当時、設計者が自由に使えるツールは紙や鉛筆など限られており、パーツの図面を作成することができませんでした。しかし、その導入と実施は コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアは、製造業の設計および製造プロセスに革命をもたらしました。精度を向上させながら描画プロセスを大幅に自動化するため、機械設計と製造の標準となっています。
CAD モデリングは最終的に CNC加工 この製造プロセスによるワークの動きのシミュレーションを可能にします。現在、設計および製造業界のほとんどの製造業者は、主要なツールとして 3D CAD を使用しています。ただし、2D CAD ソフトウェアと 3D CAD ソフトウェアのどちらを使用するかの決定に直面している場合、この記事は、2D CAD 図面と 3D CAD 図面の違いを示し、理想的なソリューションへと導くことで、十分な情報に基づいた選択を行うのに役立ちます。
二次元CADとは？
2D CAD (コンピュータ支援設計) 図面は、設計者やエンジニアが物理的なオブジェクトや構造の 2 次元の技術図面を作成できるようにするテクノロジです。
2D CAD 図面は、CNC 機械を使用して部品を製造するために必要な設計ファイルを作成するために、CNC 機械加工で使用されます。 2D CAD 図面には、正確な CNC プログラムを作成するために不可欠な正確な測定値と寸法を含めることができます。 CNC マシンは、これらのプログラムを使用して切削工具を制御し、CAD 図面の正確な仕様に一致する部品を製造します。 2D CAD 作図ソフトウェアが提供する精度と精密さは、手作業による作図に起因するエラーを減らし、部品の加工速度を向上させるのに役立ちます。このため、2D CAD 図面は、精度と精度が重視される製造業にとって不可欠なツールとなっています。
2D CAD 図面の主な形式は次のとおりです。
- DWG (AutoCAD 図面データベース)
- DXF (図面交換フォーマット)
- DWF (デザイン Web 形式)
3DCADとは？
3D CAD ドローイングとは、コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して 3D モデルまたは設計を作成および表現することです。このタイプの図面により、エンジニアまたはデザイナーは、正確な寸法、形状、および機能を備えたオブジェクトのデジタル表現を作成できます。
CNC 機械加工では、3D CAD 図面を使用して CNC マシンをプログラムし、物理的なオブジェクトを作成します。 3D モデルは CNC マシン ソフトウェアにインポートされ、マシンはその情報を使用して切削工具をガイドし、物理的なオブジェクトを作成します。
3D CAD 図面は、CNC 加工で次のような利点があります。
- 手動で作成するのが困難または不可能な複雑な形状やデザインの作成。
- 部品の作成を自動化することで、製造プロセスの精度と精度を向上させます。
- 従来のプロセスに関連する時間とコストを削減することにより、製品開発プロセスを合理化します。 試作 そして生産方法。
- 設計変更を製造プロセスに簡単に組み込むことができます。
3D CAD 図面の主なファイル形式は次のとおりです。
- STL（ステレオリソグラフィー）
- DWG (図面)
- OBJ (オブジェクト)
- 3DM（ライノ）
- SLDPRT (SolidWorks 部品)
- IPT (インベンター パーツ)
- SAT (ACIS ソリッド)
- X_T (パラソリッド)
- PRT（NXパート）
CNC 機械加工と製造における CAD、およびその機能とは?
CAD モデリングは、CNC 機械加工および製造で使用され、部品または製品のデジタル設計を作成し、CNC 機械で使用して製造します。 CAD ソフトウェアを使用すると、設計者は複雑な 2D または 3D 設計を作成し、簡単に変更を加えて、製造前に設計をテストできます。
設計が完了すると、CAD ソフトウェアは、CNC マシンが製品を製造するために必要なすべての指示を含むコンピューター ファイルを作成できます。このファイルには、部品の作成に必要な寸法、材料、ツール パス、切削速度などの情報を含めることができます。
2D CAD と 3D CAD の完全な比較
ここでは、9 つの側面からこれら 2 つのテクノロジを比較します。
1.定義
2D CAD 図面は、X 座標と Y 座標を使用してオブジェクトの幅と高さをそれぞれ表す 2 次元ジオメトリで作成されます。これらの図面は、通常、平面図、立面図、および概略図に使用されます。
3D CAD 図面には、空間内のオブジェクトの 3 番目の次元を表すために、深さまたは Z 軸に関する追加情報が含まれています。これにより、オブジェクトのよりリアルで詳細な表現が作成されます。 3D CAD では、オブジェクトを回転させたり、任意の角度から表示したり、アニメートして現実世界の動きをシミュレートしたりできます。
2.要素
要素に関しては、2D CAD ソフトウェアを使用すると、ユーザーは線、円弧、円、およびその他の基本的な形状などのジオメトリ情報を使用して平面およびワイヤ フレームの図面を作成および変更できます。これらの図面は、製品またはオブジェクトの設計を表すように配置されています。平面。
対照的に、3D CAD ソフトウェアは、サーフェス、ソリッド、メッシュなどの 3 次元エンティティを構築するように設計されています。さらに、3D CAD 図面には多くの場合、レイヤー、材料、重量や体積などの物理的特性が含まれており、さまざまな状況でのオブジェクトの動作をシミュレートするために使用できます。
3.表現
2D CAD 図面は、幅と高さの 2 つの次元を持つオブジェクトまたはイメージの平面表現です。 AutoCAD などのソフトウェアを使用して作成できます。 ソリッドワークス.
3D CAD 図面は、幅と高さに加えて奥行きを含む 3 次元モデルです。 3D CAD 図面を使用すると、設計者は複数の角度や視点からオブジェクトを表示および操作できるため、最終製品をよりリアルに表現できます。などのソフトウェアを使用して作成できます。 ライノ または Fusion360。
4.プレゼンテーション
プレゼンテーションでは、シェーディング、被写界深度、遠近感などの手がかりを探すことで、2D モデルと 3D モデルを区別できる場合があります。通常、3D CAD 図面はより現実的でリアルな外観を持ちますが、2D CAD 図面は平坦で静的に見えます。
5.幾何学的形状
2D CAD 図面は、2 つの座標 (X と Y) のみを使用して作成されるため、長方形、円、線、円弧などの平らな幾何学的形状になります。これらの形状は、オブジェクトを上から下または横から表すために使用されますに似た側面図 設計図.
一方、3D CAD 図面は 3 つの座標 (X、Y、Z) を使用して作成されるため、立方体、球、円錐、およびより複雑な形状などの 3 次元オブジェクトを作成できます。これらのオブジェクトの 3 次元の性質により、最終製品をよりリアルに表現することができ、エンジニアリングや建築設計に特に役立ちます。
6.単位
2D CAD 図面は通常、平面上の高さ、幅、奥行きを表す長さ単位 (インチ、ミリメートルなど) で測定されます。
一方、3D CAD 図面は、長さ、幅、高さを 3 次元で表す 3 次元単位 (立方インチ、立方センチメートルなど) で測定されます。
7.費用
通常、2D CAD 図面はより簡単かつ迅速に作成でき、通常は基本的なコンピューター ハードウェアとソフトウェアのみを必要としますが、3D CAD 図面は、設計対象のオブジェクトの 3 次元モデルを作成する必要があるため、より多くの時間と専門知識を必要とします。
したがって、3D CAD 図面のコストは、一般的に 2D CAD 図面のコストよりも高くなります。
8.機能性
これら 2 種類のソフトウェアの機能の主な違いは、2D CAD ソフトウェアは 2D 技術図面と回路図の作成に最適であるのに対し、3D CAD ソフトウェアは複雑な 3D オブジェクトと視覚化の設計に適していることです。
9.ファイルの互換性
2D CAD 設計では通常、X 座標と Y 座標のみを含む 2D ファイル形式である DWG や DXF などのファイル形式を使用します。 3D CAD は、3 番目の次元を表すために X、Y、Z 座標を含む STL や OBJ などのファイル形式をサポートしています。
2D CAD モデルは、3D モデルを作成するためのベース レイヤーまたは参照イメージとして、3D CAD ソフトウェアに作成またはインポートできる場合があることに注意してください。ただし、3D CAD ファイルには、2D 図面では簡単に表現できない複雑な幾何学的要素が含まれているため、2D CAD ソフトウェアに簡単に変換またはインポートすることはできません。
2D に対する 3D CAD モデリングの利点
3D CAD テクノロジとソフトウェアは、2D CAD とは対照的に、次のような多くの面で有利です。
- 視覚化の強化: 3D モデルは、製品または部品を複数の角度から視覚化できる設計のインタラクティブな表現を提供します。これは、製造プロセスが開始される前に、設計上の欠陥を特定し、設計を改善するのに役立ちます。
- シミュレーションとテスト: 3D モデリングにより、シミュレーションとテストを同じソフトウェア内で実行できます。つまり、試作品を実際に組み立てる前に、性能、機能、および安全性をテストできるため、時間と費用を節約できます。
- コラボレーションの向上: 3D モデリング ソフトウェアには、デザイナー、エンジニア、メーカー間のコミュニケーションを促進するコラボレーション ツールが付属しています。これにより、チームの効率が向上し、エラーが減少します。
- 正確な詳細: 3D モデルは、2D 図面よりも正確で詳細な設計を示します。これにより、利害関係者への設計意図の伝達が向上し、製造プロセスのあいまいさが軽減されます。
- 速度と効率: 3D モデルの作成は、2D スケッチを描くよりも迅速かつ効率的です。さらに、2D 製図に比べて 3D モデリングでは、設計の変更がより簡単かつ迅速で、費用対効果が高くなります。
- 設計品質の向上: 3D モデリング ソフトウェアは、自動化されたチェックとシミュレーションを提供します。これにより、設計者は、製造プロセスが始まる前に、設計のエラーや矛盾をチェックして修正することができます。これにより、最終製品の設計品質が向上します。
2D に対する 3D CAD モデリングの欠点
3D CAD モデリングには、より詳細でリアルな設計を作成するという点で多くの利点がありますが、2D CAD モデリングに比べてより多くの時間、労力、およびリソースが必要です。
- より高いコスト: 3D CAD ソフトウェアは、その高度な機能と機能により、通常、2D CAD ソフトウェアよりも高価です。
- 学習の難しさ: 3D モデリングは、線と形状だけでなく、深さとボリュームの知識も必要とするため、一般的に学習はより困難です。
- 処理能力: 3D CAD モデリングは、2D モデリングと比較してレンダリングに多くの処理能力を必要とし、効率的に作業するためのボトルネックになる可能性があります。
結論
ここでは、2D CAD 製図と 3D CAD モデリングの違い、利点と欠点、機能上の特徴について説明しました。 2D は技術的な目的に適していますが、3D はより簡単な視覚化、より優れたマーケティング、およびより簡単なエラー修正を提供します。最終的に、選択は CNC 機械加工プロジェクトの特定の要件によって異なります。
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