3D로 제품을 설계함으로써 2D 설계로는 하지 못하였던 다양한 장점을 소개한다.

프리즘 최경민 주임

[들어가며]
현재 기구 설계의 경우 아직 2D CAD만을 사용하는 업체도 있지만 많은 업체들이 3D CAD를 도입하고 있다. 시대가 점점 3D CAD로 바뀌고 있는 추세이다. 2D CAD를 통해서 작업을 할 경우에는 도면의 난해함, 편집 작업의 어려움과 같은 문제점 외에도 3D CAD 데이터에 포함되어 있는 여러 가지 이점을 얻을 수 없다. 이러한 2D CAD의 문제점에 대해서 SOLIDWORKS 3D CAD 솔루션을 이용하면 어떤 해결책을 얻을 수 있는지를 몇 가지 예를 통해서 설명하고자 한다.

도면 작성
SOLIDWORKS에서는 파트나 어셈블리를 설계한 다음 3D 파트나 어셈블리로부터 2D 도면을 작성할 수 있다.

정면도, 윗면도, 우측면도, 등각도 등의 필요한 뷰를 모델뷰, 투상도 기능을 통해 바로 만들어 낼 수 있다. 또한 단면이 필요한 부분을 위한 단면도 기능, 특정 부분을 확대해서 표시해주는 상세도 기능 등을 통해 도면에 필요한 각종 뷰 들을 작성하는 기능이 있다.

3D CAD 데이터로부터 뷰를 작성하는 방식이기 때문에 각 뷰들 간 치수의 차이 등의 Human Error를 원천적으로 차단할 수 있다.

뷰 뿐만 아니라 BOM 또한 어셈블리 구조로부터 자동으로 작성이 되기 때문에, 수기로 작성할 필요 없이 클릭 한번으로 쉽게 작성할 수 있다.

파트 설계 변경
설계 도중이나 설계를 완료한 이후에도 설계 변경은 매우 빈번하게 발생한다. SOLIDWORKS를 이용하여 설계를 진행한다면, 파트에서의 설계 변경이 어셈블리와 도면에도 자동으로 반영이 된다.

2D CAD에서는 단순하게 하나의 치수를 변경하려 해도 해당하는 치수가 영향을 주는 모든 뷰들을 각각 수정하는 과정이 필요하게 되는데, 이 과정에서 모든 뷰를 업데이트 하지 못하는 등의 오류가 발생할 가능성이 높아진다.

예를 들어 3D CAD에서는 특정 치수가 100에서 150 으로 수정되었을 경우, 파트에서 스케치 편집을 통해 해당 치수의 값을 바꿔주게 되면 다음과 같이 파트 형상을 쉽게 바꿀 수 있고, 도면에서도 변경된 치수가 자동으로 업데이트 되는 것을 볼 수 있다. 특히나 SOLIDWORKS에서는 파트에서 도면으로 한방향이 아닌 도면의 치수가 수정이 되면, 파트 또한 자동으로 업데이트가 되는 양방향 업데이트가 가능하다.

간섭 및 구동 시 충돌 확인
각각의 부품을 설계하고 나서 조립할 경우 설계 오류로 인하여 부품들 간의 간섭이나 구동 시 충돌이 일어나는 문제가 발생하는 경우가 있다. 만약 2D CAD로 설계를 진행했다면, 문제의 원인을 파악하는데 많은 노력과 시간이 소요되지만 SOLIDWORKS를 통하여 3D CAD로 설계를 진행했다면, 간단하게 간섭 및 충돌체크를 해서 문제의 원인을 쉽게 찾을 수 있다.

설계 검증

설계를 마치더라도 실제로 제품을 만들어 테스트를 통과하기 전까지는 설계가 완전히 끝난 것이 아니다. 설계 과정 중에는 생각하지 못했던 부분에서 실제 제작을 하고난 뒤에 문제가 발생할 수도 있고, 필요 이상으로 과도하게 설계를 함으로써, 제품 중량 및 원가가 올라가는 안 좋은 영향을 끼칠 수도 있 다. 실제 제품을 생산한 후에 문제를 발견하게 될 경우에는, 설계 변경에 많은 시간 소요되고, 비용 또한 발생하게 된다.

SOLIDWORKS에서는 3D 데이터를 가지고, SOLIDWORKS Simulation에서 재질정보, 하중 등의 조건을 모델에 부여하고 해석을 진행하여, 제품의 문제가 있는 지 여부를 사전에 확인할 수 있다.

이러한 해석을 통하여 빠른 설계 변경, 프로토타입 제작 횟수 감소 등의 시간적, 금전적 이득을 얻을 수 있다.

3D 프린터 보급
초창기 3D 프린터는 고가이기에 각 업체에서 실제로 사용하기에는 단가가 맞지 않았다. 하지만 최근에는 저가의 3D 프린터들이 많이 보급되고, 3D 프린터의 레진 재질도 많이 개발되어 이제 일반인들도 다양한 형상의 물건을 설계 데이터만 있다면 쉽게 만들어 볼 수 있는 시대이다.

실제, 여러 업체들에서도 3D 데이터를 가지고 3D 프린터를 통해서 실제 생산을 하는 경우도 늘어나고 있으며, 시제품 제작을 통해 여러가지 설계 검증을 해보는 등 비용과 시간을 절약할 수 있게 되었다.

마케팅 자료 활용
제품을 홍보하기 위한 마케팅 브로셔에는 해당 제품의 그림이나 사진과 같은 시각적 자료가 있는 편이 훨씬 더 효과가 더 높다. 2D CAD로 설계 시, 시제품을 직접 만들어서 사진을 찍는 등의 시각화 과정이 필요하게 된다. 하지만 3D 데이터를 가지고 있다면 이러한 과정 대신 SOLIDWORKS Professional 이상부터 무료로 제공이 되는 Visualize Standard를 이용하여 실사와 같은 이미지를 만들어서 마케팅 자료로 활용하는 것이 가능하다.

몇 번의 클릭만으로 원하는 색상과 배경, 조명등을 추가하여 실사와 같은 이미지를 얻을 수 있으며 설계가 변경 되더라도 즉시 업데이트가 된 자료를 활용할 수 있다.

[마치며]
SOLIDWORKS를 사용하여 얻을 수 있는 3D CAD의 장점에 대해서 몇 가지 살펴보았다. 파트와 도면간의 설계 수정이 양방향으로 자동 업데이트가 가능하고, 3D 데이터를 활용하여 Simulation을 진행하여 설계 검증을 진행할 수도 있다. 그리고 요즘 떠오르는 기술인 3D 프린터를 통해서 실제 제품을 제작할 수 있다. 이것은 3D 데이터가 필수적으로 있어야 가능한 일이다. 마지막으로 3D 데이터를 활용하여 실사와 같은 이미지 또는 동영상을 제작하여 제품 설계 단계에서 마케팅 컨텐츠 등을 만들어 시간과 비용을 절약할 수 있는 장점 등이 있다. 이 외에도 SOLIDWORKS를 사용하게 되면 수많은 이점을 얻을 수 있다. 그리고 2D CAD 사용자들은 막연히 3D CAD가 어렵다고 느낄 것이다. 하지만, SOLIDWORKS는 매우 직관적이고, 사용자들이 쉽게 배울 수 있는 3D CAD이다. 이번 기회에 SOLIDWORKS를 사용하여 설계를 진행함으로써 시간 단축, 비용 절감 등의 효과를 경험해 보길 바란다.