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퓨전 360의 CAM 작업을 위한 팁&트릭 (1)
플루언트의 MDM을 활용한 기어 회전에 의한 오일의 비산 및 발열 현상 모사
캐디안 2021 : 문자 스타일 관리자 기능
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AWS 환경에서 DCV 구성하기
언택트 시대의 CAD/CAE 유저를 위한 AWS 클라우드 서비스 (4)   지난 호에서는 NICE DCV(Desktop Cloud Visualization)가 어떤 솔루션인지에 대해 전반적으로 소개하였다. 이번 호에서는 실제 AWS 클라우드 환경에서 어떻게 DCV를 설치하고, 클라이언트에서 DCV가 설치된 인스턴스에 접속하는 방법에 대해 순서대로 설명하도록 한다.    ■ 조상만 | AWS 코리아의 솔루션즈 아키텍트로, AWS 클라우드를 통해 제조 대기업의 디지털 트랜스포메이션을 기술적으로 돕는 역할을 담당하고 있다. 이메일 | smcho@amazon.com 홈페이지 | https://aws.amazon.com/ko   1. DCV의 동작 방식 DCV의 라이프 사이클은 다음과 같다. 우선 DCV를 사용하기 위해서는 AWS 클라우드 환경에서 특정 인스턴스에 DCV 서버 소프트웨어를 설치해야 한다.  또한  원격 스트리밍 서비스를 하기 위해서는 사전에 DCV가 설치된 인스턴스에 독자 여러분이 사용하고자 하는  캐드(CAD) 프로그램과 같은 비주얼라이제이션 애플리케이션이 설치되어 있어야 한다.   그림 1. DCV 라이프사이클   DCV 서버 소프트웨어 및 애플리케이션 설치가 완료되었다면, 원격에서 웹 또는 네이티브 클라이언트를 통해 인스턴스에 접속한다. 접속이 완료되면 인스턴스에 설치된 그래픽 애플리케이션을 사용해 작업을 수행하면 된다. 이후부터는 이러한 단계에 대해 보다 상세하게 설명한다.   2. DCV를 시작하는 3가지 방법 현재 독자 여러분이 AWS 콘솔에 접근이 가능하다고 가정할 경우,  DCV 서버 소프트웨어를 설치하는 방법에는 다음과 같은 3가지 옵션이 존재한다. 첫 번째는 AWS 마켓플레이스를 통해 이미 OS와 DCV 서버 소프트웨어가 설치된 AMI(Amazon Machine Image)를 다운로드 받아 설치하는 방법이다. AWS 마켓플레이스란 솔루션을 개발하여 비즈니스를 운영하는 데 필요한 타사 소프트웨어, 데이터 및 서비스를 찾아보고 구입, 배포 및 관리하는 데 사용할 수 있는 디지털 카탈로그이다.  AMI란 소프트웨어 구성이 모두 미리 만들어진 템플릿을 의미한다. 이러한 AMI는 기본적으로 이미 OS 및 DCV 소프트웨어가 설치되어 있으므로, 몇 가지 추가적인 설정만 해주면 앞에서 이야기한 디플로이(Deploy) 과정을 손쉽게 완료할 수 있다. 두 번째 방법은 AWS 클라우드포메이션(CloudFormation)을 이용하여 DCV 소프트웨어를 설치하는 방법이다. 클라우드포메이션에 대해서 지난 기고에서도 잠깐 소개한 바 있지만, 코드 기반으로 인프라를 생성하게 해주는 AWS의 IaaC(Infra-as-a-Code) 서비스라고 이해하면 된다. 마켓플레이스의 AMI 또는 클라우드포메이션 템플릿을 얻고자 하는 독자들은 다음 링크를 클릭하면 <그림 2>와 같은 화면을 만날 수 있다. ■ NICE DCV 다운로드 페이지 : https://download.nice-dcv.com/  
조상만 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 126
플루언트의 MDM을 활용한 기어 회전에 의한 오일의 비산 및 발열 현상 모사
앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례   이번 호에서는 앤시스 플루언트(Ansys Fluent)에서 동적변형격자 기법(MDM)을 활용해 감속기 내부의 오일 순환 현상을 예측하고, 열전달 해석을 통해 감속기 내부의 온도 분포를 예측하는 과정을 살펴본다. ■ 김우택 태성에스엔이의 매니저로, 열/유동과 관련된 컨설팅과 기술 지원, 교육 등의 업무를 담당하고 있다. 이메일 | wtkim@tsne.co.kr 홈페이지 | www.tsne.co.kr   자동차나 선박, 기차를 비롯한 여러 기계장치에는 감속기가 널리 사용된다. 이 감속기 내부에는 여러 개의 기어가 서로 맞물려 축과 베어링이 함께 회전한다. 이 회전에 의해 마모와 발열이 발생하는데 이를 방지하기 위해 오일을 이용한다. 감속기 내부에는 일정량의 오일이 채워져 순환하도록 설계하는데, 이 오일의 윤활이나 냉각 성능의 확보는 감속기의 성능과 내구에 가장 중요한 요소이다. 때문에 오일 경로나 내부 구조 등을 설계할 때 초기 단계에서 다양한 검토가 이루어져야 한다. 하지만 모형을 통한 시험은 시간과 비용 측면에 있어 다방면으로 고려하기에는 다소 무리가 따른다.  따라서 전산유체역학(CFD)을 통해 기존 시험의 단점을 극복하고 다양한 형상이나 작동조건 등에 따른 유동 특성을 예측할 수 있다. 이번 호에서는 감속기를 최대한 현실에 가깝게 모사함으로써 오일의 순환 구조를 평가하고, 기어의 동력손실에 의한 발열이 최종 온도분포에 미치는 영향을 예측하였다.   1. 해석 절차 오일의 비산과 발열 현상을 모사하기 위해 <그림 1>과 같은 프로세스로 해석을 수행하였다. 먼저 기어에 걸리는 토크나 오일 경로(path)에서의 유량, 외부 누유량, 모든 부품의 대류열전달계수를 비정상 유동해석을 통해 예측한다. 다음으로는 앞서 산출된 대류열전달계수와 수계산으로 얻은 동력손실(발열량)을 부품들의 열 경계조건으로 입력한 뒤 정상상태 열해석을 수행한다. 이렇게 얻은 결과를 토대로 최종 감속기의 온도 분포를 확인할 수 있게 된다.   그림 1. 해석 절차  
김우택 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 57
미래 지향적인 설계로 제품 혁신을 가속화하는 크레오 8.0 (2)
미래 지향적인 설계로 제품 혁신을 가속화하는 크레오 8.0 (2)   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 8.0(Creo Parametric 8.0)의 업데이트된 내용 중에서 기본 디스플레이와 관련된 새로운 기능과 사용방법에 대해 자세히 알아보자. ■ 심미연 디지테크 기술지원팀의 부장으로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 이메일 | mysim@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com   1. 향상된 대시보드 및 스킨 크레오 파라메트릭 8.0에서는 대시보드가 향상되어 피처 작업 시 쉽게 배울 수 있으며, 유용성도 개선되었다. 새 옵션인 '중요 패널 자동으로 열기(Automatically open important panels)'를 사용하면, 피처 정의 워크플로를 입력할 때 가장 중요한 대시보드 옵션(Options) 패널(일반적으로 참조(References) 또는 배치(Placement) 패널)을 자동으로 확장할 것인지 여부를 제어할 수 있다. 대시보드에서 여러 옵션 패널을 분리하여 화면의 원하는 위치로 끌어(경계에 스냅 지원) 여러 옵션을 동시에 표시할 수도 있다. 이 기능은 다양한 옵션 집합을 제공하거나 여러 추가 이미지 또는 그래픽 옵션 패널을 제공하는 복잡한 피처에 유용할 수 있다.  피처를 완료한 후 다음에 피처를 생성하거나 정의할 때 옵션 패널 분리 위치가 저장되고 자동으로 복원된다. 구성된 동작은 creo_parametric_customization.ui 파일에 저장된다.   그림과 같이 피처 생성 시 다음 단계에 필요한 대시보드 배치 창을 보여준다.  
심미연 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 97
퓨전 360의 CAM 작업을 위한 팁&트릭 (1)
내부 코너 가공, 곡면 모서리의 3D 챔퍼 가공   퓨전 360(Fusion 360)에서 CAM 작업을 더욱 효과적으로 할 수 있는 다양한 팁을 소개하고자 한다. 이번 호에서는 내부 코너를 가공할 때 내부 반경을 분석하는 방법과 3D 모서리를 따라 모따기 가공을 하는 방법에 대해 살펴본다.   ■ 이경하 | 한국델켐 기술개발본부 수석 컨설턴트로 델켐 프로덕트의 기술지원 및 교육, 파워밀 실무 능력 시험 출제 및 채점, NCS(국가 직무능력 표준) 교재 및 교육 콘텐츠 개발 업무를 담당하고 있다. 이메일 | gelma@delcam.co.kr 홈페이지 | www.delcam.co.kr   1. 공구 파손 없이 내부 코너를 가공하는 방법  CAM 작업은 까다로울 수 있지만, 작업자가 공구를 오래 사용하려면 모델의 내부 코너를 가공하는 방법을 간과해서는 안된다.  이 글에서는 공구 경로를 생성할 때 모델의 내부 반경을 분석하는 것이 왜 중요한지 알아보겠다.    (1) 왜 내부 반경 분석이 중요한가  <그림 1>에서 볼 수 있는 부분을 예로 들어 보겠다. 보다시피 이 모델에는 오목한 반경이 많이 있다.   그림 1   오목한 반경이 많은 모델을 가공할 때 작업자가 잘못된 공구를 선택했다면 미절삭 소재가 남거나 과절삭이 발생할 수 있고, 심지어 공구가 파손될 수도 있다. 이러한 경우는 모두 바람직하지 않은 가공 결과라고 볼 수 있다.  코너 가공 시, 공구와 소재의 접촉 각도가 증가하므로 공구 커터에 작용하는 힘도 증가한다. 또한, 공구 편향으로 인한 공구 파손 또는 표면 조도 불량이 발생할 수 있다. 
이경하 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 75
활용하기 쉽게 보여주는 것
보이는 것과 보는 것 (7) 지난 호에서는 보기 쉽게 하는 것이라는 주제로 얻고자 하는 정보(신호)와 불필요 또는 무시하고자 하는 정보(잡음)에 관한 개념의 소개와 시각적, 비시각적, 언어적, 비언어적 표현 사례를 통해서 보기 쉽게 하는 방법을 살펴보았다. 보기 좋게 하는 것보다 정보의 진실성이 더 중요한 것임을 강조하였다.  이번 호에서는 활용하기 쉽게 보여주는 것은 어떤 현상을 이용해서 어떻게 해야 하는 것인가, 나아가 이러한 시도가 어떤 잠재적인 문제점을 야기할 수 있는지에 관하여 몇 가지 사례와 가상적인 시나리오를 바탕으로 생각해 보고자 한다.   ■ 유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 이메일 | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 비빔밥과 샐러드의 재료와 완성품   1. 활용하기 쉽게 하기 위하여 필요한 것은? 물질, 부품, 장치, 기능, 이미지를 비롯한 여러가지 형태의 물체, 원리, 개념 등을 활용하여 현실세계에서 적용하려고 하는 경우 반드시 목적이 전제되어야 한다. 목적이 없는 활용은 있을 수 없기 때문이다. 목적이 뚜렷하고 목표가 명확하다면 그 목적과 목표에 적합한 물질, 부품, 장치, 기능, 이미지 등을 활용하여 목표를 달성할 수 있는 방법을 찾아낼 수 있을 것이다. 무엇을 어떻게 준비하고 보여주는 것이 활용하기 쉽게 하는 것인지 우리와 친근한 일상 생활속에서 사례를 찾아보자. <그림 1>에 비빔밥과 샐러드를 만드는 경우의 식자재의 준비 사례를 예로 들었다. 두 가지 음식 모두 다양한 식재료가 사용된다. 모든 식재료가 종류별로 가지런히 준비되어 있어 필요한 만큼 덜어서 식단에 소개되어 있거나 기호에 맞는 비빔밥 또는 샐러드를 만들 수 있다. 비빔밥의 재료로 신선한 서양식 샐러드를 만들 수 없고 생야채, 과일, 피클로 조리된 재료를 사용하는 비빔밥을 만들 수 없음은 자명하다. 두가지 음식 모두 오이와 당근과 같은 공통된 재료가 들어가지만 썰어 놓은 모양도 다르고 조리상태도 다르기 때문에 억지로 모양을 비슷하게 만들어도 기대하는 맛을 낼 수는 없다. 용도에 맞게 준비해 놓았을 때 활용하기 쉽고 적은 노력으로 목표를 달성할 수 있다. 아무리 신선한 샐러드를 준비한다고 하더라도 직접 밭에 가서 필요한 재료를 채취하여 적당한 크기로 자르거나 썰어서 사용해야 한다면 작업효율이 매우 낮아져(생산성이 떨어져) 현실적이지 못하다. 목적에 맞는 재료와 양을 정확하게 파악하고 있다면 활용하기 쉽게 준비할 수 있다.  신선도가 가장 중요한 것이라면 다소 작업효율이 떨어지더라도 밭에서 직접 따다가 샐러드를 만드는 방법도 있을 것이고 재료의 신선도를 관리하는 것도 선택지가 될 수 있을 것이다.  만약 여러가지 재료들이 섞여 있는 경우라면 어떨까? 음식이 완성되더라도 기호에 맞지 않거나 의도와 다른 모양과 맛을 내게 될 것이다. 각각의 재료가 용도에 맞게 분리된 상태로 정리되어 있다면 필요한 재료를 필요한 만큼 골라서 편리하게 사용할 수 있다. 활용하기 쉽게 재료를 준비하고 활용하기 쉽게 정리 정돈된 상태로 재료를 배치해서 보여주어야 가능한 것이다.  
유우식 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 65
어드밴스 스틸과 함께 하는 철골구조물 BIM 설계 실무 (9)
넘버링의 중요성   오토데스크 어드밴스 스틸(Autodesk Advance Steel)은 오토데스크의 건축, 엔지니어링, 시공 전반을 다루는 건축·엔지니어링·건설 컬렉션(Autodesk Architecture, Engineering&Construction collection)에 포함되어 있는 17개 소프트웨어 중 하나이며, 철골구조 BIM설계에 특화되어 있다. 파라메트릭 기능을 활용한 3차원 철골구조 모델링 프로그램으로 복잡한 철골 곡선 모델링에 우수하며 자동 접합 상세, 모델 검증을 수행할 수 있다. 검증된 모델을 통한 정확한 물량산출과 제작/설치를 위한 시공도면을 필요한 형식에 맞춰 실시간 생성할 수 있고, 잦은 설계 변경에 따른 리비전 관리가 용이한 소프트웨어이다.  이번 호에서는 문서화 작업을 수행하기 위해 중요한 첫 번째 작업인 넘버링에 대하여 알아본다.   ■ 유상현 | 오토데스크 어드밴스 스틸의 원개발사인 프랑스 Graitec의 아태지역 프로덕트 매니저(Asia-Pacific Product Manager)로 싱가포르에서 다년간 교육과 기술지원을 업무를 수행하였다. 현재는 라인테크시스템의 Porch건축사사무소에서 기술 컨설턴트로 근무하고 있으며, 한국디지털교육원의 전문강사로 어드밴스 스틸 실무교육을 담당하고 있다. 또한 어드밴스 스틸 관련 기술 카페 및 SNS, 유튜브 등에서 다양하고 활발한 활동을 하고 있다. 이메일 | sh.yu@linetek.co.kr   넘버링의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다. 넘버링은 전체 모델을 관리하기 위해 개별 부재에 Identity를 부여하는 단계이다. 어드밴스 스틸에서는 넘버링(Numbering) 기능을 실행하여 부품 번호(Single Part)와 조립 번호(Assembly), 그리고 추가적으로 예비번호(Preliminary mark)를 일괄적으로 배정한다. 예비번호(Preliminary mark)도 유용하지만 주요 번호인 부품 번호(Single part)와 조립 번호(Assembly)을 위주로 알아본다.   1. 넘버링에 대한 기본적인 수행 방법 및 옵션 앞서 설명한 바와 같이 넘버링은 모델로부터 문서들을 추출하기 위해 수행해야 되는 첫 번째 작업이다. 우리가 일반적으로 말하는 문서는 물량산출서(BOM : Bill of Materials)과 도면(Details) 그리고 NC 데이터를 의미한다.  우선 넘버링 수행 전의 부재와 수행 후의 부재가 어떻게 다른 지 확인해 보기로 한다. 부재 번호를 확인하기 위하여 부재를 더블 클릭한다. 넘버링의 확인은 개별 부재의 Naming 탭에서 확인할 수 있다. 넘버링 작업을 수행하기 전에는 모든 부재들이 ‘Not defined’로 되어 있다.   그림 1. 넘버링 작업 전의 부재 마크 화면   그림 2. 넘버링 작업 후의 부재 마크 화면  
유상현 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 81
오토데스크 포지 디지털 트윈 코드 분석 및 UML 구조 역설계
BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크   이번 호에서는 오토데스크 포지 디지털 트윈(Autodesk Forge Digital Twin) 소스 예제를 간단히 분석한다. 쉬운 이해를 위해 구조와 소스 코드를 먼저 분석하고, 이를 UML(Unified Modeling Language)로 표현해 구조를 역설계한다. 이를 통해 실무적 관점에서 플랫폼 기반의 디지털 트윈 서비스 개발 절차 및 방법, 고려사항 등을 확인해본다.     ■ 강태욱 | 건설환경 공학을 전공하였고 소프트웨어 공학을 융합하여 세상이 돌아가는 원리를 분석하거나 성찰하기를 좋아한다. 건설과 소프트웨어 공학의 조화로운 융합을 추구하고 있다. 팟캐스트 방송을 통해 Engineering digest와 관련된 작은 메시지를 만들어 나가고 있다. 현재 한국건설기술연구원에서 BIM/GIS/FM/BEMS/역설계 등과 관련해 연구를 하고 있으며, 연구위원으로 근무하고 있다. 이메일 | laputa99999@gmail.com 페이스북 | www.facebook.com/laputa999 홈페이지 | https://sites.google.com/site/bimprinciple 팟캐스트 | http://www.facebook.com/groups/digestpodcast   오토데스크에서 제공하는 예제 프로그램은 디지털 트윈의 특징 중 물리모델과 디지털모델의 연결, 실시간 IoT 센서 정보 반영, 시뮬레이션, 클라우드와 같은 기능을 오픈소스로 구현한 것이다.   그림 1. 포지 디지털 트윈 데모(소스코드 : https://github.com/Autodesk-Forge/forge-digital-twin)   오토데스크 포지 디지털 트윈 소프트웨어 아키텍처 분석 방법은 먼저 소스코드와 GUI 뷰를 분석한 후, 객체 및 클래스 정적 구조, 시퀀스 동적 구조를 역설계하는 순서로 진행한다.   1. 컴포넌트 구조 및 실행 방법 이 소프트웨어는 오토데스크 포지, Node.JS 자바스크립트 런타임 플랫폼, express 웹서버, Bootstrap UI 테마, MongoDB 데이터베이스를 사용하고 있다. 오토데스크 포지에 가입하고, 앞에 언급된 컴포넌트를 모두 설치한 후 다음 명령을 실행해 웹서버를 구동한다. git clone https://github.com/Autodesk-Forge/forge-digital-twin npm install export FORGE_CLIENT_ID=<client-id> export FORGE_CLIENT_SECRET=<client-secret> export FORGE_MODEL_URN=<model-urn> export MONGODB_URL=<mongodb-connection-string> npm start  
강태욱 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 124
소형 항공 플랫폼용 구동부 시스템의 DfAM 적용을 통한 비행체의 급기동 성능 향상 사례
금속적층제조를 위한 시뮬레이션의 활용 (2)    이번 호에서는 비행체의 급기동 성능 향상을 위한 구동부 시스템 부품의 일체화 적층제조와 시뮬레이션을 활용에 대하여 자세히 다루고자 한다.   ■ 유병주 | 태성에스엔이 금속적층제조(DfAM) 연구소 소장이다. 구조해석 분야의 오랜 경험과 통찰력을 바탕으로 금속적층제조 분야의 설계, 해석 및 3D 프린팅 소재, 제품에 대한 연구를 총괄하며 다양한 국책지원사업에 참여하고 있다.  홈페이지 | www.tsne.co.kr ■ 황우진 | 태성에스엔이 DfAM 연구소 책임연구원이다. DfAM 전문가로서 설계부터 제작까지 수반되는 애디티브 솔루션(Additive Solutions) 전문 해석을 담당하고 있다. AM 교육 담당과 함께 DfAM 및 제조 성공 사례를 발굴하며 DfAM의 표준을 제시하고 있다.     홈페이지 | www.tsne.co.kr   소형 항공 플랫폼용 구동부 시스템은 고해상도 위성카메라용 안테나 장치, 발사체의 자세 제어 장치, 미사일의 대상물 추적 장치 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 이러한 구동부 시스템은 중력가속도의 수십 배에 달하는 가속 충격을 견뎌야 하며, 진동에 의한 공진 현상을 최소화하여 개발된다. 일반적으로 구동부 시스템의 주요 부품은 통(Monobloc)가공방법으로 제조되는데, 그 이유는 여러 부품으로 이루어질 경우 부품들을 조립한 후 강성이 약화되어 정밀 제어가 어려워지기 때문이다. 통가공을 위한 소재는 절삭가공성이 우수한 스테인리스 스틸 계열 소재가 널리 사용되고 있다.  구동부 시스템의 회전체들은 뛰어난 운동응답성능이 필요하다. 따라서 축을 회전시키기 위하여 사용되는 모터는 높은 토크를 필요로 하며 크고 무거운 고용량의 모터가 장착된다. 일반적으로 센서용 구동부 시스템은 센서의 성능을 보장하기 위해 비행 플랫폼의 최외각에 배치된다. 이것은 비행체의 무게 중심에서 제일 멀리 구동부 시스템이 위치한다는 것을 의미한다. 구동부 시스템이 무거울 경우, 비행체의 비행거리에 영향을 미칠 뿐만 아니라 회전운동 능력에도 심각한 영향을 끼친다.  구동부 시스템의 부품을 경량화하면 보다 가벼운 모터를 사용할 수 있다. 따라서 구동부 시스템이 경량화된다. 구동부 시스템의 경량화는 비행체의 회전운동 능력을 획기적으로 향상시켜준다. 비행체에서 본다면 구동부 시스템의 구조 부품은 매우 작지만, 이것을 경량화할 경우 선순환을 일으켜 전체 성능의 개선을 일으킬 수 있다. 작은 부품의 경량화가 어떻게 전체 비행체의 성능을 향상시킬 수 있을까? 답은 관성모멘트에 있다. 회전체에서는 경량화를 넘어 관성모멘트를 고려한 설계를 해야 한다. 구동부 시스템에서 무엇을 개선하고, 어떻게 개선해야 할까? 기존 구동부 시스템을 다시 살펴보며, 솔루션을 찾아보자. ■ 질문 1 : 통가공한 스테인리스 스틸 부품의 대안이 있는가?  ■ 답변 1 : 스틸보다 비중이 낮은 경금속으로 소재를 대치하고 일체화 적층제조 적용 ■ 질문 2 : 무게중심을 고려한 관성모멘트 최소 설계가 가능한가? ■ 답변 2 : 시뮬레이션 도출 설계 시, 관성모멘트 최소화와 무게중심 고정을 시뮬레이션에 반영   이번 호에서는 비행체의 급기동 성능 향상을 위한 구동부 시스템 부품의 일체화 적층제조와 시뮬레이션을 활용에 대하여 자세히 다루고자 한다.   1. 구동부 시스템 부품의 일체화 적층제조와 시뮬레이션 활용 스테인리스 스틸 소재는 알루미늄, 티타늄과 같은 경량 소재 대비 비중이 높아 상대적으로 상당한 무게를 지니고 있다. 따라서 제품화에 따른 구동부 전체 시스템의 무게가 무거워질 수밖에 없다. 또한 통가공이라는 것은 자원의 효율적 이용이라는 측면에서 볼 때 매우 낭비이다. 그리고 절삭을 위한 절삭툴 접근이 제한되므로 만들 수 있는 모양에 제한이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 개발에서는 고강도, 경금속 소재를 이용한 3D 프린팅을 제안하였다. 내식성, 내열성이 우수하고 스테인리스 스틸 대비 무게가 40% 정도 가벼운 티타늄 소재를 선정하였고 DfAM 과정을 통하여 구동부 시스템의 무게와 회전 저항을 대폭 줄일 수 있는 방안을 제시하였다. 지금부터 금속 3D 프린팅을 통한 구동부 시스템의 경량화 개발에 대하여 자세히 다루어 보고자 한다. 이번 개발에 적용한 구동부 시스템은 크게 기계 가공이 필요한 기구물과 구동부로 분류된다. 이번 개발에서는 핵심 3가지 제작 파트인 Body Housing, Payload Support Plate, Gear Set에 대한 경량화 설계를 수행하였고 이후 실제 3D 프린팅 제작까지 완료하였다. <그림 1>은 이번 개발에 적용된 최초 설계 모델이다. 위 3가지 파트와 설계 요구사항을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, Body Housing 은 구조물에 부가되는 하중을 지지해야 하기 때문에 구조 강성/강도가 매우 중요하다. 플랫폼의 운용 조건에 따라 매우 큰 하중이 적용되게 되며, 비행 플랫폼의 특성 상 하중은 X, Y, Z 방향에 모두 적용된다. 또한 구동 구성품이 배치되어야 하는 영역이 필수적으로 필요하여 재료를 재배치하는데 매우 큰 제약이 따르지만, 비행 플랫폼의 운용 성능을 극대화하기 위해서는 반드시 경량화되어야 한다. 둘째, Payload Support Plate는 자체 무게의 경량화가 필요할 뿐만 아니라 회전 구동에 직접 관여하는 대상이기 때문에 무게 중심이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 무게 중심이 축 중심에 있지 않을 경우 질량관성모멘트가 커지게 되어 더 높은 토크의 모터 성능이 필요하다.  셋째, Gear Set 또한 Payload Support Plate와 마찬가지로 경량화가 필요하고 질량관성모멘트 최소화가 필요한 파트이다. 단순 기어 구동 시스템으로 특별히 강도/강성을 필요로 하지는 않으나 회전 구동에 직접 관여하는 부품이므로 DfAM을 통한 질량관성모멘트 개선이 중요하다. 또한 Gear Set는 기존 방식인 기계 가공성을 고려하여 초기 설계가 2개의 파트로 최초 설계되어 있다. 따라서 3D 프린팅을 통한 일체화가 필요한 파트이다.   그림 1. 항공 플랫폼 부품의 기초 설계  
유병주, 황우진 작성일 : 2021-07-01 조회수 : 70
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