サーフェスが結合できない

サーフェスや曲線が結合できない

曲線の端点同士が並んでいる時や、サーフェスのエッジが並んでいる時、一般にCADでは[結合]といったコマンド(CADにより名前は異なります)を使い、曲線の端点やサーフェスのエッジを繋げて形状を作成していきます。

ただし、下記の様に許容差よりも端点・エッジが離れている時、結合する条件を満たしていない時、うまく結合出来ないことがあります。

許容差ってなに?

曲線の端点や、サーフェスのエッジがくっついてるとCADが見なす距離のことになります。精密な時計やスマートフォンに必要な精度で建物を作成すると、データが重くなり、処理に時間がかかってしまいます。そのため、モデルの大きさや目的により適切な許容差を設定する必要があります。

またCADによっては、千分の1ミリなど固定の値で決まっていて変更できないCADもあります。

サーフェスを結合するとどうなるの?

エッジが許容差以内のサーフェスを結合すると、一つの繋がった形状として扱うことができます。ただし繋がっているとCADが認識しているだけなので、結合することで元のサーフェスの形状が変わるわけではありません。

また結合していないエッジをオープンエッジ(開いたエッジ)、結合したエッジをクローズドエッジ(閉じたエッジ)と呼びます。下図の左側の上面のマゼンダ色の箇所がオープンエッジ、それ以外の箇所がクローズドエッジとなります。

違う許容差のCAD同士で、やりとりするとどうなるの?

データ変換を行う前に確認したいのが各3DCADの許容差です。1ミリの許容差で結合するよう作成されたサーフェスは、エッジ同士の距離が1ミリに満たない値だけ離れている可能性があります。そのため、そのデータを0.01ミリの許容差で結合しようとすると、隙間が空いていると認識され、結合できないということが起こります。

複数のCAD間でデータ変換する場合や、デザインの初期検討データをそのまま製造過程で用いるときは、あらかじめ適切な精度を設定して、モデリングする必要があります。

許容差のために隙間が空いてしまったときは?

すでに作成されてしまったデータは、後から許容差を変更することができません。再度モデリングし直す必要があります。

ソフトによって動作は異なりますが、一般には隙間が空いているサーフェスをアントリム(サーフェスを)後、交差するようにサーフェスを延長し、正しい許容差で交差をする線を求め、再度トリムし結合する形になります。またソフトによっては、自動で隙間を修正・修復するツールがあります。

極端に小さい許容差の場合

単位がメートルでデータを扱う場合に0.001ミリの許容差が必要だとすると、0.000001(百万分の一メートル)の許容差が必要になります。小数点以下の桁数が多くなるほど計算に時間がかかり、モデリング作業に問題が起こります。この例では、モデリングする単位をミリメートルなどに変更し、許容差を適切な値(千分の一ぐらいまで)にした方が、効率的に作業を進めることができます。

ここから下は、結合する条件を満たしていないものになります。

曲線・サーフェスが重なっていると?

複数枚のサーフェスが重なっている時や、許容差よりも小さい距離でオフセットされている時も注意する必要があります。下図は二枚のサーフェスが0.1mmオフセットされている状態です。この時、許容差が1mmなどの設定になっていると、1mm以下の値は同じだとみなし、二枚のサーフェスが結合されて厚みがない物体が出来てしまいます。作るモデルに合わせて、適切な許容差に設定する必要があります。

またIGESなどの中間ファイルからデータをインポートした際も、同じサーフェスが複数枚インポートされることがあります。こういった際も、重複するサーフェスを削除するなどに注意する必要があります。

非多様体エッジについて

サーフェスはエッジ同士が許容差以内であれば、結合することができます。ただし、指定した許容差以内に複数のエッジがある場合、下図のように複数のエッジと結合されてしまうことがあります。

こういった厚みが0になる、物体としての内側が分からなくなる状態を[非多様体]、またそういったエッジを[非多様体エッジ]と呼びます。

非多様体エッジがあると、内側が分からなくなり体積を計算できなくなったり、後工程で中身が詰まったデータとして認識できなくなるなど、様々な問題が起こります。

また立体同士の体積を持たないように点や線で結合されたエッジも、非多様体エッジになりますので、注意する必要があります。

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