배워서 남 준다/3D프린터&메이커스

[3D프린팅] 스켈레톤 형식의 모델링 feat. 구부려지는 상어 for 솔리드웍스

Poster by 서관덕의 시간이 머문 작은 공간 2021. 8. 20.

하... 한, 백만 년 만에 3D 프린팅 관련해서 포스팅하는 것 같다.

 

몇 년 전부터, 3D프린팅 관련 시장들이 점점 줄어들고, 초반에 있었던 그 많던 관심들이 하나둘씩 없어질 무렵부터, 개인적으로 많은 관심이 많이 사라졌다.ㅎ

 

다시 3D프린터에 관련해서 포스팅하는 이유는 회사에 방치되어 있던 3D 프린터 장비도 수리하고, 또 블로그 방명록을 통해 개인적으로 3D 프린팅을 하기 위해서 모델링 방법을 알려 달라는 요청글이 있었어, 이렇게 다시금 3D 프린터에 관심을 가져 보는 것이다.

 

아직까지, 개인적으로 3D프린터를 활용하시는 분들도 많이 계시지만, 대부분은 기업체 시험용으로 많이들 사용하고 있으니, 지속적인 관심은 필요한 것 같다.

 

 

이번 포스팅의 내용은 스켈레톤 형식으로 이루어진 연결된 뼈대를 모델링하는 방법에 대해서 알아보자.

방명록에 도움을 요청한 내용이기도 하고, 방법을 알고 있지만 한 번도 시연해 보지 못한 내용이어서, 잠깐 시간을 내어 이렇게 작성해 본다.

 

 

모델링의 기본 베이스이기도 하고, 문의하신 분께서 보내주신 샘플이기도 한 내용으로 싱기버스 (https://www.thingiverse.com/)에서 상어(shark)로 검색 했을 때 나오는 내용을 참고로 작성한 것이다.

 

 

Shark-ticulator / Flexi Shark by hpiz

Inspired by the articulating trex, I created this articulating shark (which I felt was a more natural animal for the articulating motion). Strong links should be relatively kid safe. Printing at 50% infill will result in a strong toy like endurance. I woul

www.thingiverse.com

 

솔직히 이러한 형태를 모델링하는 것은 특별하게 어려운 것이 아니다.

 

다만, 기초 스케치에 있어서  일반적인 기계요소 등과 같은 형태가 아니기 때문에, 100% 밑그림을 두고, 따라 스케치해야 하는 부분과 단순히 3D 프린터를 목적으로 하는 모델링이 아닌, 프린팅 후, 뼈대 조합이 빠지지 않고, 연결된 상태에서 구부려질 수 있도록 움직일 수 있게 출력 공차와 모델링 방법을 선정해야 하는 부분에서 약간의 어려운 점이 발생할 수 있다.

 

초반, 솔리드웍스 스케치에 밑그림 가져오는 방법과 출력 후, 연결되고 움직일 수 있도록 하는 방법에 대해서 간단히 알아보고, 동영상을 통해 전체적인 내용을 파악해보자.

 

원본 파일 다운로드

상어 프린터-2017.SLDPRT
1.04MB
상어 프린터-2019.SLDPRT
1.09MB
상어 프린터-1.STL
5.29MB

 

솔리드웍스 스케치에 밑그림 가져오는 방법

① 사용자가 원하는 평면을 기준으로 새 스케치를 작성한다.

② 상단 메뉴바에서 도구를 클릭한다.

③ 도구 드롭다운 메뉴에서 스케치 도구를 클릭한다.

④ 스케치 도구 하위 메뉴에서 스케치 그림을 클릭하고, 파일 대화상자에서 붙이고자 하는 이미지를 선택하고, 스케치 화면에 이미지를 부착한다.

 

이미지 부착 후, 이미지의 크기 및 위치를 수정한다.

① 이미지 속성창에서 이미지의 크기를 대략적으로 지정한다.

② 스케치 있는 그림을 선택하여, 대략적인 원점 위치로 이동시킨다.

 

※ 스케치 한, 내용이 실척(실제 크기, 1:1)에 근접한 형태로 모델링하고자 한다면, 모델링 완료 후, 삽입 탭에 있는 축척 피쳐 기능을 이용해서 밑그림을 바탕으로 모델링한 형태의 크기를 조절해야 한다.

※ 이번 포스팅과 같이 관절부분이 있는 부분은 차후, 축척 피쳐로 크기를 변경할 비율 만큼 미리 값을 조절한 상태로 크기를 변경해야 한다.

※ 이러한 밑그림을 두고 작업하는 형태가 산업디자인 관련한 분야에서 두드러지게 사용한다.

 

밑그림을 바탕으로 한 스케치

스케치는 사실상 어려운것이 없다.

 

밑그림으로 가져운 이미지를 두고, 외형과 목적에 맞게 적당히 스케치하면 된다.

그리고, 재미있는 것은 특별한 사유가 발생하지 않는 한, 형상 구족은 필요가 없다.

 

밑그림을 가져와서 사용한다는 의미가 정확한 스케일에 맞추겠다는 것보다는 디자인한 형태가 어느 정도 인지 학 인하는 목적이 다분하기 때문이다.

 

실제, 상품화 되기위해서는 이것을 바탕으로 치수 및 형상 구속을 해야 하겠지만, 지금은 단순한 형태만 구성한다.

 

 

3D 프린팅 후, 연결 상태 유지를 위한 경첩(?, 힌지) 스케치

3D 프린팅으로 싱거 버스와 같은 공유 사이트를 찾아보면, 스켈레톤 형식으로 된, 각 부품들이 연결되어 있어서 출력 후, 떨어지지 않고 연결된 상태를 유지하면서 구부려지는 형태를 많이 봤을 것이다.

 

단순히 기계학적(?)으로 본다면, 힌지부분(연결 부분)은 원통 구멍에 원통 보스로 일반 체인과 같이 연결 상태로 작업해야 하지만, 3D 프린터 같은 경우는 조금 다르다.

 

3D 프린터라는 타이틀을 가지고 있는 모든 장비는 층층이 쌓아서 만드는 장비이기 대문에, 원통 구멍이나 보스를 이용하게 되면, 세우지 않고 눕혀서 출력하면 100% 지지대가 필요하게 된다.

 

출력 후, 움직여야 되는데, 지지대가 발생하면 아무리 공간을 두었다 하더라도 지지대로 인해 같은 하나의 물체로 출력되어서 움직이지 않는 경우가 발생할 수 있다.

 

 

그래서, 3D프린터의 특성을 최대한 이용해서 모델링하는 방법이 바로, 원뿔 형태로 구멍과 보스를 작성하는 것이다.

기본적으로 3D프린터는 45도 이상 기울어진 대상에는 특별한 경우가 아니면 지지대를 생성하지 않는다.

 

그래서, 전체적으로는 지지대가 들어가야 하는 구조라도, 45도 원뿔 형태로 모델링 한 부분은 불필요한 지지대가 생성되지 않기 때문에, 출력 후 약간의 움직으로도 충분 부드러운 동작을 하게 될 것이다.

 

또한, 중요한 것은 각 관절별 여유값이다.

이것은 3D 프린터 또는 소재가 가지고 있는 특성을 미리 알아두고 지정해야 하는 부분으로, 너무 가깝거나, 너무 떨어져 있으면 동작하지 않을 수 있고, 모델링에서도 많은 어려움을 껶에 될 것으로 예상이 된다.

 

이번 강좌에서는 전체적으로는 None Scale이지만, 관절 부분은 값을 지정하여, 출력 공차를 염두에 두고 스케치한 것이다.

※ 프린터 장비에 따라 여유 공차는 달라질 수 있으니, 여러 번 테스트 출력을 해 봐야 할 것이다.

 

동영상 따라 하기

 

이로서 모든 부품이 연결된 상태로 모델링하고, 3D 프린터로 출력하는 전반적인 과정을 알아보았다.

 

진작에 포스팅해야 해야 했지만, 코로나로 인해 먹고사는 게 힘들어 이제야 포스팅하니 살짝 미안한 마음이 든다. ㅎㅎ

 

 

많은 도움이 되셨기를 기대하며, 다음에는 3D 프린터 기능사 실기 모델링 문제를 부품에서 전부 모델링하고, 출력하는 방법에 대해서 포스팅해보고 싶다.ㅎㅎ

 

별 시답지도 않고, 한기원의 민간자격보다 못한 3D 프린터 기능사이지만, 그래도 국가기술 자격이기 때문에 필요한 분들을 위해 한번 만들어 보겠다..ㅋㅋ

그리드형(광고전용)

댓글4

  • 마이스터고학생 2021.08.24 14:44

    선생님 다시 한번 감사드립니다!! 저희 학교에서 만들 수 있어야 되서 선생님 일정도 있으실 텐데 제가 너무 닥달한거 같아서 죄송합니다 ㅎㅎ
    바쁘신데도 불구하고 이렇게 영상이랑 같이 이렇게 올려주시다니 감사합니다! 공부 열심히 해보겠습니다.
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  • 마이스터고학생3 2021.08.31 13:56

    하이~

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