製品開発のスピードと品質が企業の競争力を左右する現代において、設計・製造・解析の各部門が密接に連携することは非常に重要になってきています。従来において、設計部門で作成された3Dデータが製造や解析の現場でうまく活用されず、手戻りや情報の行き違いが発生するケースは少なくありませんでした。
しかし、近年では3DCADの進化とともに、製造工程やシミュレーション解析と直接連携可能な環境が整いつつあります。例えば、設計段階から加工性や強度、熱伝導などを考慮したモデルを作成し、それをそのまま製造・解析部門とリアルタイムで共有できれば、試作回数の削減や品質向上、リードタイム短縮にもつながります。そのため、実際に企業の中には、3DCADと製造・解析部門との連携強化を図り、そのメリットを獲得したいと思われている方もいるのではないでしょうか？
そこで、今回は3DCADデータを製造部門や解析部門で活用する方法や3DCADと製造・解析部門との連携強化を図ることによって得られるメリットなどについて解説しますので、興味がある方は、ぜひ参考にしてください。
3D CADデータを製造部門や解析部門で活用する方法
設計部門で作成した3D CADデータを製造部門や解析部門でどのように活用することができるのでしょうか？一般的な活用方法についていくつかピックアップしますので、一緒にチェックしていきましょう。
CAM連携
3D CADで作成された設計データは、CAMと連携することで、NC加工用のプログラム生成に直接活用することが可能です。NC加工用のプログラム生成とは、設計された3D CADデータをもとにCAMソフトが切削や穴あけなどの加工手順を数値データとしてプログラム化することを意味します。これにより、図面をもとに加工データを手動で作成する必要がなくなり、人的ミスを減らしながらプログラム作成の時間を大幅に短縮できます。
また、設計の変更が発生した際にもCADとCAMのデータを同期させておけば、迅速な対応が可能となり、製造現場への反映もスムーズに行えます。このような連携により、製造プロセスを効率化することができたり、「製品設計がどこで作られたのか」、「どのような機械で加工されて誰が作ったのか」が明確になったりします。
シミュレーション活用
3D CADデータをもとに構造解析や熱解析、流体解析などの各種シミュレーションを行うことで、設計段階で製品の性能や耐久性を事前に確認することができます。これにより、試作品を作成する前に問題を洗い出し、最適な設計へと改良していくことが可能になります。
特にCAEツールとの連携が進んでいる場合、設計データをそのまま解析モデルとして使用できるため、変換の手間や誤差も最小限に抑えられます。結果として、試作コストの削減や開発リードタイムの短縮といった大きなメリットが得られます。
部門間のデータ連携をスムーズに行うためのファイル形式や運用ルール
次に、部門間でスムーズにデータを連携する際に確認しておきたいファイル形式や運用ルールについて解説します。この内容を知ることで、各部門で効率的に連携強化が図れるため、ぜひ参考にしてください。
工程に適したファイル形式を選ぶ
設計部門で使用するCADソフトと製造・解析部門で使用するシステムは必ずしも同じではありません。そのため、3Dデータのやりとりには中間フォーマットであるSTEPやParasolid、IGESなどの使用が一般的です。
しかし、これらの形式を使用した場合でもそのままでは余分な情報や複雑な形状が含まれており、後工程で再編集が必要になるケースもあります。高精度かつ正確な変換が可能なツールを選定し、部門間で共通の形式に揃えることが、効率的なデータ連携には必要不可欠な要素となるでしょう。
形状の簡略化と外形抽出でスリムなデータに整える
3Dデータは高機能なデータになるため、加工や解析に必要のない形状情報が多く含まれています。そのため、製造現場では不要な穴や装飾の削除、解析部門では簡略化や外形抽出といった処理が必要になります。
特に、メッシュ作成やシミュレーションを行う場合、無駄な形状があると処理が重くなり、精度も低下してしまいます。形状簡略化をデータ変換のルールに組み込むことで、軽量で目的に合った3Dデータを効率よく流通させることができるため、効率的に連携強化を図るためには、それらを考慮した環境づくりが必要です。
社外共有時のセキュリティとルールの明確化
基本的に、3D CADを使用して開発を行っている企業には、取引先や協力会社が存在するケースが多いです。そのため、取引先や協力会社に3Dデータを提供する機会も少なくありませんが、その際には設計履歴や機密情報が含まれていないか慎重に確認する必要があります。
ファイル形式だけでなく、共有前のデータマスキングやフィーチャ削除などの処理を自動化する仕組みがあれば、作業の手間を削減しつつセキュリティも担保できます。企業全体として、どのタイミングで誰がどのデータを扱うのかといった共有ルールを明文化しておくことで、トラブルの防止にもつながるでしょう。
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3D CADと製造・解析部門との連携強化によって得られる4つのメリット
3D CADと製造・解析部門との連携強化を図ることによって企業は多くのメリットを獲得することができます。具体的にどのようなメリットがあるのか詳しく紹介しますので、これから連携強化を図りたい企業は、ぜひ参考にしてください。
リードタイム短縮
3D CADと製造・解析部門が密接に連携することで、製品開発全体のリードタイムを大幅に短縮することが可能になります。
従来、設計データを製造や解析に引き渡す際には、形式の変換やデータの再編集といった手間が発生し、これが開発スピードの課題となっていました。しかし、3D CADデータをそのまま活用できるように各工程が最適化されたデータをリアルタイムで共有することができれば、手戻りや情報の食い違いといったトラブルが発生しづらくなり、スムーズな製品開発が可能になります。
例えば、設計変更があった場合でも、解析部門や製造現場に即座に反映されるため、開発に必要な時間を最小限に抑えることができます。また、シミュレーションや加工プログラムの自動生成なども3Dデータを介して迅速に行うことができるため、設計から量産までの一連のプロセスを加速することが可能です。これにより、競合よりも早く市場に製品を発表することができる可能性もあるため、市場の中での優位性を確保することができるでしょう。
品質向上
3D CADと製造・解析部門の連携は、単に開発スピードを上げるだけでなく、製品の品質そのものを向上させる効果もあります。設計段階で作成した3Dデータをもとに解析部門が構造解析や熱解析を行うことで、試作前に潜在的な不具合を発見・対処することが可能になります。これにより、製品完成後に発生する品質トラブルを未然に防ぐことができ、製品の信頼性を高めることができます。
また、製造部門と連携することで、設計が加工性や組立性に優れているかといった観点からのフィードバックを早期に受け取ることができ、設計の完成度をより高めることができます。
さらに、3D CADデータをうまく活用することで、情報の伝達ミスや解釈のズレといったヒューマンエラーを抑制し、仕様通りの品質を確保しやすくなります。製造現場では、3Dモデルから直接CAMデータを生成することで、加工精度のばらつきも減少し、高精度な製品を安定して量産できる体制を整えることができるでしょう。
コスト削減の可能性
3D CADを中心に製造部門や解析部門と連携を強化することは、企業にとって大きなコスト削減効果をもたらします。
まず、試作の回数を減らせるという点が挙げられます。従来は複数回の試作を経て問題点を洗い出していましたが、3D CADデータをもとに精密なシミュレーションや干渉チェックを行うことで、初期段階から完成度の高い設計が可能になります。これにより、試作や再設計にかかる時間と費用を削減できます。
また、製造部門と設計部門が3Dデータを通じて密接に連携することで、加工性の悪い設計を事前に修正でき、現場での加工ミスや手戻りによるコストの増加を防ぐことができます。
さらに、部品数の最適化や一体化設計の検討も進めやすくなるため、材料費や組立工数の削減といった効果も期待できます。加えて、社外とのデータ共有時に機密情報を除去したモデルを活用することで、情報漏洩リスクを抑えつつ外注管理を効率化できる点もコスト削減につながる理由のひとつです。
情報漏洩リスクの低減とセキュリティ強化
設計データには自社のノウハウや機密情報が含まれるため、部門間や外部とのデータ共有には十分に注意する必要があります。
3D CADと製造・解析部門が連携し、事前に不要な情報や設計履歴を削除するルールを整えることで、情報漏洩のリスクを大幅に低減できます。形状簡略化や外形抽出などの処理を自動化すれば、セキュリティを保ちながらスムーズなデータ活用が可能になります。
まとめ
今回は、3D CADと製造・解析部門との連携強化でなぜ製品開発が加速されるのかについて解説しました。実際に強化を図ることで、リードタイムの短縮や品質向上などのメリットを獲得することができます。しかし、単に連携強化を図るだけではこれらのメリットを得ることは難しく、データ連携をスムーズに行うためのファイル形式や運用ルールを社内で構築することが求められるでしょう。
企業の中には、設計部門と製造・解析部門との連携を強化するために、3D CADの導入を検討している方もいるのではないでしょうか？その際にどうしてもネックになるのがコストです。もし、コストを抑えて導入を図りたいと思われる方は、CADジャンクションを利用するのがおすすめです。
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