフターで建築の図面を描いているのを見たことがあるわ ドラフターが 2 次元 CAD に変わったんだね 手書きの図面 と CAD で描いた図面 とどっちがいいの CAD で描くには パソコンがいるでしょ CAD は 図面を描く 道具でもあるんだ そして 図面を描く CAD の多くは 2 次元 CAD で 安価で導入することができるようになったんだ 図面を描く仕事では 同じような形状を作成することが多いんだよ CAD だったら 簡単にコピーして修正できるからね 手描きだと 1 枚 1 枚描かないといけないので大変なんだよ それに CAD で描くときれいだし いつでも印刷ができるからね でも一番の理由は 無料で使える CAD が広まったことや パソコンが安くなったのが原因かなぁ それじゃ 2 次元 CAD と 3 次元 CAD はどう違うの? 2 次元 CAD と 3 次元 CAD の違いは 簡単に言うと 2 次元 CAD は図面を描くためのもので ちょっとむずかしくなるけど 3 次元というのは 座標系 (X Y Z) があって 立体形状が入力でき 2 次元というのは 座標系の (X Y) で平面にしか 描くことができないんだよ だから 形のわかりやすいのは 3 次元 CAD なんだ たとえば ねんどで作った形を CAD で入力できるのが 3 次元 CAD なんだよ CAD で立体形状を作成することを モデリング と言ったりするんだよ 3 / 14

これを 平面にわかりやすく描くのが 2 次元製図で 2 次元 CAD で立体形状を描くこともできるけど 入力が大変なんだよ これを平面 ( 図面 ) に描くと下右図のようになるんだ 3 次元 CAD は モデリングをして 図面にする 2 次元 CAD は 図面を描く ってことかな ちなみに 4 次元というのは 3 次元の立体の空間に 時間が加わったものだ ( そうで ) 5 次元はというと これに コスト 概念を入れ込んだりするんだ ( そうだ?) CAD って むずかいの? 2DCAD と 3DCAD って どっちがむずかしいの? CAD は なにがむずかしいのか? を考えてみると それは 何もないところ ( 図面では真っ白な紙の状態 ) から 一本の線を書くことからはじめないといけない ということなんだ 紙と鉛筆の場合であれば まず下書きを薄く描いたりできるけど CAD の場合は 線をいきなり描き始めないといけないので CAD を始めたばかりの人は 1 本の線を描くのをためらってしまうんだ 2 次元 CAD と 3 次元 CAD を比べると わかりやすいのは 圧倒的に 3 次元 CAD なんだ これは 立体形状か平面形状の違いなんだよ 4 / 14

2 次元 CAD は立体を平面で考えるわけだから それこそ 次はどう描いたらいいのだろう? と 考えこんでしまうんだよ 図面を描く上では 2 次元 CAD が 相手に伝えるのが目的であるならば 3 次元 CAD よりはるかにむずかしいんだよ ちょっと問題をだすね 下図のような正面図 右側面図であらわされる 3 次元の形状はわかるかな? 外形は長方形? この図だけだと わからないわ この形状を 3 次元 CAD だったら すぐにわかるんだよ 3 次元 CAD は 図面とモデルがあるので 相手に伝えやすいんだよ だから CAD を設計で使うのなら 3 次元 CAD のほうが簡単なんだよ 3 次元の形状を見たらすぐにわかったわ それに 作成の方法もなんとなくわかるわ この形状は円筒形状を作成して 長方形でカットするんでしょ 5 / 14

そうだね ただし 3 次元 CAD を使いこなすには 多少のテクニックが必要で 使うコマンドも 2 次元 CAD に比べて 非常に多くなるんだよ でも 図面を描くより 立体をモデリングするほうが 慣れてくると 圧倒的に簡単に出来てしまうんだよ 2 次元の CAD は コマンドといっても 線を描く 円や円弧を描く それに寸法値や注記などを組み合わせで描くのがほとんどで ( もちろん高度なテクニックもありますが ) だから 立体図を描くのに一苦労するんだよ わかったわ 2 次元 CAD は コマンドが少ないので 立体図を描くのが面倒なんだね そして 3 次元 CAD は 立体モデルが簡単に作成できるんだね そして それを他の人に伝えるのは 立体モデルの方が図面よりはるかにわかりやすいんだね そうだよ だから人に伝えるには 多少は設計のことを知っておくほうがいいんだよ それに 設計のことがわからないと 次はどう描いていいか迷ってしまうんだよ だから そこそこの設計の知識が必要なんだよ 2 次元 CAD と 3 次元 CAD の違いはわかったわ 3 次元の方が 形状がわかりやすいんだね それに 慣れると 2 次元 CAD より早く作成できるようになるんだ 他にも 3 次元 CAD のメリットはあるの? 3 次元 CAD で作成したデータは 設計者以外の多くの関係者を つなぐ ことができるんだよ それは 3 次元データだとわかりやすいからでしょ だから いろんな人とコミュニケーションがとれるんでしょ 6 / 14

それで 設計者以外の人を つなぐ って 設計者以外の人って どんな人たちなの 設計者以外の人をつないだ図にするとこんな感じかなぁ 設計データは さまざまなものづくりに必要な情報が結びついているんだよ 動作で組立検証 図面作成が早い 設計データ 組図から部品モデリング 製品データ管理 品質管理 : 検査レポート 形状の最適化 設計検証 ( 強度小 - 軽 ) ( 最適 ) ( 強度大 - 重 ) 部品表も短時間で わかったわ 他にも 3 次元 CAD のメリットはあるの? 他には スピードがあるね 3 次元のデータを作成すれば 3 次元プリンターで すぐに ものづくり ができるんだよ 7 / 14

それに 今では 3 次元データを PDF にすることもできるんだよ PDF は Adobe Reader で 誰でも手軽に閲覧でき Adobe Reader は多くのパソコンにバンドルされているので 3 次元データが身近になるんだよ CAD が使えないパソコンでも PDF は見れるからね それに PDF だと トレーニングが必要ないからね 3 次元の PDF は Fusion360 で作成できるの? 今はまだ 図面の PDF しかサポートされていないんだ Fusion360 でも 3DPDF がサポートされるといいんだけどね 3 次元 CAD のメリットは他にもあるので それは Fusion360 を使いながら説明するからね (3 次元 CAD のメリット ) わかりやすい コミュニケーションができる ものを作らなくても動きがわかる 干渉している場所がわかる など あと 知ってほしいのは 3 次元の CAD は まずは部品をモデリングする 製図は その部品から 図面に配置して作成する その部品を組み付ける 部品の編集したり 検証することもできる そして 部品をどうモデリングするかを考えるのが 設計 なんだよ どうやって作るのか? 強度は大丈夫か? どのような動きをするのか? などだね 8 / 14

それじゃ 3 次元 CAD のデメリットってあるの? そんなのは ないんじゃない だって 昔は CAD が高価だったけど Fusion360 は 誰でも使えるでしょ 3 次元 CAD のデメリット? しいて言うと 設計 を知らなくてもモデルができてしまうことだね だから このテキストで 設計 のことを知って モデリングの勉強してほしいんだ それじゃ 3 次元モデリングについて説明しよう まずは 3 次元データだけど いろいろと表現がちがうんだよ CAD で使われるデータの形式 CG でよく使われる 3 次元データを表現する形式 CAD で使われるデータは 下の3つなんだ ワイヤーフレーム サーフェス ソリッド ワイヤーフレームは 立体を線の情報だけで表現するので データが軽いんだよ ソリッドは 中身のつまった立体の表現をしていて 体積や重量 重心位置などは すぐに求めることができるんだ Fusion360 は 主にソリッドでモデリングを行なうんだけど サーフェス機能も使えるんだよ 9 / 14

3 次元データの違いがよくわからないわ 見ただけじゃ 形状はわからないでしょ ワイヤフレーム サーフェス ソリッドの違いは何? 簡単に説明すると 形状を点と線だけで表現するものを ワイヤーフレームモデル と言って 面として表現するのを サーフェスモデル 中身が詰まっているのが ソリッドモデル と言うんだよ ワイヤフレーム サーフェス ソリッド う ん よくわからないわ もっとわかりやすく説明して それじゃ 簡単な例で わかりやすく説明するね まず ワイヤーフレームは 骨組みだけのモデルで ちょうど マッチ棒を組み合わせたようなイメージだね サーフェスは 中身が空洞の風船のようなイメージかな そしてソリッドは 中身が詰まった石ころのような感じだね ワイヤフレーム サーフェス 10 / 14 ソリッド

断面を切るとよくわかるよ ワイヤーフレームの断面は 骨組みしかないので 4つのポイントしか表示されないんだ ワイヤーフレームは 位置の情報しかわからないんだ 断面位置 サーフェスの断面は クローズしたプロファイルになり 形状がクローズしているので 位置関係と面積が求めることができるんだ 断面位置 ソリッドの断面は 中身が詰まっている石のようなイメージだよ 体積や重量なども求めることができるんだよ 断面位置 それにモデリングをするのだったら ソリッドでするのが 簡単にできるんだ 11 / 14

だから 今はほとんどの CAD が ソリッドで 3 次元を表現しているんだよ あと ソリッドモデルをデータとして定義するには B-REP と CSG のやり方の 2 種類があるんだ ここは モデリングするのに あまり関係がないから覚えなくてもいいよ この B-REP と CSG のちがいを説明すると B-REP とは バウンダリ ( 境界 ) の略なんだ だから 境界表現 とも言われ 独立した複数の面で形状を表現するんだよ 独立した面の状態では 1つ1つがサーフェスになっていて これらのサーフェスを 縫い合せる ことで ソリッドモデルに変換できるんだよ B-REP は 複雑な形状 ( 自由曲面など ) が 得意で データが重くなってしまうのが欠点なんだよ 3 次元 CAD の表現で 使われているのは ほとんどが B-REP なんだ CSG は プリミティブと呼ばれる基本的な形状 ( 積み木 ) の組み合わせで 3 次元形状で 複雑な形状も表現するんだよ 具体的には 直方体と円柱を組み合させることで 形状が作成できるんだよ CGS は データが軽いけど 複雑な形状ができないんだよ 12 / 14

特に部品点数が多い ( 産業機械など ) 製品の設計に向いているんだ CGS 使っている 3 次元 CAD は ICAD/SX が代表的だね うぅ ん なんとなくわかったけど モデリングするのに あまり関係がないから覚えなくてもいいんでしょ それより ソリッドで作成できない形状を教えて まず ソリッド形状は厚みがないとソリッドにならないんだ 厚みが 0 だと ソリッドではなく サーフェスのことなんだ そのサーフェスに厚みを加えると それはソリッド形状になるんだよ 下図のような形状が ソリッドにならない形状だよ ソリッドと厚みがないソリッド ( サーフェス ) の混在や接触する形状は 一体のソリッドとして成り立たないんだよ でも どれも見たことがある形状だよ なのに 作成できないの? 形状は作成できても 一体のソリッドボディにならないんだよ 実際の形状は 接触部分をほんの少し離しているか くっつけているんだよ 13 / 14

それと ソリッドがないところに 穴 をあけることはできないし サーフェスがソリッドより形状が足らない場合は ソリッド形状を分割する時 エラーで作成できないからね 空間上の穴 14 / 14