부품이나 제품의 제조 가공에 도면을 빼놓을 수 없는데, 최근에 도면은 CAD라 불리는 PC 소프트웨어를 사용해 그리게 되었습니다. 그런데 이 CAD에는 도면 작성 이외에도 활용하는 방법이 있다는 사실을 알고 계신가요? 이번에는 CAD가 어떻게 이용되고 있는지, 다양한 활용 방법에 대해 해설하겠습니다. 
목차
CAD란
예전에 도면은 종이에 손으로 그렸습니다. 그러나 PC 보급에 따라 도면을 그리는 작업도 PC로 할 수 있게 되었습니다. 이때 사용하는 전용 소프트웨어를 CAD(computer-aided design)라 합니다. 일반적인 묘화 소프트웨어와 달리, 도면의 치수를 정확히 출력하거나 도면에 사용하는 기호의 데이터를 미리 등록하는 등, 도면 작성에는 빼놓을 수 없는 기능이 많이 탑재되어 있습니다. CAD가 등장하면서 도면을 그리는 사람 수가 줄고 작업실도 사라지고 있습니다. 또한, 인터넷 등장으로 거래처와 도면을 주고 받는 방법도 바뀌었습니다. 그때까지는 손으로 그린 도면을 복사해 건넸던 것이 데이터로 전달되게 되었습니다. 등장한 당시에는 종이 도면과 같은 2차원(2D) 도면을 그리는 CAD가 주류를 이루었습니다. 그러나 최근에는 3D CAD라는 3차원 형상을 표현할 수 있는 CAD도 증가하고 있습니다. 3D로 가상 부품 형상을 만들어 이를 2차원 도면 형태로 변환하는 것이 주류입니다. 거래처간에 도면을 주고 받는 것도 기존과 같이 2차원 도면 데이터와 함께 3D 도면을 보내는 경우도 증가하고 있습니다. 한편, 도면 검토에는 이전보다 더 많은 노력이 필요해졌습니다. 기존과 같이 종이 도면을 체크해야 할 뿐만 아니라, 3D 형상도 아울러 체크해야 하는 경우가 증가했습니다. 그러나 이를 통해 설계적인 문제를 사전에 발견할 수 있게 되었습니다.
제조 현장에서의 CAD 활용
3D CAD 사용법은 부품이나 제품의 형상을 나타내는 것만이 아닙니다. 3D 프린터나 NC 가공기 중에는 CAD로 만든 3D 데이터를 로딩하여 자동으로 가공할 수 있는 것도 있습니다. 기존의 NC 가공기에서는 작업자가 2차원 도면을 보면서 가공 순서나 필요한 커터 등을 생각해, 어떤 방향에서 몇 mm를 깎을지 등의 정보를 수동으로 입력해야 가공이 가능했습니다. 그러나 최근의 NC 가공기는 3D CAD로 만든 가상 형상에서 자동으로 가공 프로그램을 만들어 가공할 수 있는 것이 있습니다. 따라서 가공도를 작성하거나 NC에 프로그램을 입력해야 하는 공정을 절감할 수 있어, 보다 속도감 있게 제품 제조를 할 수 있게 되었습니다. 한편, 3D 프린터는 3D CAD가 광범위하게 보급된 것도 있어, 3D 데이터를 그대로 로딩할 수 있는 것이 일반적입니다. 그리고 최근에는 3차원 측정에서도 3D 데이터가 활용되어, 측정의 기준점 지시를 3D 데이터 상에서 실시하거나 측정 결과를 자동으로 3D 데이터와 비교할 수 있게 되었습니다. 이처럼 3D CAD 등장과 보급을 통해 다양한 곳에서 3D 데이터를 활용할 수 있게 되었습니다.
3D CAD를 사용한 시뮬레이션
3D CAD 데이터가 활용되는 것은 제조 현장뿐만이 아닙니다. 그 중 하나가 시뮬레이션입니다. 3D 형상 데이터에 재질 등의 정보를 부여하면 다양한 시뮬레이션이 가능합니다. 외력이 가해졌을 때의 변형 상황이나 부위별 응력 상태를 가시화하거나 열이나 진동의 전달 방법을 가시화하기도 합니다. 크고 복잡한 기계일수록 시제작품을 만드는 비용도 증가합니다. 따라서 3D CAD 데이터를 활용한 시뮬레이션으로 시제작품을 만들기 전에 다양한 평가를 실시해, 설계를 충분히 완성시킨 상태에서 시제작기 테스트에 임하는 경우도 증가하고 있습니다. 이에 따라 시제작품 횟수나 시제작 시작 후 변경을 줄이는 등의 효과를 볼 수 있습니다.
정리
예전엔 2D가 주류였던 CAD도 현재는 3D가 주류가 되면서, 도면에 대한 사고 방식도 서서히 변하고 있습니다. CAD에는 도면 작성의 고속화나 메일이나 클라우드를 이용한 정보 공유, 지난 도면 저장 등, 다양한 장점이 있습니다. 또한, CAD를 이용한 견적, 가공 서비스 등도 있습니다. IoT나 AI 등의 기술 발전에도 영향을 받아, CAD 활용은 앞으로도 한층 더 확산될 것으로 보입니다.
