3D図面の変換

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3D図面の変換

3D図面の変換について

◆ 3D図面の変換

3D Evolutionの3D図面の変換は、国際標準化機構(ISO)など国際的に評価の高いバイナリー解析技術により、大容量3Dデータを高速かつ正確に読取ります。読み取られた3Dモデルは、ART(Advanced Repair Technology)と呼ばれるB-Rep補正技術により、各システムの内部データ構造や位相を構成するトレランスの違いを補正し、任意のフォーマットに変換します。この3D図面の変換は、ドイツ自動車工業会(VDA)の3D図面への変換や航空宇宙産業団体(LOTAR)の3Dデータ長期保存への変換で使用されています。今後、モノづくりにおいて3D図面の変換の品質、スピードは重要でその価値を長期間にわたり維持することが、コストダウンや会社のIT化に寄与します。従ってCADの寿命とは無関係な3Dデータを直接読み取るバイナリー解析技術が、注目を浴びています。バイナリー解析技術により3Dデータの自由度が高まり、海外の製造業のプロセスでは大幅な工数削減が実現しています。この3D図面の変換は、バイナリー解析技術で3D図面に変換するためスピードが早く、メモリーの消費を抑制します。欧州の3D図面運用では、標準ツールです。


◆ Advanced Repair Technologyとは

各3Dデータの形状表現には特徴があります。例えばソリッドやサーフェイスを形成するための位相トレランスやアセンブル構成の深さに違いがあります。自動車産業で用いられているCATIA V5とNXの位相トレランスは、CATIA V5は0.1mm、NXは0.0254mmです。位相トレランスは、それ以上の誤差があるとソリッドやサーフェイスが形成できない誤差です。従ってCATIA V5で、そのままSTEPデータを出力してもNXでは受け取りにくいデータとなります。NXの位相トレランスは、0.0254mmなので受け取りにくい範囲は0.1mmから0.0254mmの範囲内の誤差です。ドイツ自動車工業会は、1980年代より、このことを考慮ししてCATIAの位相トレランスを0.02mmに設定して運用しています。所謂、Model Dimension 2000です。従いましてドイツ自動車工業会のPDQの隙間チェックの推奨値は0.02mmとなっています。非常に論理的な値を採用しています。3D Evolutionは、位相トレランスを指定された範囲内に収めるため、フェイスをヒーリングやステッチングで修正して指定されたインターフェイスに出力します。CADにてディスプレイに表示されている形状に位相トレランスを確認することは出来ません。何故ならばCADシステムを運用する上で認められた誤差として表示データにより、隙間なく表示されるからです。アセンブル構成も階層が深いアセンブルをフラット化、マルチボディをアセンブル化、アセンブルをマルチボディ化、同一形状をインスタンス化することで変換先システムにアセンブル構成を合わせることができます。この3Dデータ修正テクノロジーは、STL等のファセット変換に有効です。3Dプリンターのエラーが発生した場合に変換されたSTLデータを修正するより、元データの面構成をクリアにしてSTL変換を行う方が理に敵っています。Advanced Repair Technplogyは、3Dデータを修復する時に、サーフェイス属性の変更を行うことなく3Dデータを修復します。このことは、修復された3Dデータを使用する場合にアセンブル拘束や加工における様々な条件に対応することが可能です。

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◆ 3Dデータの長期保存

3Dデータが主流の海外モノづくりでは、3Dデータの3D図面運用と長期保存が行われています。現在確認されている3D図面とその長期保存方法は2種類あります。まずは、ISO(国際標準化機構)が開発したSTEP AP242データを使用した3D図面とその長期保存です。この方法は、保存期間を50年以上と定めた航空宇宙産業界で運用されています。エアバス社では、出図とはCATIA V5からSTEP AP242データに変換することを意味しています。この変換には、半永久的な変換保証を行う機能があります。従って製造現場等は、全てSTEP AP242で対応しています。5軸加工が強いhyperMILLは、このSTEP AP242に対応済です。航空宇宙産業界に於ける運用規則は、LOTARが定め完結しています。もう一つは、ドイツ自動車産業会(VDA)のJTデータを使用した3D図面とその長期保存です。自動車産業は、航空宇宙産業と違い、設計データを金型データに修正する必要があり、後行程において簡易CAD(Solid Edge)のダイレクトモデリング等で修正する必要があります。やはり出図は、設計データをJTデータに変換することを意味します。この変換には、半永久的な変換保証を行う機能はありません。設計CADの寿命が短いため、また後行程で加工が必要なため変換されたJTデータをマスターデータとして運用しています。公差など文字情報が重要なエリアは図面を作成、または簡易CADでPMIを付加しています。3D Evolutionの3Dデータ変換は、両方の長期保存方法に対応し運用されているソフトウェアです。


◆ 簡易リバースエンジニアリングと軽量化

3Dデータのファセット情報や表示情報をB-Repに変換する場合は、ファセット情報や表示情報をファセット構造の多面体として平面フェイスの集合体、ソリッド化、サーフェイス化します。3D Evolutionには、3Dデータのファセット情報や表示情報を取り込み、簡単な梱包形状を1クリックで作成する機能があります。ファセット情報や表示情報を変換する前に軽量化を行いたい時は、指定した誤差内でアウタートレランス形状を計算します。アウタートレランス計算により干渉チェックや梱包設計に悪影響を与えません。ファセット情報や表示情報を有効活用すると工数削減効果が見つけられるかもしれません。


◆ 3D図面の変換の変換保証

3D図面の変換を行った場合に変換保証の問題があります。事例としてインダストリー4.0では、3D図面の運用を行い、全て3Dデータが正となっています。その場合の変換保証は、変換時の形状のズレを比較チェックで確認しています。比較チェックは、3D Analyzerや3D Evolutionの機能で実行できます。この比較チェックは、様々なフォーマットの形状を比較し差分検証を行います。同一フォーマットの比較は、設計変更の確認が可能です。形状比較結果は、形状差分を表すグラデーション表示された形状を3D PDFデータに保存することにより、結果の共有化ができます。このことにより、3Dデータに対する信用が増し、海外では急速に3D図面化が進み劇的なコストダウンに繋がっています。比較チェックの実行環境は、3Dバッチ処理で行う場合は3D Evolution、インタラクティブな3Dデータの検証を行う場合は、マルチ3Dビューワの3D Analyzerで実行することをお勧めします。


変換元インターフェイスの選択

インターフェイス 拡張子
3DEXPERIENCE *.3dxml
3DXML *.3dxml
3MF *.3mf
Acis *.sat、*.sab
AMF *.amf
AutoCAD *.dwg
CADDS _pd、_ps
CATIA V4 *.model、*.exp、*.dlv
CATIA V5 *.CATProduct、*.CATPart、*.cgr
CATIA V6 *.3dxml
Creo *.asm、*.prt、*.xas、*.xpr
DGN *.dgn
DWG *.dwg
Euklid *.edx
FBX *.fbx
iCAD *.x_t、*.x_b
I-Deas *.arc、*.unv、*.asm
IGES *.iges、*.igs
Inventor *.iam、*.ipt、*.sat、*.sab
JT *.jt
Mechanical Desktop *.sat、*.sab
Microstation *.dgn
Nastran *.nas
Neutral *.neu
NX *.prt、*.jt、*.x_t、*.x_b
Parasolid *.x_t、*.x_b、*.xmt_txt
3D PDF *.pdf、*.prc
PLMXML *.plmxml
Proe *.asm、*.prt、*.xas、*.xpr
Rhinoceros *.3dm
RobCAD *.rf
Solid Edge *.jt、*.x_t、*.x_b
SolidWorks *.sldasm、*.sldprt、*.asm、*.prt、*.x_t、*.x_b
Space-E *.sat、*.sab
STEP *.step、*.stp、*.stpx、*.stpZ
STL *.stl
TOPsolid *.x_t、*.x_b
VDA-FS *.vda
VisiCAD *.wkf
VRML *.vrml、*.wrl
X3D *.x3d、*.x3db

3D図面のアセンブル情報

3D図面はアセンブル情報はXML、パート情報はSTEP AP242、JT、3D PDFで記述します。但し3D PDFのB-Repは精度が低いためテッセレーション情報の記述でビューワ用として利用します。アセンブル情報のXMLは、STEP XML(拡張子 *.stpx)またはPLMXML(拡張子 *.plmxml)です。アセンブル情報をXMLで記述する目的は、テキストファイルのためデータ検索や修正に向いているためです。

フォーマット アセンブル情報 ISOの長期保存
STEP AP242 AP242 XML 可能
PLMXML 可能
JT AP242 XML
PLMXML
3D PDF(ビューワ) AP242 XML
PLMXML

3D図面の変換のイメージ

◆ 3D図面の変換のイメージ

この動画は、CATIA V5の3D図面をJTデータに変換している動画です。ドイツ自動車工業会界は、工数削減とIT化を図るため出図はJTデータを採用しています。このことはCADのオリジナルデータより中間フォーマットの方が将来的に安全性が高いことを意味しています。ドイツ自動車工業会界は、自動車の設計データ保存年数を25年としています。25年以上オリジナルCADデータを維持するのは難しいためJTデータを選択しています。

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◆ 簡易リバースエンジニアリングのイメージ

STLなどファセットデータやCGRなど表示データの簡易リバース変換は、ファセットデータの頂点を特殊な技術で軽量化を行い三角平面として変換します。この変換方法は、数秒で変換できますので近似曲面変換を行うリバースエンジニアリングより効率的で正確です。この方法は、医療や玩具、設備検討など様々な業種で使用されています。例えば工場のレイアウトを検討する場合、CTスキャンされたSTLデータを間引いてCADシステムに取り込んだり、輸送したいものをスキャンして梱包設計を行ったり、金型をスキャンして設計データと比較したりします。

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