CAM(コンピュータ支援製造)の世界において、デジタル設計と完成部品との橋渡しを担うのが「シミュレーション」です。
ツールパスが正確であること、素材が正しく除去されていること、そして何より、高価な主軸をワークにぶつけてしまわないこと──これらを確認する重要な「安全確認工程」がシミュレーションです。

しかし長年、CNCプログラマーは「速度」か「精度」かという悩ましいトレードオフに直面してきました。
詳細さに欠けるものの高速な「ボクセル」シミュレーションを選ぶか、複雑なツールパスの計算に数分、時には数時間もかかる高精度な「ポリゴン」シミュレーションを選ぶか、という二択です。

MecSoft は、この状況を変えようとしています。本記事では、この技術がどのような仕組みで動作し、なぜ業界にとって大きな前進と言えるのかを解説します。

シミュレーション手法の進化

TriDexelがなぜ画期的な技術なのかを理解するために、まずRhinoCAMおよびVisualMillでこれまで使われてきた2つの手法を見てみましょう。

1. ボックス(ボクセル)方式:低解像度のアプローチです。素材の表現に「ボクセル」(体積ピクセル、つまり小さな立方体の集合)を使用します。処理は高速ですが方向依存性があり、アンダーカットや多面加工のセットアップをシミュレーションできないという弱点があります。
2. ポリゴン方式:現在、精度に関する事実上の標準となっている方式です。工具形状と切削後の素材を表現するために、実際のファセット(多角形の面)を計算します。3軸・4軸・5軸加工において高精度を発揮する一方、計算負荷が非常に高いのが難点です。ツールパスが複雑になり精度要件が高まるほど、計算すべきポリゴン数が増えるため、シミュレーション時間も大幅に増加します。

TriDexelとは?

新しい「TriDexelシミュレーション」は、この2つの方式の長所を兼ね備えたハイブリッドアプローチです。

技術的に言うと、ボクセルが単純な立方体であるのに対し、「デクセル(Dexel)」は「深度要素」──つまり、ある1つの軸に沿って深さを計算する1本のレイ(光線)を意味します。「TriDexel」はこの考え方をさらに発展させ、X・Y・Zの3軸すべてに沿って同時にこれらのレイを計算します。

ソフトウェアは、この3方向の計算結果を「縫い合わせ(スティッチ)」ることで、表示用の高品質なポリゴンモデルを生成します。 これにより、従来の高精度ポリゴン方式とほぼ同等の表現を、はるかに短い時間で得ることができます。

GPUの力:なぜNVIDIAが重要なのか

TriDexelの速さを支える”秘訣”は「ハードウェアアクセラレーション」にあります。従来のシミュレーションは、コンピュータのCPU(中央演算処理装置)に依存していました。CPUは汎用的な処理には優れていますが、
3Dシミュレーションに必要な大規模な並列計算には最適化されていません。

TriDexelエンジンは、これらの計算をNVIDIA GPU(グラフィックス処理装置)にオフロードします。 NVIDIA製グラフィックスカードに搭載された専用プロセッサと高速メモリを活用することで、
ソフトウェアは数千もの計算を同時に実行できます。

パフォーマンスベンチマーク:ワークフローの高速化

言葉だけでなく、実際のタイムトライアル結果をご覧ください。2.5軸・3軸・4軸・5軸のすべての加工カテゴリーにおいて、TriDexel方式は従来のポリゴン方式を大差で上回る結果を一貫して示しました。以下、各テストの結果をご紹介します。

2軸加工(量産加工)

4×8シートに98個の部品を配置したテストケースでは、TriDexel方式によりシミュレーション時間が半分に短縮されました。 興味深いことに、加工をXYインスタンスとしてではなく一括でプログラムした場合、速度向上は5倍から10倍にまで
跳ね上がる可能性があります。下図をご参照ください。

3軸両面加工

2つの面から加工する必要がある複雑なホイールハブ(19オペレーションで400,000切削モーション)のテストでは、さらに驚くべき結果が出ました。

4軸インデックス加工

繊細な「フィリグリー(透かし細工)」メッシュ形状を持つ装飾的な椅子の脚(8セットアップ・9加工オペレーションで 67,000切削モーション)を使用したテストでは、TriDexelモデルが芸術的で複雑な形状においてもその実力を証明しました。

5軸インデックス加工

13の独立したセットアップと250,000切削モーションという高複雑度の5軸テストでは、TriDexelシミュレーションが完了する一方で、ポリゴンシミュレーション方式は依然として計算中でした。

「複雑性のパラドックス」

TriDexelシミュレーションの最もユニークな利点の一つは、複雑さへの対応の仕方にあります。従来のポリゴンシミュレーションでは、ツールパスが複雑になればなるほどシステムの動作は遅くなっていきます。

一方TriDexelでは、モデルが複雑になるほど性能向上の効果がむしろ大きくなります。つまり、通常であればシミュレーションの完了を待つのが億劫になるような、最も難易度が高く精細なジョブほど、
TriDexel方式が最大の効果を発揮するということです。まさに、必要な場面において従来手法よりも指数関数的に高速だと言えるでしょう。

精度とユーザーコントロール

「高速化」と聞くと、精度が犠牲になるのではと懸念される方も多いでしょう。しかし、TriDexelシミュレーションではユーザーが精度を自由に調整できます。

• 素早い「荒取りチェック」だけで十分な場合は、精度を緩めることで最高速度での確認が可能です。
• 微細な表面仕上げや厳しい公差を確認したい場合は、解像度を細かく設定することで、フルポリゴンシミュレーションと見分けがつかないほどの結果を得られます。

TriDexelは方向に依存しないため、旧来のボックス(ボクセル)方式が抱えていた最大の弱点である 「アンダーカット」や「多面セットアップ」の加工も問題なく扱うことができます。

まとめ:CAMの新たな標準へ

NVIDIA GPUアクセラレーテッドTriDexelシミュレーションの登場は、CAMワークフローにおける根本的な転換点です。 シミュレーション時間を12分から2分へ、あるいは数分から数秒へと短縮することで、MecSoftはプログラマーに
貴重な時間を取り戻しています。

「速いが粗い」シミュレーションか「正確だが遅い」シミュレーションか──もう、どちらかを選ぶ必要はありません。 適切なNVIDIAハードウェアと2026年版のRhinoCAMまたはVisualMillがあれば、マルチ軸の高精度シミュレーションを
ほぼリアルタイムで実行できます。