Onshape がパラメトリック CAD を根本的に改善した方法

30 年以上にわたり、フィーチャベースのパラメトリックモデリングは、複雑なパーツやアセンブリを作成するためのゴールドスタンダードとなっています。世界中の何十万もの企業で毎日現場で使用されています。

パラメトリックモデリングとは?

フィーチャーベースのパラメトリックモデリングでは、エンジニアはわかりやすいモデリングフィーチャー (スケッチ、押し出し、フィレット、シェルなど) の順序付きリストを使用してソリッドモデルを作成します。寸法値を変更したり、フィーチャーを追加、編集、順序変更、削除したりすると、パーツの形状や、アセンブリや図面など関連するすべての下流成果物が自動的に更新されます。これにより時間が大幅に節約され、設計エラーも削減されます。

3D パラメトリックモデリングの仕組み

パラメトリックモデルの内部の仕組みを理解すると、なぜ問題が発生する場合があるのか理解できるようになります。一見無害な変更を行っているつもりでも、突然、フィーチャーがクリスマスツリーのように点灯し、モデル全体が爆発してしまうことがあります。これはパラメトリックモデリングの最も煩わしい側面ですが、その回避策を知っておく価値はあります。

フィーチャーツリー、それともクリスマスツリー?こんな贈り物は誰も欲しがりません。

要点: パラメトリックモデリングシステムによって作成されたすべてのジオメトリには、裏で固有の ID 番号が割り当てられています。この番号は、以降のスケッチ、フィーチャ、アセンブリ合致、図面でモデルの他の部分との相対的な位置を決定する際に使用されます。そのため、その ID 番号を失うと、フィーチャーは何をすべきかわからず、失敗します。設計変更によってエッジや面が消失したり、モデルのトポロジが大幅に変更されたりすると、下流のフィーチャーが一部的に失敗する可能性が高くなります。

別の考え方をすれば、モデルの構築に使用されるレシピのようなものです。設計が進むにつれて、既存のフィーチャーを基にして新しいフィーチャーを追加し、さらに詳細を追加できます。これがパラメトリックモデリングシステムが非常に強力になる理由であり、設計の意図を組み込むことで、モデルが一貫して予測どおりに更新されるようになります。

パラメトリックモデリングの推奨事項と禁止事項

パラメトリックモデルの構築時に何をすべきか、また何をすべきでないかを簡単に説明した便利なチートシートをご紹介します。

• 推奨事項ː 複数のパーツにわたって多数のフィーチャーを駆動する場合は、1 つのレイアウトスケッチを使用します。
• 推奨事項: 既存のスケッチエンティティ、平面、原点に寸法を記入します。
• 推奨事項: 主要な駆動寸法は、フィーチャーリストの早い段階に記載しましょう。
• 推奨事項: 設計の早い段階で抜き勾配フィーチャーを追加し、最後の方でフィレットを追加します。
• 推奨事項ː 平面やスケッチがない場合は、画面に垂直な面に寸法を記入します。
• 推奨事項: スケッチは簡潔にしましょう。
• 推奨事項ː スケッチとフィーチャには、見つけやすい名前を付けます。
• 推奨事項: 概念的な設計が完成したら、スケッチを完全に定義します。
• 推奨事項: 複雑なスケッチは複数の単純なスケッチに分割しましょう。
  
  
• 禁止事項ː フィレットまたは面取りによって作成されたエッジには寸法を記入しないでください。
• 禁止事項ː スケッチは複雑にしすぎないようにしましょう。
• 禁止事項: "すべてを貫通"で延長する場合は、カット"ブラインド"を押し出さないようにしましょう。
• 禁止事項: 以前のフィーチャーを編集して問題を修正する場合は、ダイレクト編集フィーチャーを使用しません。
• 禁止事項: ねじなどの不要なフィーチャーはモデリングしないでください (3D プリントの場合は除く)。

パラメトリックモデリングの推奨事項と禁止事項の次は、Onshape のパラメトリック設計ツールがどのようにパラダイムを再定義し、比類のない機能と効率を提供するかをご紹介します。

Onshape のパラメトリック CAD ソフトウェアの 6 つのメリット

Onshape は比較的新しく、数十年もの「ベストプラクティス」や先入観には縛られていません。ゼロから始めることで、私たちは違った考え方をすることができ、異なる視点から製品設計プロセスに取り組むことができました。

Onshape には、スケッチ、押し出し、回転、フィレット、シェル、ロフトなど、パラメトリックモデリングの中核要素がすべて揃っています。Onshape は、次のような多くの分野で根本的に優れたモデリング方法も備えています。

• マルチパーツの設計
• Configurations
• Standard Content
• 管理されたインコンテキスト設計
• 同時シートメタルツール
• カスタム機能

詳しく見ていきましょう。

1. マルチパーツの設計

Onshape は、パラメトリック設計の力を、一度に 1 つのパーツから、アセンブリ、BOM、下流のアプリケーションで自然に独立して扱われる複数の相互関連パーツにまで拡張しました。これは些細な違いのように思えるかもしれませんが、実際には大きな違いを生み出します。

Onshape のマルチパートの Part Studion では、相互に関連するすべてのパーツが、最も合理的な 1 つの場所でまとめて設計されます。これにより、単一のパラメトリック履歴の力を活用して、複数のパーツ間に堅牢な関係が構築され、真のトップダウン設計が可能になります。共通のフィーチャーとパーツ間の関係を 1 か所で定義することで、ファイル間を行き来する必要はなく、設計変更の結果が予測可能で堅牢になります。

マルチパーツ設計がよりスムーズになりました。

2. コンフィギュレーション

コンフィギュレーションとは、さまざまなパラメータセットと、簡単に切り替えられるその他のオプションを含むパラメトリックモデルのバリエーションを作成する方法です。つまり、シンプルな例としては、スマートフォンを大型と標準の 2 つのサイズで構成することなどが挙げられます。

ファイルベースの CAD システムでは、すべてのコンフィギュレーションオプションを、考えられる各順列のエントリを含む 1 つのテーブルで表現する必要があります。このため、1 つのテーブルに数千行が表示されることがあります。オプションが増えてコンフィギュレーションが複雑になるにつれて、そのテーブルは指数関数的に大きくなり、理解、トラブルシューティング、管理は事実上不可能になります。

Onshape では、設計者が頻繁に使う高度なコンフィギュレーションをユーザーが手軽に組み立てて使用できるようにしています。そのため、Onshapeでは、独立したコンフィギュレーションオプションのセットごとに個別の小さなテーブルを作成することで、複雑なパーツファミリーを構築できます。これにより、必要なテーブルの行やセルの数が大幅に減ります。テーブルが巨大化することはもうありません。

3. 標準コンテンツ

すべての CAD ベンダーは、標準ファスナーライブラリ用のアドオンを、通常は有料で提供しています (無料の場合もあります)。

標準コンテンツは Onshape のアセンブリ挿入ダイアログに表示されるため、コンテンツを探したり、ダウンロードしたり、アドインのライセンスを確認したりする必要はありません。これらのライブラリを管理する必要もありません。必要なときにすぐに使える状態になっており、会社固有のパーツ番号や説明を追加することもできます。

標準コンテンツを簡単に組み立てて、チーム全体と共有できるようになりました。

4. 管理されたインコンテキスト設計

ファイルベースの CAD では、アセンブリのコンテキストで設計すると、設計変更時に予期しない結果や修正が難しいエラーが発生する可能性があります。このため多くの企業では、アセンブリ内のパーツ間のインコンテキスト関係の使用を完全に禁止しています。

Onshape は独自のデータベースアーキテクチャにより、これらすべての問題を解決しました。Onshape の管理型インコンテキスト設計ツールを使用すると、アセンブリの変更不可能な履歴スナップショットに対して、設計は常に予測可能で制御された方法で更新されます。

アセンブリの動作もインコンテキストには影響しません。複数のアセンブリコンテキストを使用して 1 つまたは複数のパーツを編集し、必要に応じてアセンブリコンテキスト (アセンブリの状態) を更新できるようになりました。また、間違えた場合でも、Onshape ではモデルの以前の状態に戻すことができます。これは他の CAD システムでは不可能です。

これで、インコンテキストの関係の制限も安心して解除できるようになりました。

5. 同時シートメタルツール

フラット、折りたたみ、テーブル形式のシートメタルの表現を 3 つの同期されていないビューで計算するファイルベースの CAD システムとは異なり、Onshape はすべての表現を同時に計算して表示します。1 つのビューを編集すると、Onshape の並列コンピューティングアーキテクチャを使用して、他の 2 つのビューが自動的に同期されます。フラットビューと折りたたみビューを並べて表示すると、エラーや干渉をすぐに視覚化できます。

テーブルビューでの編集も可能にすることで、設計者や下流のメーカーでも、曲げ半径や曲げ順序などをすばやく変更したり、曲げをリッピングにしたり、またはその逆に変換したりすることができます。テーブルに変更を加えると、平面図にも折りたたみ図にもその影響がすぐに表示されます。ファイルベースの CAD システムでは、同様の変更を加えてその影響を確認するには、ロールバック、抑制、削除、フィーチャー追加という面倒な作業が必要になります。

6. カスタムフィーチャー

自動化は多くの点で価値があります。繰り返しの多い設計タスクを減らし、企業または業界固有のロジックやエクスペリエンスを組み込み、エラーを減らすことができます。しかし、適用時にのみ正しい自動化は弊害を招きかねません。マクロで作成されたフィーチャが設計の変更時に更新されない場合、その用途は限定的です。

Onshape でこの問題を解決するのは、カスタムフィーチャーです。カスタムフィーチャーは、組み込みフィーチャーの作成のために Onshape の開発者が使用するオープンソースプログラミング言語のFeatureScript とツールを使用して構築します。

ユーザーはこのプログラミング言語を使用することで、Onshape の組み込みフィーチャーとまったく同じように表示・動作し、第一級オブジェクトとして扱われるカスタムフィーチャーを作成できます。これにより、周囲の状況を理解するインテリジェンスが得られ、変更が行われると、フィーチャーのジオメトリがそれに応じて更新されます。FeatureScript なら、標準的な CAD システムには通常含まれていない、堅牢な業界固有の CAD フィーチャーを簡単に作成できます。また、カスタムフィーチャーを使用するのにプログラマーである必要はありません。他の誰かが新しい作成したフィーチャーをツールバーに追加するだけで使用できます。

FeatureScript を使えば、あなたの仕事に特化したフィーチャーを備えたパラメトリックモデリングシステムを Onshape が作成してくれるようなものです。本来そうあるべきであり、それが強化型のパラメトリックモデリングです。

パラメトリック CAD モデリング: より良く、より速く

Onshape はパラメトリックモデリングを発明したわけではありませんが、時代遅れなファイルベースのオンプレミス CAD パラメトリックモデリングソフトウェアの煩わしい制限の多くを根本的に改善しました。改善点は今後もさらに増えていきます。

Onshape の力を一緒に発見しましょう。