CADとは?基礎知識からおすすめ製品まで|初心者でもわかりやすく解説
CADは、建築や製造業などで利用される設計ツールです。
図面に代わり、パソコンを使って精密な設計を行うことで、作業の効率化と正確性を大幅に向上させます。かつて手作業で行っていた設計が、今では短時間で高い精度を実現できるようになり、設計・製図の分野において不可欠な存在となっています。
本記事では、CADの基本的な仕組みや、初心者でも使いやすいおすすめ製品についてわかりやすく解説します。
このような方におすすめの記事です
- CADを勉強中の方、これからCADを学び始める方
- CADの資格取得を目指している方
- CADの導入を検討している方
目次[非表示]
CADとは?
CAD(Computer-Aided Design)は、コンピュータを利用して設計や製図を行う技術です。主に製造業や建築業、機械工学、電子工学などの分野で使用され、手書きでの設計よりも正確で効率的な図面作成が可能です。
2次元(2D)CADは平面図や断面図を、3次元(3D)CADは立体的なモデリングやシミュレーションを支援します。これにより、製品の設計から試作、製造までのプロセスがスムーズに進み、コスト削減や品質向上にも寄与します。
「2D CAD」と「3D CAD」は何が違う?
CADはそのデータの表現形式によって「2D CAD」と「3D CAD」の2種類に分けられます。
近年は3D CADの需要が増加していますが、依然として紙図面に近い操作性で作図できる2D CADも根強い人気を誇っています。2D CADと3D CADを単純に比較して、どちらが優れているかは一概には言えません。例えば、電気用CADの場合、3Dで表現する必要がないため、2D CADが適しています。
2D CAD(2次元CAD)
2D CAD(2次元CAD)は、コンピュータを使用して平面的な図面を作成・編集するツールです。建築、製造、エンジニアリングなど幅広い分野で利用され、従来の手書き図面に代わり、正確で効率的な設計作業が可能となります。
平面図や機械図、配線図などを簡単に作成でき、寸法や角度の調整もスムーズに行えるため、設計プロセスの迅速化と精度向上に寄与します。手書き図面では難しかった修正も簡単に行える点が大きなメリットです。
3D CAD(3次元CAD)
3D CADは、製品や部品を立体的に設計・モデリングできる強力なツールで「サーフェス」「ソリッド」「ポリゴン」といった技術を駆使して精密なデザインが可能です。
サーフェスモデリングでは滑らかな曲面を、ソリッドモデリングでは内部構造を含む実体を設計します。ポリゴンは多角形で3Dモデルを表現し、特にゲームやアニメーションで用いられます。
車のエンジン部品や複雑な構造物の設計が詳細に行え、フィット感や動作の確認も容易です。また、3D CADは空間的な配置や角度を自然に表現できるため、実物に近いモデル作成が容易であり、設計プロセスの迅速化が期待できます。
「CAM」や「CAE」との違い
「CAM」と「CAE」はいずれも製造業などで使用される技術ですが、目的や用途が異なります
まず「CAM(Computer-Aided Manufacturing)」は、コンピューター支援による製造技術で、製品を実際に作るためのプロセスを支援します。NC(Numeric Control)プログラムを自動生成し、工作機械で直接使用される製造データを作成します。
つぎに、「CAE(Computer-Aided Engineering)」は、シミュレーションや解析を行うためにコンピュータを活用する技術です。例えば力学的シミュレーションや熱解析などを行い、製品の性能や耐久性を予測することで、設計段階での問題発見と改善を支援する役割を持っています。
CADでできること
CADは、設計や製図をデジタル化するためのツールです。その主な用途は非常に多岐にわたり、さまざまな業界で活用されています。こちらでは、CADの主な用途について詳しく解説していきます。
設計(図面作成)
CADは設計業務の効率化に不可欠なツールです。高精度の図面を迅速に作成でき、手書きに比べミスが少なく、修正も容易です。建築設計ではCADを用いて建物の詳細図面を短時間で作成し、設計変更への迅速な対応が可能です。 レイヤー機能を活用することで複雑な構造も一目で把握でき、作業の正確性とスピードが向上します。
デザイン
CADはデザイン分野でも広く活用されています。正確な寸法や形状を簡単に描くことができ、視覚的にも理解しやすいため、デザイン案の共有が容易になります。インテリアデザイナーはCADで空間配置を計画し、家具の配置や配色をシミュレートします。 グラフィックデザイナーはロゴやパッケージデザインをCADで作成し、効率的で精度の高いデザインが可能です。
解析・シミュレーション
CADソフトは解析やシミュレーションにも利用され、設計の前に製品の動作状態や応力分布をシミュレートすることで、試作品のコストと時間を削減します。 例えば航空機の翼の設計でCADを使用し、風洞実験前に気流解析や応力シミュレーションを行い、形状を最適化します。自動車の安全性評価にも用いられ、衝突時の変形や損傷を予測可能です。
工作機械用(加工用)のデータ作成
CADは工作機械用の加工データを作成するためにも使われます。 詳細で正確な加工データを簡単に作成できるため、生産効率が向上し、エラーが減少します。CNCマシンのプログラム作成に利用されることで、複雑な形状や細かいパーツの加工が正確に行え、高品質な製品の安定生産が可能です。
CADの種類
CADソフトウェアは多様なタイプがあり、その用途や機能に応じて適切な選択が必要です。2Dおよび3D設計に対応するもの、汎用的に使用可能なソフトウェア、特定業界向けに特化した専用ソフトなどが存在します。
こちらでは、2DCADと3DCAD、汎用CADと専用CADについて解説します。
2DCAD・3DCAD
2DCAD(2次元CAD)は主に平面図や線図を描くのに適しており、建築図面や機械の部品図など、比較的シンプルな設計に使用されます。
一方、3DCAD(3次元CAD)は立体的なモデルを作成し、製品設計や複雑な構造の解析に利用されます。高度なシミュレーションやアニメーション作成も可能です。
選択にあたっては、設計の複雑さ、必要な精度、プロジェクトの予算などを考慮するとよいでしょう。
2DCAD(2次元CAD)の具体的な製品には「AutoCAD LT」や「CADSUPER」があり、3DCAD(3次元CAD)には「SolidWorks」や「Autodesk Inventor」「CADSUPER Works」が該当します。
汎用CAD・専用CAD
「汎用CAD」はその柔軟性から多くのプロジェクトで利用され、「専用CAD」は特定の技術的要求に対応するための高度な機能を有する、という違いがあります。
汎用CADは、さまざまな業界で広範な設計ニーズに対応可能なソフトウェアです。具体的には「AutoCAD」「SOLIDWORKS」があり、建築、機械、電気設計など多岐にわたる分野で利用されています。
一方、専用CADは特定の業界や用途に特化しており、その分野で求められる高度な機能を備えています。
例えば、建築業界でのBIM(ビルディングインフォメーションモデリング)対応CADとして活用される 「Archicad」「Revit」や、航空宇宙や自動車業界で広く利用される「CATIA」があります。
CADを利用するメリット
CADを導入し、コンピュータ上で図面を作成することで、手書きと比べて多くの利点が得られます。ここでは、CADを活用することによるメリットについて詳しくご紹介します。
メリット1:手書きによる製図よりも簡単
CADソフトウェアを使用することで、正確な図面や設計を効率的に作成できます。手書き製図に比べ、CADは寸法の正確さやディテールの整合性が優れており、操作も簡単です。
線の長さや角度の自動計算や設計図への反映をはじめ、修正、寸法や部品の調整も容易に行えます。手書きでは時間がかかる修正作業も、CADでは瞬時に行えます。
メリット2: 製図データの修正がしやすい
CADを使用することで、製図データの修正が迅速かつ簡単に行えます。例えば、製品の寸法変更では、数値を入力し直すだけで自動的に図面が更新され、部品の配置や形状も簡単に調整できます。手書き製図に比べてミスが少なく、修正にかかる時間も大幅に短縮されます。
CADの利用は、設計業務の効率化と精度向上に寄与し、特に設計変更が頻繁なプロジェクトでは、大幅な時間とコスト削減が期待できます。
メリット3: データで管理や共有が可能
CADデータはデジタル形式で保存され、管理や共有が非常に容易です。
インターネットを介して簡単にファイルを共有できるため、異なる地域にいるチームメンバー間でもリアルタイムでコラボレーションが可能です。デジタルデータはクラウドストレージやネットワーク経由で共有されるため、アクセス性が高く、エラーやデータ喪失のリスクも軽減されます。
大規模プロジェクトでは、複数の設計者が同じデータにアクセスし、同時に編集や修正を行うことも可能です。
メリット4: 視覚化とシミュレーションが行える
CADを使用することで、設計の視覚化やシミュレーションが容易に行えます。3Dモデリングを通じて、設計が実際にどのように見えるかを確認できるため、設計段階での問題点を早期に発見できます。
さらに、物理的なプロトタイプを作成する前に、製品の性能や挙動をシミュレートできるため、試作品の数を減らすことが可能です。設計の精度が向上し、問題解決にかかる時間も短縮されるため、全体の効率が向上します。
メリット5: コストを削減可能
CADを使用することで、長期的なコスト削減が実現します。効率的な設計プロセスにより、材料の無駄遣いが減り、物理的な試作品の数を削減することが可能です。
また、設計段階でのエラーが減少し、修正にかかる時間やコストも最小限に抑えられます。結果として、全体的なプロジェクトのコストパフォーマンスが向上し、設計から製造までの過程が効率化されます。
CADが活用されている業界と代表的なCADソフト
CADは多岐にわたる業界でその重要性が増しています。それぞれの業界には特有の要求に応じた代表的なCADソフトウェアが存在し、効率的に設計および生産を行うために使用されています。
こちらでは、CADが活用されている主要な業界と、それぞれの業界で主要な役割を果たす代表的なCADソフトウェアについて詳しく解説します。
製造
製造業界、特に機械、家電、自動車、航空機の分野では、製品や部品、金型などの設計図作成や3DモデルでのデザインにCADが活用されています。
これらの業界では、製品や部品の形状が複雑で、部品の数が多くなるため、製造に特化した専用のCADソフトが主に使用されています。また、部品の干渉チェックや、モデルの強度・質量の計算が重要であるため、3D CADの利用がますます進んでいます。
特に、自動車産業や航空宇宙産業では、複雑な部品を設計するために、高度なCAD技術が必要とされています。使用される代表的なソフトには、「Autodesk AutoCAD」「SOLIDWORKS」「CATIA」などがあります。
さらに、CADだけでなく「CAM」や「CAE」などの製造関連ソフトウェアと連携させることで、それぞれのソフトの機能を強化し、業務全般の効率化を図っているのも特徴です。
建築
建築業では、CADは設計作業を大幅に効率化する重要なツールとして欠かせません。特に「Archicad」や「Autodesk Revit」などのCADソフトウェアは、この分野で広く活用されています。
建築CADは、デジタルで設計図や施工図を作成・管理し、平面図や3Dモデルを正確に描けるため、設計の効率化と精度向上に貢献します。3Dモデルを使って建物の構造やデザインを視覚的に確認でき、設計段階で問題を早期に発見することが可能です。
さらに、BIM(ビルディング・インフォメーション・モデリング)と連携することで、設計から施工、維持管理まで一貫してサポートできる点も建築CADの大きな特徴です。
土木
土木工事の分野では、道路、橋、高架道路、宅地造成などのプロジェクトを設計し製図するためにCADソフトが広く使用されています。
一般的なCADソフトウェアとしては「AutoCAD」や「Jw-cad」が知られていますが、土木専用の機能やコマンドを備えた「DynaCAD土木Plus」のような専門CADソフトの利用も見られます。
インテリア・家具
インテリアや家具業界では、家具業界ではCADソフトを利用して、デザイナーが描いた家具のデザインをもとに、図面を作成しています。 「SketchUp」や「AutoCAD」がデザインの正確性と効率を高めるために広く使われており、使いやすさに加え、家具の設計や室内レイアウトを視覚的に表現するための豊富な機能を備えています。
また、インテリアの配置シミュレーションや、見取り図・間取り図の作成にも使用され、家具やインテリアだけでなく空間全体をデザインするために欠かせないツールです。
アパレル
アパレル業界で使用されるCADは、衣服やファッションアイテムの設計から生産までのプロセスを効率化し、正確なデザインを作成するために利用されています。主に、パターンメイキング(型紙作成)、グレーディング(サイズ展開)、マーキング(生地の最適配置)といった作業をデジタルで行うことができ、これにより生産性の向上やコスト削減が実現します。
代表的なソフトには「AccuMark」や「Modaris」があり、パターンの精度やサイズ展開の柔軟性に優れているのが特徴です。また、仮想試着機能により、デザインやフィット感を事前に確認できます。
多くの企業で導入されている主要ソフトの紹介
現在、市場には数多くのCADソフトがありますが、それぞれが独自の特長を持っています。こちらでは、初心者からプロフェッショナルまで対応できる主要CADソフトをご紹介します。
SOLIDWORKS
SOLIDWORKSは、ダッソー・システムズよりリリースされている3D CADソリューションです。
製品開発時間の短縮、製造コストの削減、製品品質および信頼性の向上を実現し、製品の開発方法と製造方法を飛躍的に改善します。SOLIDWORKS CADパッケージは、3次元設計・製品設計・図面作成、シミュレーション、コスト見積り、製造可能性チェック、CAM、環境配慮設計、データ管理に対応しています。
CADSUPER Works
CADSUPER Worksは、マーブル(旧アンドール)が提供する初心者からプロフェッショナルまで利用可能な高精度で使いやすい3DCADソフトウェアです。
自由度の高い2次元環境と高度な3次元環境が共存した統合CADシステムで、上流から図面作成まで全方位に優れた設計支援環境を提供します。 特に、小規模から中規模の製造企業におすすめです。
Solid Edge
Solid Edgeは、Siemensが提供する多機能で使いやすい3DCADソフトウェアで、初心者から上級者まで幅広い設計ニーズに対応しています。
同期技術と高度な3Dモデリング機能を備え、設計プロセスの効率化と正確な製図を実現します。クラウドベースのデータ管理や共有機能により、チーム間のコラボレーションが容易です。
AutoCAD
AutoCADは、Autodesk社によって開発された業界標準の2DCADソフトウェアで、初心者からプロフェッショナルまで幅広く支持されています。
直感的なインターフェースと豊富な機能により、製図、建築図面、インフラ設計など、多岐にわたる用途で利用されています。
AutoCADは、特にその高度なツールセットが設計作業の効率化を図る上で評価されており、初心者からプロフェッショナルにまで推奨されるソフトウェアです。
Jw_cad
Jw_cadは、日本で開発された無料の2DCADソフトウェアで、低予算でCAD機能を必要とするユーザーやプロジェクトに最適です。基本的な2D製図機能を提供しつつ、コストをかけずに設計作業を行えます。
特に費用を抑えたい初心者や学生にも適しており、設計の基礎を学ぶのに役立つツールとして広く利用されています。
CADSUPER
CADSUPERは、マーブル(旧アンドール)が提供する高機能な2DCADソフトウェアで、日本国内で広く利用されています。精密な描画が可能で、ユーザーのニーズに応じたカスタマイズ機能も充実しています。
その使いやすさと機能の豊富さから、特にプロのエンジニアや設計者に重宝されており、詳細な設計要件を持つプロジェクトでの使用に適しています。
BricsCAD
BricsCADは、Bricsys社が提供するAutoCAD互換の2DCADソフトウェアで、高機能でありながらコストパフォーマンスに優れています。AutoCADのDWGファイル形式と完全互換性を持ち、追加の学習コストを抑えつつAutoCADユーザーが容易に移行できるように設計されています。
また、独自のパラメトリック設計機能やソリッドモデリング機能を搭載しており、効率的な設計が可能です。
CADソフトの選定ポイント
CADソフトを選ぶ際には、さまざまなポイントを考慮する必要があります。特に必要な機能、価格、拡張性、サポート体制の4つのポイントについて解説していきます。これらを参考にして、最適なCADソフトを選びましょう。
①必要な機能が搭載されているか
CADソフトを選ぶ際には、必要な機能が全て搭載されているかを確認することが重要です。特に建築設計用のCADでは、3Dモデリングやレンダリング機能が必須となります。
これらの機能が欠けていると、追加のソフトウェア購入が必要になり、結果的に時間とコストの増加を招くことになります。事前に必要機能をリストアップし、それを満たすCADソフトを選定することで、効率的かつ経済的な選択が可能です。
②CADの価格がコストに見合っているか
CADソフトの価格がその機能とコストパフォーマンスに見合っているかどうかの評価は、企業にとって非常に重要です。価格が高いソフトウェアでも、必要な機能が揃っており、それが企業の要件を満たしている場合は適切な投資となり得ます。逆に、低価格ながら必要な機能を備えたソフトも存在します。
価格と機能のバランスを考慮し、最もコスト効率の良いソフトウェアを選ぶことが推奨されます。
③十分な拡張性を備えているか
CADソフトの拡張性は将来のニーズに柔軟に対応できるかどうかを決定します。例えば、初期は2D設計のみに使用していたが、後に3Dモデリングや追加の解析機能が必要になった場合、拡張性のあるソフトならば追加投資を抑えつつ機能追加が可能です。
将来的な業務の変化に対応できるCADソフトを選定することが、長期的な視点で見た際に重要です。
④サポートの体制が整っているか
CADソフトの選定においてサポート体制の整備は非常に重要です。新しい技術やソフトウェアの導入初期には、充実したサポートがトラブルシューティングや機能の最大限の活用に不可欠です。
24時間対応のヘルプデスクや充実したオンラインリソース、定期的なトレーニング提供があるかどうかを確認しましょう。適切なサポート体制が整っていることで、CADソフトの利用効率が向上し、業務の停滞を防ぐことが可能です。
無料CADと有料CADにはどんな違いがある?
無料CADと有料CADの違いは、主に機能、サポート、ライセンス条件にあります。
無料CADは、基本的な設計や図面作成に対応していますが、高度な機能や大規模プロジェクト向けのツールが制限されている場合が多いです。また、サポートが限定的で、ユーザーコミュニティに頼ることが多いです。
一方、有料CADは、より豊富な機能や専門的なツールが備わっており、技術サポートや定期的なアップデートが提供されます。プロフェッショナル用途では、有料版の方が信頼性が高いとされています。
選択にあたっては、自身の用途や必要な機能に基づいて決定することが肝心ですが、企業や事業者の方には、業務効率や信頼性の観点から有料CADの利用をおすすめします。
CAD選定から導入、サポートまでABKSSにお任せください
CADの導入を検討中なら、ABKSSにお任せください。ABKSSは製造業向けの2DCADから建設業向けの複雑な3DCADまで、幅広いソリューションを提供します。
業界ごとの特有のニーズに対応したカスタマイズや、導入後の運用サポートまで、お客様に最適なCADソフトを提案し、全てのプロセスを包括的にサポートいたします。
おわりに
本記事では、CADの基礎知識から具体的な活用方法、そしておすすめの製品までを幅広く紹介しました。今回紹介した知識や製品を参考に、自分に最適なCADソフトを選び、実際に試してみてください。
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