3D CAD로는 작성할 수 없는 부품 형상과 에러 대응

3D CAD의 성능은 극적으로 향상되었으며 모델링 할 수없는 모양이 없다고합니다. 설계 툴로서는 당연한 일입니다만, 3D CAD에도 작성할 수 없는 부품 형상이 존재해, 설계자를 곤란하게 합니다.

간단한 부품을 모델링할 수 없음

	왼쪽 그림의 클립 파트는 흔한 간단한 파트이지만 3D CAD에서는 모델링할 수 없습니다. 클립 부품의 사양으로서 선단의 맞추는 부분은 끼우는 힘을 강하게 하기 위해 초기 스프링력으로 밀착시키는 것이 필요합니다만, 이 사양이 모델링할 수 없는 원인이 됩니다. 이와 같이 간단한 부품에서도 3D CAD로 모델링할 수 없는 경우가 다수 존재합니다만, 궁리하는 것으로 작성할 수 있게 됩니다.
	이 부품의 경우 왼쪽 그림과 같이 팁을 밀착시키지 않고 미세한 틈새를 만들면 3D CAD에서 모델링을 할 수 있게 됩니다. 즉 원통면이 접하고 있는 상태를 회피하면 됩니다.

모델링할 수 없는 원인은 비다양체

모델링할 수 없는 원인은 “비다양체(Non-Manifold)”입니다. 처음 들어보는 용어이지만 3D CAD의 모델링 기능과 관련되어 3D CAD가 솔리드 형상을 정의할 때 허용되지 않는 상태를 나타냅니다. 설계자가 모델링을 할 때 원인 불명의 에러 메세지에 직면해 작업이 멈추어 버리는 일이 있으나 비다양체를 아는 것으로 에러를 꽤 회피할 수 있게 됩니다.

비다양체: 
일반 솔리드 모델의 모서리에는 2장의 면이 접하고 있지만  3장 이상의 면이 접하게 되는 상태가 비다양체입니다. 일반 부품 형상에서는 비다양체가 되는 것은 적지만 경우에 따라서 비다양체가 되어 버리는 일이 있습니다.

	왼쪽 그림의 예는 화살표로 나타내는 모서리에 4장의 면이 접하고 있는 상태로, 비다양체가 됩니다. 실제의 부품에서도 이러한 상태는 가공할 수 없으며, 이러한 경우에는 기본적으로 모델링을 할 수 없어도 문제는 없습니다.
	왼쪽 그림의 예는 부품의 가장자리에 접하는 곳에 홀을 만드는 경우입니다. 접하는 부분은 선 접촉이 되어 접하는 모서리가 생기기에 면이 4면 접속하여 비다양체가 됩니다. 이 경우에는 실제 부품 가공에서 기본적으로 작성할 수 없습니다.

비다양체로 인한 오류 메시지

비다양체로 인해 모델링이 불가능할 때 3D CAD는 오류 메시지를 표시하지만 불행히도 불친절한 경우가 많습니다. 다음에 그 실제 사례를 소개합니다.

• 오류 1
  두께가 제로가 되는 형상을 작성하려고 하고 있습니다.
  (비다양체가 되어 버리는 것을 의미합니다.)
• 에러 2 
  이 형상에서는 처리할 수 없습니다.
  (비다양체가 가능하기에 처리할 수 없다는 것을 의미하는 경우도 있습니다.)
• 오류 3
  복사에 실패했습니다.
  (복사 결과가 비다양체가 되어 처리할 수 없는 것을 의미하는 경우도 있습니다.) 그 외 부품이 멀티 바디(부품이 2개 이상으로 분할된다)가 되었다
  (비다양체를 피하기 위해서 부품을 분할해 버리는 일이 있습니다.)

비다양체의 회피 방법

선 접촉과 점 접촉을 제거함으로써 비다양체를 피할 수 있습니다. 구체적으로는 형상을 끼워넣거나 떼어내는 것으로 회피할 수 있습니다.

아무래도 비다양체가 되는 형상이 필요한 경우에는, 미소한 간극 등을 작성해 회피합니다. 3D CAD에서는 1 미크론의 틈이 있으면 비다양체를 피할 수 있습니다.

정리

3D CAD에서는 비다양체로 인해 생성할 수 없는 모양이 존재합니다. 이들은 실제 가공에서도 제작할 수 없는 형상입니다. 가공하기 어려운 모양을 모델링하면 meviy가 오류의 잘못을 알려줍니다. 설계자는 검토 도면 도구로도 사용할 수 있습니다.