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CAD/CAM 파워 유저가 되기 위한 필수 활용 지침서

▣ AutoCAD 방식의 단축 명령어 사용
▣ 2020 개정 자격증(컴퓨터응용가공 산업기사, 기계가공 기능장) 실기
▣ 3D 모델링, 2D 드래프팅, 실무 CAM 주요 예제
▣ 후크, 임펠러 등 Knowledge 기반 파워 모델링 예제
▣ 바이스 설계, 구조 해석, 분해조립, 구동 시뮬레이션
▣ 드론 자동차 설계, 구동 시뮬레이션

필자는 우리 기계 공학도와 현장 엔지니어들이 4차 산업혁명 시대, 기계 관련 산업을 주도적으로 이끌어 가기 위한 4CM 통합 기술을 제안한 바 있다. 즉 CAD(설계, 모델링, 해석), CAM(공구경로생성), CNC(공작기계 조작), CAT(측정검사, 품질관리) 및 Maintenance(공작기계 유지보수, 생산관리)의 4CM 기술을 통합적으로 운용하여 스마트공장 등 기계 관련 산업의 효율성을 강화할 필요가 있으며, 그 중에서도 CAD CAM 기술은 가장 중요한 핵심 요소라 판단된다.

3D 모델링, 2D 드래프팅, 구동 시뮬레이션, 구조해석 등 CAD 운용 기술은 빛나는 아이디어에 기반한 창의적 설계를 현실로 구현해 주며, 복합 5축가공 등 CNC 절삭가공과 3D 프린팅 적층가공의 치열한 경쟁을 통해 상호 발전을 거듭하고 있는 CAM 기술은 창의적 설계를 실물로 생산하는 강력한 도구이다.

본 교재는 CAD CAM 기술을 통합 운용할 수 있는 Total Solution으로 CATIA를 활용 하였으며 1장에서는 단축키, 단축명령 등을 활용하여 AutoCAD에 친숙한 사용자도 쉽게 스케치할 수 있는 환경 설정을 다루고, 2장에서는 3D MODELING을 위한 주요 기능별 예제 10개를 학습하며, 3장에서는 2020년 개정 컴퓨터응용가공 산업기사와 기계가공 기능장 등 CAD CAM 관련 국가기술 자격 실기 예상 모델링 10개를 다루었다. 4장은 2D DRAFTING을 다루고, 5장에서는 현장에서 적용하기 위한 실무 CAM 예제와 2020년 개정 자격증 실기 CAM 예제를 다루었다. 또한 실용과 검증의 정신에 입각하여 실무 CAM 예제와 자격증 실기 CAM 예제들을 실제 절삭 가공하여 타당성을 검증하였다. 자격증 실기 CAM 예제는 2.5축 평면 밀링과 3축 곡면 밀링으로 구성되어 있으며 추가적으로 2축부터 복합 5축까지 심화 학습을 원한다면 저자의 졸서 『CATIA CAM 5축 가공 기술 (2축부터 복합 5축까지) (2020 세종도서 학술부문 선정)』을 참조하시길 권장한다.

6장은 Power Modeling, 바이스 설계 해석, 드론 자동차 설계로 구성하였다. 6.1 절의 파워 모델링에서는 Formula, Power Copy 등 Knowledge 기능을 이용한 지식 기반 모델링 기술을 익힘으로써 파워풀한 유저가 되기 위한 모델링 학습을 시작한다. Supporter, Hook, Bending Pipe, Air Hose, Mug Cup, Coke Bottle, Impeller 등 솔리드 모델링과 서피스 모델링의 다양한 고급 기능을 익혀 나간다면 어느 순간 3D 감각이 일취월장하고 상상 속의 아이디어를 현실 설계로 구현할 수 있는 능력이 커져갈 것이다.

6.2절의 바이스 설계 해석에서는 Power Copy 기능을 이용한 암, 수 스크류 모델링과 각 부품의 분해 조립 시뮬레이션, 회전 및 직선 구동 시뮬레이션을 다룬다. 바이스의 토크, 항복 강도 등 경계조건(Boundary Condition)을 설정하고 적당한 나사의 호칭경을 설계하며, 구조 해석을 통하여 응력과 변형량을 구하고 안전율을 평가한다. 바이스의 설계 해석을 통하여 기계 설계의 실무적 접근법과 조립 모델링(Assembly Modeling)의 구조해석 방법을 익히게 됨으로써 기계 설계 시 시행착오를 줄이기 위한 해석적 접근 역량을 키우게 될 것이다.

6.3절의 드론 자동차 설계에서는 제공된 파일의 트리 분석을 통하여 프로펠러, 바디 등 모델링 과정을 이해할 수 있으며 여러 개의 부품이 조립되는 Assembly Design 과정을 이해할 수 있도록 하였다. 프로펠러, 휠 등 회전 연결(Revolute Joint)과 동시에, 정해진 이동 경로를 따라서 주행할 수 있도록 이동 연결(Point Curve Joint)을 수행함으로써 드론 자동차가 비행하는 구동 시뮬레이션을 구현하며, 이러한 과정을 통하여 자유롭고 창의적인 아이디어를 펼칠 수 있는 창의 설계 능력을 강화하는 기회가 될 것으로 기대한다.

1. CATIA 환경 설정
　1.1 기본 작업 환경 설정
　1.2 단축키와 단축명령 설정

2. 3D MODELING
　2.1 EX01 (Pad, Pocket, Draft Angle, Sweep, Split)
　2.2 EX02 (Draft Angle by Parting Element)
　2.3 EX03 (Shaft, Offset)
　2.4 EX04 (Rib, Multi-Section Solid)
　2.5 EX05 (Multi-Section Surface)
　2.6 EX06 (Boolean Operation using Assemble)
　2.7 EX07 (Groove, Removed Multi-Section Solid)
　2.8 EX08 (Slot)
　2.9 EX09 (Shaft, Pocket, Assemble)
　2.10 EX10 (Total Function)

3. 2020 개정 자격증 실기 모델링(컴퓨터응용가공 산업기사, 기계가공 기능장)
　3.1 EX11 (Multi-Section Solid)
　3.2 EX12 (Pocket, Draft Angle, Groove)
　3.3 EX13 (Slot, Shaft)
　3.4 EX14 (Pad, Sweep, Split)
　3.5 EX15 (Pad, Sweep, Split)
　3.6 EX16 (Slot, Rib)
　3.7 EX17 (Slot, Multi-Section Surface)

4. 2D DRAFTING
　4.1 Drafting01 (EX03)
　4.2 Drafting02 (EX08)

5. CAM
　5.1 실무 CAM (EX10)
　5.2 2020 개정 자격증 실기 CAM (EX11)
　5.3 2020 기존 자격증 실기 CAM (EX05)

6. POWER APPLICATION
　6.1 Power Modeling
　　6.1.1 EX18 (Supporter - Power Copy, Formula)
　　6.1.2 EX19 (Hook - Power Copy)
　　6.1.3 EX20 (Bending Pipe - Rib, Projection, Corner)
　　6.1.4 EX21 (Air Hose - Rib, Projection)
　　6.1.5 EX22 (Mug Cup, - Rib, Shell)
　　6.1.6 EX23 (Coke Bottle - Multi-Section Solid, Pattern)
　　6.1.7 EX24 (Impeller - Multi-Section Surface, Pattern)
　6.2 바이스 설계 해석
　　6.2.1 EX25 (Vise01 - Power Copy, Assembly)
　　6.2.2 EX26 (Vise02 - Power Copy, Assembly)
　　6.2.3 분해 조립 시뮬레이션 (EX25)
　　6.2.4 구동 시뮬레이션 (EX25)
　　6.2.5 설계 및 구조 해석 (EX25)
　6.3 드론 자동차 설계
　　6.3.1 EX27 (Drone Car, Assembly)
　　6.3.2 구동 시뮬레이션 (EX27)

7. 도면 모음
　예제 도면 01~27