pdweb.jp プロダクトデザインの総合Webマガジン

pdweb.jp プロダクトデザインの総合Webマガジン Tool Special
●パーソナル3Dプリンタ「Mojo」が切り拓くデスクトップマニファクチャリング

私のスケッチ
●第7回：吉岡徳仁氏の「Camper to&ether」
●第6回：第6回：山中俊治の「アスリート用大腿義足」
●第5回：清水久和氏の「井伊直弼」と「髷貯金箱」
●第4回：酒井俊彦氏のアットアロマ社「新型アロマデフューザー」
●第3回：奥山清行氏の天童木工「ORIZURU」
●第2回：磯野梨影：かみみの「はなのあかり」
●第1回：塚本カナエ：資生堂「化粧惑星」

デジタルツールはじめの一歩

ペンタブレット「Cintiq 21UX実践編」
●第3回：Cintiq 21UXでCADデータの修正作業をすばやく行う！
●第2回：CGと写真の合成で作るプレゼンテーション
●第1回：Cintiq 21UXとPhotoshopで行うプレゼンテーション制作

ペンタブレット「Intuos/Cintiq編」
●第2回：Cintiq 21UXとSketchBook Designer
●第1回：Intuos4でCADを操作する

iPadでデザインワーク編
●第5回：アイデア支援ツール、プレゼンテーション用ツールとしてのiPad
●第4回：スケッチツールとしてのiPadと「Adobe Ideas」、ノートアプリ「MUJI NOTEBOOK」
●第3回：スケッチツールとしてのiPadと「Sketchbook Pro」その2
●第2回：スケッチツールとしてのiPadと「Sketchbook Pro」その1
●第1回：3DビューワとしてのiPadと「iRhino 3D」
Rhinoceros編
●最終回：Rhinocerosを使い倒そう
●第9回：作業効率を見直そう
●第8回：融合する形状の作成方法
●第7回：まだまだ続く2レースルスイープ
●第6回：3次曲線を使っての2レールスイープ
●第5回：Rhinocerosの本質を生かす機能「2レールスイープ」
●第4回：フィレットは重要なデザイン要素　その2
●第3回：フィレットは重要なデザイン要素
●第2回：3Dは2Dからはじまる
●第1回：Rhinocerosを使い始める前に
SolidWorks編
●第5回：閉じた輪郭からのロフト曲面
●第4回：回転とシェルで作る器のモデリング
●第3回：円柱とパイプ形状のモデリング
●第2回：直方体モデリングの応用と使い道
●第1回：立方体は角柱モデリング

3D CADお役立ちTIPS
●第28回：キャラクターモデルの作成：くじら編 2
●第27回：キャラクターモデルの作成：くじら編 1
●第26回：ラムネボトルの作成 5
●第25回：ラムネボトルの作成 4
●第24回：ラムネボトルの作成 3
●第23回：ラムネボトルの作成 2
●第22回：ラムネボトルの作成 1
●第21回：アプローチ曲面を使ったフィレットの作成
●第20回：スケッチ定義の注意点
●第19回：大きさが異なるフィレットの馴染ませ方
●第18回：フィーチャーを使ったパイプ形状の作成
●第17回：スケーリングを使った形状の検討
●第16回：ブレンド曲面を使った形状の作成 3
●第15回：座布団形状の作成
●第14回：CADデータ受け渡し時の注意点
●第13回：面取りによる見え方の違い
●第12回：ブレンド曲面を使った形状の作成 2
●第11回：2つのエッジが合流する部分のまとめ方 2
●第10回：不正面の修正
●第9回：交差する溝の作成　ソリッド編
●第8回：ブレンド曲面を使った形状の作成
●第7回：一定幅フィレットの作成
●第6回：2つのエッジが合流する部分のまとめ方
●第5回：曲面の連続性を意識したフィレットの作成
●第4回：投影を使った3D曲線の作成
●第3回：履歴を使った形状の検討
●第2回：楕円ボタン形状の作成
●第1回：滑らかな除変フィレットの作成

3Dデジタルツールと立体造形
●第9回：フィレットを施す
●第8回：複合カーブのコントロールその3
●第7回：複合カーブのコントロールその2
●第6回：複合カーブのコントロールその1
●第5回：ノットの理解
●第4回：1枚のサーフェスで表現できる形状
●第3回：自由曲線とUVパラメータ
●第2回：自由曲線を表現するパラメータとその次数
●第1回：Illustratorで表現される自由曲線

中島淳雄
1956年生まれ。電気通信大学材料科学科卒業後、電子部品メーカーエンジニアを経て、日本コンピュータービジョン社他で3D CADやCGのテクニカルサポートを担当。1997年、アプリケーションソフトウェアの販売、サポート、コンサルティングを行う株式会社アプリクラフト設立。同社代表取締役社長。
http://www.applicraft.com/

Fig-30　（クリックで拡大）

Fig-31　（クリックで拡大）

Fig-32　（クリックで拡大）

Fig-33 （クリックで拡大）

Fig-34 （クリックで拡大）

Fig-35 （クリックで拡大）

Fig-36　（クリックで拡大）

Fig-37　（クリックで拡大）

Fig-38 （クリックで拡大）

Fig-39 （クリックで拡大）

Fig-40 （クリックで拡大）

Fig-41（クリックで拡大）

3Dデジタルツールと立体造形

前回まで、基本的な話に終始してきたが、今回から具体的な形状を元に説明していきたい。モデリングは「Rhinoceros4.0」を使用する。

形状が複雑になってくると必然的にその形状を構築するためのカーブやサーフェスも増えてくる。実際の製品をモデリングするうえで、1本のカーブや1枚のサーフェスで完了することはきわめてまれなケースだ。複数のカーブやサーフェスを扱うようになる構成されるさいのそれぞれの“位置関係“が重要になってくる。Fig-30はキーボードの基本サーフェスを作成した段階のものだ。

前回までのおさらいをしながら、この基本形状をみてみよう。サーフェスを作成するためには、3次元カーブが必要である。このキーボードは6枚のサーフェスから構成される。その形状を決めるためには、立方体と同じく12本の稜線（エッジ）が必要となる（Fig-31）。

Fig-31の図中、キーボードの底面にあたるカーブ群は、2次元カーブである。上面に配置されたカーブ群は、Z方向にも曲率を持ち、3次元カーブといえる。

ここでのカーブは、3次でコントロールポイント4つのものと、5次でコントロールポイント6つのもので描いている。前回までのことを復習すると、Bezier表現（BezierはNURBSの一部）であるため最もシンプルで、カーブ中にノットを持たないのでコントロールしやすい。

（注：Bezier表現で作成された形状はどのコントロールポイントを編集してもカーブやサーフェス全体の形状が変わってしまうという問題もある。この問題を解決するのがNURBS表現であるが、これから話が進むにつれて説明していく）。

これらのカーブの作成方法はRhinoceros 4.0の場合、下記のようになる。
1）必要な本数だけカーブを描く
2）カーブの端点は必ず、一致させておく。
3）自分のイメージに合う形状になるようにカーブのコントロールポイントの位置を編集して形状を整える。

後は、3次元カーブからサーフェスを作成すれば良いが、ここでは最も基本的な“4EdgeSurfコマンド”でキーボード上面を、側面を”2railコマンド”などで作成しよう。Rhinoのヒストリー機能を使用すれば、すべてのサーフェスを貼った後にカーブを編集してもサーフェス形状が追従して変形されていくので、カーブを編集しつつ、サーフェス形状を整えていくことができる（Fig-32、Fig-33）。

次に4隅の処理であるが、ここは単にシステムによってぼかし面（フィレットやブレンド）をかけるという考え方とデザイン的なぼかし処理（デザインR）をしようという考え方によってアプローチが異なる。前者の場合は、稜線にフィレット（徐変フィレット）やブレンド（徐変ブレンド）を挿入すればよい。

Rhinocerosでは、ぼかし面を作成する場合に、隣り合うサーフェスと1次連続（接線連続）になるものをフィレットと呼び、2次連続（曲率連続）になるものをブレンドと呼ぶ（曲率連続フィレットと呼ぶ場合もある）。Fig-34は、“BlendEdgeコマンド“で2次連続になるぼかし面を作成した例である。

多くのソリッドモデラーではこのようなぼかし処理を行うが、どのようなサーフェス間に対しても、思うような形状のぼかし面が作成できるわけではない。システムが判断して作成するフィレットやブレンドは、多くの場合、作成できる形状は先の例のように簡単なものであるか、仮にできてもFig-35の形状のように、意図しないぼかし形状になってしまうことがある。特に、この例のように形状を構成するサーフェスがすべて自由曲面である場合はその傾向が強い。

この例では、比較的簡単なサーフェス形状であるが、すべて自由曲面同士である、さらに連続性も考慮してフィレットを作成する場合には、かなり無理な形状にならざるを得ないことが多い（Fig-36）。

このような場合には、システムが“作成出来る“ぼかし面で妥協するか、自分で境界を作成して意図した形状になるように作り込む。

一例としてまず自分でぼかし面の境界となるカーブを、InterpCtnOnSrfコマンドで作成し、トリムする（Fig-37）。

次に、トリムした側面のサーフェスのエッジから、“BlemdCrvコマンド”で2次連続になるカーブを作成する（Fig-38）。
ここで作成されたカーブの曲率変化をTop面からみると、Fig-39のようになっている。このコマンドはカーブ作成時に、ある程度の曲率の変化をコントロールすることができる。Rhinoの“BlemdCrvコマンド”で作成した2次連続の保障するブレンドカーブは、5次6ポイントのBezierで作成される。

新たに作成されたカーブの曲率の変化が気にいらない場合は、コントロールポイントの数を、Rebuildコマンドで増やしカーブの変化を調整する。Fig-40は、ブレンドカーブのコントロールポイントを8ポイントに上げ調整した例である。

上面、下面のサーフェスを調整したカーブでトリムし、サーフェスを作成することによってぼかしの面をコントロールしながら作成できる（Fig-41）。

デジタルツールは所詮ツールであり、人間の知性や感性を反映させることはコマンドに頼っていては難しい。ぼかし面などのようなデザイン的な意図を反映させたい場合には、複数のカーブの関係をうまく処理して対処することができる。