【初心者向けガイド】CADとは？
従来では、技術的な図面や設計は、一部のエリートのみが習得できる高度な技術とみなされていました。しかし、コンピュータ支援設計ソフトウェア（CAD）の出現により、そのプロセスはより簡単に行えるようにになりました。
通常、CAD（キャド）は、図面の作成、修正、解析、精度の最適化などに利用されます。CADを使うことで、時間、労力、お金といった貴重な資源を節約でき、設計プロセスにおける精密な図面の解析や最適化の生産性と効率性がかつてないほど急上昇しています。
つまり、CAD（キャド）は、計画や設計に欠かせない資産だと言えます。創造のためにこのソフトウェアを使いこなすことは、多分野及び多業種での活用に非常に有効であり、市場やキャリアのスタンスを向上させることができるのです。
【初心者向け】CADとは？
①CADの定義
CAD（キャド）は、「Computer Aided Design」の略で、特殊なコンピュータを用いて物理的なインフラや材料の特性を2次元（2D）または3次元（3D）でモデル化するソフトウェアです。
②CADの歴史
1949年までさかのぼると、CADは電力システムや設計回路の解析や最適化を基本的な幾何学的形状だけで行うために開発されました。
しかし、アイバン・サザランド博士（MIT）のスケッチパッドの登場により、この分野が確実に変革され、最新の CAD テクノロジの基礎が確立されたのは 20 年後のことでした。その後、このプログラムはコンピューターの製図の基礎を完全に再現しました。
次の20年間、高価で手に入りにくいという理由から、CADの利用対象は大手企業（MIT、General Motors、Lockheed、IBM）に限定されていました。しかし、コンピュータの低価格化・小型化が進み、家庭・オフィス・大学での業務に導入されたことで、CADは爆発的に普及しました。
③CADの使用例及び用途
エンジニア、アーティストや愛好家は、建築設計、レイトレース画像、アニメーション、物理シミュレーションのためにCADを使用しています。現実の物体（ブロック、車、飛行機、工具、機械、船等）の再現、寸法図や詳細な技術図面の作成によく使われるため、航空宇宙、自動車、ファッション、娯楽、大工、土木計画など、あらゆる産業でCAD設計が必要とされています。モデルを設計、視覚化、そしてテストするための手頃かつ高精度の方法です。
④CADソフトの例
AutoCAD、3Ds Max、及びMaya
AutoCAD、3Ds Max、及びMaya
- 市販CADソフト
- 設計・製造技術におけるグローバルリーダーであるAutodesk（オートデスク）社が開発するCADソフト
Blender
- オープンソースのCAD
- 用途：3Dコンピュータグラフィックスソフトウェア、3Dプリントによるモデリングと彫刻、ビジュアルエフェクト、インタラクティブ アニメーション、画像処理
SketchUp
- もともとはGoogle社によって開発された3Dモデリングソフトウェア
- 専用ブラウザベースのCAD
- 用途：3D モデリング インテリア デザイン、プロダクト デザイン、産業・ランドスケープアーキテクチャ、機械工学、ビデオ ゲーム開発
CADの使い方
CADの仕組み
CADは、技術的な設計プロセスを簡素化し、デジタル化して手間をかけずに利用できるようにするために作られました。
しかし、CADでできることは、変換ツールとしての機能だけであることを肝に銘じておく必要があります。つまり、CADのイメージ伝達を効率化するためには、デザインインプットが不可欠なガイドとなるのです。回路図は、CADソフトで簡単に解釈することができます。
ほとんどのCADソフトには、コマンドウィンドウがあります。さらに、線、形、曲線のさまざまな組み合わせのコマンドやアルゴリズムが用意されており、ユーザーが自由に使えるようになっています。
Command or command alias | コマンドまたはコマンドエイリアス |
Full command name | コマンドのフルネーム |
Search help | 検索ヘルプ |
Search the Web | ウェブ検索 |
Display related | ディスプレイ関連 |
Recent Commands | 最近のコマンド |
Customize | カスタマイズ |
Grip | グリップ |
CADのメリット
CADが登場する前は、製図は手間と時間がかかり、紙という媒体で細部まで作り込まれ、元に戻せず、全体として非効率的でした。
CADソフトを導入することで、さまざまなテクノロジー企業が時間と資源を活用することができるようになりました。CADソフトは、製図者に高い精度と適応性のある修正を与えます。
さらに、CAD ソフトのその他の有益なメリットを以下に示します。
①ファイル共有が容易
CADの導入により、設計者の共同作業による技術図面のデジタル化が簡素化され、グローバルな関係者間の地理的な境界や工数の削減が可能になりました。
その代わり、プロジェクトのさまざまな段階において、各部門のスキルマンの間でアクティブファイルを共有し、共同作業を行うことができます。
例）建築家が高層建築物の基本レイアウトを作成します。そのレイアウトファイルを構造設計者が受け取り、構造の健全性を評価し、適切な材料を選定します。
- フィードバック後、衛生専門家が給水および排水システムを監督できます。
- さらに、電気技術者が電気系統の設計を行います。
- 最後に、インテリアデザイナーが、ショーケースのコンセプトを完成させるための家具を用意します。
これらのサービスは、すべて在宅ワークのコンセプトで提供することが可能です。
②マルチレイヤー
レイヤーは、複数の部品が重なり合うような機械的な図面を描く際に、非常に便利です。
紙の製本では、このような2次元の環境で、すべてのレイヤーシステムが混在してしまうことがありました。しかし、CADソフトでは、設計者や技術者は、完全な設計に統合する前に、レイヤーやパーツを分割して作業することができます。このように、他のレイヤーやパーツに干渉されることなく、作業することができます。さらに、CADでは、レイヤーに名前をつけたり、色分けしたりすることも可能で、自由に操ることができます。
Current layer | 現在のレイヤー |
Turned off | 非表示 |
③高精度の描画
CADシステムには、図面の精度を磨くためのアルゴリズムがあらかじめ設定されています。
始点はより識別しやすく、終点は自動的に直線化されます。このような描画要素のプリセットは、対称的で相互接続されたイラスト付きビジュアルに最適です。
例）
・所定の長さの行を入力することができます。
・正確なポリゴンの角度を規定することができます。
④信頼性の高いプロセスドキュメンテーション
CADを使用することで、設計プロセス全体の記録を、整理された表示可能な形式で完全にマッピングできます。また、寸法や角度を記録することで、メンバーやパートナーに作業工程を説明するにも役立ちます。
さらに、将来の設計プロジェクトでは、そのようなプロパティとサブアセンブリに再利用することができます。
また、このシステム化された文書化機能は、特許訴訟の弁護に不可欠です。日付と時間が表示されるため、知的著作権はしっかりと保護されます。
⑤構造的な整合性
ソリッドモデリングプログラムは、3Dモデルのストレステストをシミュレートすることができます。この機能により、負荷の大きい金型を徹底的に応力解析して、より良い製品開発に役立てることができます。
さらに、さまざまな試験材で製品を試し、最も適したものを見つけることができます。
この機能により、大量生産に必要な資金や時間を大幅に削減することができます。試作の初期段階で欠陥を発見し、満足のいくまで自由に設計を変更することができます。
CADの使い方
CADの操作方法を正しく理解するために、初心者に覚えておいていただきたい事項がいくつかあります。
CADの種類: どのCADを使う？
①ソフトウェアの選択
CADソフトの選択は、使用目的、予算、好み（機能性と価格のバランス）など、さまざまなニーズに応じて行う必要があります。
②コンピュータシステムとの互換性
次に、選択したソフトウェアが、あなたの作業機器と互換性がある必要があります。その RAM容量、ディスク容量、システム要件により、各プログラムとのさまざまなレベルの運用上の互換性が促進されます。
③トレーニング
この強力なデバイスの潜在能力を最大限に活用するためには、トレーニングに力を入れる必要があります。このペインポイントを理解し、多くの信頼できるCADソフト開発の会社は、製品に関するトレーニングチュートリアルやオンラインコースを提供しています。
さらに、フォーラム、ユーチューブチャンネル、専用ウェブサイトを通じて、サポートサービスを提供する広範なCADコミュニティに簡単にアクセスすることができます。
最後に、目的別CADの種類について詳しく解説していきます。
目的
① 2D CAD（2次元CAD）
このようなCADプログラムは70年代に作られ、1つの平面（縦×横）、曲線と基本的な幾何学的形状（円、長方形等）の組み合わせで構成されています。
よく使われている2次元CADソフトとしてAutoCADとCADkeyが挙げられます。
3D CAD（3次元CAD）
3次元CADは、内部部品の骨格表現、ワイヤーフレームモデルから外装までをカバーするソフトであり、材料の寸法や密度の詳細を入力することで、曲線や形状を滑らかな流線型のオブジェクト（自動車、車、船舶など）にすることができます。
一般的な3次元CADとしてソリッドモデリングソフトウェアが挙げられます。
まとめ
CADソフトは、正確な2D図面や3Dモデルを作成するためのコンピューターソフトウェアであり、設計の全工程（概念化からテストまで）を網羅しています。CADは、その無限の利点から、様々な産業においてあらゆるニーズに応えることができます。
この初心者向けガイドでは、読者にコンピュータ支援設計の領域へご案内いたしました。いかがでしたでしょうか。CMC JAPANは、30年の開発実績と2200人以上のIT専門家をもって、より実用的な問題についてさらに支援が必要なお客様をお手伝いさせていただきます。お気軽にご相談ください。
