기계 또는 기구를 설계하는 방식의 분류로 3D 캐드(3D 모델링) 설계와 2D 캐드(2D 평면) 설계 방식으로 나눌 수 있습니다. 현재는 작업 난도와 도입 비용을 떠나서 복잡하고 불편한 2D 캐드 설계 방식보다는 직관적이고 활용성이 폭 넓은 3D 캐드 설계 방식을 더 많이 채택하여 활용되고 있습니다.
기구설계 기계설계 시 2D 평면 설계와 3D 모델링 설계의 장단점은?
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설계의 목적에 따라 다르긴 하지만 설계 직무에서 2D 평면 설계보다는 3D 모델링 설계가 점차 그 비중을 높여가는 것은 사실입니다. 그리고 3D 모델링 설계 프로그램의 활용법에 대한 기초 교육을 통해 초보자도 비교적 쉽게 간단한 형상 모델링 작업이 가능하기도 합니다.
이러한 이점으로 근래에 많은 회사에서 3D 모델링 설계 방식을 많이 도입하고 있는 상황입니다.
2D 평면 설계 방식
2D 평면 설계는 도면 제도(Drawing)와 같은 방식으로 점과 선을 연결하는 설계 방법으로 형상을 이해하고 투상하여 도면에 표현하는 전문적인 지식이 필요합니다.
여기서 전문적인 지식이란, 설계하고자 하는 부품의 형상을 이해하고 생각하여 평면 도면에 투상하여 표현하는 능력, 부품 형상에 맞춰 정확하고 명확한 치수를 표현하는 능력, 운동하는 각 부품의 조립에 대하여 구성과 연관성의 이해와 평면 도면에 표현하는 능력을 기본적으로 갖춰야 합니다.
2D 평면 설계를 위한 대표적인 프로그램으로는 오토캐드가 있으며, 그 외에도 비슷한 유형의 설계 프로그램이 근래 많이 출시되어 있습니다.
참고로 2D 평면 설계는 프로그램과 컴퓨터가 없어도 제도용 종이와 펜, 스케일 자, 모형 자 등을 활용하여 수작업으로 설계 작업을 할 수 있지만 이를 추천하거나 권장하지는 않습니다.
마지막으로 20년 초반에 비해서 2D 평면 설계 프로그램의 진보와 발전으로 더 쉽게 설계 작업이 가능하며, 설계에 활용할 수 있는 많은 자료와 옵션 툴을 웹상에서 쉽게 찾아 활용할 수 있습니다.
3D 모델링 설계 방식
3D 모델링 설계는 3차원 입체 형상화(Modeling)와 같은 방식으로 점과 선을 면 대 면으로 연결하여 설계하는 방법으로 설계 프로그램의 기초적인 사용법을 숙지했다면 다소 형상을 이해하고 투상하는 전문적인 지식이 부족해도 2D 캐드 설계보다는 비교적 쉽게 설계 작업이 가능합니다.
3D 모델링 설계는 설계되는 구성 부품을 3차원 입체 형상으로 모니터를 통해 직관적으로 표현하며, 설계 작업을 하므로 설계 프로그램을 능숙하게 다루면 설계 형상을 표현하는 데 큰 어려움이 없습니다.
단, 형상을 표현하는 단순 모델링 작업과 기능에 맞춰 최적의 설계 모델링 작업에 대한 구분은 명확하게 나누어지는데 이는 기계 설계에 대한 이해와 공학적 전문 지식에 대한 능력을 갖추고 있느냐에 따라 나누어질 수 있습니다.
3D 모델링 설계를 위해서는 반드시 컴퓨터가 필요하며 설계 프로그램에 따라서 워크스테이션과 같은 고성능 컴퓨터는 필수사항입니다. 설계 프로그램의 종류는 카티아, 크레오, 인벤터, 솔리드웍스, 솔리드엣지 등과 같은 프로그램이 있습니다.
3D 모델링 설계 방식의 프로그램별로 사용법이 조금씩은 다르기 때문에 경력자도 새로운 프로그램을 사용할 경우 일정 기간 교육 및 적응 기간이 필요하기도 합니다.
참고로 3D 모델링 설계는 파일의 확장자를 .step 파일로 저장할 경우 모든 프로그램에서 버전에 상관없이 활용이 가능하지만, 설계와 관련된 상세 내용은 저장되지 않기 때문에 설계 의도를 파악하기엔 어려움이 있기도 합니다.
설계 방식의 난도에 따른 차이점
“2D 설계 > 3D 설계”
아무래도 설계 방식에 따른 난도로 보면 평면 형상에 대한 투상의 이해가 필요한 2D 평면 설계가 3D 모델링 설계보다는 난도가 높을 수 있습니다.
“진입 장벽에 낮은 것은 3D 모델링 설계?”
2D 캐드 설계는 구조에 대한 평면 형상과 투상의 이해가 필수적으로 이를 1각법 또는 3각법(정면도, 평면도, 측면도)으로 표현하여 설계하며, 3D 모델링 설계는 더 쉽게 입체적인 형상을 투상하여 직관적인 표현이 가능함에 따라 초보자도 프로그램 활용 기초 교육을 통해 비교적 쉽게 모델링 작업을 할 수 있습니다.
2D 평면 설계와 3D 모델링 설계의 가장 큰 차이는 형상에 대한 표현의 차이입니다. 그리고 설계 작업 난도와 설계 작업 시간, 설계 오류 검도, 설계 시스템 구축비 등으로 그 차이점을 구분할 수 있습니다.
3D 모델링 설계 이후 설계 부품의 도면화 작업을 위해서 2D 캐드로 제도 작업을 추가로 해야 하지만, 2D 평면 설계일 경우엔 추가로 3D 모델링 설계를 할 필요가 없습니다.
참고로 단순한 기초적인 설계 방식에서 2D 평면 설계보다는 3D 모델링 설계가 접근하기 쉬울 뿐이지 결국엔 공학적인 전문 지식과 능력이 필요한 2D 평면 설계를 숙지함으로써 최종적인 설계를 완성하는 것입니다.
글을 마치며,
기계설계와 기구설계에서 2D 캐드 설계(2D 평면 설계) 방식과 3D 캐드 설계 (3D 모델링 설계) 방식의 난이도에 따른 차이점을 정리하였습니다. 전문적인 내용보다는 실무적인 관점으로 간략하게 정리하였으니, 참고용으로 읽어주면 좋겠습니다.
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