概要
回路設計ソフトウェアであるEagle と、3DCADソフトウェアのFusion360 Eagle-Fusion360 間の部品の3Dパッケージの連携方法 について述べる。
背景
今や、ホビーユースであればEagleも、Fusion360 も無料で利用することができる。とてもいい時代だ。（Autodeskありがとう）Fusion360 の連携機能が強化されてきた。Fusion360 にエクスポートし、自分の基板専用の筐体をそのまま設計することができる。3Dプリンタ が家にあれば、その場で筐体を印刷することも可能だ。
例えば、こんなものができる。
westgate-lab.hatenablog.com
Eagleで回路設計をし、
それをFusion360 に取り込み、
それに合わせて筐体を設計できてしまう。
筐体のモデリング ができたら、3Dプリンタ で専用ケースも作れてしまう。
フタも印刷すれば専用デバイス の出来上がりだ。
ただ、3Dの情報を含めきちんと両者を連携させるには、３DパッケージをEagleのライブラリに正しく取り込む必要がある。Eagleに3Dパッケージを取り込み、Fusion360 と連携させる方法 について述べる。
Eagleで３Dパッケージを扱う場合、既存の3Dパッケージをダウンロードして使う方法 と、自分で3DCADを使って3Dパッケージを作成し、それをEagleに取り込む方法 がある。
既存の3Dパッケージをダウンロードして使う場合
Eagleにも一部の表面実装コンデンサ など、デフォルトで3Dパッケージが入っているデバイス もあるが、大半は3Dパッケージが存在しない 。そのため、自分で用意する必要がある 。
今回は、ピアノ演奏可視化でも使っているESP32-DevkitC ボードを題材にする。
まず最初に3Dパッケージをインターネットからダウンロードするか、自分で作成するかの分岐 がある。
3Dパッケージを探す
3Dパッケージの検索には、以下のサイトが便利だ。
www.snapeda.com
grabcad.com
まずは、既存の3Dパッケージが存在しないか、上のようなサイトを使って検索することになる。ESP32 」と検索してつらつら見ていくと、ESP32-DEVKITC-32Dのパッケージが存在する。
www.snapeda.com
上のページを見ていただくとわかるように、ありがたいことにシンボルとフットプリント（.lbr）・３Dモデル（.step）の全てがダウンロードできる。
ESP32-DEVKITC-32Dの2Dデータ（SnapEDAより）
ESP32-DEVKITC-32Dの3Dデータ（SnapEDAより）
なお、今回はシンボル・フットプリントもない状態から始めたため、運良く見つかった上のライブラリを使わせてもらったが、3Dモデルはあってもライブラリがない、という場合もある。（GrabCADは3Dモデルのみ）
シンボル・フットプリントをEagleに読み込む
まずは、Eagleに2Dデータ（シンボル・フットプリント）、つまりダウンロードした.lbrファイルを読み込む 。
EagleとFusion360 を連携させる場合、シンボルや3Dパッケージなどの部品データは全てAutodeskのクラウド （LIBRARY.IO ）上に保存する必要がある。（ローカルにあるライブラリは連携に使えない）
LIBRARY.IOのマイページ上に”Import Library”があり、”Upload File”とあるので、そこから先程ダウンロードした.lbrファイルを選択する。
すると、その下の”Library from （アカウント名）”のところにアップロードしたライブラリが表示されるはずだ。
次に、LIBRARY.IOにアップロードしたライブラリを、Eagleにダウンロードする。
EagleのControl Panelの左ペインにあるLibrariesを右クリック、Open Library Managerを選択すると以下の画面になるので、AvailableタブでESP32などと検索すると、先程アップロードしたライブラリが現れる。（以下の画像ではローカルに保存した別のESP32のライブラリが出ているが、ここでは無視する）
ダウンロードマークがついているライブラリを選択、右下のUseを押すとライブラリがダウンロードされ、Control Panel上でも確認できるようになる。
3Dデータ（STEPファイル）をライブラリに取り込む
次に、先程ダウンロードしたSTEPファイルをこのライブラリに関連付ける。 バイス 一覧が開ける。
それでは、ここに先程のSTEPファイルを取り込む。
関連付けたい3Dパッケージ名を右クリック、Editを選ぶと以下のパッケージ編集画面が開く。
まだ3Dパッケージが反映されていないので、板状のモデルが配置されている。
UploadしたSTEPファイルが取り込まれた状態
3Dパッケージの位置・向きの調整
さて、向きや位置をここから調整する。
3Dモデルをクリックすると向きや位置を調整できる。
（2020年6月6日追記）
下から見てピン位置がぴったりになるようXY軸を調整。
位置調整が完了したら、OKをクリックし、保存する。
EagleのLibrary画面に戻るので、Ctrl+Sで保存。すると、「Managed Libraryが更新されたからLibraryメニューのCreate New Versionを選択してね」と出る。Fusion360 では正しく反映されるので、そのまま進んで構わない）
実際に基板を設計してみる
さて、ここまでで作成した3Dパッケージ入のESP32-DEVKITCボードを使って回路を設計してみる。Fusion360 との連携の試しなので、まずは回路上にただESP32-DEVKITCを置いただけだ。
Eagleで基板上に1つだけESP32-DEVKITCを配置する
基板設計が終わったら、Eagleの基板設計エディタの右端に「FUSION 360 Fusion360 との同期画面がポップアップされる。
一番下に"Push to Fusion..."とあるので、これをクリック。どうやら内部ではGitのようなバージョン管理が行われているようだ。Create new Fusion 360 design ”を選択する。次にPush先のプロジェクトを選択し、Pushする。（これが少し時間がかかる）
Pushが終了したら、Fusion360 に移る。
3Dモデルも正しく反映されている。良い良い。
※Fusion360 へ基板をPushした後、連携が切れてしまった場合
Fusion360 やEagleを再起動すると、デザイン同士のリンクが切れてしまうようである。Fusion360 に取り込んだのに、Eagle基板設計エディタのFUSION 360 をクリックすると以下の画面が出てくる場合がある。
このときは、すでにあるデザインに再度リンクすれば良いので、上の"Link to an existing Fusion 360 design "を選択し、リンクしたい既存のデザインを選択する。すると再度Pushできるようになる。
回路の修正を反映する
一発で設計終了すればいいが、実際には回路を何度も修正することになるだろう。Fusion360 に反映させるにはその度に先程のPushをすれば良い。
例えば、ボードの位置が気に食わなかったので、基板の左側に移動したとする。
すると、画面右の”FUSION 360 "が緑色になり、要Pushのステータスになるので、先程と同様の手順でPushする。Fusion360 の3Dモデルに未反映のため”OUT OF SYNC”となっている。
再度Push to Fusionし、Fusion360 に戻ると「モデルが更新されました」と出るので”更新”をクリック（これがない場合でも、一度スケッチを閉じて再度開けば更新される）。
ボードが基板左側に正しく移動したことが反映された。素晴らしい。
今回は例として1デバイス のみの場合を示したが、同じ作業を抵抗やコンデンサ 、その他の部品に対して行うことで頭に示したような回路の3Dモデルが作成できる。
自前で3Dモデルを作成する場合
マイナーな部品の場合はネット上に3Dモデルがないため、自分でモデルを作る必要がある。
今回は、秋月電子 で売っているこのブザー（ＰＢ０４－ＳＥ１２ＨＰＲ）を例にとってみる。
ＰＢ０４－ＳＥ１２ＨＰＲ（秋月電子 HPより）
電子ブザー １４ｍｍ ＰＢ０４−ＳＥ１２ＨＰＲ: パーツ一般 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
流れとしては、以下の通り。
データシートに合わせて3DモデルをFusion360 で作成する。 STEPファイル形式でエクスポートする。
以降は上述したダウンロードして使う場合の、LIBRARY.IOにインポートするとこから同じである。
データシートを入手する
上で述べた3Dモデルのサイトを散々探してどうにも見つからない、となれば、外形の情報を得るため、データシートを入手する。 秋月電子の商品ページから飛べるデータシート の中に、パッケージの情報が含まれている。
ブザーのパッケージ図（データシートより）
この情報に従い、Fusion360 でモデルを作成する。モデリング するかは好みだが、最低限端子部分の寸法と縦横高さが合っていれば問題ないだろう。今回はボディの色と端子の色はざっくり合わせてみた。
STEPファイル形式でエクスポートする
さて、モデルができあがったらそれをエクスポートする 。Fusion360 のデザイン画面からファイル→エクスポートで.stepを選択し任意の場所にエクスポートする。
ここから先は上述の”3Dデータ（STEPファイル）をライブラリに取り込む”以降と同じだ。
ライブラリをアップデートする場合
ライブラリそのもの、例えばシンボルやフットプリント、3Dモデルの位置調整などを行った場合はライブラリをアップデートし、それを反映する必要がある。
例えば、先程作成した3Dパッケージの位置を微修正する場合は、まず該当する3Dパッケージが含まれるライブラリをEagleで開き、
3Dパッケージ→Editでパッケージの編集画面に入る。「ライブラリが更新されたから”Create new version”してね」 と出るので、Library→Create new version でライブラリのバージョンを上げる。
ライブラリのアップデートが終わったら、次にこの変更をEagleの設計に反映する必要がある。
Eagleの回路または基板エディタでLibrary→Update all で使用しているライブラリを含めてアップデートする。
アップデートが正しく完了すると、またFusion360 に反映しなさいということでエディタ右側のFUSION360 ボタンが緑色になるので、同様にPushする。
Fusion360 に戻り、デザインを更新すると、修正されたモデルが反映されているはずだ。（デザインが開かれている場合は、一度閉じて再度開くこと）
まとめ
回路設計ソフトウェアのEagleと3DCADソフトウェアのFusion360 を連携させて回路基板の3Dモデルを作成する方法を述べた。回路設計をEagleで行い、Fusion360 で取り込んでその基板に合わせた筐体設計が可能になる 。3Dプリンタ を持っていればその場で専用の筐体を印刷することも可能 である。
