CAD의 진화, 하이브리드 모델러 이볼브가 이끈다

  적층 제조용 제품 생성을 위한 솔루션을 찾는 디자이너들에게는 하이브리드 모델러만 한 것이 없습니다. 전통적인 CAD 도구가 안고 있는 한계를 벗어난 이런 프로그램들을 이용하면 제품 디자인을 연구하고, 여러 대안을 모두 한 곳에서 생성해볼 수 있습니다.

  컴퓨터 응용 디자인(CAD) 소프트웨어는 지난 세기가 끝나갈 무렵 처음 모습을 드러내 엔지니어, 디자이너, 기타 산업종사자들이 정밀한 다이나믹 모델을 빠르게 생성할 수 있게 해주었습니다. 이후 시간이 지나면서 몇몇 프로그램은 디자인 프로세스를 혁신하고, 작업 처리 시간을 단축시켰으며, 보다 복잡한 제품 디자인도 구현하는 데 성공했습니다. 하지만 업계가 지속적으로 발전하면서 많은 디자이너들이 CAD 솔루션은 너무 딱딱하고, 제품 디자인 시 충분한 창작의 자유를 허락하지도 않는다는 사실을 깨달았습니다.

  CAD는 디자이너가 도면 또는 실제 3D 모델을 이용해 모든 치수와 세부 요소를 결정한 후에 디자인을 문서화하기에는 훌륭한 도구입니다. 하지만 디자이너가 새로운 제품을 자유롭게 창작하고, 여러 디자인을 실험해보고 싶은 경우라면 CAD는 별로 만족스러운 답이 아닙니다.

  3D 모델링 업계에 새롭게 떠오르는 존재는 하이브리드 모델러입니다. 하이브리드 모델러는 직관적인 패키지에 CAD의 파워를 담고 있으며, 보다 자유롭게 창의력을 발휘할 수 있게 해주는 다양한 도구들까지 갖추고 있습니다.


CAD를 보완할 하이브리드 모델러 이볼브

  CAD 프로그램은 주로 대량 생산 부품을 생성하는 데 최적화된 솔리드 모델링 기술에 의존하는데, 이 기술은 유연성 측면에서 아쉬움이 많습니다. 유체 또는 유기적인 폼을 만들 때 디자이너들은 주로 폴리곤 모델링 또는 서피스 모델링 기술을 사용합니다. 세 가지 주요 모델링 스타일은 각각 장단점을 지니고 있습니다. 예를 들어, 폴리곤 모델링은 폼을 빠르게 구체화하기 쉬운 반면, 모델을 정확한 치수로 제어하기는 어렵습니다. 하이브리드 모델러의 목표는 둘 이상의 모델링 스타일을 각각의 장점만 결합하여 하나의 프로그램에 통합하는 것입니다.

  하이브리드 모델러 제작의 어려움은 서로 다른 모델링 스타일들이 서로 멋지게 연동되도록 해야 한다는 점이죠. 대부분의 하이브리드 모델러는 모델링 스타일 하나를 써서 성공적인 모습으로 시작합니다. 그러다가 다른 모델링 스타일을 (대개 서드파티 플러그인으로) 프로그램에 추가하면서 깔끔하게 통합되지 않고, 원래 있던 도구 세트와 원활히 연동되지 않는 문제가 생기기도 합니다.

  이런 문제를 극복하고 새롭게 등장한 프로그램이 하나 있는데, 바로 솔리드씽킹 이볼브(solidThinking Evolve) 입니다. 이 프로그램은 애초부터 올인원 하이브리드 모델러로 컨셉을 잡았습니다. 세 가지 주요 모델링 스타일의 장점만 통합하는 방식으로 제작되었습니다. 여러 모델링 스타일을 쉽고 편하게 전환할 수 있는 인터페이스가 바로 그 결과물이죠.

  하이브리드 모델러의 핵심 가치는 바로 유연성입니다. 모델 하나에서 여러 모델링 스타일을 사용해볼 수 있는 기능 덕분에 의도한 대로 폼을 생성하고, 라운드 및 트림 같은 도구로 정밀한 세부 효과도 적용할 수 있습니다. 어느 한 기술로 모델 작업을 시작한 다음 또 다른 기술로 제조 단계로 완성시키는 유연성도 생기죠.

Evolve_Render

▲ 이볼브 2015에서 Nurbify 버튼을 한 번만 클릭하면
폴리곤 모델링 헬멧(왼쪽)이 solid NURBS 서피스(오른쪽)로 변환됩니다.

  위는 폴리곤 모델링으로 디자인한 자전거 헬멧입니다. 이 디자이너는 헬멧 폼과 디자인을 빠르게 만들 수 있었지만 이 모델을 제조에 사용할 수 있는 단계로 나아가진 못했습니다. 여기에서 이볼브의 Nurbify 옵션을 사용해 클릭 한 번으로 모델을 매끈한 NURBS 서피스로 변환할 수 있었습니다. 그 형상을 더 다듬어도 되고, 바로 제조 공정으로 넘겨도 됩니다.

  Nurbify 같은 기술은 제품 디자인에 접근하는 방식 자체를 바꿔놓을 수 있습니다. 디자인의 모든 요소를 작업하느라 산더미 같은 스케치를 만드는 대신 좀 더 빠르게 3D로 옮겨갈 수 있습니다. 디자인 프로세스에서 좀 더 일찍 정확한 결정을 내리고, 여러 디자인 버전을 실험해볼 수 있습니다. 몇몇 최고의 디자인은 다양한 폼과 아이디어를 실험하는 와중에 생긴 우연한 일로 탄생하기도 합니다.

Evolve_Render

▲ 올인원 하이브리드 모델러로 구상된 솔리드씽킹 이볼브.
세 가지 주요 모델링 스타일의 장점만 통합하는 방식으로 제작되었습니다.
여러 모델링 스타일을 쉽고 편하게 전환할 수 있는 인터페이스가 바로 그 결과물입니다.

  펜 디자인이 하나의 예입니다. 이 예의 디자이너는 펜의 기본 폼 몇 가지를 구체화한 다음 최종 디자인이 나올 때까지 여러 버전을 가지고 시험했습니다. 이런 유형의 워크플로에 특화된 이볼브의 유연한 도구 세트로 전통적인 CAD 프로그램에서는 몇 시간은 걸렸을 디자인을 몇 분 만에 만들어냈습니다.

Evolve_pen

▲ 디자이너는 이볼브의 컨스트럭션 히스토리(Construction History: 구성 이력 관리) 기능을
사용해 여러 버전의 펜 디자인을 간편하게 만들 수 있습니다.


원스톱 프로세스의 구현

  3D 모델링 업계에는 컨셉 생성, 모델링, 시각화, 제조 프로세스의 다양한 부분에 특화된 프로그램이 여럿 있습니다. 이 폭넓은 옵션 덕분에 선택의 폭 또한 넓지만 모델을 여러 값비싼 프로그램 사이에서 이리저리 옮겨다녀야 한다는 의미이기도 합니다.

  주요 3D 모델링 스타일을 쉽게 전환해 사용할 수 있다는 장점 외에 하이브리드 모델러에는 최대한 효율적으로 작업할 수 있게 해주는 보다 완벽한 도구 세트도 포함되어 있습니다. 이볼브 2015는 편리함에 중점을 두면서도 시각적으로 엄청난 렌더링 결과를 안겨주는, 완전히 새롭게 업데이트된 렌더링 엔진을 갖추고 있습니다.

  이 예에서는 디자이너가 이볼브로 디자인을 만든 다음 기본 도구로 렌더링했습니다. 이런 식으로 이볼브를 이용하면 거의 모든 프로젝트를 전 프로세스에 걸쳐 프로그램 하나로 처리할 수 있죠. 여러 기능을 소프트웨어 솔루션 하나에 통합한 하이브리드 모델러는 새롭게 떠오르는 제조 기술들의 매력적인 파트너입니다.

전통적인 제조 방식을 뒤흔들어놓다

  오늘날 가장 주목할 만한 기술 중 하나는 적층 제조 기술입니다. 이미 수십 년 동안 존재해온 기술이지만 새로운 기술과 도구가 개발되면서 그 어느 때보다 각광 받고 있는 상황입니다. 이렇게 새로운 제조 옵션을 만난 업계는 보다 복잡하면서 정교한 형상의 제품을 추구하고 있습니다.

  적층 제조 기술을 이용하면 제품을 디자인하는 방식에 대대적인 변화가 가능합니다. 3D 프린터는 전통적 방식에서는 불가능했던 폼도 만들어낼 수 있습니다. 부피가 작은 부품을 더 빨리 만들어내는 것뿐 아니라 구조적인 무결성을 희생시키지 않고도 부품을 더 가볍게 만들 수 있습니다.

Evolve_bicycle-part

▲ 기존의 부품(왼쪽)에서 불필요한 재료를 없애도록 최적화하여,
3D 프린팅이 가능한 유기적이고 효율적인 형상(오른쪽)을 만들어 냈습니다.

  위의 부품을 보면 왼쪽 이미지가 전통적인 제조 공정을 위해 준비한 원래의 부품입니다. 6.2파운드의 무게는 좀 줄여야 할 필요가 있지만 전통적인 제조 방식에서는 보다 효율적인 구조를 위해 이러한 복잡성을 처리할 능력이 없습니다. 이 예에서 디자이너는 솔리드씽킹 인스파이어에서 필요한 하중 및 제약 조건을 적용한 후 필요 없는 모든 재료를 제거함으로써 부품을 최적화했습니다. 그 다음, 최적화한 부품을 이볼브에서 바로 제조할 수 있도록 만들었습니다. 오른쪽에 보이는 그 결과가 부품 질량을 35% 줄여서 최종 무게를 4파운드도 채 되지 않게 낮춘 유기적 구조물입니다. 이 복잡한 구조물은 전통적인 제조 공정에는 적합하지 않지만 3D 프린터로는 간단히 처리할 수 있습니다.

  전통적인 제조 방식과 마찬가지로 전통적인 CAD 프로그램 역시 복잡한 유기적 구조물을 처리하는 데 어려움이 있습니다. 이러한 구조물을 만들려면 디자이너는 하이브리드 모델러 그리고 유기적 형상을 만들어낼 수 있는 자신의 능력에 의존해야 합니다.

하이브리드 모델러와 적층 제조

  적층 제조 기술 덕분에 새로운 제품과 프로토타입을 만드는 일이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다. 하이브리드 모델러 역시 제품의 컨셉을 정하고, 제조 단계로 완성시키는 작업을 더 쉽게 만들어줍니다. 많은 디자이너들이 하이브리드 모델러를 적층 제조를 위한 훌륭한 솔루션으로 여기는 이유도 여기 있죠.

Evolve_cup

▲ 초기 컨셉의 다양한 버전을 쉽고 빠르게 만드는 것은 적층 제조용 제품을 만드는 사용자들에게
이상적인 일입니다.

  이볼브를 이용하면 아래의 독특한 머그처럼 다양한 디자인 버전을 쉽고 빠르게 만들 수 있습니다. 적층 제조의 세계에서는 디자이너가 비용 절감을 위해 일정 수의 제품만 제조한다는 제약에 얽매일 일이 없습니다. 디자인의 유연성이 훨씬 커지고, 제조가 시작된 이후라도 디자인을 변경할 수 있는 기회도 있습니다.

  전통적인 CAD 프로그램에서는 각각의 버전을 하나씩 다 따로 만들어야 했을 것입니다. 이 점에서도 하이브리드 모델러는 상당한 장점을 가지고 있습니다. 기본 머그 디자인을 마치고 나면 디자이너는 여러 디자인을 단 몇 분 만에 만들어 실험해볼 수 있습니다. 이볼브만의 특별한 구성 이력 관리(construction history) 기능으로 이 모든 디자인 버전을 관리합니다. 하이브리드 환경에서 작업할 때 디자이너가 원본 디자인을 변경하면 전체 모델 역시 이에 반응하여 업데이트됩니다.

  디멘젼스 퍼니쳐(Dimensions Furniture)의 제품 디자인 매니저인 자레드 보이드(Jared Boyd)는 “이볼브의 구성 이력 관리 기능을 이용하면 프로세스를 다시 시작할 필요 없이 쉽게 전 단계로 돌아가 모델을 편집할 수 있어요. 작업 시간을 단축시키는 핵심 기능이죠.”라고 설명합니다.

  쉽게 여러 버전의 디자인을 만들 수 있다는 점 외에 하이브리드 모델러는 제조 프로세스의 여러 멤버가 좀 더 쉽게 커뮤니케이션하면서 대부분의 주요 3D 형식으로 모델을 내보내거나 포토리얼리스틱 이미지 및 애니메이션을 생성할 수 있다는 장점도 있습니다.

CAD, 진화하다

  CAD 프로그램은 제품 개발의 여러 영역에서 강점을 나타낼 수 있지만 하이브리드 모델러의 등장과 함께 디자이너는 전통적인 CAD 프로그램의 제약에서 벗어나 혁신적인 제품을 더 빨리, 더 쉽게 만들 수 있게 되었습니다. 이런 하이브리드 프로그램들은 효율을 훨씬 더 높여줄 뿐 아니라 창의력을 발휘할 기회를 풍부하게 제공하면서 디자이너와 벤더 간의 커뮤니케이션도 훨씬 간편해지게 해줍니다.

  적층 제조와 하이브리드 모델러의 관계는 앞으로 더욱 흥미진진해질 거라고 믿습니다. 고비용, 저용량 제품들을 사용하고 있는 항공우주, 국방, 의학 등의 업계에서는 이미 엄청난 도약이 진행 중입니다.

다렌 칠턴(Darren Chilton), 솔리드씽킹 제품 전략 및 개발팀, 프로그램 매니저

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