[논문]3D 스캐너와 역설계를 활용한 자동차용 허브의 프린팅 특성

김해지

doi:10.14775/ksmpe.2019.18.10.104

3D 스캐너와 역설계를 활용한 자동차용 허브의 프린팅 특성
3D Printing Characteristics of Automotive Hub using 3D Scanner and Reverse Engineering 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.18 no.10, 2019년, pp.104 - 109

Abstract ▼ AI-Helper

Reverse engineering techniques using 3D scanners and 3D printing technologies are being used in various industries. In this paper, the three-dimensional model is designed for automotive hub parts through 3D scanning and reverse engineering, and the design of hub parts is intended to be printed on FDM-style 3D printers to measure and analyze the dimensions of hub parts designed for reverse design and 3D printed hub parts. Experimental result have shown that the dimensions of 3D printed hub parts are small compared to those of the reverse-engineered dimensions, which are due to the shrinkage of filament materials in 3D printing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문 연구에서는 자동차용 허브 부품에 대하여 3D 스캐닝과 역설계를 통하여 3차원 모델을 설계하고, 3차원으로 설계된 허브 부품에 대하여 FDM 방식의 3D 프린터로 프린팅하여 역설계로 설계된 허브 부품의 치수와 3D 프린팅된 허브 부품의 치수를 측정하여 비교 분석하고자 한다.
본 논문에서는 자동차 허브 부품을 3D 스캐닝, 역설계 및 3D 프린팅을 통하여 특성을 분석하고자 하였다. 허브 부품의 3D 스캐닝 과정과 역설계 과정을 수행하여 허브 부품을 설계하였으며, 설계된 허브 부품을 3D 프린팅을 통하여 역설계된 허브 부품의 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 미세하게 작게 프린팅된 결과를 확인 하였다.

제안 방법

자동차 허브 부품의 3D 스캔 데이터들은 3D Systems 사의 역설계 소프트웨어인 Geomagic Design X를 사용 하여 허브 부품의 역설계 모델링을 수행하였다.
자동차 허브 부품의 치수 정밀도는 최종 역설계된 3차원 모델링과 3D 프린팅된 허브 부품을 비교평가 하였다. Fig.
본 논문에서는 자동차 허브 부품을 3D 스캐닝, 역설계 및 3D 프린팅을 통하여 특성을 분석하고자 하였다. 허브 부품의 3D 스캐닝 과정과 역설계 과정을 수행하여 허브 부품을 설계하였으며, 설계된 허브 부품을 3D 프린팅을 통하여 역설계된 허브 부품의 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 미세하게 작게 프린팅된 결과를 확인 하였다. 역설계된 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 작게 나타난 것은 3D 프린팅 시에 필라멘트 재료의 수축에 기인한다.

대상 데이터

Fig. 8에서는 허브 부품의 중요 치수부를 단면 2차원 요소로 나타내었으며, 그림에서 보는 바와 같이 허브 부품의 중요 치수부는 8개소로 선정하였다. Table 2에서는 역설계된 3차원 모델링과 3D 프린팅된 허브 부품의 8개소의 치수를 측정한 결과값을 나타내고 있다.
본 논문에서는 자동차 허브 부품의 스캔을 위해 Redmond사의 비접촉이동형레이저 스캐너인 Artec Space Spider 3D 스캐너를 사용하였으며, 사용된 Artec 3D 스캐너는 작업 과정을 비디오카메라로 촬영하듯이 대상물 주위를 이동하면서 스캐닝 작업을 수행한다. 1초당 최대 7장의 3D 이미지를 포착하며 실시간으로 자동 정렬된 데이터를 획득한다.
자동차 허브 부품의 3D 프린팅은 FDM 방식의 Ultimaker S5 프린터를 사용하였다(Fig. 4).
4). 필라멘트는 Ultimaker PLA(직경 2.85mm, 녹색)를 사용하였으며, 서포터는 PVA(직경 2.85mm, 흰색)을 사용하여 자동차 허브 부품을 프린팅하였다. 3D 프린팅 조건을 설정하기 위해 Ultimaker S5 프린터의 전용소프트웨어인 CURA를 사용하였다.

성능/효과

Table 2에서는 역설계된 3차원 모델링과 3D 프린팅된 허브 부품의 8개소의 치수를 측정한 결과값을 나타내고 있다. 표에서 보는 바와 같이 역설계 모델의 치수값과 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수값이 다소 작게 나타난 것을 확인할 수 있었으며, 평균치는 약 0.28mm로 나타났다. 3D 프린팅된 허브 부품의 치수값이 다소 작게 나타난 것은 플라스틱 필라멘트의 히팅에 의한 적층에 따른 수축에 기인한 것으로 사료된다

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다양한 3D 프린터가 개발된 이유는?	4차 산업혁명 분야의 기술발달과 더불어 3D 스캐너를 사용한 역설계 기술들의 연구와 다양한 산업 분야에 접목되고 있다 [1-11] . 또한 3차원 설계된 형상의 설계 검증을 위해 시제품 측면에서 다양한 3D 프린터들이 개발되어 산업 전반에 사용되고 있다. 특히 3D 프린터 측면에서는 상대적으로 저가인 FDM(fused deposition modeling) 방식의 3D 프린터가 많이 사용되고 있는 실정이며, 다양한 분야의 연구가 진행되고 있다 [12-15].
	역설계된 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 작게 나타난 이유는?	허브 부품의 3D 스캐닝 과정과 역설계 과정을 수행하여 허브 부품을 설계하였으며, 설계된 허브 부품을 3D 프린팅을 통하여 역설계된 허브 부품의 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 미세하게 작게 프린팅된 결과를 확인 하였다. 역설계된 치수와 비교하여 3D 프린팅된 허브 부품의 치수가 작게 나타난 것은 3D 프린팅 시에 필라멘트 재료의 수축에 기인한다.

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