CAD、およびスキャンからCADへの変換用ベストソフトウェアのご紹介

CAD（Computer Aided Design、コンピューターを利用した設計）ソフトウェアが二～三十年前に一般的に流通するようになるまで、エンジニアや建築家、その他の専門的な分野の設計者は、自らの製品や製造する設計品のスケッチを、通常は鉛筆で、紙面上に行っていました。そういったドローイングには、機械やその他の製品の、複数の角度から見た、あらゆる観点からの正確な寸法が描かれていました。

しかし、長年の経験を基にいくら時間をかけたとしても、三次元の現存する物体を正確に二次元の紙面上に表現するのは、非常に難しいのです。逆に、二次元の設計図一式を見ながら、三次元の物体を頭の中で想像しようとしても、簡単にできるものではありません。

紙からデジタルへの飛躍

エンジニアの方の中には、一定数存在する用途のために、未だに二次元のドローイングに行っている方もいらっしゃいますが、大多数の方々はCADソフトウェアを全面的に採用し、従来のドローイングに戻ろうとはしませんでした。その理由にはいろいろあると思いますが、そのうちの一つは、単にCADが簡便であった、ということです。

現代のCADソリューションなら、ほんの数分の間に、完全に正確な3DCADモデルの作成を始めることができるようになり、そのモデルにズームを使ったり、好きな方向へ回転させたり、その構造のあらゆる側面を調べたりできるのです。二次元の紙面上のドローイングや設計図では、そのようなことは絶対に不可能です。

新しいCADモデルを古いパーツや、その他のものにも

では、CADモデルも設計図も存在しないような、生産中止となったパーツの場合はどうなるのでしょうか。スキャンからCADへの変換用ソリューションを使用して、リバースエンジニアリングを施せば、どのようなオブジェクトや部品に対しても、計測器水準の正確さで、そのCADモデルの製作をすることができるのです。そうしたモデルは、社内での積層造形への使用や、機械製作業者への転送などに、即時に適用可能となります。

同様に、リバースエンジニアリングを施したパーツが痛んでいたり、不完全な場合には、欠如していたり、欠陥のある部材をCADによって再構築すれば良いのです。現存する部分を複製したり、全体を最初から再構築したりするなどの場合に応じて、それぞれの状況に対応できる、様々なCADのツールセットがあります。

ただ、これは、今日のCADソフトウェアの無数の用途を説明する序章にすぎないのです。次節以降で、その他の可能性について掘り下げていきます。

全世界の3D CADソフトウェア市場は、推定で年間約九十億ドル規模であり、その成長は留まることを知らない様子ですので、あらゆるレベルのスキルをお持ちのユーザーの方、それぞれに合ったソフトウェアの選択肢が間違いなくあります。製造業に特化したパッケージや、幅広い用途のものなど、どのようなソフトウェアをお探しであろうと、現在では、かつてないほどの種類の購入対象となるパッケージが見つかるはずです。

そういった全ての選択肢から、自分自身で取捨選択するのは、大変な作業になりかねません。そこで、ここに、ソフトウェアの選択肢を、今日、市場で最も普及している九つのCADソフトウェアに絞りました。その中には、最も優良と思われる、入手可能な無料や有料のパッケージ、スキャンからCADへの変換パッケージなどが含まれています。

ベストCADソフトウェア（無料編）

FreeCAD

CADを使い始めたばかりのユーザーの方には、注意点はあるものの、このオープンソースのパラメトリックモデリングソフトウェアが、よく選ばれています。デザイン専攻の高校生や大学生に訊いてみれば、FreeCADという名前をよく耳にするはずです。単純な幾何学的形状の設計向けであるため、ソフトウェアの使用開始から間もなく、その容量の限界に達することになりますので、多くの製造業用アプリケーションで対応されていないような、精密な設計や計測業務にはお勧めできません。

その上、多くのユーザーがメニューの使いにくさを指摘しているため、ワークフローの進み具合が、思ったよりも遅いと感じるかもしれません。

Tinkercad

もし、CADや3Dモデリングの世界へ飛び込んだばかりの方なら、Tinkercadから始めるのも良いでしょう。ウェブベースであるため、どこでも使用ができますし、『無料』ですから、場所や予算に関わらず、誰でも入手することができます。

使用方法も易しく、簡単で覚えやすいTinkercadなら、パラメトリックや自由造形形状を扱うことのできる可能なツールセットを使用しながら、3Dモデリングやプリンティングの基礎を学ぶことができます。基礎を一旦習得してしまうと、更に先へ進みたくなるはずですが、その時こそが、後にお勧めする有料パッケージのいずれかの購入を考えるべき時期となります。

SketchUp

このSketchUpは元々、Googleが、家屋の設計のアイディアを描くことのできる簡便な方法を探しているような、住宅所有者向けに開発したソフトウェアで、今や、世界中で一般的な用途に使用される、3Dモデリング/レンダリングパッケージに成長しました。学生や初心者レベルの設計者への良い選択肢であるSketchUpは、エンジニアリング、機械製造、インテリアデザインや、言わずもがな、建設業にも臨機応変に対応します。

ソフトウェアのインターフェイス自体に慣れるには、少し時間がかかりますが、使用法の習得はそれほど難しくなく、単純な、もしくは適度な複雑さを持つジオメトリの作成に力を発揮します。ただし、自由造形的で有機的な形状を扱う予定なら、他のソフトウェアをお探しください。

ベストCADソフトウェア（有料編）

SOLIDWORKS

腰を落ち着けてCADモデルを作成する際に、使いづらいインターフェイスや、不完全なツール一式と格闘することなど、誰も考えたくないはずです。SolidWorksはどちらの面でも期待以上の品質を持っていますが、それだけではありません。このソフトウェアが、何年もの間、あらゆる規模の大学や企業の間で、最も普及しているパラメトリックCADパッケージの一つに選ばれてきたことには、様々な理由があります。

新しいユーザーには覚えやすく、その設計の可能性に、制限はありません。SolidWorksで使用可能な、頼りになるツールセットや、幅広い種類のプラグインのことに詳しくなるにも、それほど時間はかかりません。

Fusion 360

このクラウドベースのCADソリューションは、オートデスク社が自身で開発したもので、初心者の方に適したソフトウェアです。手頃な月額または年額料金で使用できるFusion 360は、特に小規模の企業やコンサルタント業者の間で普及している、フル装備のCAD/CAM/CAEソリューションです。

ユーザーによると、その処理能力やツールセットは、有機的な形状よりも幾何学的なパーツ向けである、ということですが、それは、より高度なプロジェクトで使用することで明らかになるように、複合的なパラメトリックモデリングツールが数種類、含まれていないことが原因です。

CATIA

CATIAは、特に、小規模企業や個人の方にとってはかなり高額なパッケージですが、自動車業、航空業、その他の製造業界で、頼りになるパラメトリックCADシステムとしての確固とした地位を確立しています。

使用方法の習得は難しく、講習等にも多くの時間を費やすため、初心者の方や、他社のCADシステムに精通している方には大変かもしれませんが、それでも、使用経験の長いユーザーの方々からは、称賛の声が上がっています。習得の難しさを和らげるため、ダッソー・システムズ社（Dassault Systèmes）は、ユーザー向けに、難解な部分や、その他の項目を取り扱う、様々なチュートリアルを公開しています。

スキャンからCADへの変換ソフトウェアの概要と、その導入によるCAD製作作業の迅速化、簡素化

CADモデルを新規作成する必要が生じた場合、特に、単純な幾何学的形状のオブジェクトよりも複雑なものを作成しようとすると、その作業は大変に思えます。複数の試作品を見ながら、満足のいくデザインを最終的に決定することもあるでしょう。特定のパーツのCADモデルを、既にあるパーツにぴったり合うように作成する必要がある場合には、エラー発生の許容範囲も自然と狭まってしまいます。

このような場面にこそ、スキャンからCADへの変換ソリューションの登場となるのです。3Dスキャナを使って、パーツや部品のサーフェスのジオメトリをキャプチャすることにより、CADモデルを作成する際の非常に正確なテンプレートとして、そのスキャンデータを使用できるようになります。これを、測径器やマイクロメーターで実際にあるオブジェクトの寸法を推測する、従来の方法と比べてみてください。後者では、曲面や、有機的で自由造形的な形状のものの計測に、間違いなく苦戦することになるはずです。

驚くべき正確さ、稲妻のような速さのデータキャプチャ

ミリメートル単位未満の正確さと、秒間二百万ポイントのキャプチャが可能な最新のハンドヘルド式3Dスキャナなら、オブジェクトの上で単にスキャナを左右に振るだけで、高画質でカラーの三次元で表示される、サーフェスやジオメトリの隅々までの詳細をスクリーンで確認できます。スキャンからCADへの変換ソフトウェアなら、パーツそのものに存在する、欠陥や欠損しているジオメトリをデジタル処理で修復できるのは言うまでもなく、現存のパーツの正確なCADでの描写も可能となります。

その結果、目を見張るほど正確なCADモデルが出来上がり、それも、これまでのCAD製作でかかる時間に比べ、ほんのわずかな間に完成します。

また、先に述べたように、スキャンからCADへの変換は、現存するパーツやその他の種類のオブジェクトの綿密な検査にも、一般的に使用されています。作成した3Dスキャンデータを、該当するCADモデルと共に、サーフェスの総合的な比較に使用することにより、その違いを即座に見分けることが可能で、製品の許容範囲から外れている箇所があるかどうか、その箇所がどこにあるかを正確に確認できます。

スキャンからCADへの変換用ベストソフトウェア

Geomagic Design X

最上級のフル装備のパラメトリックCADシステムに値する性能を有するGeomagic Design Xは、構成要素や部品にリバースエンジニアリングを施し、3Dスキャンデータから高精度のCADモデルの作成が可能な、扱いやすい上に、稲妻のように速いソリューションでもあります。初心者の方と専門家の方、双方のユーザー向けであるDesign Xなら、簡単に使用できるインターフェイスや多機能なツールセットを利用して、あらゆる複雑さを持つ、滑らかで信頼性のあるCADのデザインを、市場化時間に間に合う形で作成することができるようになります。

生産中止となったり、破損しているパーツのCADデータを再び作成したり、再構築する必要がある場合でも、心配は無用です。Design Xなら、現存するパーツと完璧に組み合わせることのできる、ミクロン単位の正確さを持つ新しいパーツを、あっという間に作成することができます。このソフトウェアは、業界を牽引しているすべての3Dスキャニングソリューションをサポートしており、スキャンを使用した全体的な検査の際には、Geomagic Control Xとの統合も可能です。

Geomagic for SOLIDWORKS

SolidWorksのユーザーで、スキャンデータを直接SolidWorksの環境にインポートするための『架け橋』をお探しなら、もう、これ以上、探す必要はありません。パワフルなソフトウェアプラグインである、Geomagic for SOLIDWORKSのフィーチャー抽出ウィザード機能なら、パーツや部品、その他のオブジェクトの3Dスキャンデータを、正確なスケッチや編集可能なサーフェス、信頼のおけるCADモデルへと簡単に変換できます。

このソフトウェアでは、オブジェクトの3DスキャンデータとCADファイルの総合的な比較も、瞬時に行うことができます。

Artec Studio

Artec Studioは、全てのレベルのユーザー向けの、世界を代表するスキャニングソフトウェアである上、リバースエンジニアリングや品質検査に必要となる機能を備えた、扱いやすく、頼りがいのあるツールセットも付属しています。オブジェクトをスキャン後、そのスキャンデータを、クリックで正確に配置できる、CADの幾何形状と組み合わせることができ、その後に、ワールド座標系を使用して、すべてを正確に配置することができます。

その上で、更なるCADでの作業が必要であれば、簡単にデータのエクスポートもできます。検査のために、オブジェクトのスキャンデータをCADモデルと比較し、存在する相違点を表示することもできます。