CAD 이해:주요 이점 및 신속한 프로토타이핑 애플리케이션

CAD는 컴퓨터 지원 설계(Computer-Aided Design)를 의미하는 용어입니다. 제안된 제품의 3차원 모델을 만들기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 프로세스입니다. 이러한 유형의 소프트웨어는 초안과 모델을 생성하기 위해 많은 산업에서 사용됩니다. 정확한 측정을 통해 2차원 도면과 3차원 모델을 모두 디자인하는 데 사용할 수 있습니다.

이 기사를 읽고 계시다면 수동 핸드 드로잉에 비해 CAD가 갖는 이점 및/또는 신속한 프로토타이핑 및 컴퓨터 지원 제조에서의 중요성을 알고 싶으실 것입니다. 설계에서 CAD의 중요한 역할과 CAD가 제품 개발 워크플로를 어떻게 단순화하는지, 특히 원격 작업이 새로운 표준이 되고 있는 이 시대에 인식하는 것이 중요합니다.

컴퓨터 지원 설계(CAD)란 무엇인가요?

컴퓨터 지원 설계 소프트웨어의 기원은 Ivan Sutherland가 Sketchpad를 개발하고 Patrick J. Hanratty 박사가 1971년에 ADAM(Automated Drafting and Machining)을 도입한 1963년으로 거슬러 올라갑니다.

그 이후로 컴퓨터 지원 엔지니어링 및 설계 소프트웨어는 설계 작업 흐름을 쉽고 즐겁게 만들어 주는 자동화된 기능 세트와 설계 도구를 도입함으로써 컴퓨터 시스템이 개선되면서 많은 발전을 이루었습니다. CAD가 개발되기 전에 디자이너는 연필, 자, 컴퍼스, 제도판, 정사각형 등을 사용하여 2D 도면을 작성했습니다.

CAD는 Computer-Aided Design의 약자로 엔지니어링, 건축, 산업 제품 설계 분야에서 제품 및 구조의 2D 및 3D 모델링을 위해 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 것입니다. 이는 종이와 연필 스케치를 대체하는 것 이상으로 엔지니어, 디자이너, 기술자 및 건축가에게 완전히 새로운 수준의 가능성을 제공합니다.

CAD는 수동 제도에 비해 어떤 장점이 있나요?

CAD는 오늘날 설계 시장에서 필수적인 도구가 되는 수동 도면에 비해 여러 가지 장점을 제공합니다. 이러한 장점은 현대 엔지니어나 제품 디자이너에게 다양한 방식으로 도움이 됩니다.

1. 생산성

CAD 프로그램은 설계 프로세스의 생산성을 높이는 다양한 도구와 기능을 추가하여 지속적으로 발전하고 있습니다. 이러한 도구는 제품 개발 시간을 단축하여 결과적으로 생산 비용을 절감하고 실수할 여지를 줄여 제품의 품질을 향상시켜 오류를 줄이는 데 도움이 됩니다.

수동으로 그리는 경우 변경이 필요한 경우 스케치를 버리고 완전히 처음부터 시작해야 합니다. 디지털 도면은 CAD 설계 프로그램을 사용하여 훨씬 쉽게 편집할 수 있으며 처음부터 다시 그릴 필요 없이 무한한 수정 변형을 만들 수 있습니다. 단일 모델의 여러 부분을 여러 디자이너가 개별적으로 그려 CAD로 조립할 수 있습니다.

그리고 거의 모든 CAD 시스템에는 설계자가 적합한 크기를 선택하고 조립할 수 있는 표준 구성요소 세트(예:볼트, 나사, 너트 등과 같은 패스너)가 있습니다. 2D 도면, 단면도, 세부 도면 및 보조 도면은 기본 표준 규칙에 따라 3D 모델에서 생성될 수 있습니다.

2. 정확성

수동 제도는 정밀한 기술 도면 작성 시 CAD 제도에 적합하지 않습니다. CAD 프로그램에는 설계자가 오류 비율을 줄이는 데 도움이 되는 설계 및 도면 규칙과 표준에 따라 개발된 기능과 도구가 있습니다. 그리고 수동 도면으로는 극도로 어려운 설계의 복잡한 기능을 CAD에서는 훨씬 쉽게 만들 수 있습니다.

3. 가독성

CAD 도면에서는 그렇지 않은 수동 도면이 때때로 명확하지 않을 수 있습니다. 모델이 매우 복잡하고 부품과 기능이 많더라도 CAD 프로그램은 도구를 숨기고 표시하여 일시적으로 중요하지 않은 부품을 제거하고 종이와 연필 그림으로는 완전히 불가능한 나머지 특정 세부 사항에 집중해야 합니다.

또한 CAD 설계에서 3D 등각투영 및 단면도를 사용할 수 있으면 수동 설계에서는 매우 시간이 많이 걸리는 작업인 회전 및 슬라이싱이 각각 가능하므로 가시성과 이해가 향상됩니다.

4. 프레젠테이션

움직임을 시뮬레이션하고, 단면별로 내부 부품을 보여주고, 다양한 측면에서 보여줄 수 있으므로 프로토타입을 제작할 필요 없이 가상 모델을 통해 디자인을 제시함으로써 고객과 동료에게 쉽게 영향을 미칠 수 있습니다. 부품마다 색상이 다른 렌더링된 3D 모델을 사용하면 엔지니어링 배경 지식이 없는 일반인에게도 디자인의 기능과 미학을 쉽게 전달할 수 있습니다.

5. 후속 작업

 도면 작성 외에도 CAD 소프트웨어에는 수학 방정식을 사용한 엔지니어링 계산 및 분석 기능이 있습니다. 예를 들어, 제품 디자이너는 일반적으로 CAD 프로그램에서 한 번의 클릭으로 모델의 기하학적 특성(면적, 부피, 무게 중심 등)과 질량 특성(질량, 밀도)을 계산할 수 있습니다.

또한 많은 CAD 프로그램은 동작 연구 및 시뮬레이션, 파라메트릭 모델링, 구조, 열, 유체 등의 유한 요소 분석을 지원하여 설계자가 제조 전에 모델 강도, 기능 및 기타 속성을 분석하고 향상시키는 데 도움이 됩니다.

공유 및 협업

수동 드로잉에 비해 CAD 드로잉의 또 다른 큰 장점은 한 디자이너가 모델을 만들어 지구 반대편에 있더라도 다른 디자이너에게 보낼 수 있다는 것입니다. 수신자는 모델 기록을 보고 모델이 어떻게 설계되었는지 정확히 확인하고 편집할 수 있습니다.  수동으로 그리는 것은 너무 어렵습니다.

대부분의 CAD 시스템은 엔지니어가 어디서나 모든 장치에서 동일한 설계를 실시간으로 동시에 편집할 수 있는 클라우드 공유 및 자동화된 데이터 관리 도구를 채택하여 원격 작업을 위한 협업을 지속적으로 쉽게 만들고 있습니다.

6. 문서

모델링 후에는 부품, 어셈블리, 하위 어셈블리, BOM의 선형 및 각도 치수와 측정값이 디지털 방식으로 기록되고 저장되어 나중에 참조하고 사용할 수 있습니다. 기존의 수작업 드로잉의 경우 손상되거나 품질이 저하될 수 있는 스케치 용지를 보관해 두어야 합니다.

CAD의 산업 응용

오늘날 상용 CAD 소프트웨어 패키지는 시간을 절약하고 CAM과 같은 다른 컴퓨터 지원 생산 시스템과의 원활한 협업 및 원활한 통합을 보장하므로 공장, 설계 사무실 및 학계에서 설계 도구를 갖추는 데 필수입니다.

많은 산업; 공장, 건축, 제품 디자인 사무소 등을 포함한 여러 곳에서 CAD를 활용하여 설계 워크플로우와 최종 제품 납품을 최적화합니다. CAD는 회사 내, 업계 전반 및 동시 엔지니어링 작업 전반에 걸쳐 협업을 강화합니다.

CAD 및 CAM(컴퓨터 지원 제조)

CAD는 상상한 대로 모델을 만드는 것 외에도 CAD/CAM이라는 프로세스에서 디지털화된 제조와 함께 사용됩니다. CAM과 결합하면 CAD는 프로세스 및 생산 계획, 일정 관리, 생산 관리, 품질 관리 등 제품 생산의 전체 단계를 지원합니다.

CAD/CAM에서는 CAD 소프트웨어의 전자 출력 파일이 부품 생산 프로세스에 사용되므로 설계 및 생산 프로세스가 혼합됩니다. 이를 통해 작업 흐름의 어느 부분에서나 변경이 가능하며 원자재에서 완제품으로 이동하는 데 걸리는 시간이 단축됩니다.

CAD 소프트웨어를 사용하면 구조, 열, 진동, 모션 정상 상태 및 과도 시뮬레이션을 수행하여 문제를 조사하고 진단할 수 있습니다. 이는 디자인 매개변수를 반복하고 개선 사항을 확인함으로써 작은 변경을 하는 데 도움이 됩니다.

신속한 프로토타이핑 및 제조 분야의 CAD

신속한 프로토타이핑을 통해 디자이너는 여러 번 반복할 필요 없이 자신의 상상력과 혁신적인 아이디어를 실제 생활에 즉시 적용할 수 있습니다. 이는 동료, 고객 또는 최종 사용자와 시각적으로, 실제 경험을 통해 아이디어를 소통하고 피드백을 받고 디자인 컨셉 증명을 얻을 수 있는 놀라운 기회를 제공합니다.

신속한 프로토타이핑은 시간과 낭비를 최소화하고 특히 맞춤형 및 복잡한 제품을 제공하는 회사의 경우 창의적인 디자인 프로세스를 촉진합니다. 거의 모든 쾌속 프로토타이핑 방법은 컴퓨터 지원 설계(Computer-Aided Design)를 사용하여 프로토타입을 제작하므로 CAD가 쾌속 프로토타이핑의 핵심이라고 말할 수 있습니다. 이제 CAD가 가공 및 적층 제조 쾌속 프로토타이핑 기술을 어떻게 자동화하는지 간단히 살펴보겠습니다.

1. CNC 가공을 이용한 CAD

정밀 다축 밀링, 터닝, EDM, 와이어 EDM 및 연삭으로 구성된 CNC 프로토타이핑은 대량의 재료를 제거하여 프로토타입을 만드는 절삭 공정입니다. 다른 프로토타이핑 방법으로는 형태를 만들기 어려운 광범위한 엔지니어링 재료를 CNC 가공으로 만들 수 있습니다. 대부분의 CNC 기계는 절삭 공구 방향, 절삭 속도, 이송 속도 및 절삭 깊이를 지정하는 G 코드로 작동합니다. G 코드는 DXF 형식의 CAD 파일에서 얻을 수 있습니다.

2. 3D 프린팅을 이용한 CAD

CAD 소프트웨어는 사용자에게 처음부터 3D 모델을 만드는 데 필요한 도구를 제공합니다. 그런 다음 이 모델을 처리하고 잘라서 3D 프린터로 보내 인쇄할 수 있습니다. 3D 모델을 만드는 것은 물체나 개념의 실제 복제물을 만드는 첫 번째 단계입니다.

CAD 소프트웨어를 사용하면 모델을 슬라이싱 소프트웨어와 호환되는 파일 형식으로 내보낼 수 있습니다. 이 슬라이싱 소프트웨어는 모델을 3D 프린터에서 해석할 수 있는 G 코드 명령으로 변환합니다. 프린터에 이러한 지침이 있으면 원본 디지털 모델의 물리적 복제본을 만들 수 있습니다.

3. 진공 주조를 이용한 CAD

진공 주조는 실리콘 몰드를 사용하여 진공 상태에서 고품질 플라스틱 및 고무 부품을 만듭니다. 금형 제작에 사용되는 마스터 패턴은 3D CAD 모델로 제작되며 하나의 프로토타이핑 기법으로 제작됩니다.

결론

신속한 프로토타이핑에도 CAD를 사용하면 여러 가지 이점이 있습니다. CAD 소프트웨어는 지속적으로 발전하고 사용자 친화적으로 변하고 있어 경험이 거의 없는 사람들도 복잡한 모델을 더 쉽게 만들 수 있습니다. 또한 CAD로 제작한 프로토타입을 쉽게 수정하고 테스트할 수 있어 설계 프로세스가 더욱 효율적으로 이루어집니다.

이미 CAD 파일이 있고 아이디어를 실현하는 방법이 걱정되시나요? WayKen은 항상 여러분을 돕기 위해 여기 있습니다.

우리는 고품질 프로토타입 및 가공 부품 생산에 있어 탁월한 실적을 보유한 선도적인 쾌속 프로토타이핑 제조업체입니다. 다년간의 가공 경험과 접근 방식을 통해 CNC 가공 서비스, 3D 프린팅, 사출 성형 등 다양한 프로세스를 처리할 수 있습니다. 따라서 오늘 CAD 파일을 업로드하시면 CAD 청사진을 가져와 가능한 최선의 방법으로 생생하게 구현해 드리겠습니다.

자주 묻는 질문

CAD에는 어떤 소프트웨어가 사용되나요?

인기 있는 CAD 소프트웨어로는 AutoCAD, CATIA, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, Onshape 및 Solid edge가 있습니다.

2D CAD 제도에 비해 3D가 갖는 장점은 무엇인가요?

 3D 모델은 엔지니어링 도면에 대한 지식이 없는 사람에게도 더 나은 시각화 기능을 제공합니다. 디자이너가 봤을 때 2D보다 만족감이 더 큽니다. 물론 3D 모델에서 2D 뷰를 생성할 수도 있습니다

CAD의 한계는 무엇인가요?

때때로 디자이너는 CAD로 모델링할 수 있지만 물리적 구현에 비용이 많이 드는 멋진 상상력을 염두에 둘 수 있습니다. CAD 사용자는 각 상용 CAD 프로그램을 사용하기 위한 교육이 필요합니다