いまさら、聞けないっ！リバースモデリング　究極教材プロペラファン部品で解説します！

基礎知識 知識０からの完全ガイド!! いまさら、聞けないっ！ リバース モデリング 究極教材プロペラファン部品で解説します！ ・３Dスキャンを使った省人化プロセス ・デジタルを使った製品のリバースモデリング 　ってどうやるの？ ・どんな製造業に欠かせない製品設計の工程 　に３Dデジタル技術を取り入れ効率性アップ 　を目指しましょう！

【目次】 01. 【基本】リバースモデリングとは？ 基本概念/従来の図面化・設計との違い/なぜ今3Dスキャンが必要なのか 02. 【背景】デジタル手法を取り入れる理由とは？ 図面が存在しない部品/手測定では形状取得が困難/複雑曲面の再設計/老朽部品・既存設備の再設計 03-1. 【原理】リバースモデリングに必要なもの①：3Dスキャナとは？ ①非接触3D計測の仕組み　②レーザースキャン・構造光　③精度・解像度の考え方 03-2. 【原理】リバースモデリングに必要なもの②：ソフトウェアとは？ リバースモデリングソフトの主な機能 04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 なぜ「プロペラファン」を題材にするのか？〜設計現場の省人化につながるリバースモデリングの基礎知識〜 05. 【番外編】リバースモデリングで失敗する5つの注意ポイント 初心者が陥りやすいポイントを把握しましょう 06. 【総括】デジタルプロセス導入のステップと期待効果 一般的な導入スケジュールとROIの考え方 02

 01. 【基本】リバースモデリングとは？ 基本概念/従来の図面化・設計との違い/なぜ今3Dスキャンが必要なのか リバースモデリングの基本概念 リバースモデリングとは、既存の製品や部品の形状を計測し、そのデータをもとに3D CAD モデルを作成する技術です。通常の設計では、CADデータから製品を製造しますが、リバー スモデリングではその逆のプロセスをたどり、実物からデジタルデータを生成します。 3Dスキャナーを用いることで、対象物の形状を高精度に取得し、点群データやメッシュ データとしてデジタル化します。その後、これらのデータをもとにCADモデルを再構築する ことで、設計データとして再利用することが可能になります。この技術は、図面が存在しな い部品の再設計、既存製品の改良、複雑形状の解析など、さまざまな分野で活用されています。 スキャンデータ CADデータ 従来の図面化・設計との違い 従来の図面化では、ノギスや三次元測定機などを用いて寸法を個別に測定し、それらの情報 をもとにCADモデルを作成する方法が一般的でした。しかしこの方法では、複雑な曲面形状 や自由曲面を正確に再現することが難しく、多くの時間と作業工数が必要になります。 一方、3Dスキャンを活用したリバースモデリングでは、対象物全体の形状を一度に取得する ことができ、数百万～数億点の形状データとしてデジタル化することが可能です。これによ り、複雑な形状でも高精度に再現できるだけでなく、測定作業の効率化と品質の向上を同時 に実現できます。 なぜ今3Dスキャンが必要なのか 製造業では、長年使用されている設備や部品において図面が残っていないケースや、設計 データが古いフォーマットで再利用できないケースが増えています。また、製品開発では、 試作品や手加工された形状をデジタル化して設計に反映するニーズも高まっています。 こうした背景の中で、実物の形状を短時間でデジタル化できる3Dスキャン技術は、設計・ 製造プロセスを効率化する重要なツールとして注目されています。リバースモデリングを 活用することで、既存資産のデジタル化、設計データの再構築、製品改良の迅速化などを 実現し、ものづくりの高度化とスピード向上に貢献します。 03

02. 【背景】デジタル手法を取り入れる理由とは？ 図面が存在しない部品/手測定では形状取得が困難/複雑曲面の再設計/老朽部品・既存設備の再設計 ①図面が存在しない部品 ②手測定では形状取得が困難 長年使用されている設備や部品では、設計図面やCADデータが残っていないケースが少 ノギスやマイクロメータなどの手測定では、複雑な形状や大きな部品を正確に測定する なくありません。特に古い設備や海外製の装置では、図面の入手が困難な場合もありま ことが難しい場合があります。 特に曲面が多い部品や入り組んだ構造を持つ製品では、 す。3Dスキャンを活用することで、現物の形状を高精度に取得し、そのデータをもとに 多数の測定ポイントが必要となり、作業時間が大幅に増加します。3Dスキャナーを使用 CADモデルを再構築することが可能になります。これにより、図面が存在しない部品で すれば、対象物全体の形状を短時間で取得でき、数百万点以上の形状データとしてデジ も設計データを復元し、部品製作や改良設計に活用することができます。 タル化することが可能です。これにより、手測定では困難な形状でも効率的かつ高精度 にデータ化することができます。 3Dスキャンで現物を計測。 現状を一括でデジタル取得。 CADモデルを再構築。 数百万点のデータで高精度再現。 ③複雑曲面の再設計 ④老朽部品・既存設備の再設計 製品デザインや機能部品では、自由曲面や滑らかな曲線形状が多く用いられています。 製造設備やプラントでは、長期間使用されている部品や構造物の更新が必要になること こうした形状を従来の測定方法で再現することは非常に難しく、設計者の経験や推測に があります。しかし、設備の一部だけを交換したり改造したりする場合、既存設備との 頼るケースも少なくありません。3Dスキャンによって取得した形状データをもとにサー 適合性を考慮した設計が必要になります。3Dスキャンによって現場の設備形状を正確に フェスモデルを生成することで、実物の曲面形状を忠実に再現したCADモデルを作成す 取得することで、既存環境を反映した設計データを作成することができます。これによ ることが可能になります。これにより、既存形状をベースとした改良設計や性能解析を り、干渉の確認や取り付け精度の検証を事前に行うことができ、設計ミスや施工トラブ スムーズに行うことができます。 ルのリスクを低減します。 歪曲形状を忠実にデータ化。 現場設備をそのままデジタル化。 CADサーフェスとして再構築。 干渉チェック・適合設計が可能。 04

03-1. 【原理】リバースモデリングに必要なもの①：3Dスキャナーとは？ ①非接触3D計測の仕組み 3Dスキャンとは、対象物に触れることなく形状を測定し、三次元のデジタルデータとして取得する計測技術です。スキャナーから照射されるレーザーや パターン光を対象物に当て、その反射をセンサーで検出することで、対象物の位置情報（X・Y・Z座標）を取得します。このようにして取得された 大量の座標データは「点群データ」と呼ばれ、対象物の表面形状を細かく表現します。さらに点群データを処理することで、メッシュデータやCAD モデルへと変換することが可能になります。非接触で測定できるため、柔らかい素材や複雑な形状、大型構造物など、従来の測定方法では難しい対象 物でも効率的に形状取得を行うことができます。 点群＝3次元（X,Y,Z）の座標データの集まり 【取得した座標値から3点で構成される面を作成】 ・メッシュ化 ・三角ポリゴンの集合、計測方向から表と裏の判別が可能 　→STLファイル等への出力 ・CADで使われる曲面（サーフェス）とは形式が異なる CADで利用するにはポリゴンを曲面に変換するソフトウェアが必要 点群データ ポリゴン（メッシュ） NURBS（サーフェス） 拡張子：asc.txt等 拡張子：stl,obj等 拡張子：iges,step等 点群データ メッシュデータ 05

03-1. 【原理】リバースモデリングに必要なもの①：3Dスキャナーとは？ ②レーザースキャン・構造光スキャン 3Dスキャナーにはいくつかの計測方式がありますが、製造業で多く使用されるのが「レーザースキャン」と「構造光スキャン」です。レーザースキャン は、レーザー光を対象物に照射し、その反射を測定することで形状を取得する方式です。比較的大きな対象物や屋外環境での計測に適しており、 広い範囲を効率的にスキャンすることができます。一方、構造光スキャンは、縞状などのパターン光を対象物に投影し、その変形をカメラで解析する ことで形状を取得する方式です。高い解像度と精度を持ち、小型部品や精密形状の計測に適しています。用途や対象物のサイズ、必要な精度に応じて、 適切なスキャン方式を選択することが重要です。　 ストライプパターン スパークルパターン レーザーパターン 構造光スキャン 02 高精度＋高精細 光速スキャン 高精度＋光速 固定式スキャンに使用 ハンドヘルド方式に使用 ハンドヘルド方式に使用 06

03-1. 【原理】リバースモデリングに必要なもの①：3Dスキャナーとは？ ③精度・解像度の考え方 3Dスキャンでは「精度」と「解像度」という2つの指標が重要になります。精度とは、取得したデータが実際の形状とどれだけ一致しているかを示す 指標であり、計測結果の信頼性を表します。一方、解像度とは、形状をどれだけ細かくデータ化できるかを示す指標で、細部の再現性に関係します。 一般的に、精度が高いほど寸法評価や品質検査に適したデータとなり、解像度が高いほど微細な形状や曲面の再現性が向上します。用途に応じてこれ らのバランスを考慮し、適切なスキャン条件や機材を選定することが重要です。 スキャン精度：0.1ｍｍ スキャン精度：１ｍｍ 07

03-2. 【原理】リバースモデリングに必要なもの②：ソフトウェアとは？ リバースモデリングソフトの主な機能 2. メッシュ 3. 形状解析 6. 形状比較 1. 点群データ処理 4. サーフェス生成 5. CADモデリング 生成編集 特徴抽出 精度検証 Point Cloud Processing MeshProcessing Feature Recognition Surface Modeling Parametric Modeling Inspection 3Dスキャナーから取得し 点群データをポリゴン スキャンデータから、 メッシュデータからCAD 最終的に、設計や製造に 作成したCADモデルとス た点群データを整理・編集 メッシュ（STLなど）に CADモデルに必要な形状 で利用可能なサーフェス 利用できるCADモデル キャンデータを比較し、 する機能です。スキャン 変換し、形状として扱え 要素を認識する機能です。 モデル（NURBS）を作成 （ソリッドモデル）を作成 形状精度を確認する機能 データにはノイズや不要な るようにします。この工 これにより、スキャン形 します。複雑な曲面を再 します。 です。 データが含まれるため、正 程では、スキャンデータ 状から設計意図に近い 現するための重要な工程 確なモデルを作成するため の形状を滑らかで扱いや CAD形状を生成できます。 です。 の前処理を行います。 すい状態に整えます。 主な機能 主な機能 主な機能 主な機能 主な機能 主な機能 ・点群データの読み込み ・点群 → メッシュ生成 ・平面認識 ・NURBSサーフェス生成 ・スケッチ生成 ・カラーマップ偏差表示 ・複数スキャンデータの ・穴埋め（ホールフィリング） ・円筒・円錐認識 ・曲面フィッティング ・押し出し、回転 ・断面比較 　位置合わせ（アライメント） ・メッシュの平滑化 ・穴形状認識 ・自由曲面モデリング ・フィレット作成 ・寸法測定 ・ノイズ除去 ・メッシュ簡略化 ・フィレット認識 ・パッチサーフェス生成 ・穴フィーチャー作成 ・不要データの削除 （データ軽量化） ・エッジ抽出 ・パラメトリック ・点群の統合（マージ） ・エッジや形状特徴の保持 　モデリング 08

04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 なぜ「プロペラファン」を題材にするのか？ 〜設計現場の省人化につながるリバースモデリングの基礎知識〜 「3Dスキャンを使っても、結局CADで作り直すなら省人化にならないのでは？」
 実は、プロペラファンのような複雑な形状こそ、デジタル化による「工数削減」と「脱・属人化」の恩恵を最も大きく受けられる題材です。
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04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 【幾何形状】と【自由曲面】のハイブリッド構造を攻略する 製造業の製品設計は、機械的な精度が求められる「幾何形状」と、流体や意匠を担う「自由曲面」の組み合わせで成り立っています。 ・ボス部（軸穴・ハブ）：機能と嵌合を担う「幾何形状（プリミティブ）」
 ・シャフトと組み合う重要部位であり、スキャン誤差を補正して「設計寸法（円筒・平面・同軸度）」で厳密に定義する知識が求められます。

 ・ブレード部（羽根）：性能と意匠を担う「自由曲面（フリーフォーム）」  
 ・空気の流れを生み出す複雑なねじれ形状であり、滑らかな連続性を保った曲面として再構築する技術が求められます。

 ・【現場への応用】 この2つが同居するプロペラファンを理解すれば、自動車部品から家電・産業機械まで幅広い製品設計のデジタル化に応用できま す。 10

04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 「ポリゴンの塊」を論理的に構造化し、設計工数を削減する ・3Dスキャン直後のデータ（STLなど）は数百万個のポリゴンの塊であり、そのままでは設計変更やCAE（解析）に使えません。 　デジタルならではの論理的な整理が省人化の鍵となります。 ・形状属性による領域分類（セグメンテーション） ・表面の曲率変化から「平面・円筒・自由曲面」を自動で識別・分類することで、手作業によるトレース時間を大幅に削減します。 ・設計の基準（データム）の確立 ・回転体の要である「中心軸」と「基準面」を最初に正確に定義することで、後工程の寸法修正や公差検証がスムーズになります。 11

04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 現物のトレースではなく「設計意図の復元」で圧倒的効率化を実現 ・製品設計におけるリバースの最大のメリットは、経年劣化や製造バラつきを取り除き、 　本来の設計意図を復元して再利用できる点にあります。 ・対称性と規則性の活用による省人化 ・すべての羽根を個別にデータ化する必要はありません。 　最も状態の良い1枚から本来の規則性（回転対称）を抽出し、全周へ展開することで作業時間を数分の一に圧縮します。 ・後工程（解析・金型・設計変更）への即時活用 ・規則性に基づいて復元された3Dデータは軽量かつ高精度なため、 　そのまま流体解析（CAE）や金型修正などの設計プロセスへシームレスに連携できます。 12

04.【応用】 プロペラファンで学ぶリバースモデリングの基礎知識 【一例】プロペラファンにおける効率的なモデリングの流れ 【4ステップ】 ①データの整理と基準出し：曲率解析で領域を自動分類し、ボス部から「回転中心軸」を抽出する。 ②幾何形状の構築：抽出した基準軸をもとに、設計寸法へ補正しながらボス部を作成する。 ③自由曲面の生成：最も状態の良いブレード1枚に対し、滑らかな曲面をフィットさせて生成する。 ④対称性の復元と統合：1枚のブレードを回転中心軸まわりにパターン配置し、ボス部と結合して完成させる。 13

05．【番外編】リバースモデリングで失敗する5つの注意ポイント 初心者が陥りやすいポイントを把握しましょう リバースモデリングで失敗する5つの理由 3Dスキャンを用いたリバースモデリングは、既存製品を高精度にデジタル化できる有効な技術です。しかし、適切なプロセスや理解がないまま進めてしまうと、期待した成果が得られない場合 があります。ここでは、リバースモデリングでよく見られる失敗例と、その対策を紹介します。 ① スキャンデータをそのまま ② スキャン計画を立てずに ③ 適切なスキャナーを選定 ④データを処理を軽視 ⑤設計視点が欠けている CAD化してしまう 計測してしまう していない してしまう 3Dスキャンデータには、摩耗や変 3Dスキャンでは、センサーか 対象物のサイズや要求精度に合わ 3Dスキャンデータは、そのまま リバースモデリングでは、単に形 形、加工誤差なども含まれていま ら見えない部分（死角）が発生 ないスキャナーを使用すると、必要 ではノイズや不要データを含ん 状を再現するだけでなく、設計意 す。これらをそのままCADモデル します。事前に計測計画を立て な精度や解像度が得られない場合が でいます。適切な点群処理や 図を理解したモデリングが重要で として再現してしまうと、設計意 あります。例えば ずにス キャンすると、形状欠 メッシュ編集を行わないと、 す。例えば基準面（データム）、 ・大型設備 → ハンディスキャナー　 図とは異なる形状が再構築されて 損やデータ不足が発生すること 　では精度不足 CADモデリングの品質が低下す 機能形状、寸法関係などを考慮し しまう可能性があります。 があります。 る可能性があります。 たCAD構築が必要になります。 ・小型精密部品 → レーザースキャナー 　では解像度不足 回避ポイント 回避ポイント 回避ポイント 回避ポイント 回避ポイント ・基準面や基準軸を定義する ・スキャン対象の構造を ・対象物サイズと精度要求を整理 ・ノイズ除去 ・設計者と計測担当者の連携 ・設計意図に基づいた 　事前に確認 ・計測方式の特性を理解する ・メッシュ最適化 ・機能要件を考慮したモデリング 　形状再構築を行う ・複数方向からのスキャン ・用途に適した機材を選定 ・必要領域の抽出 ・GD&Tを意識した設計 ・フィーチャーベースモデリング ・必要に応じて治具や 　を活用する 　ターンテーブルを使用 リバースモデリングを成功させるためには、単に3Dスキャンを行うだけでなく、 適切な計測計画 データ処理 設計意図の理解 これらを組み合わせたプロセスが重要になります。これらを適切に実施することで、 実物形状を正確に再構築し、設計・製造プロセスに有効活用することができます。 18

06. 【総括】デジタルプロセス導入のステップと期待効果 一般的な導入スケジュール 3Dスキャンを用いたリバースモデリング技術の導入期間 3Dスキャンを活用したリバースモデリングは、比較的短期間で導入できるデジタル技術のひとつです。機材の導入から実際の運用開始までの期間は、一般的に数週間〜数か月程度が目 安となります。導入プロセスは、主に以下のステップで進められます。 STEP①　要件整理・対象業務の選定 STEP②　機材導入・環境構築 STEP③　操作トレーニング・試験運用 STEP③　本格運用開始 まず、リバースモデリングを導入する 次に、3Dスキャナーやリバースモデリ 機材導入後は、実際の対象物を用いたス 目的や対象業務を整理します。 ングソフトを導入し、作業環境を整備し キャンやデータ処理のトレーニングを行 試験運用でプロセスが確立されれ ます。 います。 ば、リバースモデリング技術を日常 業務に組み込むことができます。 図面のない部品のCAD化 3Dスキャナーの導入 スキャン方法の習得 設備部品の再設計 ソフトウェアのインストール 点群・メッシュ処理 ワークステーション環境構築 試作品のデジタル化 CADモデル作成 CAD連携設定 精度確認 この段階では、対象物のサイズ・必要 精度・使用するCAD環境などを確認 最近の3Dスキャナーは操作性が高 し、適切なスキャナーやソフトウェア く、特別な設備工事などを必要としな などを実施し、実業務に適用できるプ を選定します。 い場合が多いため、比較的短期間で導 ロセスを確立します。 入が可能です。 導入検討 約1〜2週間 検証・試験運用 約2〜4週間 本格運用 約2〜4週間 合計：およそ1〜3か月程度 まとめ 3Dスキャンを用いたリバースモデリングは、比較的短期間で導入できるデジタル技術であり、適切な機材選定と運用プロセスの整備により、短期間 で業務への活用が可能になります。導入後は、実物形状のデジタル化を通じて、設計効率の向上や既存設備のデジタル資産化など、製造プロセスの 高度化に貢献します。 設計効率の向上 デジタル資産化 製造プロセスの高度化 19

ビアンカエンジニアリングの機材導入前後の充実したサポート体制を ぜひ体験ください。 3Dデジタルツール導入支援 いろいろな業界への豊富な導入実績 私たちは、お客様が3Dスキャナーやソフトウェアをスムー 製造業や自動車業をはじめ、幅広い業界に導入実績がございます。「どのツールを利用す ズに導入できるよう全面的に支援します。導入計画の立案 ればいいか分からない」「ツールの利用方法含めサポートしてほしい」というお悩みを から、適切なツールの選定、設置・配置の最適化に至るま 持ったお客さまにも柔軟に対応させていただきます。 で、現場経験豊富な専門スタッフが一貫してご案内。お客 様のニーズに合わせたカスタマイズも可能です。 自動車関連部品 おもちゃ・フィギュア 容器包装・パッケージ 医療業界 人材育成、教育支援 3D技術を導入・活用するための人材育成と教育を支援しま す。初心者から上級者まで、幅広いレベルに対応したト レーニングプログラムを提供。実務を通じて、操作技術の 習得だけでなく、3Dデータの活用方法についても深い理解 を得られるよう設計します。 建設設計 金属加工・樹脂加工 教育・公的機関 家電メーカー 技術サポート 購入後も安心できる技術サポートを提供します。トラブル 発生時の迅速な対応はもちろん、定期的なメンテナンスや （旧社名：株式会社ケイズデザインラボ） アップデート情報の提供を行います。また、ユーザーの皆 https://bianka.co.jp/ 様がより高度な使用方法や応用技術を学べるよう、個別の 〒141-0022　東京都品川区東五反田5丁目1-1 OURA BLDG.4F/5F 対応もいたします。 Tel 03-6433-5013 Fax 03-6433-5014 お 問 い 合 わ せ 21