nTopology로 마스터하는 격자 설계: 고급 적층 제조 솔루션

적층 제조의 성장과 함께 격자 구조, 즉 반복되는 단위 셀로 구성된 구조에 대한 관심이 뜨겁습니다. 이전에는 제조가 불가능했던 격자는 이제 경량화, 폼 대체, 열전달 향상, 심미성, 소음·충격 흡수 등 다양한 기능에 활용됩니다.

격자를 제조할 수 있는 장비가 있어도 이를 설계할 강력한 소프트웨어가 없으면 소용없습니다. 다행히 고급 모델링 분야에서 많은 혁신이 있었습니다. 새로운 가능성을 여는 기업 중 하나가 nTopology입니다. nTopology의 소프트웨어 nTop Platform이 격자 설계 워크플로를 어떻게 한 단계 끌어올릴 수 있는지 몇 가지 방법을 소개합니다.

컴퓨팅 모델과 인터페이스

nTop의 사용자 인터페이스와 계산 모델에는 소프트웨어를 매우 효율적으로 만드는 많은 기능이 있습니다. 우선, 기하학을 매개변수 방식이 아닌 '암시적(implicit)'으로 표현합니다. 매개변수 모델은 기하학적 피처, 구속 조건, 관계로 구성되지만, 암시적 모델은 연속적인 3차원 수학 필드로 표현되며 이후 CAD 작업은 그 대표 함수를 수정함으로써 수행됩니다. 이를 통해 복잡한 기하학을 빠르고 쉽게 생성할 수 있습니다.

또한 파일이 매우 가벼워 연산과 렌더링이 빠릅니다. 각 작업이 입력을 나타내는 방정식의 수정이기 때문에 '업스트림'에서 피처를 변경한 후 재구축 오류가 발생할 수 없습니다. 반면 매개변수 모델은 업스트림 변경으로 인해 나중에 누락된 구속 조건이나 참조 피처가 생기면 쉽게 '깨집니다'.

인터페이스에서는 직접 변수를 정의하고 커스텀 블록을 만들어 모델을 쉽게 수정하거나 워크플로를 패키징해 다른 부품과 파일에 적용할 수 있습니다. 예를 들어 같은 설계를 여러 크기로 만든다면 기본 부품만 바꿔도 후속 작업이 새 부품에 자동으로 재적용됩니다. 핵심 파라미터만 보여주고 정해진 출력을 생성하는 커스텀 블록을 만들 수도 있습니다. 백만 개의 유사한 부품에 격자를 적용해야 한다면 파이썬 스크립트로 배치 처리를 자동화할 수도 있습니다.

이 민첩성은 격자 설계에 특히 유용합니다. 초보자와 숙련자 모두 격자를 프린트 가능하고 기능적으로 최적화하려면 실험과 미세 조정이 필요합니다. 아래 애니메이션은 격자의 다양한 파라미터를 변경하는 속도가 얼마나 빠른지 보여줍니다.

또한 다른 모델링 프로그램에서 기본 CAD를 변경하면 새 부품을 드롭인해 전체 워크플로가 수정된 기하학에 재적용됩니다. 이를 통해 매 반복마다 모델을 재구축하는 대신 설계에 집중하며 빠르게 움직일 수 있습니다.

필드 주도 설계

nTop의 또 다른 강력한 기능은 다른 기하학, 가져온 데이터, 시뮬레이션 결과 같은 데이터를 사용해 기하학을 조작하는 것입니다. 구멍 두 개가 있는 블록을 예로 들어보겠습니다. 이 구멍을 보강하려면 구멍의 면을 선택해 격자 빔 두께를 램프(ramp)시켜 해당 면에서 두껍게 하고 구멍에서 일정 거리 떨어진 곳에서 최소 두께로 고정할 수 있습니다.

데이터 세트를 가져와 기하학을 구동하는 것도 가능합니다. 이 예에서는 발 압력 맵을 포인트 맵으로 가져와 고압 지점에서 빔 두께를 늘리거나 단위 셀 밀도를 높이는 데 사용합니다. 소프트웨어에는 유한 요소 해석(FEA) 내장 기능이 있어 시뮬레이션 데이터를 생성하고 이를 다시 피드백해 설계를 구동할 수 있습니다. 시뮬레이션 정보 설계에서 시뮬레이션 주도 설계로 이동함으로써 엔지니어는 설계 속도를 높이고 더 나은 성능의 부품을 생산할 수 있습니다. 아래 워크플로는 맞춤형 압력 맵을 가져와 독특한 격자 깔창을 빠르게 생성해 편안함을 극대화하는 신발 미드솔의 대량 맞춤화를 가능하게 합니다.

이 예들은 nTop의 힘의 표면만 긁은 것입니다. Fast Radius에는 nTop 전문가 팀이 있으며, 고급 모델링 소프트웨어의 힘을 귀사의 애플리케이션에 적용할 수 있도록 돕고 싶습니다. 지금 문의해 시작하세요.

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