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フィーチャーとは:3D CADの基礎知識2

3D CADの基礎知識

更新日:2019年1月9日(初回投稿)
著者:D2FORM 代表 榎本 実

前回は、3D CADの特徴や、使用上のメリットを紹介しました。今回から、3D CADの具体的な仕組みを紹介します。今回は、ソリッド作成の基本となるフィーチャーを取り上げます。なお、3D CADはソリッドモデリング、サーフェスモデリングのどちらにも対応しています。本記事では、特に断りのない限り、ソリッドモデリングに焦点を当てて説明します。

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1. フィーチャーとは?

フィーチャー(Feature:形状特徴)は、ソリッドCADで形状を作成する際の最小単位です。ソリッドCADでは、フィーチャーの設定に基づいてソリッド形状を作成します。従って、ソリッドモデリングとはフィーチャーの設定を定義することと考えることができます。フィーチャーの種類には、断面形状を押し出して立体形状を作成するスケッチ型フィーチャーと、既存の立体形状に対して面取りなどを行う編集型フィーチャーがあります(図1)。

図1:スケッチ型フィーチャーと編集型フィーチャー

図1:スケッチ型フィーチャーと編集型フィーチャー

2. スケッチ型フィーチャー

押出フィーチャーは、代表的なスケッチ型フィーチャーです。押出フィーチャーの設定内容は、大きくスケッチと押出設定に分けられます(図2)。

図2:押出フィーチャーの設定内容

図2:押出フィーチャーの設定内容

押出フィーチャーは、断面形状を押し出すことでフィーチャーを作成します。この一様断面の作図内容を、スケッチと呼びます。スケッチの特徴は、1:スケッチを作成する平面を指定する必要があること、2:スケッチは2D作図専用の作業環境で作成すること、3:断面形状は材料側と外側を区別できる閉じた領域が必要なことの3つです。スケッチの詳細は、次回詳しく解説します。

スケッチは閉じた2D領域なので、押し出された立体の領域も閉じた3D領域となります。これがソリッドです。ソリッドを作成するには、断面を押し出す方向や、押し出す長さなど、押出方法を設定します(図3の左)。また、押し出した3D領域によって、既存のソリッドを削り取る操作ができます(図3の中央と右)。

図3:スケッチの押出方法

図3:スケッチの押出方法

このように、既存のソリッドに他のソリッドを組み合わせることによる形状の作成は、集合演算(ブーリアン演算)の概念で理解することができます(CADソフトウェアによっては、別コマンドの場合もあります)。図4は集合演算の例です。図4左端で集合演算なしの場合、左の円柱(緑色)は既存のソリッドとして存在しています。これに、新規の押出フィーチャー(黄色の円柱)を作成するとき、集合演算の方法(和、差、積)を指定します。

図4:集合演算の例

図4:集合演算の例

代表的なスケッチ型フィーチャーには、押出のほか、回転、スイープ、ロフトなどの種類があります(図5)。これらの場合も、フィーチャー作成に必要な形状要素は、スケッチを使って作成します。

図5:スケッチ型フィーチャーの種類

図5:スケッチ型フィーチャーの種類

フィーチャーの特徴として重要な点は、方向、深さ、集合演算といったフィーチャーの設定を記録していることです。設定を変更すると、CADはフィーチャーを再計算して新しい形状を作り直します(パラメトリック機能)。このような形状の再計算を、CADでは更新や再構築と呼びます。この機能を意識して、ソリッドCADをフィーチャー・パラメトリック型ソリッドモデラーと呼ぶこともあります。

目的の部品形状を作成するには、フィーチャーを順番に積み重ねていきます。このとき、あるフィーチャーの設定が、前の順番のフィーチャーの形状を参照している場合、前のフィーチャーの設定を変更すると、その後に作成したフィーチャーも全て再計算されます。このフィーチャーの順番を、履歴と呼びます。フィーチャー・パラメトリックの仕組みと履歴は、切っても切れない関係にあり、この機能を意識して、ソリッドCADを履歴ベースCADと呼ぶこともあります。

3. 編集型フィーチャー

編集型フィーチャーは、既存のソリッド形状を指定して作成するフィーチャーです(図6)。パターンやミラーなど、2D CADから連想できる機能もあります。ただし、ソリッドCADでは、パターン元として形状要素ではなくフィーチャーを指定します。

図6:編集型フィーチャー

図6:編集型フィーチャー

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

4. ソリッド、サーフェス、ワイヤーの違い

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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