2019年11月

実務者のためのCAD読本

3D CADのマスプロパティ計算【3D CADのメリット/第2回】

監修:山田学 執筆:草野多恵

3D CADを使用するメリットとして挙げられる項目の中で、今回は「マスプロパティ計算機能」を紹介する。2D設計では算出に手間がかかる重量、重心、慣性モーメントの計算結果が瞬時に示され、設計変更があった場合も都度更新されるので、常に最新情報による正確な設計が可能である。

この連載について

今回の連載「3D CADのメリット/全5回」では、より具体的な例を提示しながら3D CADを使いこなすためのコツや注意点などを解説する。

シリーズ記事

マスプロパティ計算機能で設計の確認作業時間を大幅短縮!

製品設計において、製品の機能を左右するものとして使用する材料の選定がある。製品の機能を最大限に発揮させることができる材料選びは非常に重要である。
その材料選びの指針として何を基準に考えるのかというと、強度や耐久性、質量といったところであろう。

より強固でかつより軽量な材料で製品を作れば、高機能な製品になるはずである。同じ形状でも使用する材料により、耐久性や質量の違いで機能が異なるのは明白である。

だからといってむやみに高額な材料を選ぶわけにもいかない。機能とコストのトレードオフにより、最適であろうと思われる材質を選定する必要がある。そのコストもさまざまであり、製品自体の価格、生産にかかるコスト、管理費や運送費など、総合的にコストを計算し、考慮する必要があり、それらは全て製品の重量に左右される。また、その製品を使用する際にも重量は重要である。

マスプロパティとは、3次元モデルから得られる質量や表面積、重心、慣性モーメントなどといった特性の総称をいい、マスプロパティを得るために都度、手計算をしていては非常に時間がかかってしまう。

しかし、3D CADで設計することで、これらの情報は自然に得ることができるので、単なる立体形状による形状把握性のメリットのみならず、設計情報取得の時間短縮化にも役立つのである。

図1:SOLIDWORKSのマスプロパティ計算結果表示

これは、SOLIDWORKSでマスプロパティを計算し、表示させたものである。

図2:Fusion 360のマスプロパティ計算結果情報

これは、Autodesk Fusion 360でマスプロパティを計算し表示させたものである。

例として、上記2種類のCADシステムでのマスプロパティ計算結果表示を示したが、いずれも与えた材料の情報に応じて瞬時に計算結果が表示される。これらは設計変更が生じて3Dモデルが更新されるたびに更新後の情報が表示されるので、いつでも最新情報を取り出すことができる。これにより、常に最新情報を参照しながら設計を進めることができるのである。

これら情報の元になるのが、使用する材料の情報である。各CAD製品とも、オリジナルの材料ライブラリを所有しており、その中から使用したい材料を選択できるようになっている。以下はFusion 360の例である。

図3:Fusion 360 材料ライブラリ

執筆者紹介

草野多恵

大手メーカーの宇宙航空事業部門にて、設計から納品までのプロセス管理を担当。
製造業での実務経験を生かし、CADベンダーで約20年間一貫して製造業向けに3D CADの営業技術などを担当。
現在はフリーランスとして、効果的なCAD導入を支援する活動を行っている。

監修・執筆

山田学

ラブノーツ代表取締役、技術士(機械部門)。設計製図の企業内教育を種に活動。著書に『図面って、どない描くねん!』『めっちゃメカメカ! リンク機構99→∞』(共に日刊工業新聞社刊)など。

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