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CATIAV5とはどんなツール?使い方や基本操作の初めに押さえたい情報をご紹介

2021.10.19更新

CATIA V5は機械設計の幅広い分野で使用されており、今や設計者にとっては習得必須なツールとなっています。本記事では設計の知識が無い初心者の方でも分かるように特徴や基礎知識を紹介します。これから仕事にcatiaを使う人は是非参考にしてみてください。

catia v5とは?

CATIAはフランスのダッソー・システムズが開発した、3D描画ツールです。世界No.1シェアのCADソフトで、日本でも幅広い分野の企業で利用されています。CATIAは「Computer Graphics Aided Three Dimensional Interactive Application」の略で、V5はバージョンを表しています。

V5はひとつ前のバージョンであるv4とは機能性の連携互換性もないため全く別のソフトとして扱われますが、最新バージョンであるV6とはデータの互換性を持ちます。またV4からV5に変わる時に、UnixからWindowsで構築されるようになったことで爆発的にユーザーが広まりました。

CATIA V5では解析機能ツールのCATIA V5 analysisを実装することで、設計だけではなく解析ソフトとしての使い方が可能です。開発、評価、解析、製造、生産などの設計以外の開発環境にも利用出来る網羅的なソフトであり、複雑な曲面や複数の多大な部品を取り扱うことに優れているのもCATIA V5最大の特徴の一つです。

CATIA V5で設計するメリット

修正が簡単

CATIA V5の最大のメリットの一つが「修正が簡単」なことです。CATIA V5はヒストリーCADなので部品形状を作る工程が誰でも確認でき、形状作成の途中での修正も簡単です。単純な部品形状であればともかく、3Dの曲線や立体的な形状を作ろうとすると途中で何度も形状を修正する必要が出てくるため、修正が容易なことはCATIA V5最大のメリットの一つです。

簡単に形状が作れる

従来の設計者は図面を引く上でさまざまな知識が必要でした。2Dの図面では1本の線を引くだけでも、加工方法、材料、製図などの専門的な知識が必須です。しかしCATIA V5のような3次元CADならば、複雑な知識が無くても感覚的に簡単に3D形状を作るれます。

もちろんCATIA V5で複雑な三次元の線を引くためには基本操作以外の操作方法を知ることや、設計する上で加工方法や材料などのさまざまな知識は引き続き必要ですが、部品形状を作成するハードルはCATIA V5の出現で格段に下がっています。

大量の部品を一度に扱うことが出来る

CATIA V5は複数の大量の部品を一度に扱うことが出来るため、自動車や航空機などの部品点数の多い分野で広く導入されています。部品点数が多くなると部品同士の干渉が問題となることが多く、CATIA V5で設計する前までは設計変更で部品形状が変わることは非常に気を使っていました。しかしCATIA V5では組立図を確認しながらモデル作成が出来るため、設計変更の時間が大幅に改善されました。

シミュレーションが出来る

CATIA V5において、解析機ツールであるCATIA V5 analysisが実装された環境であれば簡単に構造解析シミュレーションが可能です。解析先任者がプロダクトの解析時によく使われるモデルにFEMモデルがありますが、FEMモデルではCATIA V5で作られた3D形状から新たに解析モデルを構築する必要があります(メッシュを切るといいます)。

しかしCATIA V5 analysisを使用することで解析モデルの作成が不要となりCATIAモデルを用いた直接解析が可能になるため、設計者が効率化かつスピーディにプロダクトの性能を確認することができます。

CATIA V5 analysisでは線形解析のみのcatia design analysisと、熱解析や非線形解析が出来るSIMULIA Extend Analysisに分かれるため、設計者がより複雑な条件下での解析が必要な場合はSIMULIAを含んだcatia環境の構築が必須です。

CATIA V5の使い方

ワークベンチの選択

CATIA V5では「ワークベンチ」を変更しながらプロダクトを設計をしていきます。ワークベンチとは「作業台」を意味しており、目的に応じて使い分ける機能の集合体のことです。Windowsのoffice製品でいうと表計算をするためのExcelや文章作成のためのWordなどのことです。

CATIA V5は設計・作図・シミュレーションなどさまざまな使い方が可能ですが、それぞれ異なるワークベンチがあります。ワークベンチにはその作業に関連した特有のコマンドボタンがあるため、基本操作を習得するだけでも専用の講習などに通う必要があります。CATIA V5で使用するワークベンチの一覧を下表に示します。

3D形状の作図

ソリッドによる作図

CATIA V5を用いた3D形状の作成方法には大きく分けて2種類あります。1つはソリッド(固体)形状での作成です。CATIA V5でソリッド形状を作成するには、「スケッチャー」と「パート・デザイン」のワークベンチを使用します。まずスケッチャーを使用し、2D空間上にプロダクトの形状や輪郭をスケッチします。その後パート・デザイン上でスケッチャーの形状を「押し出し」することで3D形状を作成します。

パート・デザイン上では穴の作成や、面取り、フィレットなどを作成することができます。スケッチャーで作図する線は位置を固定するために「拘束」をします。全ての線の自由度を拘束をしないと線が動いてしまいますが、拘束の概念は難しいため慣れが必要です。拘束には距離を指定する「寸法拘束」と、接線や平行などの線の関係を指定する「幾何学的拘束」の2種類があります。

サーフェイス

2つ目は複数の「面(サーフェイス)」をくっつけたりカットしたりすることで3D形状を作成する方法です。CATIA V5でサーフェイス形状を作成するには、「ジェネレーティブ・シェイプ・デザイン」のワークベンチを使用します。ジェネレーティブ・シェイプ・デザインには複数のスケッチを滑らかに繋いでサーフェイス(自由曲面)を作る機能があるため、より複雑な部品形状の作成が出来るメリットがあります。

サーフェイスは断面から押し出しする方法よりも操作が増えるため難易度は高いですが、滑らかな曲線や複雑に入り組んだ形状を作成することができます。自動車や航空機の様な空力を意識する必要がある分野で利用されています。

アセンブリ

CATIA V5では単品部品の位置を組み合わせることで組立図を描くことができます。この単品部品を組み合わせる操作を「アセンブリ」と言います。組立部品のことはASSY部品とも呼ばれ単品部品とは別ファイルとして管理されるため、単品部品での形状変更を即座にASSY部品に反映することができます。アセンブリをすることで部品間の接触や干渉をチェックすることが可能となります。

図面の作成

CATIA V5を用いた図面作成の流れは、「①ソリッドやサーフェイスで単品図面を作成」「②複数の①をアセンブリする」「③2D図面の作成」となります。ASSY部品は①⇒②⇒③の流れ、単品部品は①⇒③となります。

初心者の方はCATIA V5で描いた3D形状を2D図面にすることに違和感があるかもしれませんが、2D図面を扱う企業がまだまだ標準的です。ただし3Dプリンターでは3D形状をそのままプリントアウトするため2D図面は不要ですので、今後3Dプリンターが標準となればCATIA V5で作成した3D形状が最終的なアウトプットになるかもしれません。

CATIA V5の基本操作

マウスの操作方法

CATIA V5におけるマウスの使い方は人によっては若干特殊に感じられます。なぜなら画面の移動・回転・拡大にマウスの「中ボタン」を組み合わせて使用するからです。他の描画ツールでの画面の操作方法は「SHIFT」キーとマウスを組み合わせて使うことが多いため最初は戸惑うかもしれませんが、慣れると片手で全ての操作が出来るのでより効率的です。以下に代表的なマウスの基本操作方法を記載します。

仕様ツリーの操作方法

CATIA V5で形状を作成していくと、その履歴が画面の左にツリー状に保存されていきます。このツリー状の情報データは「仕様ツリー」と呼ばれ、3D図の作成履歴を確認することで設計者の意図を理解することができます。CATIA V5はこの仕様ツリーの情報データを編集することで形状の変更が可能です。以下に仕様ツリーの操作方法を記載します。

コンパスの操作方法

CATIA V5の操作画面には「コンパス」があります。コンパスを用いることで、「①視点の変更」「②モデルの移動・回転」ができます。ただしこれらの操作はコンパスが無くても出来るため、実際のCATIA V5ユーザーでコンパスの操作方法を知らない人もいます。しかし視点変更は頻繫に使用するため、コンパスの操作方法を知っていると若干の時間短縮につながります。以下にコンパスの操作方法を記載します。

まとめ

今回はCATIA V5の基礎知識や操作方法を紹介しました。CATIA V5は非常に幅広い分野で利用されている設計ツールであり、マスターすると仕事の幅が広がります。設計初心者の方やこれから設計者を志す方は是非本記事を参考にしてみてください。

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