この連載について

昨今では、設計を行うための便利なツールとして3D CADが広く普及してきた。CADはあくまで設計を支援するためのツールだが、3D CADを設計に取り入れることにより、効率よく、高品質な設計をより短時間で行うことが可能になっている。そこでこの連載では、3D CADの特長、仕組みなどを理解し、効率的に設計ができる理由を5回にわたって解説する。

はじめに

前回の第1回は、フィーチャーベースモデリングとダイレクトモデリングの違いを紹介した。今回は、第2回目として、ソリッドとサーフェスの違いを説明する。

• 第1回　モデリング手法 ～ 「フィーチャーベース」と「ダイレクト」を理解する
• 第2回　モデリング手法 ～ 「ソリッド」と「サーフェス」を理解する
• 第3回　モデリング手法 ～ 「フィーチャーの履歴」を理解する
• 第4回　モデリング手法 ～ 「パラメトリック」を理解する
• 第5回　モデリング手法 ～ フィーチャー間の親子関係を理解する

1．「ソリッド」と「サーフェス」を理解しよう

おのおののモデリング方法の特徴は以下のとおりである。

ソリッド

• 作成した立体は必ず体積がある。つまり、3次元的な立体であり、その形状は必ず閉じられた形状である。
• 閉じられた内部は詰まった状態を表現している。従って、重心の位置を算出することができる。
• ほぼ全ての3D CADは、その立体に対して属性（プロパティと呼ぶことが多い）を設定することができるが、その中で使用する材料の密度を設定し、質量を算出することも可能である。

サーフェス

• サーフェスは、「面」を作成するモデリング手法であり、ソリッドと異なって閉じた形状である必要はない。表面のみで形状を表現するモデリング手法である。
• 作成する「面」は厚みが0であり、必然的に質量を持たない。また、閉じた形状を作成したとしても体積はない。
• 面は存在しているので表面積の算出は可能である。

2.ソリッドとサーフェスの使い分け

では、ソリッドとサーフェスはどのように使い分ければよいだろうか？　大別すると、ソリッドモデリングは平面的なモデリングが得意であり、サーフェスは曲面のモデリングが得意である。そこで一例としては、部分的に曲面のある形状を作成したい場合に、曲面部分はサーフェスで作成し、平面的な部分はソリッドで作成、その後おのおのを合体させるという方法がある。以下はその作業の例を示す。

通常「押し出し」を使用するとこのような形状を作成することができる。つまり平面上に描いた2次元スケッチを平行移動させて立体になるので、終点面はかならず平面である。

この場合は、四角形をスケッチして押し出しているので直方体になる。

最終的に終点面、つまり上面は曲面にしたいという場合、上面形状となるサーフェスをまず用意しておき、「押し出し」を作成する際に終点面を「サーフェスまで」と指定することで、曲面を持ったソリッド形状にすることができる。具体的な作業手順を以下に示す。ちなみに、今回は、Fusion 360 を使用した。

手順1.上面形状としたいサーフェスを作成する。サーフェスを作成する位置も最終的に配置したい位置で作成しておく。

手順2.「押し出し」を作成。その際、高さ設定を「オブジェクト」とし、先に作成しておいたサーフェスを指定する。

上面が曲面の形状ができあがる。

このように、曲面が必要な形状を作成する場合は、基本的にはソリッドで形状作成を進め、ソリッドのみでは困難な複雑な形状はサーフェスを利用するという使用方法が多く用いられる。

次回は、「フィーチャーの履歴」について理解を深められるように解説する。