モノづくりにおけるCADとCAM【社内勉強会レポート】

モノづくりの大まかな流れを学ぶ

ものづくりというと、製造工程を思い浮かべる方が多いかもしれません。
材料を集め、試作を作ってみて、そのあと部品加工などが行われます。
加工された部品は検査し、組み立てます。
製品によっては射出成形などで成形することもあります。

ただし、何もないところから製品を作ることはできません。
製造工程の前に設計という工程が必要です。
どういう構造にするか、機構や寸法、材料の選定と作成方法などの設計をした上で製造工程へと移っていきます。

しかしまだ何を作るかを決めていませんでした。
まずは何のために、誰のために、どんなものを作るのかということを決めなければいけません。
またいくらくらいのものを作るのかなど、企画デザインという工程が必要です。

企画デザインが決まれば設計に移れます。
設計が完成したら製造に移れるようになるのです。

また、それぞれにおいて使われるツールがあります。
設計工程においてはCAD、CAEが使われます。
CAMは製造工程で使われます。

CAEは生産ラインの設計・検証などのシミュレーションに使われます。
例えば工場のレイアウトや機械の動きなどをコンピュータ上でシミュレートすることができます。
また、コンピュータ上で人のシミュレートできるソフトウェアもあります。
他にも構造解析や鋳造解析、機構解析、衝突解析などの解析ソフトもあります。

モノづくりにおけるCADの役割を学ぶ

CADには3種類あります。

1と2はコンピュータによる製図を支援するソフトを指します。
3はコンピュータによる設計を支援するソフトです。
また、CADには2Dと3Dがあります。

製図とは図面を作成することです。
一般的に図面はその部品を製作するために必要な情報が書き込まれたものです。
寸法や公差、材質などです。加工するために使用する図面は加工図面です。
ですので、図面にもいろいろありますが、加工図面は加工プログラムを作成し、加工するために使用します。
また、加工工程に移ったときに細かい指示内容を伝達するために作成されます。
加工後、組み立てる必要があれば組み立てる方法が描かれた図面も必要です。
加工された製品は寸法を検査しますが、その記録を図面に残すこともあります。

部品が多い場合、部品一つ一つに図面を作成する場合もあります。
部品が100個あれば100枚の図面を作成することになり、また、それらを組み立てるための図面も作成する必要があります。

CADソフトがなかった時代は製図板と呼ばれる製図道具を使って作成していました。
現在は2次元から3次元化し、設計から製造までソフトウェアで行うようになりました。

設計では2種類で使われます。

1では完成品や構成部品などを設計します。
2では金型や木型、治具などを設計します。
理想としては作る製品の設計が完成してから作るための道具を設計することですが、後から設計が変更になることもしばしばあります。

CADの役割は設計、製図を支援する役割があります。
3次元化した現代ではできれば製図工程は減らしていきたい部分になっています。
設計が完成したら3Dモデルデータを製造工程に渡します。
金型は製品を作るための道具にあたるので、海外ではよく金型のことをToolと表現されています。
ツールと聞くと道具や工具と思いがちですが、海外の製造業界ではToolは金型を指します。

モノづくりにおけるCAMの役割を学ぶ

CAMはComputer-Aided Manufacturingの略です。
コンピュータによる製造を支援するアプリケーション・ソフトウェアのことです。
2Dデータからパスを作成するものと3Dデータから加工データを作成するものがあります。

2Dデータは作図に入力値を書き入れ、加工工程で工具の動きを計算、それをNCデータとして出力し、機械にデータを送って加工します。
3Dデータもほとんど同じです。
モデリングしたデータを読み込み、加工するために調整を加えた後、加工工程を作成、軌跡計算をし、NCデータを作成後、機械にデータを送って加工します。

CAMの役割とは加工プログラム作成を支援します。
場合によっては2次元データを3次元化しなければいけないこともあるのでCAMといってもCAD機能が必要になることもあります。

Tips

CAEとは、Computer-Aided Engineeringの略です。
コンピュータ支援によるエンジニアリングを支援するアプリケーション・ソフトウェアのことです。
設計・開発・製造の事前検証をするツールです。
流動解析など実際に機械を使って製品を作成する前にコンピュータ上でシミュレーションし、なにか問題があればその問題を整理し、設計しなおしたりします。

まとめ

ものづくりの工程には大きく3つの工程があることが分かりました。
１．企画・デザイン
２．設計
３．製造

またCAD/CAM/CAEには各工程での役割があります。
CADは主に設計工程で使われますが、図面作成の機能があるCADでは製図など、デザイン設計でも使われるようです。
また、製造業界には製品を作る以外に製品を作るための道具も作る必要があることが分かりました。

CAMは主に製造工程で使われ、2D加工と3D加工の2種類があることが分かりました。
CAMは一般には見られないソフトなので一体なにに使うのか分かりづらいですが、CADでモデルを作れば製品が出来上がるわけではないことが分かりました。

CAD/CAMがどこで使われるか分かることで身の回りの製品がどのようにして作られているかつかめたかと思います。

ここまでお読みいただきありがとうございました。
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