3D CAD, 하이브리드 모델러로 진화하다.

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” 솔리드씽킹 이볼브는 올인원 하이브리드 모델러로써 세가지 주요 모델링 스타일의 장점을 활용할 수 있도록 개발되었습니다. 결과적으로 다양한 모델링 스타일 간에 인터페이스 에러 없이 원할하게 작업을 진행할 수 있습니다. “

적층가공을 위한 새로운 솔루션을 물색하고 있는 디자이너 들에게 하이브리드 모델러 보다 더 나은 것은 없습니다. 기존 CAD프로그램의 한계점을 해결한 이 프로그램들을 이용하여 여러분들은 제품을 디자인하고 수정하는 모든 과정을 하나의 프로그램에서 해결할 수 있습니다. 지난 세기 후반에 등장한 CAD 소프트웨어를 이용하여 이제 엔지니어와 디자이너 그리고 여러 산업 군에 종사하는 사용자들은 좀 더 복잡한 모델을 정확하게 빨리 모델링을 할 수 있게 되었습니다.

진화하는 CAD

해가 거듭함에 따라 그 중 몇몇 프로그램은 혁신적인 디자인 프로세스를 통해서 개발 기간을 단축할 수 있게 되었고 좀 더 복잡한 제품 디자인이 가능하게 되었습니다. 하지만 산업이 발전함에 따라 많은 디자이너 들은 좀 더 유연하고 디자인의 자유도가 높은 프로그램을 찾게 되었습니다. CAD는 디자이너가 상세한 치수를 기입하고 또 3D 모델을 구성할 목적으로 사용되는 훌륭한 툴입니다. 하지만 디자이너 들은 새로운 제품을 디자인하고 수정함에 있어 좀 더 다양한 작업 자유도를 원하게 되었으며 현재의 CAD툴은 이러한 점에 있어 충분하지 않습니다. 3D 모델링 산업에서 새로이 주목 받고 있는 것은 기존 CAD 기능을 그대로 포함하고 있는 하이브리드 모델러이며 이것은 직관적이고 더 많은 창의력을 발휘할 수 있어야 하기 때문입니다.

CAD의 재발견

CAD 프로그램은 전통적으로 솔리드 모델링에 기반을 두고 있으며 대량 생산을 위한 부품을 설계하는데 적합하지만, 그 유연성에 있어서는 문제가 많습니다. 좀 더 흐름을 강조하는 유기체적인 형태를 만들고자 할 때, 디자이너는 일반적으로 다면체 모델링이나 서피스 모델링을 선호하는 경향이 있으나 정확한 치수를 이용하여 모델을 구성하기는 쉽지 않습니다. 그러므로 하이브리드 모델러의 목표는 두 가지나 그 이상의 모델링 스타일을 하나의 프로그램에 접목하여 각각의 장점 들을 활용할 수 있도록 하는 것입니다.
하이브리드 모델러가 해결해야 할 과제는 서로 다른 모델링 스타일을 잘 접목하여 작업이 수행될 수 있도록 하는 것입니다. 대부분의 하이브리드 모델러는 여러 모델링 스타일 중에 한가지 방법을 사용하여 모델링을 시작합니다. 그리고 추가적으로 다른 형태의 모델링 스타일이 필요하면 플러그인 형태의 제3자 프로그램을 사용하게 되는데 이 과정에서 에러가 발생하거나 작업에 차질이 발생할 수 있습니다.
이러한 단점을 극복한 새로운 프로그램이 바로 솔리드씽킹 이볼브입니다. 이 프로그램은 작업 시작 단계부터 여러 가지 하이브리드 모델러를 개념을 도입하는 형태이며 3가지 주요 모델링 스타일을 채용하여 각각의 장점을 잘 활용할 수 있도록 하고 있습니다. 하이브리드 모델러의 핵심 기술은 바로 작업의 유연성이며 결과적으로 다양한 모델링 스타일을 적용함에 있어 각각의 인터페이스로 인한 문제가 없이 작업이 원할하게 진행되도록 하는 것입니다.
하이브리드 모델러의 핵심기술은 유연성입니다. 여러 가지 모델링 스타일을 하나의 모델에 적용함으로써 여러분들은 좀 더 상세한 모델을 구현할 수 있습니다. 즉, 곡률을 부여하거나 트림 작업을 원할하게 하는 것들입니다. 여러분들은 작업을 시작하는 단계에서 먼저 한가지의 기술을 사용하게 되지만 진행 과정에서 또 다른 기술을 손쉽게 적용할 수 있습니다.

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▲ 이볼브 2015의 Nurbify 버튼을 누르면 한 번의 클릭으로 다면체로 구성된 헬멧(왼쪽)이 NURBS 서피스(오른쪽)로 구성된 모델로 바뀝니다.

위에 도시된 자전거 헬멧의 예는 다면체 모델링을 사용하여 디자인 된 것으로 디자이너는 신속하게 모델을 구성할 수 있습니다. 하지만 이 모델을 양산에 적용할 수는 없습니다. 이볼브의 Nurbify 기능을 사용하면 한번의 클릭으로 매끈한 형태의 NURBS 서피스 모델로 변환시킬 수 있습니다. 이렇게 형상은 다시 그리고 즉시 정의되어 바로 양산으로 전달 됩니다. Nurbify 같은 기술을 이용하면 제품을 디자인하는 방법을 바꿀 수 있습니다. 여러분 들이 스케치의 각진 모서리를 새로이 정의하는 노력을 하지 않고 좀 더 빨리 3D 작업을 진행 할 수 있으므로 디자인 프로세서에 좀 더 빨리 의사결정을 할 수 있습니다. 그리고 반복적인 디자인 사양을 신속하게 검토할 수도 있습니다.

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▲ 이볼브의 구성이력 기능을 이용하여 디자이너는 펜의 디자인 과정에서
반복적인 작업을 효과적으로 수행할 수 있습니다.

하나의 프로그램에서 모든 것을

3D 모델링 산업에는 다양한 부품의 컨셉 구상, 시각화, 양상 프로세스를 위해 특화된 프로그램들이 출시되어 있으며 다양한 작업 옵션을 통해서 여러분들은 많은 선택을 할 수 있습니다. 하지만 작업 과정에서 여러 가지 프로그램을 사용함으로써 결과적으로 많은 비용을 지불해야 하는 경우가 빈번하게 발생합니다. 그러므로 하이브리드 모델러는 디자이너가 보다 원할하게 작업할 수 있도록 완벽한 툴셋을 제공할 수 있어야 합니다. 이볼브 2015는 최신의 완벽한 엔진을 사용하며 특히 시각적으로 아름다운 렌더링, 사용의 편이성에 주안점을 두었습니다. 본 사례에서, 디자이너는 이볼브를 이용하여 디자인을 생성하고 탑재된 기능을 이용하여 렌더링을 하게 됩니다. 포함된 다양한 기능들이 하나의 솔루션에 탑재되어 있으므로, 하이브리드 모델러는 다양한 양산 기술을 적용할 수 있는 아주 매력적인 솔루션입니다.

전통 제조방식의 붕괴

최근 가장 눈에 띄는 최신 기술 중의 하나가 적층가공입니다. 이 기술은 수십년 전에 이미 소개된 기술이지만, 최근의 신기술과 툴을 이용하여 이전에는 불가능했던 많은 작업들이 가능해지고 있습니다. 이러한 양산 요구사항을 수용하기 위하여 산업체에서는 보다 복잡하고 세련된 형상을 구현할 수 있는 제품을 찾고 있습니다. 적층가공 기술은 제품 디자인을 위한 방법론이 변한다는 것을 의미합니다. 3D 프린터는 이전의 전통적인 기술로는 불가능했던 형상을 구현할 수 있으며 또 적은 재료를 이용하여 신속하게 제품을 개발할 수 있으며 이는 구조의 통합성을 저해하지 않고 경량의 제품을 개발할 수 있게 되었다는 것을 의미합니다.

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▲ 필요없는 재료를 제거하여 최적화 시킨 부품(좌측)과
3D 프린링을 위하여 유기체적이고 효율적인 형상으로 디자인된 부품(우측)

상단 좌측의 그림은 전통적인 양산을 목적으로 한 부품 형상입니다. 중량은 6.2파운드이며 중량을 좀 더 줄일 수 있는 여지가 있습니다. 하지만 전통적인 양산 기술로는 복잡한 구조물 제조가 곤란하므로 더 이상의 최적화는 불가능합니다. 이러한 경우 디자이너는 준비된 하중조건과 제약조건을 이용, 솔리드씽킹 인스파이를 통한 최적화 작업을 통하여 필요없는 재료를 좀 더 제거할 수 있습니다. 그리고 최적화 된 부품은 이볼브를 이용하여 양산 준비에 들어가게 됩니다. 우측의 그림은 유기체적 형상을 가지고 있으며 기존 형상에 비하여 35%의 중량을 저감시킨, 4파운드 이하의 중량을 달성하였습니다. 복잡한 형상은 전통적인 양산에서는 제조가 불가능하였지만 3D 프린터를 이용하면 쉽게 제조가 가능합니다. 전통적인 양산 기술과 동일하게, 전통적인 CAD 프로그램으로 이러한 복잡한 유기체적 구조물을 디자인하기가 쉽지 않습니다. 그러므로 디자이너는 하이브리드 모델러에 의존하여 유기체적인 형상을 만들어 내지 않으면 안됩니다.

하이브리드 모델러와 적층가공

적층가공을 이용하여 새로운 제품과 시제품을 좀 더 쉽게 제조할 수 있습니다. 비슷한 맥락에서 하이브리드 모델러도 제품을 구상하고 양산을 위한 준비를 좀 더 쉽게 할 수 있습니다. 이러한 이유로, 많은 디자이너 들은 적층가공을 위한 최고의 솔루션이 바로 하이브리드 모델러라고 생각합니다.

스크린샷 2015-06-30 오전 10.21.12(2)머그컵에서 볼 수 있듯이, 이볼브 소프트웨어를 이용하면 디자이너는 다양한 디자인 들을 빨리 그리고 손쉽게 만들어 낼 수 있습니다. 적측가공 기술을 이용하면 디자이너 들은 비용 절감을 위하여 기존 양산 기술에서 적용 가능한 몇몇 가지의 형식에 제약을 받을 필요가 없습니다. 이것은 디자인 유연성과 형상 변경에 대한 다양성을 충분하게 확보할 수 있다는 것을 의미합니다. 전통적인 CAD 프로그램을 이용한다면, 디자이너는 각각의 반복되는 작업을 따로 작업하여 디자인을 완성해야 합니다. 하지만 하이브리드 모델러를 사용하면 이러한 단점을 제거할 수 있습니다. 한번 기본 머그 형상이 디자인 되면, 디자이너는 다른 형상의 머그잔들을 수 분 내에 완성할 수 있습니다. 이러한 반복되는 작업 형태에서 구성 이력 기능은 엄청난 위력을 발휘 할 수 있습니다. 하이브리드 환경 하에서 디자이너는 초기 모델에 대한 변경을 할 수 있으며 이러한 변경 사항들은 전체 모델에 실시간으로 반영이 됩니다. 디자인을 생성하고 또 반복하는 작업을 좀 더 쉽게 만들어 주는 것에 대하여 부연하자면, 하이브리드 모델러는 양산 프로세스에서 일하는 다양한 작업자들과의 커뮤니케이션을 좀 더 용이하게 해 주며 이 과정에서 3D의 포멧을 결정하거나 실제와 동일한 이미지와 애니메이션을 전달하는 옵션들이 사용됩니다.

“이볼브의 구성 트리 이력을 이용하여 여러분들은 연속적으로 작업을 진행할 수 있으며 프로세스를 새로 시작하지 않고 모델을 수정해 나갈 수 있습니다. 이것이 바로 시간을 줄일 수 있는 중요한 ‘키’가 됩니다.” 라고 Dimensions Furniture의 제품 디자인 매니저인 Jared Boyd는 말했습니다.

CAD 진화하다

CAD 프로그램은 어떤 특정한 제품 개발 영역에서는 유익합니다. 하지만 디자이너들이 하이브리드 모델러를 사용함에 따라 CAD 프로그램이 가지는 제약을 극복할 수 있게 되었으며 좀 더 혁신적인 제품을 좀더 빨리 그리고 손쉽게 개발할 수 있게 되었습니다. 이 프로그램들을 사용하여 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 아울러 디자이너와 협력업체 간의 원할한 소통을 통하여 더 많은 창의성을 반영할 수 있습니다.

적층가공과 하이브리드 모델러 사이의 미래 관계에 대해서는 많은 기대를 하고 있습니다. 우주항공, 국방, 의료 분야과 같이 비용이 많이 소요되고 부피를 줄여야 하는 산업 분야에는 이미 엄청난 적용이 이루어지고 있습니다.

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