3D 프린터의 엔지니어링 모델링, 소프트웨어 등에 대해 알아보고 세부 명령인 회전, 돌출, 로프트, CSG과 파트 조립품 작성에 대해 알아봅니다. 또한 3D 프린터 운용 기능사 필기시험에도 대비할 수 있습니다.
3D 엔지니어링 소프트웨어 기능 파악
일반적으로 기업체에서 가장 많이 사용되고 있는 3D 엔지니어링 소프트웨어에는 CATiA, SolidWorks, UG-NX, Inventor, Solidedge 등이 있다.
파트 작성
3D 엔지니어링 소프트웨어에서 파트는 하나의 부품 형상을 모델링하는 곳으로, 3D 엔지니어링 소프트웨어에서 형상을 표현하는 가장 중요한 요소이다. 우리가 보편적으로 3차원 형상 모델링하는 곳이 바로 파트이다.
기업체에서 많이 사용되고 있는 3D 엔지니어링 소프트웨어의 파트 작성 기능에서 크게 스케치 작성, 솔리드 모델링, 곡면 모델링 기능으로 나눌 수 있다.
(1) 스케치 작성
3D 엔지니어링 소프트웨어에서 가장 먼저 제작할 형상의 가장 기본적인 프로파일(단면)을 생성하기 위해 스케치라는 영역에서 형상의 레이아웃을 작성하는 곳으로, 형상의 완성도를 결정하는 가장 중요한 부분이다.
스케치는 통상적으로 2차원 스케치와 3차원 스케치로 구분이 된다. 2차원 스케치는 평면을 기준으로, 선, 원, 호 등 작성 명령을 이용하여 형상을 표현하는 것이며, 3차원 스케치는 3차원 공간에서 직접적으로 선을 작성하는 기능이다. 일반적으로는 2차원 스케치를 통해서 프로파일을 작성한다.
(2) 솔리드 모델링
솔리드 모델링이란, 3D 엔지니어링 소프트웨어에서 3차원 형상의 표면뿐만 아니라 내부에 질량, 체적, 부피 값 등 여러 가지 정보가 존재할 수 있으며, 점, 선, 면의 집합체로 되어 있다.
솔리드 모델링은 앞서 스케치에서 생성된 프로파일에 각종 모델링 명령(돌출, 회전, 구멍 작성, 스윕, 로프트) 등을 이용하여 형상을 표현하는 것으로, 모든 3D 엔지니어링 소프트웨어에서 동일한 조건으로 모델링할 수 있다.
돌출
돌출 모델링은 2D 단면에 높이 값을 주어 면을 돌출시키는 방식이다. 선택한 면에 높이 값을 주어 돌출시킨다
스윕(Sweep)
스윕(Sweep) 모델링은 경로를 따라 2D 단면을 돌출시키는 방식이다. 스윕 모델링을 하기 위해서 경로와 2D 단면이 있어야 한다.
회전
축을 기준으로 2D 라인을 회전하여 3D 객체로 만드는 방식이다. 단면이 대칭을 이루면서 360도 회전되는 물체를 만들 때 사용한다. 주로 와인 잔, 병 등을 만들 때 사용한다.
로프트
2개 이상의 라인을 사용하여 3D 객체를 만드는 방식이다. 사용되는 라인 중 하나는 경로(path)로 사용되며, 다른 하나는 표면(shape)을 만들게 된다. 2개 이상의 라인을 적용하여 다양한 형태를 만들 수 있고, 복잡한 형태의 객체도 만들 수 있다.
CSG(Constructive Solid Geometry)
기본 객체들에 집합 연산을 적용하여 새로운 객체를 만드는 방법이다. 집합 연산은 합집합, 교집합, 차집합 연산이 있다. 합집합은 두 객체를 합쳐서 하나의 객체로 만드는 것이고, 교집합은 두 객체의 겹치는 부분만 남기는 방식이다. 차집합은 한 객체에서 다른 한 객체의 부분을 빼는 것이다.
합집합과 교집합은 피연산자의 순서가 변경되어도 동일한 결과를 나타내지만, 차집합의 경우는 피연산자의 순서가 변경되면 다른 객체가 만들어진다.
(3) 곡면 모델링
곡면(서피스) 모델링이란, 3D 엔지니어링 소프트웨어에서 3차원 형상을 표현하는 데 있어서 솔리드 모델링으로 표현하기 힘든 기하 곡면을 처리하는 기법으로 솔리드 모델링과는 다르게 형상의 표면 데이터만 존재하는 모델링 기법이다.
주로 산업 디자인에 많이 사용되고 있으며, 곡면 모델링 기법으로 3차원 형상을 표현하고, 3D 엔지니어링 소프트웨어에서 제공하는 기능으로 차후, 솔리드 형상으로 변경하여 완성한다. 특히 3D프린터를 이용한 3차원 형상을 출력하고자 한다면, 솔리드 모델링 방법이나 곡면 모델링 방법 중 형상을 표현하기 좋은 방법을 모델링 후, 솔리드로 이루어진 형상을 3D프린터로 출력해야 정상적으로 출력이 된다. 거의 모든 3D 엔지니어링 소프트웨어에서는 솔리드 모델링과 곡면 모델링을 같이 수행할 수 있는 기능을 제공하고 있으며, 하이브리드 모델링이라 칭한다.
조립품 작성
파트 작성을 통해 생성된 부품을 조립하는 곳으로, 3D 엔지니어링 소프트웨어를 통해 부품 간 간섭 및 조립 유효성 검사 및 시뮬레이션 등 의도한 디자인대로 동작하는지 체크할 수 있는 요소이다.
도면 작성
작성된 부품 또는 조립품을 도면화시키고, 현장에서 형상을 제작하기 위한 2차원 도면을 작성하는 요소이다.