맞춤형 스포츠카 제작을 위한 3D 시제품 디자인

독일의 TechArt Automobildesign社는 성공한 자동차 디자인 회사로, 개별적으로 주문 제작하는 자동차 디자인 개발과 생산을 전문으로 하고 있습니다. 

주로 Porche 스포츠카를 기반으로 하여 광범위한 창의적 디자인을 제공하는 이 회사의 활약상은 차체 전체에서부터 내부 피팅은 물론 엔진지 맞춤 튜닝하는 등 다양합니다. 차체 부품의 시제품은 유리 섬유를 사용하여 수작업으로 만들어집니다. 그런 다음 AICON의 3차원 측정 장비의 고해상도 디지털화 기술로 연작 생산 준비를 합니다. 

목표와 측정 대상

측정할 대상은 TechArt GTStreet 리어 범퍼의 수작업으로 만든 시제품입니다. 

이 리어 범퍼의 모델은 유리 섬유로 만들었습니다. 플라스틱 복합 재료로 만들어지는 최종 제품의 연작 생산에 필요한 툴링과 주형을 만드는 작업은 리어 범퍼의 3D 표면 모델을 기반으로 합니다. 리어 범퍼 전체와 완벽하게 대칭을 이루는 모델을 손으로 만드는 것은 불가능한 일입니다. 따라서 처음에는 섬유 유리로 만든 모델의 절반만 디지털화한 다음에야 온전한 하나의 부품으로 완성하게 됩니다. 컴퓨터의 도움을 빌려야 하는 사후 처리 단계에서는, 처음 디지털화한 절반 분량의 모델의 거울상(mirror-image)이 특수 소프트웨어로 만들어집니다. 그런 다음 두 개의 3D 부품이 하나로 합쳐져 완벽하게 대칭을 이루는 하나의 온전한 대상으로 탄생하는 것입니다. 

이 프로젝트는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는 범퍼의 반쪽을 AICON 디지털화 시스템을 사용하여 3차원으로 측정합니다. 두 번째 단계에서는 역설계 소프트웨어인 Rapidform XOR 2를 사용하여 표면 모델을 생성합니다. 이렇게 만든 고정밀도의 3차원 표면 모델을 바로 사용할 수 있게 되어 다음 단계의 가공이나 생산의 기반 역할을 하게 됩니다.

스캔 대상의 특성상, 이 프로젝트는 해상도와 정확도 기준이 굉장히 까다로운 작업입니다. 이외에도 유연성이 반드시 요구됩니다. 접근하기 어려운 영역이라도 빠짐없이 최고로 정밀하게 측정하여 신뢰도 높은 데이터로 만들어야 합니다. 

AICON StereoScan에서 제공하는 삼각 측량 각도와 AICON에서 개발한 DPA Pro 사진측량 시스템을 함께 사용하면 이 모든 요구사항을 고정밀도의 신뢰 가능한 측정 작업을 일관성있게 수행할 수 있습니다.

작업 흐름

첫 번째 단계에서는 리어 범퍼를 AICON의 사진측량 시스템과 코드화된 인덱스 마커를 사용하여 측정합니다. 기준 마커가 모두 포착되면 StereoScan이 특수 소프트웨어의 지원을 받아 일련의 개별적인 스캔 작업을 수행합니다. 스캔한 이미지는 사진측량 데이터의 기준 지점에 맞추어 자동으로 정렬됩니다. 이렇게 두 가지를 조합한 측정 방식을 사용하기 때문에 원래 측정 대상을 3차원으로 표현한 결과가 최적의 품질과 정확도를 유지하도록 보장됩니다. 

마지막으로 각각의 스캔 이미지를 온전한 스캔 모델로 병합한 다음 매개변수를 응용한 역설계 소프트웨어 Rapidform XOR2로 표면 모델이 생성해 냅니다. 이 모델이 표준형 표면 모델 형식인 JGES 또는 STEP의 형식으로 내보내집니다.

결론

StereoScan은 데이터 용량이 대단히 크더라도 각 스캔 프로젝트에 효율적이고 안정적인 작업 흐름을 보장합니다. 측정 결과를 다음 단계의 공정에 바로 사용할 수 있기 때문에 리어 범퍼 모델의 처음 절반 분량을 디지털화하면 특수 소프트웨어를 사용해 곧바로 리어 점퍼의 거울상 모델을 생성할 수 있습니다. 리어 범퍼의 디지털화한 양쪽 절반이 가상으로 함께 합쳐져 완벽하게 대칭을 이루는 온전한 대상이 만들어지는 것입니다. 

이 프로젝트에서는 StereoScan이 표면 파일을 JGES 표준형 표면 모델 형식으로 전달했습니다. TechArt에서는 이러한 데이터 세트를 근거로 하여 디자인 공정의 다음 단계에서 필요한 형태 조정을 수행할 수 있었습니다. 

마지막 단계에서는 리어 범퍼를 대량 생산하는 데 쓰이는 툴링이 제작되었습니다. 이 작업은 공구와 주형 업계의 전문 공급업체인 Maucher Formenbau社와 협력하여 이루어졌습니다. 

이러한 표면 모델은 스캔 데이터세트와 비교할 수도 있습니다. 이렇게 하면 역설계 과정이 진행되는 동안 데이터 정확도와 재현 정밀도가 떨어지지 않도록 보장할 수 있습니다. AICON의 측정 시스템은 프로젝트 전 과정에서 필요한 3차원 데이터를 최고 수준의 정확도로 신속하게, 그리고 신뢰도 높게 제공해냈습니다. 따라서 툴링 공정 단계에서는 물론 최고 품질의 커스텀 제작 리어 범퍼를 생산하는 과정과 여타 갖가지 유형의 차량 구성 부품을 제작 과정에서도 원자재 사용량을 효율적으로 조절할 수 있었으며 이러한 효능을 전 과정 내내 일관적이고 안정적으로 보장할 수 있었습니다.