2024.11.20 2026.05.03

CG作成ソフトBlenderを使って有限要素法(FEM)のための3次元形状モデルを作成しよう！

zairiki

自宅で無料で使える有限要素法(FEM)

自宅パソコンで無料で有限要素法を使ってみたい人向け
有限要素法を使いこなして生活や仕事に活かそう！

今回は、無料の3次元CGソフト Blender を使って、有限要素法（FEM）用の3次元形状モデルを作成する手順を紹介します。フリーのFEMソフトPrePoMaxは計算条件の設定や計算結果の確認などはできますが、形状モデルを作成する機能はありません。形状データは別のソフトで用意する必要があるので、無料で使えるBlenderを活用する方法を紹介します。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

Contents

1. Blenderを使う理由
2. 今回の例題
3. 単位の設定（ミリメーター）
4. 例題①：シンプルな直方体の梁モデルの作成
5. 例題②：突起のある放熱板モデルの作成
まとめ

1. Blenderを使う理由

PrePoMax（Calculix）には形状モデルを作る機能がなく、形状データは設計用のCADソフトで作成するのが一般的です。しかし、本格的なCADソフトは高価で、個人での使用は難しいです。そこで今回は、無料で使える3次元CGソフト Blenderを使って形状モデルを作成します。CAD用ソフトではありませんが、3次元形状を作成してFEM解析に使える形式で形状データをエクスポートできます。

2. 今回の例題

今回は2種類の形状を作成します。例題① は 100 mm × 10 mm × 10 mm のシンプルな直方体の梁です。例題② は下部に 10 mm 突き出た部分があり、例題①よりやや複雑な形状です。この2種類を通じて、Blenderでの基本操作を習得できます。

2種類の例題形状：例題①は100×10×10mmの単純な直方体の梁、例題②は下部に10mm突き出た突起がある複雑形状 — 今回の例題。例題①は単純な直方体の梁（100×10×10 mm）。例題②は下部に 10 mm 突き出た部分がある、やや複雑な形状。

3. 単位の設定（ミリメーター）

Blenderのデフォルトの長さ単位はメートルです。今回のFEM解析で使うミリメーター単位系で形状を作るため、最初に単位を変更します。プロパティパネルのシーン（カメラ）アイコンを選択し、「単位」→「長さ」をミリメーターに変更します。これにより以降の数値入力がmmとして扱われます。

Blenderの単位設定画面：プロパティパネルのシーンアイコンから長さをメートルからミリメーターに変更する — Blenderの単位設定。シーンプロパティから「長さ」をミリメーターに変更する。この設定をしないと寸法がメートル単位で扱われてしまう。

4. 例題①：シンプルな直方体の梁モデルの作成

例題①ではシンプルな直方体の梁を作成します。「追加 → メッシュ → 立方体」で立方体を追加し、s キーでスケール変更して目的の寸法（100×10×10 mm）に調整します。x・y・z 方向を個別に指定する場合は sx・sy・sz と入力します。形状が完成したら、「ファイル → エクスポート → Stl (.stl)」 でSTL形式で保存します。このSTLファイルをPrePoMaxにインポートするとFEM解析で使用できます。詳細な手順はYoutube動画をご覧ください。

BlenderのSTLエクスポート操作：ファイル→エクスポート→Stl（.stl）を選択して保存先を指定する — 例題①完成後のSTLエクスポート。「ファイル → エクスポート → Stl (.stl)」を選択し、保存先を指定して保存する。PrePoMaxはこのSTLファイルをインポートしてFEM解析に使用できる。

5. 例題②：突起のある放熱板モデルの作成

例題②では突起のある放熱板の形状を作ります。基本の直方体を作成後、編集モードに切り替えて「ループカット」ツールを使います。分割したい方向にマウスを合わせてクリックし、左下のメニューで分割数に 9 を入力します。これで 10 mm 間隔の 10 分割になり、突き出させたい 10 mm 分の面だけを選択できるようになります。

Blenderのループカット操作：分割数に9を入力して10mm間隔の10分割を作成し、突き出させたい面を選択できるようにする — ループカットで分割数 9 を入力し、1つ 10 mm で 10 分割する。これで飛び出させたい箇所の面だけを選択できるようになる。

ループカットで分割した後、突き出させたい2つの面を選択します（Shift キーを押しながら複数選択）。「押し出し」を実行すると黄色の「＋」マークが現れるので、ドラッグして押し出します。左下のパラメーターパネルで「Z に 10 mm」を入力すると 10 mm 押し出せます。これで下部に 10 mm 突き出た突起のある形状が完成します。詳細な手順はYoutube動画をご覧ください。

Blenderの押し出し操作：選択した2つの面をZ方向に10mm押し出し（Zに10mmと入力）して突起形状を作成する — 押し出し操作でZ方向に 10 mm 押し出す。左下のパラメーターパネルで「Z = 10 mm」を入力することで寸法を指定できる。

まとめ

PrePoMax（Calculix）でFEM計算をするとき、形状モデルは別のソフトで作成する必要がある。設計用CADソフトのほか、無料のCGソフト Blender でも作成できる。
Blenderで形状を作成したら、STL形式でエクスポートしてPrePoMaxにインポートする。単位は最初にミリメーターに変更する。
シンプルな形状は「立方体を追加 → s キーでスケール変更（sx / sy / sz で方向指定）」で作成できる。
突起のある形状は、ループカットで分割線を入れて面を細分化した後、押し出し（Extrude）操作で突起部分を作成する。