CADとは？製図に欠かせないツールの特徴と機能を紹介！

厚生労働省が認定する「CADトレース技能審査」をはじめ、CADには資格も数多くあり、製造の現場で幅広く利用されています。

建築の分野だけではなく、あらゆる製造の分野で活用されているCADですが、ここではCADの基礎知識やメリットなどを紹介していきます。

CAD とは

CAD(キャド)とは「Computer Aided Design」の略です。
手作業で行って来た設計や製図をPCで行うためのツールで、日本語では「コンピュータ設計支援」と訳されます。

現在量産されている製品は全て図面を基に作られています。CADはその図面の設計、作図をするためのツールです。
建築関係で使われるCADの特徴やメリットなどを紹介していきます。

CADの特徴

それではCADについてもう少し詳しく見ていきましょう。

手書きよりも簡単に製図できる

製図台で紙に手作業で製品の設計や作図が行われて来ました。
それがPCで画面を見ながら製図できるようになったため、作業時間が大幅に短縮されました。

そして最大のメリットは、手作業での図面は線の太さを均一に調整する精密さが求められました。
しかし、CADではPCで太さを設定し作図が可能です。誰でも簡単に均一な太さで製図を仕上げられるようになりました。

データの修正が簡単

手書きで紙に書いた場合、修正時にほかの部分を消さないように注意が必要でした。
また、紙が破れたり、修正したため汚れてしまうなど気の抜けない作業でした。

ところが、CADでは画面上で修正したいところだけ削除・修正できます。
やり方さえ覚えれば、修正や追加なども正確に行うことができます。

データで管理や共有が可能

紙の図面は保管や複製にも手がかかります。また、郵送に頼るため共有までに、日数がかかりました。
一方、CADで作成した図面は、PC上やサーバー上に保存できるので、コピーや共有が簡単にできます。

複数人で1つの図面を共同で作業することも可能です。
修正前のデータも保存しておけるので、過去のデータを参考や履歴として蓄積できることもメリットです。

2次元CADと3次元CADについて

CADには2次元CADと3次元CADがあります。
この章ではその違いを見ていきましょう。

2次元CAD

手作業で行って来た作業をコンピューターの画面上で行えるようになったものが「2次元CAD（キャド）」です。

といった手作業よりも正確で、しかも簡単に美しく仕上がります。
CADの中では最も入力が簡単であり、無料で提供されているソフトもあることから導入が容易です。

3次元CAD

2次元CADは平面図形を描くツールですが、3次元CADは立体モデルを作るツールです。

などの利点があります。
作成した立体モデルはコンピュータのディスプレイ内で、回転・拡大・縮小、移動、分解などの操作が可能です。
なお、3次元データから、2次元データを作成することも可能ですが、 PCの要求スペックが高いため、ツール自体の価格も高価になります。

汎用CADと専用CADについて

CADは、上述した2次元CAD、3次元CADの他に、汎用CAD、専用CADと区分される場合があります。
この章では、汎用CAD、専用CADについて詳しく見ていきましょう。

汎用CAD

設計図と言えばすぐに思い浮かぶのが建築関係の仕事です。
ビルや住宅を建てるのに必要なのは誰もが知っています。

ところがこの設計図は、あらゆる分野の製品に使用されています。
建築系はもちろん、自動車や家電製品を作る「機械系」アパレル業界でのパターンメイキング、ジュエリーのデザインなど、ものづくりには不可欠なツールです。

どの分野にも共通した作図・設計機能のみを備えているのが汎用CADと呼ばれるツールです。
2次元の汎用CADなら線や円弧、3次元の汎用CADなら直方体や球など、どの分野にも共通した要素を入力して設計・作図します。

専用CAD

汎用CADに対して、各分野に特化した機能を搭載しているのが専用CADです。

たとえば建築系に特化した「建築CAD」なら、屋根や窓や階段などもすばやく入力する機能を備えています。
建築、土木、配管、電気工事など、それぞれの分野の製図に特化したCADも存在します。

その目的に合わせて、建築用CADや機械用CAD、土木用CAD、電気用CADなどと呼ばれます。
一般的な機能は汎用CADと共通ですが、特化した分野独自の操作性や各業界でよく使われる機能があり、作業効率があがります。

また、専用CADにも最初から専用CADとして開発されたものと、汎用CADとして開発されたものに、別途「プラグイン」または「アドオン」といったプログラムを追加して専用CADとして使用できるものがあります。

「CAM」や「CAE」との違い

CADと似通ったものに「CAM」と「CAE」がありますが、CADは製図、CAMは製造、CAEは解析を行うという、それぞれ異なった目的があります。

製造においてはCAEでシミュレーションを行い、CADで製図します。その製図を基にCAMでプログラミングを行い、工作機械によって製品が作られます。

CAM

CAMとは「Computer Aided Manufacturing」の略で、「コンピュータ支援製造」と訳されます。

CADで設計・製図した図面から工作機械のプログラムを作成します。
一般的にCADシステムで作成した設計データをCAMシステムで出力して加工を行うため、CADとCAMの工程をひとつでカバーできるツールが多く開発されています（CAD/CAM)。

ひとつの製品で2つの工程を行うため、データの整合性が上がります。

CAD/CAM

CAD/CAMは、CADとCAMの機能をあわせ持つソフトウェアです。

一般的にCADで作成した設計図面データは、CAMで読み込んでデータ変換の後に工作作業と移ります。
最初からこの一連の作業をひとつのソフト行うのがCAD/CAMです。

一体型のためデータの互換性や整合性も高く、CAMで修正・変更があっても、再度CADを立ち上げて修正後に、CAMでデータを読み込む、といった手間もありません。
汎用性も高く2D・3Dを扱える タイプが人気となっています。

CAE

CAEは「Computer Aided Engineering」の略で、「コンピュータ支援エンジニアリング」と訳されます。
これから製作する製品や部品の性能が適切であるかをシミュレーションして、目的の機能を発揮できるかを事前に計算するツールです。

CADで製図に取りかかる前に 、CAEでシミュレーシします。
これまでは、実際に製品を作ってから動作試験を行い、不具合を修正しながら再度設計・製作を繰り返していました。

しかし、CAEで製図前に動きや特性を計算できるので、時間や手間を大幅に削減できます。

AIと3D CAD

将来AIが発達しCAD の操作すらAI が代行すると言う意見もあります。
しかし、3つの理由からそのような未来は難しいと思われます。

3D CADを扱える人材が不足

近年、2D CADから3D CADへの移行は世界的に見ても加速しており、市場自体も伸びています。

日本国内のCAD / CAM / CAEシステム市場は、以下の通り成長市場となっています。

しかし、今後も増加予測されている3D CADを導入する企業数に対し、3D CADソフトのオペレーターが不足しています。

AIによる代替もまだ技術的に難しい

二つ目の理由は、AI（人工知能）では技術的にできない部分が多いためです。
なぜなら、クライアントごとの独自の設計要望や感情的要素を製造工程を考慮したうえで設計に反映させるのは不可能です。

このような知識や経験が関連する場合は、AIではまだ対応が難しいのが現状です。

3D CADは製造の分野では不可欠

3D CADは効率的でモデルの見やすさやデザインの視覚化がしやすく、2D CADにはないメリットがたくさんあります。
使い勝手もよくさまざまな分野・業界で活用されていす。そのため、3D CADを扱えるオペレーターも必要不可欠です。

AIの進化も近いと言われていますが、ある程度基礎的な部分の代替ができても、最終的にクライアントの感情的な表現をAIで代替するのは無理があります。

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まとめ

近年、CAD関連の仕事は多様化が進んでいます。
設計以外にもさまざまな場面で活用され、新たな分野への応用も検討されています。
例えば設計図を基にした3次元アニメーションの制作にも、カタログやパンフレット、プレゼンの資料の設計図や立面図の2次元加工にも、CADが活用されるようにりました。導入に補助金制度も活用できますので、自社の効率化のためにも導入の検討をおすすめします。