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コンピュータ支援設計（CAD）とは、コンピュータ（またはCADソフトウェアは、設計の作成、変更、分析、または最適化を支援するために。 [ 1 ] : 3このソフトウェアは、設計者の生産性を向上させ、設計の品質を向上させ、ドキュメントを通じてコミュニケーションを改善し、製造用のデータベースを作成するために使用されます。 [ 1 ] : 4 CADソフトウェアで作成された設計は、特許で使用される場合、製品や発明を保護するのに役立ちます機械加工のための電子ファイルの形式であることがよくコンピュータ支援製図（CAD）およびコンピュータ支援設計および製図（CADD）という用語も使用されます。 [ 2 ]
電子システムの設計におけるその使用は、電子設計自動化（EDA）として知られています。機械設計においては、機械設計自動化（MDA ）として知られており、コンピュータソフトウェアを使用して技術図面を作成するプロセスが含まれます。[ 3 ]
機械設計用のCADソフトウェアは、従来の製図における対象物を表現するためにベクターグラフィックスを使用するか、設計対象物の全体的な外観を示すラスターグラフィックスを生成するかのいずれかです。しかし、CADは形状だけにとどまりません。技術図面やエンジニアリング図面の手書き製図と同様に、CADの出力は、アプリケーション固有の慣例に従って、材料、プロセス、寸法、公差などの情報を伝える必要があります。
CADは、 2次元（2D）空間における曲線や図形の設計、あるいは3次元（3D）空間における曲線、曲面、立体の設計に使用できる。[ 4 ] [ 5 ]： 71、106
CADは、自動車、造船、航空宇宙産業、工業および建築設計（ビルディングインフォメーションモデリング）、義肢など、多くの用途で広く使用されている重要な産業技術です。CADはまた、映画の特殊効果、広告、技術マニュアルのコンピュータアニメーションの制作にも広く使用されており、これはしばしばDCCデジタルコンテンツ作成と呼ばれます。現代のコンピュータの普及と性能により、香水瓶やシャンプーディスペンサーでさえ、1960年代のエンジニアには考えられなかった技術を使用して設計されています。CADは経済的に非常に重要であるため、計算幾何学、コンピュータグラフィックス（ハードウェアとソフトウェアの両方）、離散微分幾何学の研究の主要な推進力となっています。[ 6 ]
コンピュータ支援設計は、エンジニアやデザイナーが使用する数多くのツールの1つであり、使用者の職業や使用するソフトウェアの種類に応じて、さまざまな方法で使用されます。
CADは、製品ライフサイクル管理（PLM）プロセスにおけるデジタル製品開発（DPD）活動全体の一部であり、そのため、以下のような統合モジュールまたはスタンドアロン製品である他のツールと組み合わせて使用されます。
CADは、環境影響評価報告書の作成でしばしば必要とされる写真シミュレーションを正確に作成するためにも使用されます。このシミュレーションでは、建設予定の建物のコンピュータ支援設計を既存の環境の写真に重ね合わせ、提案された施設が建設される予定の場所がどのような状態になるかを表現します。また、CADを使用して、景観の遮蔽や日陰の影響に関する分析も頻繁に行われます。[ 8 ]
CADにはいくつかの異なるタイプがあり、[ 9 ]それぞれオペレーターは使用方法について異なる考え方をし、仮想コンポーネントを異なる方法で設計する必要があります。事実上すべてのCADツールは、モデルの幾何学的要素または非幾何学的要素を定義するために使用される制約概念に依存しています。
低価格帯の2Dスケッチングシステムを開発している企業は数多くあり、中には無料のオープンソースプログラムも多数存在する。これらのシステムでは、手描きとは異なり、最終稿において必要に応じて図面上の縮尺や配置を容易に調整できるという画期的な製図方法が提供されている。
3Dワイヤーフレームは、2D製図を3次元空間に拡張したものです。各線は手動で図面に挿入する必要があります。最終製品には質量特性は関連付けられておらず、穴などのフィーチャーを直接追加することはできません。オペレーターは2Dシステムと同様の方法でこれらに取り組みますが、多くの3Dシステムではワイヤーフレームモデルを使用して最終的なエンジニアリング図面ビューを作成できます。
3Dの「ダミー」ソリッドは、現実世界の物体を操作するのと同様の方法で作成されます。基本的な3次元幾何学的形状（例えば、角柱、円柱、球、長方形など）に、現実世界の物体を組み立てたり切断したりするのと同じように、立体を追加したり削除したりします。モデルから2次元の投影図を簡単に生成できます。基本的な3Dソリッドには通常、コンポーネントを簡単に移動させたり、移動の制限を設定したり、コンポーネント間の干渉を特定したりするためのツールは含まれていません。
3Dソリッドモデリングにはいくつかの種類があります
高性能CADシステムは、より有機的で美的かつ人間工学に基づいた機能を設計に組み込むことを可能にします。自由曲面モデリングは、ソリッドモデリングと組み合わせることで、人間の形状や視覚的な要件に適合し、かつ機械とのインターフェースも優れた製品を生み出すことができます。
現在、CADシステムは主要なプラットフォーム（Windows、Linux、UNIX、Mac OS X）すべてに対応しており、一部のパッケージは複数のプラットフォームをサポートしています。[ 11 ]
1960 年代半ばの IBM Drafting System を皮切りに、コンピュータ支援設計システムは、電子製図で手動製図を再現する機能以上の機能を提供するようになり、企業が CAD に切り替えるコストメリットが明らかになりました。ソフトウェアは、部品表の自動生成、集積回路の自動レイアウト、干渉チェックなど、今日のコンピュータシステムでは当然のこととなっている多くのタスクを自動化しました。最終的に、CAD は設計者にエンジニアリング計算を実行する機能を提供しました。[ 5 ]この移行の間、計算は依然として手作業またはコンピュータプログラムを実行できる個人によって実行されていました。CAD はエンジニアリング業界に革命的な変化をもたらし、以前は別々だった製図者、設計者、エンジニアの役割が融合し始めました。CAD は、コンピュータが業界に及ぼし始めていた広範な影響の一例です。現在のコンピュータ支援設計ソフトウェアパッケージは、2Dベクトルベースの製図システムから 3Dソリッドおよびサーフェス モデラーまで多岐にわたります。最新のCADパッケージでは、3次元回転も可能で、設計したオブジェクトを任意の角度から、内側から外側を見るように表示できます。[ 5 ]一部のCADソフトウェアは、動的な数学的モデリングが可能です。[ 5 ]
CAD技術は、工具や機械の設計、小規模な住宅（家）から大規模な商業施設や工業施設（病院や工場）まで、あらゆる種類の建物の製図や設計に使用されています。[ 12 ]
CADは主に物理コンポーネントの3Dモデルや2D図面の詳細設計に使用されますが、製品の概念設計やレイアウトから、アセンブリの強度や動的解析、コンポーネントの製造方法の定義に至るまで、エンジニアリングプロセス全体でも使用されます。また、ジュエリー、家具、家電製品などのオブジェクトの設計にも使用できます。さらに、多くのCADアプリケーションは高度なレンダリング機能とアニメーション機能を提供しており、エンジニアは製品設計をより視覚的に把握できます。4D BIMは、プロジェクト管理のために時間やスケジュールに関連する情報を組み込んだ仮想建設エンジニアリングシミュレーションの一種です。
CADは、コンピュータ支援技術の中でも特に重要な技術となっており、製品開発コストの削減や設計サイクルの大幅な短縮といったメリットをもたらしています。CADを用いることで、設計者は画面上でレイアウトや設計作業を行い、印刷して保存し、後で編集することが可能になり、図面作成にかかる時間を節約できます。
2000年代には、一部のCADシステムソフトウェアベンダーが、CADシステムを利用できる頻度やユーザー数を制御する専用のライセンスマネージャーソフトウェアを同梱して配布していた。[ 5 ] : 166このソフトウェアは、ローカルマシン（ローカルストレージデバイスからロード）またはローカルネットワークファイルサーバー上で動作し、後者の場合は通常、特定のIPアドレスに紐付けられていた。[ 5 ] : 166
CADソフトウェアは、エンジニアや建築家がパーソナルコンピュータ上で統合されたグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）を用いて、エンジニアリングプロジェクトの設計、検査、管理を行うことを可能にします。ほとんどのアプリケーションは、境界表現（B-Rep）とNURBSジオメトリによるソリッドモデリングをサポートしており、さまざまな形式で出力することも可能です。
市場統計に基づくと、Autodesk、Dassault Systèmes、Siemens PLM Software、PTCの商用ソフトウェアがCAD業界を支配している。[ 13 ] [ 14 ]以下は、使用統計に基づいてグループ化された主要なCADアプリケーションのリストである。[ 15 ]
Wikiversityにあるコンピュータ支援設計に関する学習教材Wikiversityにあるコンピュータ支援幾何設計に関する学習教材