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🌡️ 📆 令和6年3月5日
情報処理概論 🏫 Web Class files syllabus 52210 * 情報機器の準備 ウェブ講義の接続
🔋 C1 伊藤智博(ITO Tomohiro)

3D-CADを使った分子模型作成~計算結果を3Dプリンターへ~

材料と素形材と何が違うか?材料は切ったり、削ったりして使う、まだ形のないもの。素形材は、ひとつふたつと数えることができる形のあるもの。形が機能と用途を与え、ヒトの生活を豊かにする。材料と製品の違いは、石と石器の違いだ。石器の発明がヒトをヒトにし、その技術の継承がネアンデルタール人とホモサピエンスの運命を二分した。

エンジニアリングと形は切っても切れない。機械部品ばかりでなく、今は分子もその形に機能を求める。分子だけでなく、結晶構造も、あるいは粒子の形状も、それらを組み合わせたスラリーも、すべて形状の設計だ。

形状のイメージを伝える手段として、3Dグラフィクスが生まれ、仮想現実(VR)の技術も普及した。 3Dプリンターは、現物としてのモデリングを可能にし、デジタル情報による医療器具の製造にまで応用されている。

アトラスVR 3-3301全天球画像
  1 情報の種類
ℹ️情報の分類
イメージ 画像アニメ、絵画、書(フォント)
音響 音楽、音声、自然音
文字 文字、文章、 文書、詩、レイアウト
身体 表情、身振り、ダンス
造形 デザイン、モデリング
空間 3D、仮想現実
触覚 手触り、風合い、点字
味覚、嗅覚 味、香り

情報は、人間に意思決定させ、行動を起こさせる何かです。 人間が行動を起こさなければ、それはただの データです。 情報には、人間が直接 認識できる情報と、 電子的方式、磁気的方式など人間が近くによって認識できない情報があります。 また、アナログ情報とデジタル情報があります。 記録 されているものと、そうでないものがあります。


PLMとCAD

CADとCAM

コンピュータで図面を描く。第三角法で図2(B)の正面図、平面図、側面図を描きます。

第三角法

図面番号
  1 機械製図(第三角法)

中心線、外形線、かくれ線 の順に正確な線の太さで描く。寸法線、寸法補助線、引き出し線、参照線を描く。 寸法、寸法補助記号などを記入する。 輪郭線、中心マーク、部品欄、表題欄を描く。 1 )

創作された設計図は、 図形著作物です * 。 工業上利用することができる工業製品の意匠は、意匠権として 知的財産権に含まれます。著作権は、著作物の成立で発生しますが、 意匠権は、特許権と同じく、特許庁に申請しなければ発生しません。


図面の線

  2 図面の線
線の種類 用途
太い実線 外形線
細い実線 寸法線、引出線、ハッチング
細い破線 かくれ線
細い一点鎖線 中心線、基準線
細い二点鎖線 想像線

製図(drawing)は工学部の基本。 外形線は太く0.7mm≒2pt以上で書きます。 あいまいな線は描いてはいけません。 Z8317-1:2008 によると矢印の末端記号は30°塗りつぶし矢,30°白抜き矢,30° 開き矢,90°開き矢,斜線(45°傾斜)と規定されており, 寸法数字の記述スペースから90°開き矢に近似される矢印記号に修正をしました. また,寸法数字ですが,最近の機械製図の教科書 2 ) や Z8317-1:2008 の例をみると,寸法数字はローマン体なので,イタリック体斜体)からローマン体(立体) に修正しています.直径記号φは斜体のようです. html で描くときには svgなどのベクター形式を使います。 (工業技術基礎)


面取りされた図形

  3 面取りされた図形
略号
面取り
R
二次ベジェ曲線
三次ベジェ曲線
図形

ラスターファイル,ベクターファイル形式

特許の出願の 画像形式も指定されています。

色度座標 BT.2020
ラスターファイルの例

山形大学のロゴ
ベクターファイルにラスターファイルを埋め込み、ダイナミックにBasicから生成した例

3D-CAD

  4 金属加工
加工方法 特徴など
鋳造 砂型鋳造法(鋳鉄)、ダイカスト法(ADC12)
接合 溶接 (ガス溶接、アーク溶接)、リベット接合、接着接合
塑性加工 鍛造、プレス(しぼり、せん断、曲げ、圧延、押し出し)、引き抜き
切削加工(マシニング) マシニングセンター、 旋盤、ボール盤、フライス盤、放電加工、研削加工
表面処理 塗装、めっき、 アルマイト加工
3Dプリンタ CADデータを直接造形できる

3次元の立体構造を部品ごとにCADソフト上で作成します.次に,部品を組み立てたアセンブリ作業をして,部品ごとのクリアランスや公差を立体的に設計できるCADソフトウェアです. 第三角法による三面図は,これからの部品データやアセンブリデータから,図面が作成される.図面の寸法などは自動的に入力されるが,公差などは設計者指定する.

学術情報基盤センターでは,ソリッドワークス(Solidworks)教育版INVENTOR PROFESSIONALが利用できる. ライセンス契約上,ソリッドワークスは教育版なので,研究では利用できません.


  3 精密鋳造された 羽釜
©2015 H.Kawashima, C1, MATSUBARA Co.,Ltd

精密鋳造された 羽釜 3 ) CADCAEで設計されます。


  4 例)電気抵抗の概念図 ( © 赤間未行

  5 抵抗尺の図面(高橋 宏義.試薬管理日記.卒業論文2017.)

ラピッドプロトライピング(RP)

CADからRPへ
  6 RPによる部品の試作による3Dモデリングの失敗例

3Dプリンターで分子模型を作ろう

SCIGRESSには,ver. 2.7からSTL形式のエクスポート機能が追加されました.この機能をつかって3Dプリンターをつかって分子模型を造形できます.


1nLの精密ディスペンサーとロボットで液体精密制御技術

ロボットで3次元的にコーティングやグリース塗布、シーリングを精密ディスペンサーで行う時代。 CPUの放熱用のグリースは、多くても少なくて、熱抵抗が増します。最適な量を適切な位置に塗布することで性能を発揮します。

ピコリットル(pL)のインクジェット技術、ナノリットルの液体精密制御技術。銀ペーストの銀粒子の形やサイズをいかに設計するか?塗るときは流れやすく、塗ったら固まる材料の設計は化学を専門とする化学・バイオ工学科の仕事。

関連キーワード:チクソトロピー、非ニュートン流体


合材中の粒子サイズのイメージ

  7 スラリーを塗工した電極をさらに拡大した図 赤は活物質、青は 正極集電体、黒はアセチレンブラック、緑はSBR
© D.Kurosawa , C1

電極は、活物質、導電助剤、バインダーを混錬し、塗工して作られます。異なる粒子サイズのもので、電池として動作できるように設計しなければなりません。 図は、活物質、導電助剤、バインダーの粒子サイズを3D-CADアプリ、 ソリッドワークスで、3D表示したものです。


117
導電性高分子の構造
©

185
粘土シート
©K.Tachibana

回路設計CAD

学術情報基盤センターでは,回路設計CADとして,EAGLEが利用できます.
今井君が設計した学生実験用ICを使った基準電源の回路図

学術情報基盤センター利用手引き

教育機関向けオートデスクソフトウェアの使い方

INVENTOR PROFESSIONAL

センターの端末では起動時にラインセスを選択するダイアログウィンドが起動したら、「ネットワークラインセスを使用」をクリックしてください。


新型コロナウィルスによる影響課題

【課外】フリーの3D CADで形状設計を体験した人に

FreeCADなどのフリーで使えるCADソフトがある。 フリーの3CADソフトウェアをインストールして、3Dモデリングを体験した人に加点します。

先輩が作成したモデルの例

QRコード
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52210/52210_08.asp

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