無料3D-CADのFreeCADで、スプーンをモデリングする

無料で利用できる3D-CADが、いくつか存在し、利用できます。3D-CADは、コンピューターを用いて、立体を表現する方法の１つです。同じように、コンピュータで、立体を表現する3D-モデラーとの違いは、3D-CADが、コンピューター上で作成した立体を、現実世界で作成することを目的にしているのに対し、3D-モデラーが、コンピューター内、あるいは映像作成など、映像を作成することを目的にしている違いがあります。

3D-CAD

現実世界で、立体を作成することを目的にしている。データーが主体。実際に作成するための寸法データに破綻が無いかが重要になります。

図面の作成、工作機械へ送る制御データを作成する(CAM)、構造解析・熱流体解析などのシュミレーション（CAS）で利用するモデル形状データを作成することが目的になることが多いと思います。

3D-モデラー

映像を作成することを目的にしている。映像が主体。作成する映像が現実の様に見えるかが重要になります。

3D-CADは、形状にきちんとした数字を入れることを重視しますが、3D-モデラーでは、粘土細工をするように、形状を数値で管理する必要はなく、現実の様に見えることが重要になります。

コンピューター上で、デザインの印象を確認し、その後、実際に確認するためには、作成したモデルから図面が作成できるので、3D-CADのほうが、3D-モデラーより適しています。逆に映像を作詞する場合は、3D-モデラーのほうが、より現実のように見せるための機能をいろいろ持っています。

無料で使える3D-CAD

CADは、高額なアプリケーションです。更に、アプリケーションを持っていても、すぐに使い出すことができるわけではなく、それなりの習熟が必要になります。現在、無料で使える3D-CADが幾つか存在するので、3D-CADを使って、モデリングを楽しんでみましょう。

では、3D-CADを手に入れましょう。

学生版

もし、あなたが学生であれば、学生版を使用しましよう。実際に商業的に活用されている高機能CADが、無料あるいは、低価格で利用できます。3D-モデラーも無料で利用できたり、低価格で利用できます。ただ、ここで注意が必要です。商業目的には使用できない場合がほとんどです。学生版に付いてはこちらのページを参考にしてください。

あなたが学生でない場合

あなたが、学生ではない場合、学生版は使えません。しかし、無料で利用できる3D-CADが、選択できます。ここで、少し注意が必要です。個人としてしか利用できないもの、商業利用に制限が無いものが存在します。今回は、その中のFreeCADを使用してモデリングを行いたいと思います。

FreeCADでスプーンをモデリングする。

ここでは、無料で利用できる3D-CADの１つFreeCADで、簡単な形状をモデリングしたいと思います。

 FreeCADについて

FreeCADは、オープンソースの3D-CADです。商業利用に制限がないので、実務でCADを使っていない会社で少し、3D-CADが使いたいという目的でも利用できます。

※他に、商業利用可能な3D-CADには、DesignSpark Mecanicalがあります。

機能に不足感があるものの、オープンソースの解析ソフトと一緒に利用するには、良い選択になります。あなたが、Pythonという開発言語を使用できれば、マクロを使用して機能を増やすことができます。

 モデリングの前に

FreeCADでは、使えない機能をどのように避けてモデリングするかが重要になります。パズルや迷路を解いていく気持ちでモデリングしていきましょう。

3D-CADは、基本的に自由曲面の扱いが苦手です。自由曲面を自在に操るには、高額ですが、高機能な3D-CADの製品群を選択したほうが、ストレスが少なく、かつ、早くモデリングできます。

 FreeCADをダウンロードして、インストールする

まず、FreeCADのダウンロードとインストールを紹介するのが筋かと思いますが、既に、インストールの方法を紹介しているサイトがありますのでそちらを参考にしてください。

高頻度で更新されていますので、最新の開発版を利用することをおすすめします。

FreeCADチュートリアル スプーン

使用するFreeCADのバージョンを確認します。

ドキュメントを新規作成します。

ワークベンチをPartDesignに切り替えます。ワークベンチは、機能ごとにまとめられた機能セットの事です。ほかにもいろいろなものがありますが、使い方がよくわからない、ドキュメントも存在しないものも多いので、使い方がわかったら忘れないようにどこかに記録を残しておくようにした方がいいと思います。

xy平面にスケッチを作成します。

スケッチが完成したらスケッチャーを閉じてスケッチを完成します。

xz平面に、スケッチを作成します。

柄とすくう部分の接続部の拡大です。

スプーンの形状の元になる2つのスケッチが作成できました。

それぞれの平面を押し出します。

どちらからでもいいのですが、まず、xy平面のスケッチを押し出します。

次に、xz平面のスケッチを押し出します。

ワークベンチをPartデザインに変更し、ブーリアン演算で積を取ります。

すくう部分の曲面を作成します。

内側の曲面を作成します。PartDesignワークベンチに戻り、xz平面にスケッチを作成します。

円弧の中心を通る線を引いて、作図補助線に変更します。スケッチを終了します。

スケッチを回転させます。

軸は、円弧の中心を通る作図線を指定します。

Partワークベンチに戻り、ブーリアン演算の差を取ります。まず、削除される側を選択し、次に削除する側を選択し、ツールバーのボタンを押します。内側の曲面が作成できました。

柄の接続部分の曲面をどう綺麗にまとめるかがデザインのポイントです。

再度、xz平面にスケッチします。

柄に近い部分を拡大したところです。

こちらのスケッチでも、大きな円弧の中心を通る直線を引き、作図補助線にしておきます。

回転させます。

回転軸は、作図補助線を指定します。

Partワークベンチに戻り、ブーリアン演算の差を取ります。まず、削除される側を選択し、次に削除する側を選択し、ツールバーのボタンを押します。外側の曲面が作成できました。マウスのホイールを押したまま、右ボタンでドラッグすると、回転できますので形状を確認してみてください。

Partワークベンチでミラーを選択します。※PartDesignワークベンチのミラーはこの目的では使えません。

作成した形状を選択し、胸像面でxz平面を選択します。

左右の形状を選択し、

ブーリアン演算の和で結合します。

スプーンの完成です。マウスのホイールを押したまま、右ボタンでドラッグすると、回転できますので形状を確認してみてください。

枠線がうるさいので、枠線を消します。シェーディングを選択します。

スプーンが完成しました。

別方向から見てみます。どうでしょう。簡単にできそうな気がしてきませんか。実は、このモデリング経路に辿り着くまでに、この経路とは別に、2回、別の経路で挑戦し、やり直しました。1度うまくいくモデリング経路がわかってしまえば、この経路を使って別のデザインのスプーンをしたり、今回のスプーンのデータを修正して、別のデザインに変更することができます。つまり、作成したデザインが気に入らなければ、実際に作成する前に、修正することができます。

まとめ

どうでしょうか。FreeCADでのモデリングの雰囲気は感じてもらえたでしょうか。

私の初ブログです。編集ツールの使い勝手がいまいち馴染めなくて、イライラしながら作成しています。モデルデータを添付しようと思いましたが、方法がわかりませんでした。そのため、モデルデータに付いては、ご要望があれば、方法を考えたいと思います。説明不足で分からない部分は、コメントで指摘していだだければ、分かる範囲で対応しようかと思っています。