바다의 큰 너울: Artec Ray, 대형 쾌속정의 리버스 엔지니어링 가속화

처음부터 보트를 만드는 것이 벅찬 일처럼 보인다면, 그것은 틀린 말이 아닙니다. 정확성을 확보하면서 적어도 방만한 크기의 무언가를 3차원으로 제조한다고 상상해 보십시오. 만들고자 하는 이 보트는 또한 기동성이 있고, 잘 만들어지고, 안전해야 합니다. 여기에 고객의 세부 계획이나 요구 사항이 추가되면 작업이 훨씬 더 어렵고 시간이 오래 걸립니다. 하지만 그게 다가 아닙니다. 실제 건조와 이 모든 수작업 전에 설계, 구성 요소 테스트 및 엔지니어링이 선행됩니다. 요약하자면, 엄청난 작업을 처리해야 합니다.

측정을 기다리는 중부하 전문용 보트. (사진 제공: 3D Creative)

완벽함이 필요합니까? 도전이 수락되었습니다.

그러나 한 네덜란드의 가족 소유 보트 건조 회사에게 있어 보트 건조는 기술 발전, 기술 개선, 기대 이상의 성과, 특히 기다림에 대한 모든 것입니다. 바로 이때가 현대 기술이 유용하게 쓰일 때입니다. 재현 가능한 특성을 가진 제품은 리버스 엔지니어링을 통해 제조 시간을 단축하고 단순화할 수 있습니다.

보트를 리버스 엔지니어링하려면 매우 정확하게 측정해야 하는 여러 복잡한 표면을 캡처하는 여정을 시작해야 합니다. 기존 방법을 통해 이를 달성하려면 몇 주가 걸리면서도 진정으로 신뢰할 수 있는 데이터가 보장되지 않습니다. 그러나 3D 스캐닝을 사용하면 이러한 공정을 단순화하여 맞춤형 부품과 흠잡을 데 없는 부속품을 정확하게 측정할 수 있습니다. 이를 염두에 두고 이 회사는 부품을 다시 만들어 생산 공정을 간소화할 목적으로 대형 보트 3척을 3D 스캔하도록 주문했습니다.

화물선, 구명정 및 군용 고속단정인 이들 보트는 모두 중부하 전문 용도, 임무 완수 및 안전한 귀환을 위한 것입니다. 최고의 품질을 보장하기 위해 보트는 최신 기술을 사용하여 설계 및 제작되었으므로 기존 모델의 정확한 디지털 사본을 얻기 위해 신뢰할 수 있는 3D 서비스 제공업체를 찾는 것이 합리적이었습니다. 각 선박의 무게는 수 톤에 달했습니다. 즉, 이 선박들을 스캔하기 위해 프로젝트팀은 동시에 중장비를 사용하여 선박을 이동하여 들어 올리고 회전해야 했으며, 최대한으로 품질이 좋은 3D 복제본을 얻어야 했기 때문에 전체 공정이 어려워 보였습니다.

3D 기술 도입

리투아니아에 본사를 둔 3D 기술 회사인 3D Creative의 팀원들은 초대형 물체의 3D 스캐닝에 관한 한 초보자들이 아닙니다. 발트해 연안 국가의 선도적인 3D 서비스 제공업체이자 Artec 3D의 골드 인증 파트너인 이 회사는 이와 같은 프로젝트를 맡을 수 있는 열정과 전문 지식을 겸비하고 작업에 적합한 모든 장비를 갖추고 있었습니다. 보트 개발업체의 특정 요구 사항에 따라 스캐닝팀은 큰 물체를 정확하게 캡처할 수 있는 장거리 레이저 3D 스캐너인 Artec Ray를 선택했습니다.

작업 준비된 Artec Ray. (사진 제공: 3D Creative)

Ray는 터빈이나 프로펠러, 심지어 선박과 같은 거대한 물체를 캡처할 때 동급 최고의 각도 정확도와 훨씬 깨끗한 스캔을 자랑합니다. 이는 프로젝트의 궁극적인 목표가 리버스 엔지니어링을 위한 완벽한 품질의 .STL 파일을 얻는 것이기 때문에 매우 중요했습니다. Ray는 1mm 이하의 정확도는 물론 어떤 환경에서든 모든 작업 흐름에 완전한 기능을 제공합니다. 심지어 스캐너의 고급 기술을 통해 이러한 대규모 실외 프로젝트도 수행할 수 있다는 것이 입증되었습니다. 삼각대에 장착된 Ray는 노트북이나 Artec Remote 스마트폰 앱을 통해 제어할 수 있어 사실상 준비 없이 스캔할 수 있습니다.

요령 터득

3D Creative의 최고 기술 책임자인 Šarūnas Paulauskas는 "우리는 이 프로젝트에서 두 가지 가장 큰 난제에 직면했습니다. 첫 번째 난제는 주형이 너무 무겁고 크기 때문에 이틀 만에 모든 것을 스캔하는 것은 상당히 어려웠습니다. 두 번째 어려움은 스캐닝을 위한 표면을 준비하는 것이었습니다. 원래 주형이 매우 매끄럽고 반짝거렸기 때문입니다."라고 말했습니다.

매끄럽고 빛나는 주형은 일반적으로 상당한 스캐닝 문제를 야기합니다. (사진 제공: 3D Creative)

이 팀은 모든 것이 가능한 한 순조롭게 진행되기를 원했기 때문에 현지 보트 제조업체와 계약을 맺어 이 업체의 구내에서 스캔 작업을 수행했습니다. 중장비를 이용하여 보트를 옮겼고 그 지역은 스캔 작업에 대비해 정리되었습니다. 하지만 더 놀라운 일들이 있었습니다. 스캔할 12m짜리 주형 중 하나가 빗속에 밖에 놓여 있었으며, 스캔 작업을 위해 무광택 표면을 얻으려면 파우더를 바르기 전에 그 주형을 말려야 했습니다.

Paulauskas는 “손으로 만든 주형의 표면은 CAD 데이터에서 가공되어 매우 다르기 때문에 부품을 장착하고 조립하는 데 비용과 시간이 많이 소요됩니다. 보통 이러한 작업은 많은 부품을 개장하고 다듬어서 주형으로 만든 선체의 모든 것을 제자리에 고정함으로써 이루어집니다. 그래서 스캐닝은 선체가 만들어지기 전에도 CAD 소프트웨어에서 1mm 미만의 정확도로 많은 작업을 수행하여 인적 노동의 필요성을 크게 줄였습니다.“라고 설명했습니다.

모든 준비가 끝난 후 팀은 스캔 작업이 전체 작업 시간 35시간 중 3~4시간밖에 걸리지 않았다는 사실을 알고 놀랐습니다. 프로젝트를 완료하는 데 최종적으로 걸리는 시간이 하루 반으로 단축되어 스캐닝팀과 고객 모두 매우 기뻐했습니다. 3척의 보트를 모두 0.7mm 포인트 정확도로 12시간 만에 스캔한 후 Artec Studio에서 매끄럽게 처리했습니다.

진행 중인 3D 스캐닝 및 처리. (사진 제공: 3D Creative)

높은 기대치에 부응

Paulauskas는 이어서 “우리의 주요 과제는 리버스 엔지니어링을 위해 매우 깨끗하고 정확한 표면을 얻는 것이었습니다. 가장자리가 있는 주형의 안쪽 면만 스캔해야 했습니다. Artec Ray를 사용하여 이 작업을 수행할 수 있었고 우리가 얻은 데이터는 리버스 엔지니어링에 유용하게 사용되었습니다. 수작업으로 만든 주형을 사용하면 미러 모델링 도구가 여기에서 작동하지 않아 놓치는 지점이 없었습니다. 모든 것이 대칭은 아니었고 고객은 모든 세부 사항은 균형을 유지해 설계를 진행해야 했습니다. 결국 서로 다른 선체 3개의 3D 모델이 만들어졌고 나중에 제조업체의 엔지니어팀이 엔진실과 좌석실을 추가했습니다.”라고 말했습니다.

스캔한 3D 모델은 리버스 엔지니어링으로 작업한 STEP 파일을 만드는 데 사용되었습니다. 손으로 만든 선박에 대해 리버스 엔지니어링 전문가는 실제 모양을 보존하기 위해 특히 주의해야 했습니다. 이 프로젝트는 특히 이 회사의 설계가 오랫동안 시도하고 테스트한 주형을 기반으로 하기 때문에 매우 특별한 것이었습니다. 스캐닝팀에게는 설계할 보트가 가장 거친 환경과 상황에서도 사실상 파괴되지 않아야 하므로 중요하지 않은 세부 사항은 하나도 없었습니다. 조금만 정확하지 않아도 보트의 항법 능력이 손상될 수 있습니다. 다행히 그들은 Ray가 있었습니다.

보트 건조는 기존의 장인 정신에서 3D 스캐닝 및 리버스 엔지니어링으로 크게 발전하며 각각의 장점이 최대한 활용되었습니다. 이 리투아니아의 팀은 인공 작품의 진위성이 3D 스캐닝을 통해서만 얻을 수 있는 정확성과 속도에 부합하는 데 도움을 주었습니다. 모든 리버스 엔지니어링 프로젝트는 최상의 솔루션을 선택하고 이를 현명하게 사용해야 함을 의미합니다. Artec 기술 덕분에 이것은 안전하고 내구성이 좋은 바다에 띄울 준비가 된 새 보트 건조에서 다시 효과를 발휘했습니다.