金型設計、3次元CADの種類と選択

1. 金型設計で使われている3次元CADの種類

　今回は、金型の意匠面モデリングだけでなく構造部の設計に用いる3次元CADを対象として、その種類と選び方について見ていきたいと思います。まず、金型の構造設計で用いる3次元CADには、大別して下記の2つの方式があります。

(1) ヒストリー型とノンヒストリー型

【ヒストリー型CADの特徴とメリット】

　ヒストリー型のCADは、「パラメトリック方式」とも呼ばれ、設計していく過程が履歴として記録されます。これにより、はじめは大雑把に設計し、徐々に履歴の中にある細部の寸法や位置を微調整していくという設計手法をとることができます。

　これによるメリットとしては、まずはイメージから形にしていくといった自然な流れに沿った設計ができ、モデルを作り終えた後でも自由に編集ができ、またパーツや構造を微調整し、のちにモデルを使いまわすといったリピート設計にも寄与する点があります。

　金型設計で使われている代表的なヒストリー型の3次元CADとしては、CATIAやNX、Creo、SolidWorks、シマトロンなどがあります。

【ノンヒストリー型CADの特徴とメリット】

　一方、ノンヒストリー型は、ヒストリー型の逆のような機能を持ち、設計操作の履歴は持ちません。そのため、部品のサイズや位置を後から寸法で動かすといった操作はせず、ダイレクトに位置や大きさを直接編集しながら部品をモデリングしていきます。

　これにより、部品を構成する要素間の依存関係を意識することなく、自由な操作でサクサクとモデリングを進めることができます。

　したがって、同じような形状を繰り返しリピート設計する金型よりも、新しい構造や形状の金型を新規に設計する際には、迅速かつ軽快に作業を進めていくことができるというメリットがあります。

　金型メーカーによく用いられている代表的なノンヒストリー型の3次元CADとして、VisiやTopSolid、SpeedyMILLnextなどがあります。

2. 金型メーカーにおける3次元CADの選び方

　3次元設計をはじめる際のハードルとして、2次元設計では省略することができる部位についても、きちんとモデリングする必要があり、そのため作業負担が重たくなることが指摘されます。

　そこで、市販部品など標準的に使う部品は、登録しておき呼び出して配置することはもちろん、長さやサイズなどを自動計算させて配置させるなど、定型作業については特に効率的に作業できる機能が求められています。

　また最近では、部品配置を行うと同時に、ザグリ加工やタップ、リーマ加工などの加工属性まで合わせて付与する「フィーチャー設計」ができることも、3次元CADを使う際の必要要件となってきています。

　前述した3次元CADの中には、ヒストリー型・ノンヒストリー型問わず、フィーチャー設計が出来るソフトがあります。ではどのような視点で3次元CADを選ぶべきか、それについては自社で製作する金型が、ヒストリー型・ノンヒストリー型、いずれのシステムであればそのメリットが活かせるかで判断すべきです。

　例えば、金型を用いて生産する製品が大方決まっており、寸法は微妙に変わりますが形状は大きく変わらず、製作する金型の構造やレイアウトは大きく変わらないとします。
その場合の金型設計は、部品サイズや配置、数量などを編集していく作業がメインになるため、こうしたケースは、リピート設計に強いヒストリー型の3次元CADが向くと思います。

　逆に、全く新しい形状の製品の金型を設計する場合は、構造から新しく見直す必要が...