가볍고 튼튼한 건축 부품 개발이 고민이예요… 인스파이어 도와줘!

  “알테어는 최선을 다해서 우리의 과제를 해결했으며, 인스파이어를 이용하여 파라온 팀 전체에 도움이 되는 설계 프로세스를 수립하기 위해 열심히 노력했습니다.”

플라비오 파라온(Flavio Faraone),
파라온 SRL(FARAONE SRL.)의 CEO



  이탈리아의 건축 부품 공급업체인 파라온 SRL(FARAONE SRL.)은 유리 구조를 제 위치에 고정시키기 위해 바닥에 특수 알루미늄 프로파일이 있는 새로운 전체 유리 난간을 설계하는 업무를 진행했습니다. 파라온의 개발 엔지니어들은 알루미늄 프로파일의 강성을 높이는 동시에 개발 시간과 재료 및 생산 비용을 절감하려는 도전적인 목표를 가지고, 목표 달성에 도움이 되는 새로운 설계 전략 및 특수 최적화 도구를 모색했습니다. 그리고 솔리드씽킹 인스파이어(solidThinking INSPIRE)를 만날 수 있었습니다. 회사는 인스파이어와 같은 최첨단 해석 도구, 그리고 기술 연구 및 혁신적인 제품 개발에 지속적으로 투자함으로써 시장에서 주도적인 역할을 해오고 있습니다. 설계는 모든 파라온 제품에서 근본적인 뼈대 역할을 하며, 디자이너와 엔지니어는 팀을 이루어 모든 제품에 대한 더 효과적인 솔루션을 찾기 위해 노력하고 있습니다.

  파라온 SRL의 CEO인 플라비오 파라온(Flavio Faraone)은 “제품을 개발하는 방식을 변경하는 것은 때로는 어렵고 시간이 필요하지만 항상 스스로에게 도전할 자극을 줍니다.” 라고 말합니다. 이어서 그는 “알테어(Altair)는 우리의 과제를 효과적으로 해결했으며 파라온 팀 전체에 이익을 주는 설계 프로세스를 만들기 위해 노력했습니다. 알테어와 솔리드씽킹 인스파이어를 통해 얻은 모든 경험을 통해 우리는 더 나은 제품을 만들고, 더 많은 전문 지식을 얻었으며, 환경까지 고려할 수 있었기 때문에 완전히 만족하는 결과를 얻을 수 있었습니다.” 라고 설명했습니다.

솔리드씽킹 인스파이어를 이용한 개발 과정을 살펴볼까요?

▲ 최적화 프로세스 1 단계
알루미늄 프로파일의 설계 영역 설정

▲ 최적화 프로세스 2 단계
알루미늄 프로파일 최적화

▲ 최적화 프로세스 4 단계
최적화 된 프로파일 유효성 검사

  난간과 같은 건축 구성 요소의 설계는, 몇 가지 안전 요구 사항 및 표준을 충족시켜야 할 뿐 아니라 디자인도 고려해야 하기 때문에 매우 까다로울 수 있습니다. 또한 모든 설계를 가능한 짧은 시간 내에 개발해야 합니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 파라온의 엔지니어, 설계자, 디자이너들은 설계 및 테스트 주기를 단축시킬 수 있는 획기적인 솔루션을 찾고 있었습니다.

  파라온의 구조 엔지니어링 책임자인 가브리엘 로막놀리(Gabriele Romagnoli)는 제품 개발 및 테스트를 담당하고 있습니다. 일반적인 개발 프로세스에서 로막놀리와 그의 팀은, 설계 팀과 설계자들로부터 초기 설계 제안서를 받습니다. 그러면 설계 스케치를 평가한 후, 파트의 엔지니어링 개발은 원래 스케치에 최대한 가깝게 원래 모양을 유지하면서 두께, 재질 등에 대해 고려하여 설계를 진행합니다. 하지만 최근 프로젝트에서 파라온의 엔지니어들은 새로운 개발 경로를 사용했습니다. 이번에는 엔지니어링 팀이 처음부터 작업을 시작했으며 인스파이어의 시뮬레이션 및 최적화를 사용하여 설계를 주도했습니다. 먼저 간단한 프로파일을 작성하여 인스파이어에서 위상 최적화를 수행했습니다. 최적화 결과는 최종 디자인에 영감을 주었으며, 이 결과를 토대로 설계 팀이 효과적으로 설계를 수정하고 인스파이어에서 마지막으로 새로워진 설계에 대해 검증을 진행했습니다.

  일반적인 최적화 프로세스는 설계 영역 설정, 그리고 하중 및 경계 조건 적용의 단계를 거칩니다. 최적화 도구는 이렇게 입력된 조건을 토대로 최적의 구조를 제안합니다. 설계 제안서는 가능한 가벼우면서 기능적으로 문제가 없는 구조적 효율성을 제공합니다. 이 후 부품은 세련된 형상으로 재설계가 이루어지고, 이 최종 결과를 다시 인스파이어로 해석하여 구조적 성능을 검증합니다.

  건축물은 안전성이 가장 중요하기 때문에 엔지니어는 일반적으로 구조물을 최적화할 때 추가 안전 요소를 적용합니다. 이번의 경우 로막놀리는 하중을 1.5배 증가시켜 해석을 수행했습니다. 이는 엔지니어가 미터당 300-450kg의 하중을 적용하는 경우도 있음을 의미합니다. 정적 해석뿐만 아니라 프로파일에 국부 좌굴이 있는지 확인하기 위해 좌굴 해석도 수행했습니다. 프로파일의 설계 검증은 처짐, 응력, 좌굴에 대해 고려합니다. 또한 이 모든 조건을 만족하는지 확인하기 위해, 모든 제품을 물리적으로도 테스트해야 합니다. 파라온 엔지니어링 팀은 하이퍼웍스와 인스파이어를 사용하여 모든 시뮬레이션 작업을 처리할 수 있습니다. 파라온 엔지니어링 팀은 신뢰할 수 있는 결과를 제공하는 소프트웨어 외에도, 이전보다 훨씬 빠르게 테스트 가능한 제품을 만들어 낼 수 있게 되었습니다.

인스파이어를 이용한 작업의 이점

  인스파이어는 시간을 절약하고 중량과 재료를 줄이는 데 도움이 되는 것은 물론, 빠른 탐구 속도와 같은 추가 혜택으로 시장에서 판매되는 다른 솔루션에 비해 경쟁력이 있습니다. 가브리엘 로막놀리는 “인스파이어는 기능적으로 뛰어난 것은 물론, 사용하기도 매우 쉬운 도구입니다. 사용하기 쉽기 때문에 작업도 매우 수월합니다. 인스파이어의 가장 큰 장점은 디자이너, 토목 기사, 건축가 등 해석 및 도구에 아직 익숙하지 않은 사람들도 손쉽게 최적화와 시뮬레이션 기술을 사용할 수 있다는 것입니다. 우리는 사용자 친화적인 인터페이스와 정확한 해석 결과 때문에 인스파이어를 선택할 수 밖에 없었습니다.” 라고 말했습니다.

  인스파이어는 중량을 약 20% 줄였으며, 이 프로젝트에서 사용된 재료가 알루미늄임을 감안할 때 상당한 비용 절감 효과가 있었습니다. 최적화 이전에 무게가 약 7kg인 선형 미터에서, 파라온은 약 1.5kg의 중량을 절감할 수 있었습니다. 이미 재료 절감만을 놓고만 보아도, 인스파이어는 역할을 충분히 해냈습니다. 로막놀리는 “인스파이어는 ROI가 뛰어났으며 결과에도 매우 만족합니다. 인스파이어는 다양한 결과를 비교할 수 있으며, 거의 모든 시뮬레이션 작업을 인스파이어 하나만으로 직접 해결할 수 있고, 해석 과정도 간편합니다. 하나의 소프트웨어로 모든 해석이 가능한 획기적인 도구입니다.” 라고 설명했습니다.




* 산업
– 건축 / 건축 부품

* 과제
– 뛰어난 강성, 짧은 설계 시간, 효율적인 생산 비용으로 유리 난간용 새로운 경량 알루미늄 프로파일 개발

* 알테어 솔루션
– 인스파이어 단 하나의 설계 소프트웨어로 손쉽게 구조 최적화 및 검증

* 효과
– 20%의 중량 감소
– 생산 비용 절감
– 개발 시간 단축

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