Emily Suzuki
Elevate your design and manufacturing processes with Autodesk Fusion
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コンピューター支援設計（CAD）テクノロジーのメリットや、このテクノロジーが活用されている業界、各分野における新たなトレンドを解説します。
CAD は、実用的な製品の設計·製図や、アート作品の制作をサポートするコンピューター テクノロジーを搭載したソフトウェアです。つまり、こうした目的に特化して開発されたソフトウェア プログラムが CAD です。
CAD テクノロジーには多くのメリットがあり、製造業のみならず、土木設計や建築設計まで、幅広くさまざまな分野のプロフェッショナルに使用されています。CAD テクノロジーは、次のような点でチームワークに役立ちます。
- 生産性を向上
- 設計品質を確保
- データを整理
- コミュニケーションを改善
CAD テクノロジーのメリットについての認識は、過去数十年の間に多くの企業に広がり、それと共に CAD テクノロジー市場も大きく拡大しました。2005 年における CAD ソフトウェアの市場規模は約 50 億ドルでしたが、2019 年には 93 億ドルと評価されるまでに拡大しました。
この成長トレンドはさらに今後も続き、2030 年までに 187 億ドルに達すると予想されています。この記事では、その人気の理由を詳しく解説します。CAD ソフトウェアが、さまざまな業界でどのような用途に使用されているか、また、その影響でビジネス手法がどう変化し続けているかを見ていきましょう。
業界別の CAD テクノロジー活用方法
汎用性に優れた CAD テクノロジーは、さまざまな専門分野で利用されています。そして CAD テクノロジーを業務に取り入れるためのベストプラクティスは、業界によって異なります。
業界それぞれの CAD ソフトウェアの活用法を知ることは、機能についての理解を深め、潜在的なメリットを最大限に活用する方法を見つける上で役立ちます。CAD テクノロジーは、主に次の 5 つの業界における主要業務で利用されています。
グラフィック デザイン
CAD テクノロジーは、デジタル時代にグラフィック デザイナーの間で広く利用されるようになりました。グラフィック デザイナーは CAD ソフトウェアの機能を利用することで、より詳細なモックアップを作成したり、ユニークな形状やタイポグラフィを作成したり、多様なビジュアル エフェクト（アニメーション、背景など）をデザインに追加したりできます。
グラフィック デザイナーのチームは、CAD テクノロジーを使用して効率的にコミュニケーションしながら、編集を行ったりプロジェクトのアイデアを共有したりできます。
また、CAD ソフトウェアを使用することで、デザインのバージョンごとにモックアップを作成する必要もなく、リアルタイムに編集できるようになるため、グラフィック デザイナーの作業が迅速になります。設計会社やフリーランスのデザイナーは、このテクノロジーを活用して次のようなことを実現し、利益を拡大しています。
- 納期を短縮
- ミスを削減
- 高品質な製品の提供によって、競合他社に差をつける
建築設計
CAD テクノロジーは、建築設計分野でも数多くの重要な用途に利用されています。現代の建築設計者は、専門的な CAD ソフトウェアを次のような用途で使用しています。
- 詳細な建物図面を作成
- 設計を解析
- 基本的な設計図書（許可書、検査報告書など）を整理·分類
2D CAD ソフトウェアが世の中に登場した時、建築設計者はドラフター上で紙に作図する代わりに、図面をデジタル化しました。この手法では、次のような作業も、より簡単に行えます。
- 尺度を考慮した図面を作図
- その他さまざまな方法で設計を表示
- 編集を適用
- 自動的にデータを図面に統合
CAD ブロックなどの機能を使用すれば、何度も使用する共通コンポーネントを毎回描画する必要がなくなり、建築設計者の時間と労力を節約できます。
建築設計者は CAD ソフトウェアを使用することで、より短時間で図面を作成し、潜在的なリスクを評価し、予算の正確な見積もりを作成し、納期までにプロジェクトを完了させることができます。そして最終的に、建物の安全性を強化し、建設プロジェクトの事故を防ぎ、無駄を減らし、コストを削減することができます。
その後、建築設計のための 3D CAD が利用されるようになり、さらに安全性に配慮した設計を、短期間で実現できるようになりました。
機械設計
CAD テクノロジーはさまざまな形で、機械設計の分野に不可逆的な変化をもたらしました。現代では、設計から試験までのプロセス全体を通じて CAD システムを利用することで、運用効率を改善し、設計をより正確に解析できるようになります。
3D CAD を導入すると、2D図面のみでの設計プロセスとは違い、より正確で高品質な製品設計が可能になります。
干渉箇所の発見、設計全体の重量や重心の確認が瞬時に行われるため、設計変更を減らすことができ、製品の市場投入のタイミングを逃すことを防ぐことができます。
そうした設計プロセスの進化に加えて、さまざまな解析機能によって、製造前に製品の性能を確認することができます。この機能により試作品を製作しなくてもコンピューター上で試験を行えるので、大幅なコストダウンにも繋がります。
解析機能は単なる応力解析のみならず、熱解析や動的な解析も可能で、さらにラジエーターへの冷媒の流れも解析できます。
機械設計に CAD テクノロジーを使用することで、企業には次のようなメリットがもたらされます。
- コストを削減
- プロジェクトの期間を短縮
- 製品の品質を最適化
- 潜在的な設計の欠陥を事前に特定
ゲーム デザイン
CAD テクノロジーは、ビデオ ゲームの設計·開発にも多用されています。現代の消費者のビデオ ゲームに対する期待値は高く、ゲーム制作会社は CAD の一種とも言える CG ソフトウェアを使用して高品質なコンテンツを作成しています。
CG ソフトウェアのペイント ツールやマテリアル エディタなどの機能を使用して、ゲームのシェーディングやテクスチャリングをきめ細かくカスタマイズし、目の肥えたファンも満足するようなビジュアルを実現します。
ゲーム デザイナーは CG ソフトウェアで次のようなことを行えます。
- モーション キャプチャの適切なセッション
- データを安全に転送
- 個々のコンポーネント（キャラクター、オブジェクトなど）の高解像度 3D モデルを作成
- 独自のゲーム ライティングやキャラクター アニメーションを開発
ビデオ ゲーム開発者は CG ソフトウェアを使用してビジュアルをより高度にカスタマイズし、作業を効率化し、優れたゲーム体験を創出できます。ゲーム デザインの制作プロセスを合理化し、より没入感のある高品質なゲームを完成させることができます。
製造
CAD テクノロジーは、一般的に設計·デザイン分野のためのものと認識されることが多いですが、実際には幅広くさまざまな業界の企業が、製造プロセスを効率的に行うためにこのテクノロジーを活用しています。生産プロセスを念頭に置いてプロトタイプの設計や編集を行うことで、効率性と持続可能性を確保できます。
また、製造工程のためのソフトウェアもあります。コンピューター支援製造（CAM）とは、メーカーの次のような作業をサポートするソフトウェア プログラムです。
- プロトタイプや各コンポーネントの生産プロセスの調整
- 作業時間の見積もり
- ワークフローの進捗管理
- 顧客と、重要な情報を共有
さまざまな業界のメーカーが CAD のテクノロジーやツールを利用して、優れたプロトタイプを設計し、生産効率を向上し、コンプライアンスを徹底し、進捗管理を強化しています。そして結果的に、利益率の拡大や製品の品質向上などのメリットがもたらされます。
CAD テクノロジーのトレンド
CAD テクノロジーは、ビジネス ニーズと同様に、常に変化および進化し続けています。テクノロジーのさらなる進化とともに、今後もイノベーションは続くでしょう。最近、CAD テクノロジーの分野では注目すべき トレンドがいくつかありました。
AI の利用が拡大
人工知能（AI）は、医療、金融、エンターテイメントなど、多くの業界で活用されています。CAD テクノロジーを AI と組み合わせて使用することで、機能の自動化、設計モデルの最適化、タスクの完了時間の短縮を実現できます。
医療関係者は、AI を活用した CAD ソリューションを使用することで、病気の検出や診断、データに基づいた患者の予後予測、医療画像（X 線、CT スキャンなど）の解釈などを、より正確に行えます。
エンジニアやメーカーは、AI を活用した CAD ソフトウェアを使用することで、さまざまなプロセスのデータを統合して最大限に効率化し、製品設計や製造方法の潜在的な問題を事前に特定することができます。
ゲーム デザイナーは、AI を活用した CG ソフトウェアを使用することで、ゲームのレイアウトや個々のコンポーネント間の接続について効果的に判断を下せます。要素が相互に補完し合い、基本的な設計ルール（位置合わせ、バランス、強調など）に準拠しているか確認するために役立ちます。
モデルベース定義の利用が拡大
モデルベース定義とは、設計プロセスの初期段階から 3D モデルを使用して、製品情報をドキュメント化する手法です。設計意図やジオメトリの寸法などの製品情報を記録する方法として多くのメリットがあり、幅広い業界のメーカーに普及しています。
企業はモデルベース定義と CAD によって、設計と製造のプロセスを 1 つに統合できます。また、CAD を使用することで品質保証も容易になります。企業は設計と製造の両プロセスのデータを統合することで、製造効率を高め、自動化コストを削減することができます。
また、モデルベース定義により、従来の紙の図面や 2D 表現が不要になるなど、時間の節約や無駄の削減も実現します。
米国機械学会は ASME Y14.41 で、デジタル製品の定義に関するデータの規格を定めています。この規格には、GD&T を使用するための規則や、製品定義のその他の要件が含まれます。
3D プリント
3D プリント ソフトウェアの利用の普及は、CAD に関するもう 1 つの顕著なトレンドです。3D プリント市場はここ数年で大幅に拡大しており、今後もさらに拡大する見込みです。これに伴い、CAD ソフトウェアを使用して 3D プリントによる製造を想定した部品設計をする人や企業もますます増えるでしょう。
3D プリントは、手頃な価格で軽量な部品を製造するために、航空宇宙業界や自動車業界で使用されているだけでなく、幅広い用途に使用されています。3D プリントを使用すると、複雑な設計のプロトタイプやコンポーネントの設計·製造を、従来の製造方法よりも容易に行えます。
CAD ソフトウェアで作成した 3D データは、使用する 3D プリンタで受け取れるファイル形式に変換できるので、スムーズにプロセスを進めることができます。設計者は、作業時間を大幅に節約し、ミスを回避しながら、最終的な製品が仕様を正確に満たすように、確実に作業を進めることができます。
このように、3D には明確なメリットがありますが、設計によっては最適な手法ではない場合もあります。設計の手段を選ぶ際には、ニーズと目標を慎重に検討してから最終的な決定を下すことが重要です。
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