CAD/CAM 統合：...

CAD/CAM 統合：製品開発プロセスを大幅に改善

ホワイトペーパー

製品開発は、従来、製品の設計と製造という2つの分離したプロセスが伴いました。別個の統合されない CAD（設計）と CAM（製造）ツールによる製品開発は、設計と製造の間にコミュニケーションの壁を作り、特に設計変更が必要な場合や製造の中断が生じた場合に、コスト、時間、品質の問題が生じる結果となります。統合された CAD/CAM ソリューションを用いることで、従来の分断された設計と製造に伴う問題を克服することができます。統合 CAD/CAM プラットフォームを使用することで、サイクルタイムの短縮、コスト管理、品質の向上を実現し、同時に製品設計と製造担当者との協力とコラボレーションを促進できます。

CAD/CAM 統合：製品開発プロセスを大幅に改善 1

設計プロセスから製造プロセスまでの統合製造業者は今日のグローバル経済で激しい競争に直面しています。どの業界においても、製造組織は顧客が購入したい製品を一貫して開発し続け、これらの製品をコスト効率よく製造して、利益を上げながら販売しなければなりません。つまり、競争の圧力により、企業は常により高度な技術革新、効率性と生産性が要求されます。

これらの厳しい目標は、製品開発における技術発展の背景にある推進力であり、これは設計プロセスから製造プロセスまでの統合に最も顕著に表れています。最近まで、製品設計グループと製造グループは一般的に、別個の自立した機能や組織として運営されてきました。部品の加工、ジグや取付具の開発、金型作成のいずれにおいても、製造エンジニア、機械工、製造担当者は通常、設計エンジニアによって設計が製造にリリースされるまでは、製品の開発に関与することはありませんでした。

設計から製造へと製品開発が移行する場合は、常に3次元モデル、金型データ、および関連する2次元図面が受け渡されます。設計者と製造エンジニアは異なるツールを使用して設計データを扱います。一方は CAD ソフトウェアで製品を設計し、他方は CAM アプリケーションでツールパスや機械金型を作成します。多くの場合、受け渡しは整然とはなされず、データのインポートや変換が必要になります。さらに、いったん受け渡しが済むと、設計と製造の間に事実上、コミュニケーションの壁ができます。このコミュニケーションの欠落は、統合 CAD/CAM プラットフォームで解決できる基本的な問題です。しかし、ソリューションがもたらすプラスの効果ははるかに広い範囲におよびます。

このホワイトペーパーでは、統合 CAD/CAM ソリューションが設計から製造までのプロセスを統合する方法と、その利点について説明します。統合 CAD/CAM とは? これは、CAD システムをフロントエンドのジオメトリエンジンとして使用する CAM ソリューションのことです。CAD ファイルや IGES や STEP などのデータ形式をインポートまたは変換する代わりに、統合 CAD/CAM プラットフォームは CAD ファイル自体で CAM 作業を実行し、完全な単一のウィンドウを提供して、CAM アプリケーションと CAD システムとの双方向の関連性を維持します。この技術の進展は、生産性の向上、コストの管理、製造性の問題の解決に役立つ多くの利点をもたらします。

お客様事例生産性を 50 パーセント向上

BobCAM for SoliDWorkS™：多軸の高速アダプティブ粗加工

統合 SolIDWorkS® CAD と BobCAM for SolIDWorkS ソリューションを導入した Texas Chassisworks では、製造生産性を 50 パーセント向上させました。テキサス州タイラーに拠点を置く同社は、高性能のドラッグレースカーと関連パーツを製造しています。統合CAD/CAM ソリューションを導入する前は、設計を IGES ファイルに変換してインポートする必要がありました。この方法は、時間がかかる多くの操作が必要でした。SolIDWorkS 用の認定済み統合CAD/CAM ソリューションの BobCAM for SolIDWorkS ソフトウェアを導入することで、CAM 作業を SolIDWorkS CAD モデルに直接実行し、高度なツールパス操作を使用することで、サイクルタイムを 50 パーセント削減しました。生産性が向上したことで Texas Chassisworks では、特注加工から小売向けのビレットステアリングアーム部品へとビジネスを展開しています。


CAD と CAM の統合統合 CAD/CAM プラットフォームの潜在的な利点を理解するうえで、従来の順次的で統合されていないアプローチによる設計から製造までのプロセスと、統合 CAD/CAM プラットフォームが実現するコンカレントでコラボレーションのあるワークフロープロセスの比較が役に立ちます。射出金型と加工部品の両方において、それぞれのアプローチを詳しく検討します。

お客様事例発注から部品まで

CAMWorks：インペラーの 5 軸機械加工

CP-Carrillo は、パワースポーツ/モータースポーツレース業界向けにピストンおよびロッドを製造する先進メーカーです。統合SolIDWorkS CAD と CAMWorks CAM ソリューションのアプリケーションプログラミングインタフェース（API）を活用して、製品の設計と部品プログラミングを完全自動化しています。注文を受けると、技術販売担当者が SolIDWorkS と CAMWorks API で作成されたインタフェースに仕様を入力します。モデルの仕様を入力すると、部品の設計モデルとツールパスが自動的に作成され、簡単なチェックの後に機械加工されます。この統合および自動化されたアプローチにより、リードタイム全体が 85 パーセント短縮されました。設計時間を 95 パーセント、CNC プログラミングの時間を 75 パーセント、廃棄と手戻りを 20 パーセント削減しています。

統合されないアプローチ完全に統合されていない CAD システムと CAM システムを用いた設計と製造間のワークフローは一方通行で逐一設計データが受け渡され、後工程での繰り返しがそれぞれプロセスの後半で発生して、コストと遅延が生じる可能性があります。設計データが製造にリリースされると、製造担当者はデータをインポートして変換し、部品や金型を加工するツールパスをプログラムするファイルを作成しなければなりません。設計ジオメトリ、材料コスト、または製造性の問題がある場合は、これを設計エンジニアに送り返して解決し、プロセスを繰り返します。

このような問題は、金型を作成して製造を開始するまで見つからないことが多く、高額な廃棄や手戻りが発生します。また、問題が検出された場合、問題に解決するには、通常、設計と製造の間で追加の一方向な繰り返しが必要で、適用する解決策も品質のためというよりは、反復や多忙な作業を避けるために急場しのぎの場合があります。成形部品の場合は、プロトタイプの金型、金型ベース、金型インサートを作成するために追加の一方向なステップが必要です。ここでも、抜き勾配、充填性、パーティングラインの問題などの金型のパフォーマンスに対応するには、その後の反復作業では設計と製造間で反復するために、多くの追加作業が必要になります。さらに大きな中断の原因となるのが、製品設計からの設計変更指示（ECo）で、製造工程をはじめからやり直すことになります。

設計から製造プロセスの統合されないアプローチには、いくつの欠点があり、最も決定的なのは不正確さが発生する可能性が大きくなることです。ファイルをあるデータ形式から別の形式へ変換またはインポートする場合は、エラーが発生する可能性があり、製造上の理由で作成された設計変更文書が欠落して、製品設計にフィードバックされないことがあります。


次に、統合を欠くことは、ほぼすべてのステップで時間が長くかかります。CAM オペレータがツールパスをプログラムするのは、事後に余計なデータ変換のステップを経てからとなります。プロセスの後の段階で製造性の問題に対処するのは時間がかかることです。設計変更や ECo は、製造プログラミングのやり直しや公差および寸法情報を手動で更新する必要があり、大きな遅延が生じます。金型開発の場合では、性能の問題に対応するために、金型のプロトタイプを不必要に繰り返し作成することがよくあります。

時は金なり。この無駄な時間がすべて製造コストに上乗せされ、利益率が縮小します。多くの廃棄、手戻り、金型の変更は利益の損失を意味します。統合されていないツールでの作業は、コミュニケーションの壁を作るだけでなく、トレーニングが必要となったり、メンテナンス費用も追加されることになります。

上述したように、統合を欠いた設計から製造までのアプローチは、設計者と製造担当者との健全なやり取りが不足する結果を引き起こすことにもつながります。異なるシステムで作業をすることでコミュニケーションに壁ができ、各組織が孤立して、それぞれに自らの領域を守ることで、コラボレーションとチームワークの力が制約されます。

金型ベースと図面

（システム 3）

CAM プログラミング用の3 次元モデリング（システム4）

設計変更!

プラスチック部品設計

（システム1）

金型インサート設計

（システム 2）

金型設計にエクスポート

金型ベースと図面

にエクスポート

CAMプログラミング

CAMにエクスポート

設計から製造までの統合されないアプローチは、コミュニケーションの壁に伴う不要な時間とコストが増加し、プロセスの後の段階での反復が増えてしまいます。


統合を欠いた CAD/CAM ワークフローの欠点：

• データ変換による障壁

• データの精度が損なわれる

• コンカレント設計が妨げられる

• 時間を要する

• メンテナンスとトレーニングの高いコスト

CAD/CAM 統合はどのようにプロセスを改善するのでしょう?統合 CAD/CAM プラットフォームを使用することで、それまではバックエンドのコストと時間のかかる反復が発生する可能性が高かった一方通行で逐次的なワークフローから、コンカレントなコラボレーションプロセスにより、工程の早い段階でより効率的にタイミングよく、コスト効率に優れた反復作業が行えます。この改善された設計から製造のワークフローの根底にある重大な要因は、共通のデータ形式と、それがもたらす価値のあるコミュニケーションです。統合 CAD/CAM システムでは、さまざまなファイル形式、多数のデータ変換、異なる CAD/CAM モデルを使用する代わりに、設計と製造の両方の機能をひとつのモデルでサポートします。CAM システムに対して、CAD モデルは使用される唯一のジオメトリとなります。

この単一モデルのパラダイムは、設計と製造とのコミュニケーションの壁を取り払います。同じデータで作業をするのは、同じ言葉を話すのに例えられます。共通のツールを用いることで、設計エンジニアと製造エンジニアは開発プロセスを通じて作業を反復できます。これは金型を作成し、コストが発生、廃棄が生じる前に行うことができます。それまでは時間がかかり製造を中止していた反復が、開発プロセスの一部として迅速に行え、繰り返しデータ操作をする必要はありません。

製造担当者は、事後でなく設計と並行してツールパスを作成でき、設計がリリースされると製造の準備が整います。設計エンジニアと製造エンジニアは同じソリッドモデルを扱うことから、設計変更と更新はすべて関連するツールパスと図面に自動的に伝播され、面倒な時間とコストのかかる設計変更や ECo から、製品と製造の品質を向上させるシンプルなステップへと転換できます。

このより効率的なコラボレーションアプローチは、プロセスの早い段階で製造専門家の知識と経験が活かせます。その情報により、潜在的なコストと製造性の問題を検出して対応することで、最も効果的な貢献ができます。共通の仮想環境で事前に行う反復は迅速で、コストが低く、より良い製品を製造できます。設計者と製造エンジニアはより密接に連携し、それぞれの視点の理解を深め、最終的に新しいアイデアや技術改革を促進する専門職としての成長による利点が得られます。


構造解析金型インサート、金型ベースの設計と図面 CAM

プラスチック部品設計

抜き勾配の問題の修正

抜き勾配の問題の検出部品の変更

CAD/CAM 統合により、設計から製造までのコンカレントでコラボレーションのあるアプローチを可能にし、コミュニケーションと品質を向上しながら、時間とコストを節約できます。

統合 CAD/CAM ワークフローの利点：

• データ変換が不要

• データ精度を保証

• コンカレント設計を促進

• エクスポート/インポートよりも大幅に短時間

• コストを削減してシステムを縮小

統合 CAD/CAM の利点統合 CAD/CAM プラットフォームが可能にする効率的でコンカレントなワークフローは、生産性を大幅に向上させ、設計から製造までのサイクルを短縮し、製造コストを削減し、製造と製品の品質を向上させます。時間の短縮、コストの削減、および品質の向上による特定の利点については、以下に詳しく説明します。

時間品質の向上：1 つのモデルとデータ形式で作業することで、インポートやデータ変換は不要になり、エラーが発生する可能性を排除します。高精度を維持して、設計エラーに伴う遅延を最小限にとどめます。

無駄な労力の排除：1 つのデータ形式の設計データへのアクセスはシンプルかつ簡単で、ファイルの変換は不要です。変更を行ったときの図面や関連するツールパスの更新も不要です。

製造前の反復：製造性の問題を製造前に解決することは、設計データを製造にリリースした後よりも効率的です。

コラボレーションの強化：同じ 3 次元ジオメトリ環境での作業は、設計者と製造担当者のコラボレーションを促進し、設計から製造への移行を迅速化します。

設計変更/ECO への対応の改善：CAD モデルの設計変更をすべての関連する図面と CAM データに自動的に伝播することで、設計変更と ECo の処理を迅速化します。


製造の効率化：開発プロセスの一部として、製造前に生産計画を反復することで、スループットを効率化し、製造の問題を削減します。

自動化の機会の拡大：統合 CAD/CAM 環境での作業は、設計から製造までのプロセスを自動化する機会を拡大します。設計テーブルを活用した複数の生産コンフィギュレーションや、アプリケーションプログラミングインタフェース（API）による特定の機能の自動化などが可能です。

コスト設計から製造までのサイクルの迅速化：設計から製造までのサイクルを迅速化することで、時間とコストを節約します。

コスト効率のよい生産方法を早期に特定：コスト効率のよい生産方法や材料をプロセスの早期段階で評価することで、大幅なコスト削減が実現できます。

廃棄と手戻りの削減：ジオメトリ、コストと製造性の問題をあらかじめ解決することで、廃棄と手戻りが削減され、時間を節約し、不要なコストを排除します。

トレーニング/メンテナンスのコストの削減：統合 CAD/CAM システムでの作業により、トレーニングとメンテナンスの要件や関連するコストを一本化します。

お客様事例統合による成長

hyperMill for SoliDWorkS：多軸機械加工

5th Axis, Inc. は、航空宇宙、半導体、電子機器、医療機器産業向けにエンジニアリング、プロトタイピング、自動生産サービスを提供する企業です。高度に複雑で硬度の高い部品の製造を専門にしています。統合された SolIDWorkS CAD と hyperMIll for SolIDWorkS CAM ソリューションの使用による生産性の向上から多くの利点を得て、作業スペースと従業員数を拡大し、収益性を向上させました。5th Axis での CAD/CAM 統合の活用例に、SolIDWorkS のスケッチを使用したツールパスの作成があります。簡単なスケッチを SolIDWorkS で作成して、それにツールパスをプログラミングすることで、以前は機械加工していた部品からバリを容易に除去できるようになりました。

品質より効果的なコミュニケーション：設計と製造を個別の順次的な機能とするのでなく、より効果的なコミュニケーションによって製品開発をコラボレーションすることで、より高いレベルの品質と技術革新を実現します。

精度の向上：1 つの共通のモデルとデータ形式で作業することで、品質低下の原因となる手作業のエラーの可能性を排除します。

加工の問題の削減：製品開発の一部としてあらかじめ製造性を反復的に考慮することで、製造開始後に加工の問題が発生する可能性を最小化します。

金型問題の早期検出：抜き勾配や肉厚の不足、不適切な金型充填やパーティングラインの問題など、金型の潜在的な問題を製造前に特定することで、成形工程の品質と有効性を高めます。


お客様事例ペーパーレスの金型設計と製造

Mastercam for SoliDWorkS：3 軸切削加工

製造担当者が実際の SolIDWorkS モデルにアクセスし、寸法を調べてただちに加工を開始できるようになったことで、Summit Tooling, Inc. では金型設計と製造プロセスから紙の図面を排除しました。これは、同社が統合された SolIDWorkS CAD とMastercam for SolIDWorkS CAM ソリューションを使用することで排除した、多くの従来からのステップの1つです。統合されたソリューションによって Summit Tooling では、従来の機械加工方法から 50 パーセントの生産性向上を達成しました。新しいアプローチは、設計変更の処理を迅速化し、顧客への納期のリードタイムを短縮して、金型設計者と金型製作者による最終製品へのコントロールが拡大しました。

SOliDWOrkS CAM パートナーによる CAD/CAM の統合Dassault Systèmes SolIDWorkS Corporation は業界をリードする 8 社の CAM パートナーと連携して、SolIDWorkS のお客様に完全統合された 8 つの CAD/CAM ソリューションを提供しています。認定ゴールドパートナーとして知られる、これらの CAM 企業が提供する特別バージョンの製品は、SolIDWorkS CAD ソフトウェア内で直接実行でき、お客様は同じシステム内で NC ツールパスの設計と作成ができます。この SolIDWorkS CAD とパートナー CAM 企業との連携は、統合 CAD/CAM ソリューションへの最大限のアクセスを可能にします。8 つの CAM システムのいずれかと SolIDWorkS CAD ソフトウェアを導入済みの場合でも、最新バージョンの統合 CAM ソリューションによって、本書に概説した追加の生産性向上の利点を実現できます。

たとえば、設計エンジニアおよび製造エンジニアどちらも、SolIDWorkS 設計ソフトウェアの設計、コスト見積り、製造を考慮した設計ツールを利用して製品を設計し、製造用ジグ、取付具、金型を作成できます。また、製造エンジニアは、部品ファミリー全体のツールパスの構成、スケッチツールを使用したツールパスの作成、各部品に最もコスト効率のよい材料や製造プロセスの選択、部品の製造性と成形性の評価が行えます。最も重要な点は、設計時に設計を変更した場合、製造エンジニアが行った作業はすべて保存および更新されているため、新しい設計をエクスポートして CAM ソフトウェアにインポートする必要がないことです。この改善により、製品開発サイクルの後半で生じた設計変更を製造に適応しやすくなり、より良い製品をスケジュール通りに出荷できます。


お客様事例変更の容易化

SolidCAM：切削・旋削加工

統合された SolIDWorkS CAD と SolidCAM CAM ソリューションの導入により Manufacturing Services Inc. は、特に部品の設計変更が必要な場合の生産性を大きく向上させました。サウスカロライナ州ランカスターに拠点を置く Manufacturing Services では、顧客向けに生産工程部品、プロトタイプ、射出金型を製造しています。部品の複雑さにより、統合なしのソリューションを使用した場合に比べ、およそ 15～60 パーセントの時間を節約しました。フィレットの変更や抜き勾配の追加などの設計変更を行う場合も、SolIDWorkS CAD ソフトウェアでモデルを調整して、ツールパスを自動で更新できることから、簡単かつ迅速に処理ができるようになりました。

製造エンジニアと見積り担当者は SolIDWorkS Costing も利用することができます。自動化されたコスト見積りツールにより、製造業者固有の製造環境に基づいた、特定の部品の製造コストを自動的に見積りできます。材料コスト、人件費、機械の速度と供給量、セットアップコストなどの特定の製造データをテンプレートに入力して、部品のコスト見積りを自動で行えます。この情報を製造と設計で共有することで、設計者は製品を開発しながら、SolIDWorkS CAD ソフトウェアを離れることなく、マウスをクリックするだけで、製造の見積りを瞬時に自動的に取得できます。

SolIDWorkS CAD ソフトウェアには、製造を考慮した設計のさまざまな機能も含まれています。クリアランスをチェックして、干渉の排除が可能です。SolIDWorkS DFMXpress ツールでは、製造が不可能またはコストが高すぎる設計フィーチャーがないかを判断できます。成形部品、鋳造部品、鍛造部品や金型における抜き勾配、アンダーカット、および肉厚の問題もチェックできます。SolIDWorkS Plastics ソフトウェアを追加することで、射出成形工程のシミュレーションと最適化も行えます。

完全な CAD/CAM 統合は、設計から製造までのプロセスを効率化する新しい世界を開きます。SolIDWorkS の完全統合 CAD/CAM ソリューションに含まれる項目：

• BobCAM for SolIDWorkS：BobCAD-CAM, Inc.

• CAMWorks：Geometric Technologies

• hyperMIll for SolIDWorkS：open Mind Technologies AG

• Mastercam for SolIDWorkS：CNC Software, Inc.

• VisualMIll for SolIDWorkS：MecSoft Corporation

• SolidCAM：SolidCAM ltd.

© D

assa

ult

Syst

èmes

201

3, a

ll rig

hts

rese

rved

. CA

TIA

、So

lID

Wo

rkS

、SIM

UlI

A、D

ElM

IA、E

No

VIA

、GEo

VIA

、EXA

lEA

D、N

ETVI

BES、

3DSW

YM、3

DVI

Aは

Das

saul

t Sys

tèm

es ま

たは

米国

およ

びそ

の他

の国

の子

会社

の登

録商

標で

す。

当社の 3DEXPERIENCE Platform は、当社ブランドのアプリケーションを強化する、12 の業界に対応する豊富なポートフォリオのインダストリ・ソリューション・エクスペリエンスを提供しています。 Dassault Systèmes は 3DExpEriEncE 企業として、ビジネスとユーザーに持続可能な技術革新を構想するためのバーチャル空間を提供します。その世界をリードするソリューションは、製品の設計、生産、およびサポート方法を変革します。Dassault Systèmes のコラボレーションソリューションは社会的な技術革新を促進し、実世界を改善するバーチャル世界の可能性を拡大します。このグループは、140 ヶ国以上のすべての業界であらゆる規模の 17 万人を超えるお客様に価値を提供しています。詳細については、www.3ds.com/ja を参照してください。

アジア - 太平洋ダッソー・システムズ株式会社〒 141-6020東京都品川区大崎 2-1-1ThinkPark Tower

アメリカ大陸Dassault Systèmes175 Wyman StreetWaltham, Massachusetts02451-1223USA

日本本社+81-4321-3600 [email protected]大阪オフィス[email protected]

お客様事例ビンテージカーの交換部品の開発

VisualMill for SoliDWorkS：3 軸金型加工

Mckim Design & Fabrication では、統合 SolIDWorkS CAD とVisualMIll for SolIDWorkS CAM ソリューションを活用して、25～40 パーセントの時間を節約し、独自のプロジェクトを行っています。例として、1949 年式 Ford コンバーチブルのオーナーが折りたたみ幌の2つのヒンジが壊れて交換部品を見つけられず、Mckim Design & Fabrication に製造を依頼しました。ヒューストンに拠点を置く同社は SolIDWorkS CAD 機能を使用して壊れた部品のソリッドモデルとラピッドプロトタイプを作成して、部品をウォータージェット切断するためのフラットプレート取り付け具を設計しました。統合 CAD/CAM ソリューションを使用する Mckim では、部品のモデリング、ラピッドプロトタイプの作成、取付具の開発、部品の機械加工が迅速かつ簡単に行えるようになりました。

生産性の向上、コストの管理、品質の改善に役立つ SOliDWOrkS の統合 CAM ソリューション統合 CAD/CAM ソリューションを使用した設計から製造までのプロセスの効率化は、製品開発の次なる大きな前進となります。すべてを成功させるには、製造業者は高度な技術開発、効率性、および生産性を達成する必要があります。設計エンジニアと製造エンジニアのコミュニケーションの壁を打破することで、効果的かつ効率的な協力とコラボレーションが生まれます。完全統合された CAD/CAM ソリューションは、CAD システムがジオメトリエンジンとして機能し、すべての CAM 操作はオリジナルの CAD モデルをもとに行うため、生産性の向上、コスト管理、および品質の改善を実現するプラットフォームとなります。

8 社の統合 CAM パートナーから選択が可能で、Dassault Systèmes SolIDWorkS Corporation が提供する幅広い豊富なオプションにより、SolIDWorkS CAD ソフトウェアと最先端の CAM システムを統合できます。この統合は、時間のかかる繰り返し作業を排除して、効率性、コストの削減、品質管理への新たな道を開きます。

より効率的でコスト効率のよい製品を生産するための C A D および C A M 技術の統合を支援する SolIDWorkS CAM パートナーソリューションの詳細については、 http://www.SOliDWOrkS.com/sw/resources/videos/cad-cam-slam.htm をご覧いただくか、1 800 693 9000 または 1 781 810 5011 までお問い合わせください。

CAD/CAM 統合：...

Documents

Transcript of CAD/CAM 統合：...