CAD でのサーフェス

CAD でのサーフェス

CADで3次元モデルの作成が一般的になった現在、モデルの作成だけでなく、モデルの表現方法も幅広さが求められるといえます。例えば、試作を設計する段階、営業など他部署との打合せ、客先でのプレゼンとではモデルに求められる役割が大きく異なってきます。そこで、今回はモデルの表現方法として使われているサーフェスについて説明してゆきます。

 モデルの表現方法とサーフェス

まず、サーフェスとは3次元モデルの表現方法のひとつです。3次元モデルの表現方法として「ワイヤーフレーム」「ソリッド」「サーフェス」の3つがあります。これらの違いは、コンピュータ上で立体図形を表現するための方法の違いであり、サーフェスは「内部が空洞で、面の集合体で構成されるもの」を指します。

(ちなみに、内部が詰まったものをソリッド、境界線のみで表現したものをワイヤーフレームとそれぞれ呼びます)

CADの性能がそれほど高くなかった1970年から1980年代にかけて、CAD上ではワイヤーフレームとソリッドでモデルの形状を表現していました。1990年代に入り、CADの性能向上に伴ってソリッドモデルが普及するようになりましたが、機能上のメリットから現在でもサーフェスの重要性には変わりません。

 サーフェスモデル

次に、サーフェスモデルの作成方法について説明してゆきます。

サーフェスモデルは、ワイヤーフレームモデルに面情報を加えたもので、中身がない空箱をイメージするのが分かりやすいかと思います。

サーフェスモデルは面どうしで構成されているため、複雑な形状のモデル作成に適した機能であり、家電製品の意匠図や自動車のボディなど複雑な面で構成される形状の作成に有効な機能と言えます。また、サーフェスは面を持つため、面の表し方によって、モデルの様々な方法で表現することができます。

ただ、サーフェスは中身を持たないモデルであるため、モデルの体積や部品どうしの干渉を調べることができません。そのため、設計段階でサーフェスを閉じた空間に変更して、ソリッドモデルに変換することが多くあります。

 サーフェスとソリッドの使い分け

ここからは、実際の設計現場での活用法について説明してゆきます。

実際に製品モデルを試作する場面においては、ソリッドとサーフェスの特徴をきちんと理解して上手に使い分ける必要があります。サーフェスは、これまで述べてきた通り、面の集合体である特性から自動車のボディや新幹線の車体外観など複雑な面の集合体をデザインする際に使用します。また、タービンやポンプ・バルブ類などの流体機械も、自由度が高いサーフェスでの作成に適しています。

次に、サーフェスとソリッドでのモデルデータのやり取りについて説明します。サーフェス自体に中身はありませんが、モデルを閉空間に変えることでソリッドモデルに変換することが可能となります。モデルの変換方法としては、次の方法が挙げられます。

・サーフェスに厚みを持たせる

・サーフェスでソリッドを削る

・サーフェスを閉じた空間にする

これらのうち、最も一般的なのはサーフェスを閉じた空間にする方法ですが、予め直方体で大まかなソリッドモデルを作成し、サーフェス機能でソリッドモデルを削ってゆくのが「サーフェスでソリッドを削る」作成方法です。

この他に、サーフェスに厚みを持たせる方法は、自動車のボディなど板厚が一定の部品に利用されます。

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