기계 설계나 기구 설계에서는 3D CAD를 도입하고 있어도 구상 설계를 2D CAD로 실시하고 있는 설계자는 많은 것이 아닐까요. 3D CAD의 진가를 발휘할 수 있는 3차원 설계 수법으로 풀 3차원 설계를 목표로 합시다.
목차
기계 설계에서의 구상 설계란?
제로의 상태로부터 설계 사양을 채우는 레이아웃이나 기구를 구상합니다. 최대의 특징은 부품 형상이 확정되어 있지 않기 때문에, 1개의 선이나, 사각형과 같은 간이 도형을 사용해 검토해 갑니다.
3D CAD에서 구상 설계를 하지 않는 이유
① 구상 스케치에 사용할 수 없다
- 기구 구상도 등은 2차원으로 검토됩니다.
- 블록화 등 2D CAD의 기능을 사용할 수 없습니다.
- 3D CAD에서는 어셈블리(구상도)를 만들어야 합니다.
② 어셈블리를 만들 수 없음
- 부품 형상이 정해지지 않은 단계에서는 어셈블리를 작성할 수 없습니다.
- 부품 형상을 변경할 때마다 오류가 발생합니다.
- 참조 관계 관리가 번거롭습니다.
현재의 3D CAD는 구상 설계에 대응하고 있다
① 구상 스케치의 과제를 해결
- 3D CAD의 스케쳐는 피쳐 작성 외에 2차원의 기구 구상도를 그려 검토할 수 있습니다.
＊기하 구속 엔진에 의해 2차원의 선화로 기구의 간이 시뮬레이션을 할 수 있습니다. - 스케치 블록 기능에 의해 2D CAD와 같이 레이아웃 검토를 할 수 있습니다.
- 가상 어셈블리 기능을 사용하면 2차원 레이아웃 후에 자동으로 3차원 어셈블리를 만들 수 있습니다.
② 어셈블리의 과제 해결
- 레이아웃 파트 기법, 스켈레톤 기법 등에 의해 부품 형상이 정해지지 않은 단계에서도 어셈블리를 작성할 수 있습니다.
- 레이아웃 파트 기법, 스켈레톤 기법을 이용하여 부품 형상을 변경할 때마다 에러가 발생하지 않습니다.
- 데이터 관리 툴이 충실하고, 참조 관계의 관리를 간단하게 실시할 수 있습니다.
3D CAD에서 수행하는 차세대 기계 설계
2D CAD에서는 설계 검증 부분을 시험제작품 확인에 의지할 필요가 있습니다만, 3D CAD에서는 다양한 설계 검증 툴을 이용할 수 있어 시험제작 전의 검증을 할 수 있습니다.
- 설계 검증 기능 ① 질량 특성으로 체적, 중량, 중심 위치, 관성 모멘트 등
- 설계 검증 기능 ② 조립 검증, 간섭 확인, 기구 해석
- 설계 검증 기능 ③ CAE에 의한 부품 강도, 진동, 열, 피로, 충격 등의 해석
- 설계 검증 기능 ④ 가공 비용 산출, 가공 공정 확인, 3차원 검도
정리
2D CAD를 이용하는 설계자는 많이 존재합니다. 충분한 설계 경험이 있다면 어느 정도의 설계 정밀도를 확보하여 제품 개발을 할 수 있을지도 모릅니다. 그러나 3D CAD에서는 2D CAD에서는 할 수 없었던 설계 검증등의 툴이 준비되어 2차원 설계 이상의 설계 정밀도의 향상과 개발 기간의 단축을 도모할 수 있습니다.
