3D-Design プロジェクト 2013 年活動報告
細井健司 １＊ 、山崎次男 １＊ 、石野裕二 １＊ 、川田良暁 １＊ 、佐藤清美 １＊ 、坂下 岩 １＊ 、川原藤樹 ２＊ 、高橋一成 ２＊ 、石川幸一 ２＊ 、曽山雅史 ２＊ 、斉藤由明 ３＊ 、杉山孝雄 ３＊1

機械建設系、 2 電気電子情報系、 ３ 物質・生命科学系

・教育用各種実験装置図、説明図の制作

１．はじめに
1)

3D-Design プロジェクト は、大学の研究教・プレゼンテーション資料作成

育の直接的・間接的な支援の一環として『よ・ポスターの制作り効果的なプレゼンテーション用作品作り』

・3D プリンタ用モデルの設計および試作を目標に活動しています。その活動内容は、・動画およびシミュレーション理工系分野における実験機器・装置図や実験・その他コンテンツの制作

方法の 2D 画像・3D 画像・アニメーション制作が中心です。目的によって Shade またはSolidWorks の両ソフトウェアを使い分け、そ３．主な活動内容
本年度の活動内容を以下に示します。

れぞれのソフトウェアの特徴を生かしなが・プロジェクト会合（毎月１回）ら作品制作を行います。Shade は 3 次元 CG制作した作品の提出とその説明作成ソフトで、材質、照明の設定を行うこと作品を業務報告書に掲載

で、より効果的なプレゼンテーション用の作作品データは NAS サーバーにアップ品制作に適しています。SolidWorks は、機械・研究・教育用に制作した 3D 画像制作

向け 3 次元 CAD であり、図面作成から各種研究用･･･各種実験装置、実験方法説明図シミュレーションまで専門的な業務に適し教育用･･･学生実験用 3D 画像ています。両ソフトウェアとも 3D プリンタ・センター関連に対応しており、三次元モデルの設計・試作ポスターの制作を開始しました。

HP のタイトルバナー

最初 5 名からスタートしたプロジェクトも現在 12 名に増えています。新規加入したメ

ニュースレター用タイトルバック
・その他

ンバーは、他のプロジェクト（電気工作ショメリンちゃんなど制作ップ、ものづくり教室、ガラス細工講習など）

Shade・SolidWorks 講習会

やセンターの各種委員会にも所属しており、それぞれの場においても本プロジェクト活４．作品集動を行っています。プロジェクト発足以前は、

4.1.センター関連

理工系研究・教育用の 3D 画像や三次元モデ

最初にセンター関連作品に関して述べまルが中心でしたが、プロジェクトが発足してす。図 1(A)は、今年度の技術発表会用のポから総合技術支援センター（以下センター）

スター 2) です。このポスター中に使用されや理工の教員以外からも制作依頼が増えてている素材は、Shade で制作した CG 画像きています。とカメラで撮影した画像が含まれています。
同様に図 1(B)のようにセンターHP のタ

２．サービス概要

イトルバナー 3) やセンターニュースレター

本プロジェクトが全学の教職員向けに行用タイトルバックも制作しました。さらに、っているサービス概要を以下に示します。

センター紹介冊子、グループ研修などに 3D・研究用各種実験機器装置図、説明図の制作

画像の制作依頼があり、徐々にその作品が増えています。

るため下側に陰ができ、全体的にぼやけたものになっています。一方、Shade の作品（図 2(A)右図）では、細かい陰の付け方が調整でき、見やすい画像になっています。
さらにスイッチを動かし LED を点滅させた動画も作成しました。

(A)電子回路実装写真と CG 作品(B)電気自動車用(C)ブレッドボード

給電コイル(A)技術発表会ポスター(D)大環状化合物のモデリング（B）センターHP のタイトルバナー
図 1．センター関連作品
4.2. Shade 作品
最初の例として電気工作ショッププロジ
ェクトに所属しているメンバーの制作した3D 画像から説明します。電気工作ショップ(E)シクロデキストリン

では、教養部教員から電子回路製作依頼が(CDE2E)モデル(F)デシケータありました。そして実際に製作した回路の写真が図 2(A)左図です。これを基に Shadeで制作した CG の作品が図 2(A)右図です。
この回路は、回路の動きを目と耳で確かめられる教育用回路基板３種類（Switch 回路、NAND 回路、NOR 回路）の製作依頼でした。
提供された回路図は専用 CAD ソフトで作成されていましたが、プリント基板を作成(G)Web カメラ(H)紙コップスピーカ

図 2．Shade の作品集するために、EAGLE で回路図を書き換えてガーバーデータを生成しました。基板加工

図 2(B)～(H)は、詳細な説明は省きますが、は、ミッツ（株）の加工ソフトと加工機を非接触給電に使用される電気自動車用給電使用しました。回路を実装した写真（図コイル、電子回路組みあげ時に使用するブ

2(A)左図）は、ライティングが斜めからでレッドボード、大環状化合物のモデリング、シクロデキストリン二量体(CDE2E)モデル、期待されます。

ガラス製デシケータ、Web カメラ、オープンキャンパス用紙コップスピーカです。

4.3. SolidWorks 作品

これらの作品でわかるように Shade は 3

SolidWorks は、機械向け 3 次元 CAD で次元 CG 作成ソフトで、表面材質、照明のあり、設計検証できるシミュレーション、設定を行うことで、より効果的なプレゼン

製品データ管理、テクニカルコミュニケー

テーション用の作品制作に適しています。

ション、電気設計なども可能です。このソ

Shade 3Dver14 が昨年発売されてから、フトは、CAD として機械設計簡単な図面作

3D プリンタに標準的な入力フォーマット

成から、簡単な各種シミュレーションまでとして STL 形式がサポートされ、3D モデより専門的な業務に適しています。機械系

ル製作が可能になりました。次にその例にの技術職員は、教育版ライセンス、それ以ついて示します。

外の方は学生版ライセンスを利用しています。
このソフトを利用して制作した作品例を次に示します。図 3(A)左図は、前々回までに機械工作実習で製作していた「周動ステージ」を SolidWorks で制作しました 4)。モーションスタディを使用して、周動ステージの動きを確認しました。材料を指定して(A)メリンちゃん(B)3D メリンちゃん

外観編集を行い、PhotView360 を使用してレンダリングして写真に近い状態にすることも可能です。組みあげるときには、拘束条件として「一致」「同心円」、「固定」「ギア合致」などを行って、さらに干渉認識まで行いました。また、使用するボルトやナ(C)コイル用ボビン(D)センサー用ットなどに対して JIS 規格（他の国規格もピックアップ可能）に適合した部品を呼び出して使いま

図 3．メリンちゃんと 3D モデル試作した。これらのことは Shade では不可能で、CAD だからできることです。

埼玉大学では、イメージキャラクタとしてメリンちゃんを使用しています。図 3(A)同様に図 3(A)右図は、前回までに製作していた「ライトジャッキ」を示します。

(B)は、Shade で制作した「メリンちゃん」

図 3(B)は、応用化学科の教員に依頼されと 3D メリンちゃん（身長 70mm 程度）でた「浸盪機」です。この装置の設計、図面す。3D 出力には、機械工学科機械システム作成を行って、実習工場が試作を行い納品研究室の 3D プリンタを借用し、２時間程を行いました。

度の時間を要して制作しました。

図 3 (C)は、エジェクタ断面図です。この図 3(C)(D)は、研究実験用に試作したコイ図は各パーツを組みあげてアセンブリーしル用ボビン（50×20×20mm）とセンサー用てから、中央断面でカットしました。他のピックアップ部品です。このようにまだ単断面もすぐにみることができるのも CAD

色で簡単な形状ですが、経験を積み重ねるの特徴です。

ことでノウハウを蓄積して、複雑な形状の

図 3 (D) (E)は、それぞれ機械工学実験Ⅰ

3D 試作にも対応できるようになる予定でのテキストに使用している学生実験用風洞います。このように研究・教育を支援する実験装置一式と自発呼吸シミュレータ全体強力なサポートが一つ増え、今後の活動が図を示します。

図 3 (F)は、それぞれ CPAP 素子と流れのシミュレーション結果です。簡単に説明す
ると、最初にこの CPAP 素子にシェルを適用して中空にし、次に流入口と流出口を設置して、FloXpress を適用します。境界条件を設定して実行した結果が、図 3 (F)右図です。ボールの色が流れの速度を示し、空気の定常流れ状態を理解することができます。
CPAP 素子

流れのシミュレーション結果（F）FloXpress によるシミュレーション
図 3．SolidWorks の作品集
図 3 (F)左図の CPAP 素子計算モデルのデータを STL 形式で出力し、それを CFD ソルバ
周動ステージ

ライトジャッキ(A)３年次機械工作実習用モデルーに取り込み、詳細な数値計算結果を得ることも可能です。
これまでに紹介した 3D 画像の作品は一部です。詳しくは本プロジェクトの HP1)をご覧ください。
４．おわりに(B)浸盪機(C)エジェクタ断面図

本プロジェクトの活動開始から 1 年が経過しました。今後は、3D プリンタが新たに導入されたことから、研究・教育用の 3D 画像に加えて 3D 立体モデルの試作依頼が増えることが予想されます。また両ソフトウェアも年々進化しており、それらの機能を使いこなしながら全学支援するために、本プロジェクトメンバーのさらなるスキルアップが必要になっています。

(D)学生実験用風洞装置一式
参考文献1) www.tsd.saitama-u.ac.jp/3dpro/2) http://www.tsd.saitama-u.ac.jp/modules/ghi/kenpro/kaisai_pro13.html
3) http://www.tsd.saitama-u.ac.jp/
4) 「SolidWorks によるアニメーション技術の習得-回転する周動ステージの制作-」
研 究 機 総 合 技 術 支 援 セ ン タ ー 第 23 回
技術発表会発表報告集(2013), 31-34(E)自発呼吸シミュレータ