적용사례

3D 스캐너

쾌속 조형(RP)

구형 보닛 장식물을 새롭게 탄생시키다

포드, 롤스 로이스, 다임러, 벤츠는 자동차 제조업계의 초창기를 화려하게 장식한 회사들 입니다. 요즘 전 세계의 수많은 자동차 애호가들이 희귀한 클래식 자동차를 손보고 복원하는 일에 정성을 쏟고 있습니다. 그 중에는 만들어진 지 100년도 넘은 차도 있습니다.

하지만 이렇게 귀중한 앤티크 자동차를 실제로 주행할 수 있는 상태로 보존하는 데에는 어려움이 따릅니다. 지난 몇 년간 진품 예비 부품에 대한 수요를 충족하기란 날이 갈수록 어려운 일이 되었습니다.

목표와 측정 대상

미국의 럭셔리 자동차 제조 업체인 Packard Motor Car Company에서 20세기 전반에 만들었던 고급 차에도 바로 이런 문제가 생겼습니다. 엔진 구성 부품의 예비 부품과 수요가 높은 다른 부품이나 항목 중에서 특히 수많은 Packard社의 자동차 소유주들이 애타게 찾고 있는 것이 있다면, 다양한 클래식 자동차 모델의 정교하고 섬세한 장식품이라 할 수 있습니다.

1930년대와 40년대에 걸쳐 여러 Packard 차량 모델에 장식되었던 “속도의 여신(Goddess of Speed)“ 장식품도 이렇게 많은 사람들의 애를 태우는 품목 중 하나입니다. 진품을 구하려면 오랜 시간을 들여 비싼 값을 치러야 하는 경우가 잦습니다. 그 대신 현실적인 방식으로 부품을 구할 수 있는 손쉬운 기술 방안이 있습니다. 세부 사항까지 꼼꼼히 살린 복제품을 만드는 것입니다. 복제품을 만드는 데에는 기본적으로 두 가지 주요 생산 방식이 있습니다. 하나는 3D 프린터를 사용한 쾌속 조형 방법이고, 또 다른 하나는 진품의 주형을 역설계 방식으로 만드는 것입니다. 이러한 방식에 필요한 진품 표본의 3차원 데이터세트를 생성하는 데 큰 도움을 얻을 수 있는 장비가 바로 Breuckmann smartSCAN입니다.

측정 시스템 및 준비

smartSCAN은 비접촉식 스캔 공정으로, 스캔할 대상이 민감하거나 부서지기 쉬운 소재라도 측정할 수 있습니다. 이 디지털화 프로젝트는 크게 두 가지 단계로 구성되어 있습니다. 첫 번째 단계에서는 smartSCAN 을 사용하여 예의 보닛(라디에이터) 장식물의 3차원 데이터를 캡처합니다. 그 결과 얻어낸 진품 피규어의 가상 이미지(STL 데이터세트)를 기반으로 하여 3D 프린터로 복제품을 만듭니다(쾌속 조형 방식).

엔진과 차량 구성 부품을 만드는 경우에는 이 스캔 데이터를 역설계 소프트웨어인 XOR3를 사용하여 표면 모델로 변환할 수 있습니다. 다음으로 이것을 알루미늄 주형과 같은 것을 만드는 데에 사용합니다.

작업 흐름

구성 부품의 데이터를 획득하는 데에는 턴테이블을 사용합니다. 이렇게 하면 측정 대상의 디지털 데이터화를 사실상 완전히 자동화된 방식으로 수행할 수 있습니다. 이 단계에서 누락된 부분은 추가로 측정 작업을 몇 번 더 수행하면 쉽게 보정할 수 있습니다.

진품 피규어에 긁힌 자국이나 구멍이 있는 부분도 스캐닝 공정 중에 포착됩니다. 이러한 흠집을 교정하는 것은 쉽습니다. 해당되는 대상의 디지털화된 데이터세트에서 흠집을 없애거나 역설계 과정에서 수정하기만 하면 됩니다. 결과적으로 매번 흠잡을 데 없이 완벽한 표면을 가진 복제품이 탄생하게 됩니다. 이러한 장식물의 디지털 이미지는 여러 가지 표준 데이터 형식으로 제공됩니다. 그 중에서도 STL 형식 데이터는 추후 3D 프린터로 대상을 만들기 위해 반드시 필요한 형식입니다.

주형을 만들려면 대상 전체의 데이터 획득이 완료되는 순간 3D 데이터세트(다각형 그물망 형태)로 계산된 결과가 역설계 소프트웨어 Rapidform XOR3로 내보내 집니다. 대상의 3차원 모델을 스캐닝 과정에서 얻어내어 역설계 공정을 수행하고 완벽한 CAD 데이터세트를 생성하는 것입니다. 역설계가 제대로 되었는지 확인하기 위해 3D 모델(다각형 그물망)과 역전된 데이터세트(CAD 모델)를 서로 비교하는 작업도 고작 몇 초 만에 끝납니다. 이 과정에서 진품과 다른 오차가 발견되면 그 내용이 의사 색상 매핑 방식을 사용하여 시각화됩니다. smartSCAN을 사용하면 정확도가 매우 높은 디지털화 결과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 엔진 구성 부품도 굉장히 정밀하게 3차원으로 재현할 수 있고, 이 데이터를 전문 소프트웨어 Rapidform의 힘을 빌려 이어지는 생산 공정에 이용할 수 있습니다.

결론

smartSCAN은 자동화된 디지털화 접근법을 사용하기 때문에 대상의 데이터 용량이 상당히 큰 경우에도 스캐닝 프로젝트가 모두 효율적이고 안정적인 작업 흐름으로 진행되도록 보장합니다. 측정 결과를 직관적으로 신속하게 평가한 보고서를 생성하기 때문에 사용자는 이후 가공에 사용할 수 있는 종합적인 데이터 기반을 얻게 됩니다. 이 기능은 생산 공정에서 자재를 효율적으로 사용할 수 있도록 하며, 최종적으로 생산된 복제품이 미세한 부분까지 진품과 완전히 똑같은 모양으로 만들어지도록 보장합니다.

진품 부품을 더 이상 원하는 수량만큼 구할 수 없게 된 경우, 이제 최신 기술이 새롭고 효율적인 대안을 제공합니다. 쾌속 조형(RP) 또는 주형 방식을 활용한 복제품 생산이 좋은 예입니다.

Breuckmann smartSCAN 은 각 공정에 필요한 3D 데이터를 쉽고 빠르게, 믿을 수 있는 방식으로 생성합니다. 이러한 기발한 접근 방식을 통해 “속도의 여신“은 앞으로도 길고 긴 '자동차의 삶'을 살 수 있게 되었습니다.

이 자리를 빌어 Peter Herzog씨께 희귀한 진품 “속도의 여신"을 대여해 주신 점에 대해 진심으로 감사의 말씀을 드립니다.

 

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"AICON측정장비의 도입이 당사의 품질보증 역량을 증진시켜 주었습니다."

Florian Windler, 스위스 아도프 소재 Serto社

"AICON 3차원 스캐너로  CMM보다 훨씬 더 빠르게 데이터를 획득할 수 있어 시간을 효율적으로 관리할 수 있게 되었습니다."

Jürgen Weber, 독일 지그마링엔 소재 Messtechnik Zollern社

 
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