3D CADとは？活用するメリットや選び方やおすすめの製造業向けソフトをご紹介

3D CADとは、設計物を3D（三次元）で表現できるソフトウェアのことです。設計物の外観や仕様を視覚的に把握できるようになるほか、リードタイムの短縮に寄与するなど、さまざまなメリットがあります。

この記事では、3D CADを活用するメリットや選び方、おすすめの製造業向け3D CADソフトなどをご紹介します。

3D CADとは？

そもそもCAD（キャド）とは、「コンピュータ支援設計（Computer Aided Design）」を意味し、コンピュータ上で設計や製図をおこなうソフトウェアのことを指します。3D CADはその名のとおり、設計物を3Dで立体的に表現するためのソフトウェアのことです。

3D CADでは機械部品や建築物などを3Dで設計・製図できるため、モノの形状や構造が把握しやすくなります。また、3Dモデルのデータを組み合わせて性能や動作をシミュレーションしたり、3Dプリンターに出力したりできます。

2D CADとの違い

2D CADは2D（二次元）で製図をおこなうソフトウェアです。2D CADは従来の設計図のように平面で図面を製作するため、手書きのような感覚で製図しやすく、導入コストも比較的抑えられるメリットがあります。

しかし、二次元の図面では、形状や構造をイメージするのに時間がかかってしまい、書き手と読み手で認識の食い違いが発生してしまうこともあります。

一方で、3D CADは3D（三次元）で設計をおこなうため、完成品のイメージが容易になります。

ただし、2D CADよりもソフトウェアの導入コストがかかりやすいほか、2D CADから3D CADする場合は、3Dモデルの扱いに慣れるまでに時間を要する点には注意が必要です。

3D CADの種類

3D CADには大きく分けて、ハイエンドCAD、ミドルレンジCAD（ミッドレンジCAD）、ローエンドCADの3種類があります。

ハイエンドCAD

ハイエンドCADは機能性に優れたCADです。
部品を組み合わせて構造を確認できるほか、大規模なCADでの組み立て（アセンブリ）であってもその高い性能により高速で処理することが可能です。

こうした、高い機能性により作業効率の向上が期待できる点が強みです。

ただし、高機能なソフトウェアのため、その分高スペックなハードウェアが必要になることから、導入コストも高くなりやすいです。

以上の特徴から、ハイエンドCADは大企業や複雑な設計が要求されるメーカーで多く採用されています。

ミドルレンジCAD（ミッドレンジCAD）

ミドルレンジCAD（ミッドレンジCAD）は、ハイエンドCADとローエンドCADの中間にあたるCADです。ハイエンドCADよりもリーズナブルな価格で導入でき、ローエンドCADよりも高性能なため、価格と機能性のバランスに優れています。

性能面ではハイエンドCADには劣るものの、現場では十分に活用できる機能を備えています。なかには、ハイエンドCADクラスの機能を搭載しているソフトウェアもあり、利用する分野によってはミドルレンジCADでも高いパフォーマンスが発揮できます。

ローエンドCAD

ローエンドCADは、ハイエンドCADやミドルレンジCADよりもリーズナブルに導入できるCADです。CADを操作するのに必要な最低限の機能は揃っているため、基本的な設計や製図はおこなえます。そのため、小規模の企業や個人での利用に適しています。

ローエンドCADのなかには、使える機能が限られている分、3D CADを扱ったことがない方でも直感的に操作できるものもあります。3D CADの操作感を体験してみたい方は、ローエンドCADから導入してみるのがおすすめです。

ただし多くの場合、現場で運用できるほどの機能を備えていなかったり、ライセンスを購入しないと利用できる機能が制限されたりするという点は把握しておきましょう。

本格的に3D CADを扱う予定のある方は、ミドルレンジCAD以上のタイプを検討してみてください。

3D CADのモデリング方法

モデリングとは、「模型を作ること」「 コンピューターグラフィックスの三次元画像で物体の形状を決定すること」を意味します。

3D CADの主なモデリング方法には、「サーフェス」「ソリッド」「ポリゴン（メッシュ）」の3つがあります。モデリング方法によって特徴や用途が異なるため、それぞれの違いを把握しておくことが大切です。

3D CADの活用によるメリット

3D CADの活用により得られるメリットは下記のとおりです。

視覚的に理解しながら設計できる

3D CADで作成したデータは、視覚的に理解しやすいのがメリットです。

従来の2D CADでは、平面図から製品の形状や構造をイメージする必要がありました。しかし3D CADであれば、専門の知識を持たない方や図面の見方に慣れていない方でも視覚的に製品を確認でき、容易に製品の外観や構造が分かります。そのため、関係者間での打ち合わせの際に意見の食い違いが起こりにくくなり、円滑なコミュニケーションを取れるようになります。

対象を立体的に見られる

3D CADでは、立体的に製品データを確認できるため、体積・表面積・質量・重心などの情報も容易に取得することが可能です。各情報は手作業ではなくソフトウェア上で自動的に算出できます。

体積・表面積・質量・重心などの情報は、ものづくりにおいて機能や強度、必要な材料などを判断するのに重要です。正確な情報を取得することができれば、寸法や形状のミス防止につながり、結果的に製品の品質向上に寄与します。

試作品の作成が容易になる

従来、試作品を作成する際は、図面を読み取ったり、加工方法を検討したり、場合によっては実際の製造にも使用できる正確なデータを作成したりする必要がありました。

一方、3D CADには、作成した3Dモデルを用いて部品同士の干渉や動作の様子をシミュレーションできる機能が搭載されているものもあります。また、3Dプリンターと組み合わせれば、手軽に試作品を生み出すことも可能になり、従来の手法に比べてスムーズに製品を評価できます。

仮に試作品をチェックして問題があった場合、3D CAD内でパラメータを修正したり解析をおこなったりすることでスムーズに修正できるのもメリットです。

リードタイムの短縮につながる

ものづくりの現場では、製品の品質向上だけでなくリードタイム（製品の生産開始から納品までにかかる時間）の短縮も求められます。3D CADでは設計段階から部品同士の干渉や動作のシミュレーションがおこなえるため、問題が発生した場合に試作から再設計をする手戻りが少なくなり、リードタイムの短縮が期待できます。

他部門との打ち合わせの際も、設計段階から3Dデータを共有すれば、試作をおこなう前に設計ミスを発見できる可能性があります。

リードタイムの詳細については以下の記事をご覧ください。

■リードタイムとは？短縮する方法や製造業での改善事例をご紹介

製造業での3D CADの活用シーンは？

続いて、製造業における3D CADの活用シーンをいくつかご紹介します。

3D CADソフトを選ぶ際のポイント

では、実際に3D CADを導入する場合、どういったポイントを確認してソフトを選べばよいのでしょうか。その5つのポイントを解説します。

目的に応じた機能が搭載されているか

3D CADを選ぶ際は、まず目的に応じた機能を搭載しているかをチェックしましょう。
ひとくちに3D CADといっても、機械部品の製造設計に特化したものや建築設計に特化したものなど、さまざまな種類があるため、事前に利活用の目的を整理したうえでCADを検討することが大切です。

例えば、機械部品の設計に特化したCADを選ぶと、部品同士の干渉や動作、性能などのシミュレーションをコンピュータ上でおこなえるようになります。また、建築業界向けの3D CADを選ぶと、BIM（Building Information Modeling）のシステムにより、コンピュータ上に現実と同じ建物や部材を配置でき、スムーズに建物の3Dモデルを作成できるようになります。

ユーザーインターフェースはどうか

分かりやすいユーザーインターフェースを採用しているかも重要なポイントです。ユーザーインターフェースが優れた3D CADであれば使いたい機能をすぐに選択でき、快適に作業を進められます。特に3D CADの扱いに慣れていない方は、直感的に操作しやすいユーザーインターフェースだと安心して利用できるでしょう。

また、ユーザーインターフェースのカスタマイズができる3D CADや、ショートカット機能を搭載している3D CADであれば、頻繁に使う作業を効率化できます。

データの拡張子が対応しているか

3D CADはメーカーや使っているソフトによってデータの拡張子が異なります。そのため、ソフトを選ぶ際は取り扱っているデータの拡張子と互換性があるかをあらかじめチェックしておくことが大切です。

なお、データを取引先などとやり取りする際には、中間フォーマットと呼ばれるSTEP（.step）やIGES（.iges）などの拡張子を利用することで、互換性を気にせずデータのやりとりができます。

自社に見合った価格帯か

3D CADソフトは、無料で使えるものから数百万円かかるプロ仕様のものまで、多岐にわたります。自社に見合った価格帯のソフトを選びましょう。

例えば、高度な設計をおこなう場合は、設計に必要な機能を十分に備えたミドルレンジ以上のソフトを選ぶのがおすすめです。一方で、個人での利用や小規模事業で利用する場合は、ローエンドCADを検討している方もいるでしょう。

ただし、前述したとおり、ローエンドCADは使える機能が乏しかったり、ライセンスを購入しないと業務で利用できなかったりする制限もあるため、価格だけで選択するのではなく事前に仕様をよく確認したうえで検討することが大切です。

導入後のサポートは充実しているか

3D CADは便利な機能を豊富に搭載している分、操作方法や設定が複雑な場合もあります。その点、導入後のサポートが充実しているソフトを選んでおけば、電話やチャットからスムーズに問題を解決できます。

東京貿易テクノシステムでは、当社製品をご利用いただいているお客様向けにサポートセンター窓口ダイアルやお問い合わせフォームをご用意しています。サポートセンター窓口ダイアルでは商品ごとにお問い合わせ先をご用意しており、お客様の問題解決をサポートいたします。

3D CADの導入や製品に関するご相談は、ぜひお問い合わせフォームまでご連絡ください。

■お問い合わせはこちら

東京貿易テクノシステムが取り扱っているおすすめの3D CADソフト

最後に、東京貿易テクノシステムが取り扱っているおすすめの3D CAD関連のソフトウェアをご紹介します。

sp Scan

sp Scanは、測定のデータから3D CADデータを作成するリバースエンジニアリングソフトです。

Sp Scanでは、3Dスキャナなどから取得した点群データ（三次元座標値X,Y,Zで構成された点の集合体）の最適なポリゴン化が可能。ポリゴンの穴埋めや間引き処理を自動でおこなえるのもポイントです。
また、ポリゴンデータからオートサーフェス（パッチ曲面作成）の生成や、ポリゴンデータをインポートして特定箇所の基本面（設計の基礎となる面）を作成することなども簡単におこなえます。

さらに、3Dスキャナにより取得したデータから難易度の高い自由曲面を簡単に作成することも可能。図面のない製品や金型を3Dスキャナで3Dモデル化し、容易に複製モデルを作成できるようになります。

東京貿易テクノシステムでは、初めてsp Scanを用いる方向けにウェビナーを公開しています。スキャンデータから3Dモデルを作成する手順などを実演でご紹介しているので、ぜひご覧ください。

■sp Scan 製品詳細はこちら

■sp Scanウェビナーはこちら

Geomagic Design X

Geomagic Design Xは、履歴ベースのCAD機能や3D スキャンデータ処理機能など、豊富な機能を搭載したリバースエンジニアリングソフトウェアです。
特許取得済みのLiveTransferテクノロジーにより、SOLIDWORKSやAutodesk Inventorなどの既存ソフトウェアにも3Dスキャンデータを素早く処理・転送できます。

また、ソリッドモデリング、精密サーフェス変換、メッシュ編集および点群処理も同じプラットフォームでおこなうことができる点も特徴です。構築した3Dモデルはそのまま製造に利用できるため、設計から製造までの効率化にもつながります。

互換性のあるファイルは60種類以上で、さまざまなファイルの読み込みに対応しています。オリジナルのスキャンデータと作成したソリッド・サーフェス・スケッチは、Accuracy Analyzerツールで比較して偏差や品質の違いを確認できます。

ユーザーインターフェースも配慮が行き届いており、直感的に操作できるため、3Dモデルの作成が簡単におこなえるのもポイントです。

■Geomagic Design X 製品詳細はこちら

まとめ

3D CADでは、設計した製品を視覚的に確認できます。部品同士の干渉や動作をコンピュータ上でシミュレーションできるため、試作品の作成から再設計をする手戻りが少なくなり、リードタイムの短縮に効果を発揮します。

ただし、3D CADはソフトによって搭載している機能や価格が大きく異なります。3D CADソフトウェアの導入をご検討の際は、東京貿易テクノシステムにぜひご相談ください。