기계설계 개요
기계설계란?
기계설계는 특정 성능을 갖춘 기계를 제작하는 데 필요한
다양한 구성 요소의 재료, 형태, 치수 등을 2차원 도면에 제도하고
결합품의 구조, 강성, 각 구성 요소에 작용할 힘과 동작 등을
계산하여 구체적인 내용을 명시하는 과정입니다.
최근에는 2차원 설계로 도면에 제도한 내용을 기반으로,
전문 프로그램으로 3D 모델을 생성해 실제 형상을 미리 애니메이션하는 것부터,
공정에서 발생하는 데이터를 취합/분석하여 작업 속도와 품질을 높이고
여러 변수를 심도 있게 예측하는 것까지 영역이 확대되는 추세입니다.
기계산업과 CAD/CAM/CAE
1960년대 초부터 시작해 오늘날에 이르기까지,
기계산업에서 컴퓨터 프로그램을 응용하는 방식은 나날이 발전해 왔습니다.
제품 자체 개발의 필요성이 높아지고 있는 최신 트렌드의 확산으로
공작기계, 플랜트, 건설기계, 반도체 장비, 디스플레이 장비 등
다양한 종류의 기계장비 설계에 CAD/CAM/CAE 기능을 모두 통합하여
활용할 수 있는 프로세스의 구축이 크게 요구되고 있는 분위기입니다.
CAD/CAM 두 가지 주요 기능만 통합하는 프로세스로는 기계설계에서
가장 중요한 요소 중 하나인 구조/응력/열/진동/유한요소 등
해석 문제를 해결할 수 없었던 데 비해,
고급 시각화 및 해석 기능까지 모두 통합된 프로세스를 자체 보유할 경우
인건비/원가 절감, 제품 차별화, 작업 시간 단축, 신규 거래처/고객 확보 등
기계제품 개발에 있어 수많은 긍정적인 효과를 기대할 수 있습니다.
기계설계 대표 프로그램
오토캐드 & 인벤터 & 3ds Max
가장 활발히 활용되는 기계설계 프로그램으로는
오토캐드(AutoCAD)가 있습니다.
오토캐드는 40년의 역사를 자랑하는 도면 작성 특화 소프트웨어로,
건축/기계/전기를 비롯한 여러 산업군에 유용한 전문화 툴셋 7가지를 지원합니다.
3차원 기계설계 프로그램으로는
인벤터(Inventor)와 3ds Max가 많이 쓰이고 있습니다.
인벤터는 전문적인 기계설계 뿐만 아니라 비선형 응력/열/진동/피로 시뮬레이션,
데이터 관리, BIM 객체 변환, 애니메이션 기능까지 지원하는 소프트웨어입니다.
3ds Max는 3D 렌더링 및 애니메이션에 특화된 설계 시각화 소프트웨어입니다.
2D 기계설계 대표 프로그램, 오토캐드(AutoCAD) 활용 팁
3D 기계설계, 왜 인벤터(Inventor)로 해야 할까요?
1. 자유롭고 유연한 타 CAD 프로그램 작업물 활용
AnyCAD 기술
기존에 작업한 CAD 프로그램 종류와 상관 없이 원본 파일을 그대로 받아들일 수 있으며,
직접 편집 기능을 통해 모델을 자유롭게 수정하고 개선 사항을 반영할 수 있습니다.
2. 시뮬레이션을 통한 아이디어 사전 검증
엔지니어 및 해석 전문가를 위한 범용 FEA(유한 요소 해석) 도구 - Inventor Nastran
선형/비선형 구조 해석과 응력 해석이 지원되어 기계 제작에 앞서 여러 아이디어를 검증할 수 있습니다.
3. 형상 네스팅을 통한 수율 극대화 및 협업 강화
CAD에 내장된 형상 네스팅 도구 - Inventor Nesting
실제 형상을 네스팅하여 재료를 관리하고 배치를 최적화함으로써 수율을 극대화하고 비용을 절감할 수 있으며
네스팅 스터디 결과물을 공동 작업자와 공유함으로써 협업을 강화할 수 있습니다.
4. 공차 분석을 통한 설계 품질 개선
누적 공차 분석 도구 - Inventor Tolerance Analysis
공차를 지정함과 동시에 데이터 기반 의사 결정이 가능해져 기계 제조에 드는 비용을 절감하고 품질을 개선할 수 있습니다.
5. 모델링 기반 의사소통 강화
파라메트릭 모델링 / 어셈블리 모델링 / 프리폼 모델링
다양한 모델링 기능을 2D CAD과 함께 활용하여 제품을 형상화하면 의사소통이 강화되어 비효율적인 재작업 횟수를 줄일 수 있습니다.
6. 데이터 통합 관리를 통한 개발 환경 최적화 및 개발 주기 추적
데이터 통합 관리
설계 프로세스와 하위 공정에서 발생한 데이터가 모두 연결되어 개발 환경을 최적화하고 제품의 개발 주기를 추적할 수 있습니다.
7. 개별 도구 연결을 통한 전기 & 기계 시스템 동시 설계
개별 도구 실시간 연결
2D 전기 설계와 3D 모델링 간 데이터가 실시간 공유되고 동기화가 자동으로 이루어져 모든 작업자가 항상
최신 설계 상태로 작업할 수 있으며, 전기 구조도 구성 요소에 매핑된 3D 부품 카탈로그도 얻을 수 있습니다.
8. 오토캐드 호환성 기반 2D & 3D 설계 최적화
오토캐드(AutoCAD) 호환성
같은 오토데스크사 제품인 오토캐드와의 강력한 연계성 및 호환성으로 최적화된 2D & 3D 기계설계 및 의사소통이 가능합니다.
9. 사실적인 렌더링 & 애니메이션을 통한 차별화
설계 시각화
렌더링, 애니메이션 등 설계 시각화 기능으로 고객에게 직관적인 정보를 전달하여 경쟁 업체와의 뚜렷한 차별화를 이룰 수 있습니다.
2D & 3D 통합 기계설계
제조 통합 솔루션, PDMC
PDMC(Product Design & Manufacturing Collection)는
인벤터 외에도 오토캐드, 3Ds Max, 퓨전360, Vault 등
디자인부터 설계, 해석, 제조, 데이터 관리에 필요한
모든 소프트웨어가 포함된 패키지 솔루션입니다.
PDMC 기계설계 프로세스
설계 시각화를 기반으로 신속하고 정확한 제품을 개발하기 위한
2D & 3D 워크플로우 통합
1. 2D 위주 기계설계 방법
주 도구
AutoCAD(2D) : 컨셉 설계, 세부 도면 작성
보조 도구
Inventor(3D) : 오토캐드로 작성한 도면에 포함된 스케치, 데이터 기반 모델 생성, 활용
2. 3D 위주 기계설계 방법
주 도구
1) Inventor(3D) : 모델 작성, *시뮬레이션, CAM, 렌더링/애니메이션, 분해도 추출, 데이터 관리
*Inventor Nastran : 비선형 응력, 열, 진동, 피로 시뮬레이션
2) 3ds Max(3D) : 모델 파트별 구동 축 확인, 파츠 연결, Key 애니메이션 설정
보조 도구
AutoCAD(2D) : 컨셉 설계, 도면화 작업, *간단한 수정 작업(3D 모델과 자동 연동)
* 3D 모델 수정 시 2D 도면이 자동으로 업데이트됩니다.
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