3D vs 2D CAD 도면: 주요 차이점 및 장점

과거에는 설계자가 종이와 연필 같은 간단한 도구를 사용하여 부품 도면을 그려야 했습니다. CAD 소프트웨어의 등장과 적용으로 제조 산업의 설계 및 생산 방식이 바뀌었고, 곧 CNC 가공 공정으로 들어갔습니다. CAD 파일은 보통 기계 설계 및 제조에 사용되며, 도면 작성을 더 자동화되고 정확하게 만듭니다. CAD 파일을 사용하면 부품의 모든 세부 사항, 내부 특징까지 확인할 수 있으며, 3D 모델을 확대하고 임의의 축으로 회전하여 부품을 더 잘 이해할 수 있습니다. 또한 CAD는 공작물이 CNC 제조 공정을 거치는 움직임을 시뮬레이션할 수 있게 합니다. (관련 글: 가공 제조를 위한 CAD 도면 준비 방법)

대부분의 제조업체가 3D CAD를 채택했습니다. 2D와 3D CAD 중 더 나은 옵션을 선택하려 한다면, 2D와 3D CAD 도면의 차이점을 보고 2D 대비 3D CAD의 장점을 보여드려 이상적인 솔루션을 찾는 데 도움을 드리겠습니다.

2D와 3D CAD 도면의 차이점

1. 정의

2D CAD는 2차원 컴퓨터 지원 설계, 3D CAD는 3차원 컴퓨터 지원 설계입니다.

2. 표현

2D는 평면상에 길이와 높이 정보를 표시하며 깊이가 없습니다. 3D는 3D 도면 또는 모델로 정의되지만, 높이, 너비, 깊이 측면에서 객체를 설명합니다.

3. 기하학

2D CAD 엔지니어링 도면은 직사각형, 정사각형, 삼각형, 다각형 등과 관련이 있는 반면, 3D 엔지니어링 도면에는 원통, 정육구체, 구, 피라미드, 프리즘 등이 포함됩니다.

4. 측정/단위

2D 엔지니어링 도면은 보통 제곱 단위(예: cm²)로 측정하는 반면, 3D 측정은 입방 단위 cm³와 쿼트 리터로 측정합니다.

5. 요소

2D CAD 시스템에서 제품 및 엔지니어링 설계 도면은 보통 기하학적 모델에 의존하는 기하학적 요소(점, 선, 원, 호 등)의 모음으로 간주됩니다. 3D CAD 시스템의 핵심은 제품의 3D 모델로, 컴퓨터상에서 제품의 실제 형상을 나타냅니다. 모델에는 제품 기하학의 점, 선, 면, 실체에 관한 다양한 정보가 포함됩니다.

6. 프레젠테이션

2D CAD 엔지니어링 도면은 평면이므로 설계자는 최종 제품의 외관을 이해해야 하는데, 이는 기술적 배경이 없는 사람들에게 어려울 수 있습니다. 3D CAD 모델을 사용하면 최종 제품을 볼 수 있지만, 대부분의 사람들은 설계를 이해할 수 있습니다. 3D 모델을 소비자와 작업자에게 시연할 때 제품을 더 쉽게 보여주고 설명할 수 있습니다.

2D에서 3D로 전환의 주요 이점

3D 설계의 발전으로 디지털 제조는 엄청난 변화를 겪었습니다. 3D CAD 기술 사용에는 더 풍부한 설계 환경, 더 낮은 오차 범위, 더 빠른 제조 경로 등 많은 장점이 있습니다. 결국 훌륭한 설계는 혁신적인 아이디어에서 완제품까지 가장 쉽고 빠른 길을 찾아 최적화하는 것입니다.

일반적으로 기계 설계 측면에서 2D CAD에 비해 3D CAD 기술과 소프트웨어의 장점은 다음과 같습니다:

설계 품질 향상

3D CAD 기술의 지원으로 현대 기계 생산은 첨단 설계 방법을 사용하여 설계 수준을 높이고 제품 품질을 보장합니다. 최적화, 제품 가상 설계, 유한 요소 응력 해석, 모션 시뮬레이션 등 정보 기술과의 통합이 포함됩니다. 또한 CAD와 CIMS를 생산 조직에 활용하여 기계 제품 설계의 새로운 발전을 촉진합니다.

설계자 생산성 향상

3D CAD 모델링은 설계자가 초기 단계에서 기계 부품을 3D로 시각화하고 필요할 때 즉시 변경할 수 있게 돕습니다. 이는 나중에 설계를 다시 검토할 필요가 없으므로 설계자의 생산성을 향상시킵니다.

문서화 용이성

전통적인 도면 방법은 기계 부품의 다양한 측면을 수동으로 기록하는 것을 포함하며, 이는 지루한 과정이고 높은 정확도가 필요합니다. 3D CAD 모델링은 제품 기하학 및 크기, 재료 사양, 자재 명세서(BOM) 기록 등 유연한 문서화 옵션이 사전 설치되어 있어 부품 설계의 전체 문서화 과정을 단순화합니다.

국제 표준 호환성

3D CAD 설계 사용은 설계가 국제 표준과 호환되도록 보장합니다. CAD는 BSI, ANSI, DIN, CSN, GB, ISO, GOST 도면 플랫폼을 지원합니다. 업계 표준 준수는 내부 커뮤니케이션을 개선하고 더 나은 결과물을 이끕니다.

자동 재설계

다른 기계 부품에 의해 숨겨진 부품의 숨겨진 선을 다시 그리는 것은 전통적인 도면 기술을 사용하는 설계자에게 골치 아픈 작업입니다. 3D CAD는 다른 기계 부품에 의해 숨겨진 부품의 선과 파선을 자동으로 다시 그립니다. 설계에 변경이 있으면 3D CAD가 선과 파선을 자동으로 다시 그려 오류 가능성을 제거합니다.

설계 시간 단축

전통적인 CAD 도면 소프트웨어와 기존 2D 도면 소프트웨어는 매개변수 설계를 구현할 수 없습니다. 그러나 3D CAD의 매개변수 및 변수 설계 과정에서 부품은 구조 크기 변화에 따라 변경되어 적절한 효과를 얻을 수 있습니다. 마찬가지로 부품 크기와 형상이 변경되면 다른 관련 구조도 변경됩니다. 이렇게 3D CAD 기술은 설계자의 작업량을 크게 줄이고 작업 시간을 단축하며 업무 효율을 3~5배 높일 수 있습니다.

고객에게 더 나은 시각화 제공

CAD 소프트웨어는 3D 설계를 통해 부품의 구조적 특징을 생생하고 직관적으로 표시할 수 있습니다. 부품 설계 시 설계자는 3D 엔티티나 매우 복잡한 제약 조건이 있는 3D 엔티티를 사용하여 설계 단계에서 시뮬레이션 조립과 시뮬레이션 작업을 구현하여 설계를 실제 공정에 더 가깝게 만들 수 있습니다. 심지어 부품을 애니메이션화하여 작동 조건을 관찰할 수도 있습니다. 시각적 그래픽은 고객이 부품의 특징과 속성을 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다.

데이터 및 도면 저장

CAD에서 생성된 설계는 향후 참조를 위해 쉽게 저장할 수 있습니다. 일부 표준 부품은 재설계할 필요가 없어 향후 설계 생성에 많은 시간을 절약할 수 있습니다.

비용 절감

3D CAD에는 많은 표준 설계 구성요소가 포함되어 있어 설계자가 처음부터 재설계하는 번거로움에서 벗어날 수 있습니다. 이는 중요한 시간과 비용을 절약합니다. 또한 라이선스 모델링 소프트웨어는 매우 비싸기 때문에 3D CAD 모델링 아웃소싱이 추가 비용 절감을 위해 첫 번째 선택이 됩니다.

CAD/CAM 통합 촉진

전통적인 설계에서 CNC 가공은 CAD 설계를 기반으로 도면을 그리므로, CAD와 CAM에 동일한 부품 데이터 두 세트가 불가피하게 존재하여 관리 혼란을 초래하기 쉽습니다. 3D 설계는 CAD/CAM 통합을 실현할 수 있으므로, 3D CAD 기술은 설계부터 제조까지 전체 제품 공정을 지원합니다. 정보 통합과 정보 흐름 자동화를 통해 CAM이 직접 CAD 정보를 얻어 가공함으로써, 가공을 통해 얻은 제품이 설계와 완전히 일치하도록 보장합니다.

(관련 글: CAD 도면 가져오기 6가지 기법)