FreeCADでサーフェスモデリングに挑戦！ 自由曲面を入れた形状を作ろう：無償3D CAD「FreeCAD」を使ってみよう（8）（1/5 ページ）

オープンソースの3D CAD「FreeCAD」をご存じだろうか。無償でありながら、3Dモデリング、メッシュデザイン、製図（ドラフト）、有限要素法解析（FEM）、レイトレーシング、ロボティクス機能など、標準機能がとにかく充実している。本連載では「FreeCAD 0.18」を用いて各機能の実際の操作や使用感を紹介していく。連載第8回では、サーフェスモデリング用ワークベンチ「Surface」を使用して、自由曲面を取り入れたモデリングに挑戦する。

[小林由美，MONOist]

　これまで本連載の中で紹介してきたソリッドモデリングは、基本的にカクカクとした形状が得意であり、曲面を伴った複雑な形状は不得意である。後者のようなモデルを作成する場合、サーフェスやポリゴンでのモデリングが有利だ。

　サーフェスモデリングは、自動車ボディーの意匠デザイン全般でよく用いられ、金型設計でも活躍する。ソリッドモデルは中身の詰まったモデルであるが、サーフェスは“面”しか存在せず、作成するモデルの中身は空である。ペーパークラフトのような状態を想像してもらえたらと思う。

　というわけで今回は、「FreeCAD」のサーフェスモデリング用ワークベンチ「Surface」について紹介しつつ、自由曲面を使ったモデリングにチャレンジする。ちなみに、筆者はサーフェスモデリングについてあまり得意ではないため、ごく基本的な紹介となってしまうが、今回の内容が「自由曲面を取り入れたモデリングに初挑戦したい！」という方の参考になれば幸いだ。

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サーフェスモデリングの超基本から

　FreeCADによるサーフェスモデリングも、まずは線を描くところから始める。ただし、ソリッドモデリングのように“線のパス”が絶対に閉じている必要はない。

　FreeCADの線描は、「Sketcher」と「Draft」のいずれかのワークベンチで行える。今回は、ソリッドモデリングでも使い慣れたSketcherを使用する（図1）。

図1　新規スケッチを作成 ［クリックで拡大］

　Sketcherで、XY平面に図2のような線を描く。この2つの線はつながっている必要があるため、拘束コマンドで点一致を確実にしておく。

図2　面の基になる線を描く

　初めてサーフェスモデリングに挑戦する人にとっては、何をやろうとしているのか、よく分からないかもしれない。しかし、以降の“面を作る”までの流れを読み進めていただければ、「ああ、そういうことか」と理解できると思う。

Surfaceワークベンチを使う

　ここで、Surfaceワークベンチに切り替える（図3）。

図3　Surfaceワークベンチの画面

　続いて、画面上部のメニューに並ぶ“面”を表したような青っぽいアイコン2つのうち、右側のアイコンを選択する（図4）。

図4　メニュー右側にある「2、3、4本の境界線からサーフェスを作成」のアイコンを選択する

　そうすると、「コンボビュー」に図5のような入力枠が出現する。面を埋めるためのフィルのオプションは、「Stretch」「Coons」「Curved」がある。FreeCADのWikiによれば、Stretchは「フラットなパッチ」、Coonsは「若干丸みを帯びたパッチ」、Curvedは「丸みを帯びたパッチ」とある（「パッチ」とは曲面のこと）。なるほど、分からん……。

図5　「Stretch」を選んだ場合（「Coons」の場合も同じ形状になる） ［クリックで拡大］

　［Add Edge］ボタンをクリックした後、先ほど作成した線（2本）をクリックして選択する。「Stretch」「Coons」は図5のような直角三角形に、Curveは図6のような長方形になる。Curved寄りになればなるほど、設定された境界線に対して柔軟性があるオプションのようだ。

図6　「Curved」を選んだ場合 ［クリックで拡大］

　図7のようにSurfaceができた。モデルツリーにも追加されていることが分かる。

図7　Surfaceができた ［クリックで拡大］

　これはCurvedによる形状だが、2本の直線を基に作られているため、見た目は曲面感が皆無である。取りあえず、平らなサーフェスデータが作られている。スケッチの寸法を変えれば、サーフェスデータも追従して修正される（図8）。

図8　Sketch（スケッチ）で縦の長さを35mmから22mmに変更した様子。サーフェスも追従して変化する ［クリックで拡大］