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Kappa와 임베드의 조화, 혁신적인 드론 설계 성공!

Kappa Electronics 와 솔리드씽킹 임베드 (Embed®) 가 함께한 성공사례입니다.



“솔리드씽킹 임베드가 아니었다면 우리가 어떻게 이 시뮬레이션을 했을지 확신이 서질 않습니다. 임베드는 우리가 모든 모터 제어 어플리케이션을 시뮬레이션하는데 필요한 모든 기능들을 갖춘 빠르고 정확한 툴이었습니다.”

Kappa Electronics 사장
데이비드 윌슨(DAVID WILSON)





   Kappa Electronics 은 모터 제어 시스템 분야에서70 년 이상의 누적된 경험과 업계에서의 깊은 배경을 가진 전문 컨설팅 회사로 탁월한 고객 서비스를 제공하면서 복잡한 문제를 해결하는 데 자부심을 갖고 있습니다. Kappa는 이전 방식보다 더 좋고, 스마트한 방식으로 프로젝트를 시작하는 것을 목표로 합니다.

   Kappa에서는 고객이 새로운 무인 장치의 모터 제어에 대한 지원을 요청했을때, 알테어의 솔리드씽킹 임베드 소프트웨어를 선택하여 도움을 받았습니다. 이전의 VisSim 임베디드로 알려진 임베드는 임베디드 시스템의 모델 기반 개발을 위한 가상 환경으로 그들이 세운 기준에 부합했습니다. 임베드의 빠른 시뮬레이션 속도와 다이어그램 수정, 딥 데이터 인풋, 2D와 3D 플롯팅 능력은 개발 시간을 단축시켰고, 제품의 질을 높일 수 있었습니다. 솔리드씽킹 임베디드로 Kappa는 모든 동적 시스템의 가상 프로토타입을 신속하게 개발하고 시스템의 매개 변수를 변경하며 시스템이 필요에 따라 수행되는지 확인할 수 있었습니다.


옵저버 관찰을 위한 옵저버를 개발하다

   필드 지향 제어가 적절하게 작동하기 위해서는 고정자 프레임에 대한 회전자 자속의 각도를 알아야 합니다. 이 정보를 얻으려면 모터의 샤프트에 있는 각도 센서를 사용하면 되지만, 샤프트 센서는 일반적으로 매우 비싸고, 가격과 무게가 중요한 드론 어플리케이션에선 전혀 실용적이지 못합니다. Kappa의 전략은 모터의 전압과 전류를 측정하여 플럭스 각도를 추정하는 옵저버를 개발하는 것이 었습니다. 이를 위해 Kappa는 동적으로 재구성되는 다중 모드 관측기 구조를 제안해 광범위한 요구 사항에 대해 최적을 플러스 각도를 제공하는 방법을 떠올렸습니다.

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인스파이어를 이용한 우주선 토폴로지 최적화

IAI SpaceIL 에서 알테어의 솔루션인
인스파이어 (INSPIRE) 와 이볼브 (EVOLVE) 를 사용해 성공한 사례입니다.




   SpaceIL은 2011년 이스라엘의 첫번째 우주선을 달 착륙하는 것을 목표로 설립된 비영리 단체입니다. 이 단체는 무인 우주선을 달에 착륙시키는 대회였던 구글 루나 XPRIZE에 해결책을 제시했던 Yariv Bash, Kfir Damari 그리고 Yonatan Winetraub란 세명의 젊은 공학도에 의해 설립되었습니다.

   우주선의 스러스터 어셈블리를 설계하는 과정에서 SpaceIL팀은 AM을 이용한 토폴로지 최적화로 많은 혜택을 얻을 수 있다는 결론을 냈습니다. 구체적으로 이 프로젝트의 목표는 SpaceIL 프로그램에 필요한 3D로 인쇄된 스러스터 구성을 위한 브래킷들을 디자인하는 것이었습니다. 이전에는 이 프로그램을 위한 기계화된 브래킷들이 없었기 때문에, 타켓은 프로그램의 질량 분배와 우주선의 정적 및 동적 요구사항에 따라 결정될 수 밖에 없었습니다. 모든 토폴로지 최적화와 디자인은 솔리드씽킹 인스파이어를 사용하여 디자이너 수준에서 수행되었으며, 최종 유효성 검사에서만 스트레서 분석 부서의 노력이 필요했습니다.

인스파이어 최적화 모습(좌측)과 이볼브 PolyNURB 모델링(우측)



   알테어의 인스파이어를 이용한 결과, 3D 프린팅과 토폴로지 최적화의 구현이 성공적으로 시너지 효과를 발휘하였고, 브래킷은 우주를 여행하는데 충분할 정도로 강하게 디자인될 수 있었습니다. 이를 통해 디자인 시간이 최초의 모델에 비해 크게 감축될 수 있어서 2018년에 발사할 수 있게 되었습니다.


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상상초월! 70%나 가벼워진 브래킷! 비결은 당연히 인스파이어지!

  2015년 여름, SpaceX의 엘런 머스크(Elon Musk)는 하이퍼루프(Hyperloop) 프로젝트의 진행을 더욱 가속화하기 위해 하이퍼루프 설계 경진대회(Hyperloop Design Competition)을 개최했습니다. 라이어선 대학교(Ryerson University)의 석사 과정 학생 인 그래미 클림(Graeme Klim)은 경진대회를 접하자마자 항공기 착륙 시스템을 다뤘던 이전 경험을 떠올렸습니다. 그리고 그래미는 항공기 착륙 시스템과 관련하여 대회를 준비하기 위해 여러 동료들을 모았고, 라이어선의 국제 하이퍼 루프 팀(RIHT)을 구성했습니다. 그래미는 “경쟁을 통해 우리는 전체 또는 하위 시스템 내용을 제출해야 했습니다. 우리 팀이 이전까지 해온 연구와 지식으로, 우리는 항공기 착륙 장치와 유사한 저속 및 응급 서브 시스템에 중점을 두어 이 부분에 상당한 기여를 하고 싶었습니다. 우리는 이것을 하이퍼루프 배치 휠 시스템(Hyperloop Deployable Wheel System)이라고 부릅니다.” 라고 설명합니다.
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세계적인 적층 제조 기업도 인스파이어에 매력에 반하다!

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  신타비아(SINTAVIA)는 항공우주 & 국방, 오일 & 천연 가스, 자동차, 지상 발전과 같은 주요 산업에 대한 금속 적층 제조(AM)를 지원하는, 이 분야의 글로벌 리더 기업입니다. 이 회사는 각 산업의 까다로운 기준을 충족하는 금속 부품들의 파라미터 최적화 및 고품질 모델 생산을 위해 힘쓰고 있습니다.

  세계 어디를 찾아봐도 다른 독립적인 AM 회사들이 신타비아와 같이 자체적인 기능들을 보유하고 있지는 않습니다. 신타비아는 6개의 최고 사양의 프린터를 이용하여, 세계적인 글로벌 OEM 4곳과 열간 등압 성형, 진공 열처리, 산업용 CT 스캐너, 와이어 EDM, 고온 인장 강도와 피로 그리고 크립 테스트를 포함한 기계 시험 장비, 스캐닝 전자 현미경과 광 방출 분광기가 포함된 실험실, 정밀 입자 실험실 등에 대한 협업으로 다른 경쟁사들보다 훨씬 빠르게 파라미터를 최적화하고, 직접 제조하며, 품질 검사도 수행하고 있습니다.
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하늘의 산업혁명 이끄는 드론, 인스파이어로 최적화하다


아래 내용은 국내 최고의 디자인 잡지 ‘월간디자인(DESIGN)’에 소개된 인스파이어 기사 내용입니다.

글 : 김은아 기자, 드론 사진 : 김정한 (예스튜디오), 렌더링 이미지 : 한국알테어 제공

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알테어의 솔리드씽킹 인스파이어를 활용해 경량을 줄인 상판을 장착한 DJI의 드론 팬텀3

바야흐로 드론(Drone)의 시대다. 무인비행기 드론의 시작은 군사용으로 노후한 비행기에 사람을 태우지 않고 운행시켜 사격의 표적으로 삼은 것이었다. 드론은 무선 전파로 조종하거나 저장된 항로로 자동 비행할 수 있어 그 쓰임새가 무궁무진하다. 오늘날 드론은 군용을 넘어 재난 지역의 실종자 수색, 도난차량추적, 마약수사는 물론 택배 배송, 항공 촬영에서 동호회까지 일반인의 일상 속 깊숙이 들어왔으며 미국에서는 드론 조종 경주가 하나의 스포츠로 자리잡기도 했다.
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건양대학교, 솔리드씽킹과 함께 하늘을 달리다!

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건양대학교, 알테어 솔리드씽킹 후원받아 드론 경진대회 최우수상 수상!

2015년 6월 4일! “3D 프린팅을 이용한 드론 재난구호 경진대회”가 KT 융합기술원에서 열렸습니다. 대회의 취지는 최근 각광받고 있는 장비인 드론을 3D 프린팅 기술로 제작해보고, 각종 재난 및 위급 상황에서 3D 프린팅 드론을 활용해 국민의 안전을 도모하고 생명을 보호할 수 있도록 하자는 것이었습니다.

이 뜻깊은 자리에 저희 알테어도 소프트웨어 후원 업체로 참가하게 되었는데, 바로 건양대학교 참가팀에 솔리드씽킹 및 관련 기술을 지원해 드렸습니다.
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솔리드씽킹 인스파이어를 이용한 경량화 접근!

국제 천문학계에서는 2015년 국제 빛(Light)의 해를 맞이하여 광자의 생성, 제어, 검출에 대한 연구에 주력할 예정이라고 합니다. 한편 공학계에서는 2015년을 경량화(Lightweighting)의 해로 정하여 경량화를 고려한 최고의 제품개발에 초점을 맞출 예정입니다. 고성능 망원경을 통하여 환상적인 우주의 모습을 관찰하는 것처럼, 여러분들은 경량화를 지원하는 소프트웨어를 통하여 엄청난 최적화 결과들을 경험하게 될 것입니다.

기존 자동차, 항공우주산업의 경량화 목적은 연비개선으로, 이미 많은 성과를 이루고 있지만 다른 산업분야에서는 아직도 개선의 여지가 많이 있습니다. 경량설계는 원재료의 무게를 줄이거나 효과적인 대체 경량재료의 채용을 통하여 비용과 유지비를 절감하면서 오히려 기계적 성능은 향상시키는 것입니다.

현재는 경량화를 지원하는 많은 소프트웨어가 있고 또 많은 경량화 기법도 존재합니다. ‘데스크탑 엔지니어링(Desktop Engineering)’에서는 경량화와 관련된 3개의 주요기업(솔리드씽킹, 넷파브, 오토데스크)을 취재한 결과를 정리하였습니다. 계속 읽기