LuaCAD: スクリプタブルなパラメトリック CAD ツール

Lua を使用してパラメトリックな 2D および 3D モデルを記述し、3MF、STL、OBJ、PLY、OFF、AMF、SCAD形式にエクスポートまたは直接 PNG イメージとしてレンダリングできます。

技術スタックと仕組み

• Rust エンジンに Lua 5.4 を組み込みます。
• CSG（コンストラクティブ・ソリッド・ジョーニング）操作を以下两种方式で対応します：
  • Manifold ライブラリを用いて直接評価
  • OpenSCAD コードを生成し、外部レンダリング用として利用

なぜ Lua か？

OpenSCAD の構文と似ていますが、以下の点で優れています。

• より強力な機能
• より一貫性のある設計
• より高速な実行
• 容易に他の環境への埋め込み
• 自然な CSG 記述を可能にするオペレータオーバーロード（

  a + b

  、

  a - b

  、

  a * b

  など）
• LibreCAD や Autodesk Netfabb 等、既存の CAD ソフトウェアでも既に採用されています。

サンプルコード

LuaCAD (Lua)

my_cube = cube { size = { 1, 2, 3 } }

function my_sphere(radius)
  return sphere({ r = radius }):translate(5, 0, 0)
end

model = my_cube + my_sphere(2)
render(model)

同等の OpenSCAD コード

module my_cube() {
  cube(size=[1,2,3]);
}

module my_sphere(radius) {
  translate([5,0,0]) sphere(r = radius);
}

union() {
  my_cube();
  my_sphere(2);
}

インストール方法

CLI からインストール

cargo install luacad         # スクリプト実行・変換用 CLI ツール
cargo install luacad-studio  # リアルタイム 3D プレビュー付きデスクトップ GUI アプリ

ソースコードからのインストール（Rust/C++コンパイラ、CMake の必要性あり）

git clone https://github.com/ad-si/LuaCAD.git
cd LuaCAD
make install

注釈: 両ライブラリは C/C++ 依存関係を独自に管理するため、システムへの別途インストールは不要です。ただし、ビルドにはコンパイラと CMake の準備が必要です。

luacad

は Manifold と Clipper2 を構築し、

luacad-studio

はさらに OpenCSG も構築するため、Debian/Ubuntu 環境では以下の開発ヘッダーが必要です：

• libgl1-mesa-dev

• libx11-dev

• libxcb1-dev

• libxkbcommon-dev

• libxrandr-dev

• libwayland-dev

CLI コマンド一覧

luacad convert model.lua output.3mf

luacad convert model.lua output.stl

luacad convert model.lua output.scad

luacad watch model.lua output.3mf

luacad render model.lua preview.png

luacad info model.lua

luacad lint model.lua

luacad run model.lua

オプションの使い方

• convert

  と

  watch

  コマンドは、出力ファイルの拡張子からフォーマットを自動判断します。必要に応じて

  --format <fmt>

  で上書き可能。

• --via-openscad

  オプションを使用すると、Manifold を使わずにインストール済みの OpenSCAD バイナリにエクスポートを委譲できます。

BOSL2 の完全サポート

Belfry OpenSCAD Library v2（BOSL2）は LuaCAD 内で独自に実装・再実装されています。OpenSCAD や BOSL2 を別途インストールしなくても、以下の機能を使えます：

bosl.cuboid { {40, 40, 40}, rounding = 2 }
bosl.regular_prism { 5, r = 10, h = 25 }
bosl.spur_gear { circ_pitch = 5, teeth = 20, thickness = 5 }

• .scad

  形式へのエクスポート時にも BOSL2 の呼び出しが出力されるため、生成元スクリプトと同じく短縮されたファイルが得られます。

テキストとインポート機能

• テキスト描画:

  text()

  はシステムフォントの輪郭をスキャッチに変換し、

  text3d()

  で押し出すことで、文字列も真正なジオメトリとして扱われます。

  render(text("LuaCAD", { size = 12, halign = "center" }):linear_extrude(2))
  

• ファイルインポート:

  import()

  はすべてのメッシュ形式を読み込み、プライミティブと同様に操作・結合可能なソリッドを返します。
  • SVG および DXF ファイルは、2D スケッチとして返され、押し出しの準備が整った状態になります。

対応するエクスポートフォーマット

• SCAD: OpenSCAD フォーマット
• 3MF: 3D 製造用フォーマット
• STL: 3D プリンティング用の標準トライアングル言語
• OBJ: Wavefront 3D オブジェクトフォーマット
• PLY: ポリゴンファイルフォーマット
• OFF: オブジェクトファイルフォーマット
• AMF: 積層製造用ファイルフォーマット

注意点: スクリプトが返す値はすべて独立した 3MF オブジェクトとして扱われるため、スライサーでは個々に移動可能な部品として読み込まれます（

:name(…)