귀금속 전용 프로그램과 시스템 고찰

⑴ ART CAM

영국"델켐"에서 개발된 “CAM 소프트웨어 Art CAM”은 기계설계나 금형설계 분야의 모델링도 물론 가능하지만, 특히 각종 부조형태의 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 본다.

Art CAM은 다른 기계설계용 CAM 소프트웨어와 달리 수학적 계산 이나 복잡한 명령어를 사용하여 모델링을 위한 데이터를 만드는 것이 아니라 디자인 한 조면의 면을 색상으로 분리시킨 후 각각의 색상을 원하는 볼륨을 주고, 그에 따른 NC 데이터를 간단히 만들 수 있는 이 점이 있다.

복잡한 형상의 제품 또는 금형에 대한 설계, 가공 및 자동측정에 적 합한 개별 소프트웨어이며. 다른 통합 소프트웨어와 종합하여 사용할 수도 있다.

< 그림 40 > ArtCAM 작업과정과 결과

디자이너가 디자인한 2차원 그림 파일을 3차원 부조형상으로 손쉽게 변환하여 모델링 데이터를 만들고 CNC 혹은 RP 장비를 이용하여 금 형 및 실물형상을 제작하는 소프트웨어로서 패션 주얼리, 부조 조각 등의 다양한 제품제작에 응용되고 있다.

3차원 부조형상에 대한 강력한 Solution으로서 일반 3D CAD의 3차 원 모델링 기법으로는 구현하기 어려운 형상을 다양한 모델링 기법을 통행 형상화 할 수 있으며 완성된 형상을 재배열하거나 크기 및 위치 조절이 원활하게 할 수 있으므로 반복, 응용 디자인에 탁월한 장점을 가지고 있으며, 감각적이고 직관적인 사용하기 쉬운 사용자 인터페이 스를 가지고 있으므로 컴퓨터에 친숙하지 않은 실무자도 손쉽게 접근 하여 사용할 수 있다.

활용할 수 있는 데이터 포맷으로는 저장을 위한 자체 포맷과 작업을 수행하기 위한 작업 데이터로서의 벡터와 비트맵 그리고 3차원 모델 데이터 모두를 이용할 수 있다. 자체 데이터 포맷(art, rlf), 비트맵포 맷( jpg, gif, pcx, bmp, tif), 벡터포맷(eps, dxf:2D, pic, ai, wmf), 3D 포맷(Iges, 3ds, dxf:3D, stl), Bitmap과 CAD(Vector 데이터)를 복합적 으로 사용하여 쉽고 빠른 3차원 모델을 생성할 수 있고, 만들어진 3 차원 모델을 3차원 클립아트로 활용할 수 있으므로 기존 3차원 데이 터의 수정, 변형, 조합만으로도 새로운 디자인 구성을 할 수 있으며 작업을 수행할수록 3차원 클립아트 라이브러리는 무한정이고, 조각기 능(Sculpting)은 조각가의 미세한 손끝의 감각을 그대로 컴퓨터 상에 옮겨놓은 것으로 컴퓨터 모델링에 생동감 있고 유연한 디자인 감각을 더해 준다.

Emboss 기능은 2차원 그림 파일 그레이 스케일을 이용하여 별도의 조작 없이 3차원 형상을 자동으로 생성해주어서 다른 기능들과 혼합 하여 자유로운 3차원 모델링 작업을 할 수 있다.

⑵ JEWEL CAD

JEWEL CAD는 1990년 처음으로 홍콩의 주얼리 캐드 캠사 (Jewellery CAD CAM Ltd.)에서 출시되어 워크스테이션전용으로 사 용되었다.

내장된 혹은 사용자가 자유롭게 저장한 기본패턴의 조합과 약간의 변형으로 가장 빠르게 결과물을 얻을 수도 있다. 어떠한 결과물도 언 제든지 재 사용하거나 수정 혹은 다른 형상과의 조합 등이 가능하다.

< 그림 41 > JEWEL CAD 작업화면

속도가 빠르며 입체표현이 우수하고 정교하여, 이용될 수 있는 범 위는 가장 간단한 반지에서부터 귀걸이, 목걸이, 팔찌 등의 주얼리를 비롯하여 시계, 담배케이스, 라이터, 만년필에 이르기까지 여러 가지로 응용된 디자인으로 그려질 수가 있다.

기본 Library 내장 및 사용자 임의의 추가/삭제/수정 가능하고 주요 기능 및 디자인 기법에 대하여 다량의 Video(CAM) Files, Exercise File, Sample File 제공하며, 치수 관리에서는 Grid와 Snap, 수치입력 을 지원하고, 보석 형태 변경에서는 메뉴에 의한 형태 전환 및 일반 변형기능이 지원되고, 부분이나 전체 중량 계산도 가능하며 Boolean 기능을 지원하고 내장 Material을 사용자 임의의 추가, 수정, 삭제가 능하며 Objet에서 Point단위까지 수정을 할 수 있고 BMP의 Background사용이 가능하고 화면 맞춤 Mode 등을 지원한다.

⑶ RHINO JEWELRY CAD

< 그림 42 > RHINO JEWELRY CAD(학생작품)

Rhino Jewelry CAD는 라이노케로스(Rhino Ceros)의 한 종류로 미 국 로봇 맥닐사에서 개발한 3D 모델링을 프로그램인데, 일본 금은점 (주) 마쓰무라씨는 Rhino Ceros에다 주얼리 관련 노하우를 가미하여 개발한 것이다. 기본적인 인터페이스는 Rhino Ceros와 같으며 주얼리 관련 기능을 보완하고 사용자가 사용하기 편리하도록 인터페이스의 재구성하고, 주얼리 관련 데이터베이스의 추가된 것이다.

2D기능에서는 모든 평면적인 그림을 그리고 편집할 수 있는 기능들 이 내재되어있고, 3D기능에서는 2D를 기반으로 입체를 만들 수 있으 며, 변형기능에서는 2D와 3D를 변형, 편집기능에서는 평면적인 그림 과 입체를 편집하며 물체를 투과하여 투과된 단면을 생성하고 그 단 면을 편집하므로 다양한 형태를 재구성할 수도 있다. 물체의 굴곡된 표면에 일치하는 물체를 생성하고 편집하고, 렌더링기능에는 조명과 색상, 재질을 줌으로써 렌더링을 구현하고, 도면제작기능에서는 완성 된 모델링을 가지고 3면도를 만들며 치수기입을 할 수 있고, 모델링 의 중량계산, 둘러싸는 멜레 난집의 개수 계산, 보석의 중량 값으로 사이즈 축출기능, 자주 사용하는 프로그램을 등록시켜서 아이콘을 클 릭하여 바로 열 수가 있으며, 벡터방식의 그림을 불러와 2D커브로 사 용할 수 도 있고, 포토샵에서 제작한 이미지를 라이노 주얼 캐드의 배경화면으로 불러오며 이미지를 이동, 확대/축소 할 수 있고, 그리고 이미지의 명암을 토대로 간단한 부조형태를 만들 수 있다.

⑷ JCAD3/Pro

JCAD3/Pro 프로그램은 공학적인 치수 개념과 자유 곡면의 표현을 바탕으로 하여 기하학적인 형태 및 자유 곡면의 형태 등을 자유로이 표현할 수 있다.

일본의 Hisanori Sato(GLB.labo)가 개발하였여, 공업용 일반 CAD처 럼 정확한 수치개념을 도입하면서 입체작업을 할 수도 있다. 특히 복 잡한 디자인을 쉽게 만들 수 있으며 자유로운 곡선의 표현이 용이하 고, 초보자들에게는 데이터베이스를 활용하여 기본적인 단순한 디자 인을 할 수 있다.

영문, 한글 등과 다양한 필체를 원활하게 지원하여 문자로고, 문자삽 입, 문자각인 등이 가능하다며 특히 한문지원이 가능한 것이 특징이 다.

아이콘의 개수를 줄여서 작업 환경은 넓어서 좋으나 도구가 부족하 여 표현의 한계가 있다.

내장된 500 Library DATA가 제공됨으로 초보자에게 접근하기 쉽게 하였다. 디자인한 DATA는 언제든지 불러들여 자유롭게 수정, 변형하 여 최상의 결과물을 얻을 수 있으며, 각종 CAD의 JSD, GLD, DXF, STL 형태의 파일과 호환이 가능하고,JSD, GLD, DXF, STL형태의 RP, CNC기계 시스템과 호환할 수 있고, 디자인한 Data를 CNC, NC 기계에서 WAX로 제품을 가공할 수 있으며 또한 RP장비로도 동시에 출력이 가능하다.

Windows의 탐색기 기능을 응용하여 작업대상들을 일목요연하게 관 리하는 기능 있어서, 각각의 객체에 원하는 이름을 사용하고 나누어 관리 할 수 있다.

⑸ 고속원형제작시스템

Pattern Master/Model Maker Ⅱ 는 Patterned Ink Jet Plotting이라 는 특유의 작업방식으로 3D CAD 데이타를 이용하여 직접 원형을 자 동 제작하는 탁상형 고속 원형제작시스템 (Rapid Prototyping System) 이다.

상용 RP 시스템 중 섬세한 구현력, 깨끗한 표면처리, 뛰어난 정밀도, 저렴한 장비가격 및 유지비를 장점으로 귀금속, 정밀기계 및 의료 부 품 원형 제작에 쓰이고 있다. 제작 후에는 특별한 후처리 공정 없이 RTV silicone,epoxy-auminum, investment casting등 Tooling에 바로 적용할 수 있다.

1998년 출시된 ModelMakerII와 2000년 출시된 Pattern Master는 일 반 산업체를 대상으로 하는 장비로써, 빠른 원형 제작 시간을 장점으 로 일반적으로 인베스트먼트 캐스팅과 툴링분야에 사용되고 있다.

- 작업 중 혹은 후에 반경화 및 후 경화과정에 의한 변형이 없다.

- 자동 생성되는 지지재(Support)에 의하여 부적절한 지지재 처리에 의한 Model의 변형 및 지지재 제거과정에서의 파손가능성이 없다.

< 그림 43 > 타 시스템과의 비교

- 작업 전후 지지재 처리 혹은 후경화 등을 위한 공정이 불필요하다.

- 수직분해도(0.013mm)는 후처리를 최소화 혹은 생략할 수 있다.

- 지지재는 간편하고 안전하게 녹여내므로 이로 인한 수정작업이 불 필요하다.

< 그림 44 > 진행단계의 비교

-Patterned Ink Jet Plotting technology를 이용하여, 두 개의 Ink Jet Head가 각각 Build material 및 Support material을 Vector Plotting 방식으로 Solid 형상을 만들게 된다.

-Printing 하기 전에 STL file을 Model Works software에 import 한 다. 원하는 Slice Thickness 및 기타 Building 조건을 설정, 그 후

”Fill” 버튼을 누르면 Slicing 작업이 시작되고 이 후 자동적으로 프린 트가 생성된다. 이때 Support Data도 자동적으로 함께 생성된다. 그리 고는 Model Maker에 Flatform을 준비하고 그런 다음 ”Printing” 버튼 을 누르기만 하면 된다. 이때 Model Maker는 Network상의 Printer로 인식되며, Spooling과 함께 작업이 시작된다.

-만들어진 원형(Pattern)올 용해제(솔벤트)로 지지재를 녹여냄으로써 최종 원형을 완성한다.

디자인 확인을 위하여 그대로 사용되거나 혹은 Sanding, painting 등 의 후처리를 한다.

< 그림 45 > 왁스 적층 방식 원리

⑹ 레이저 고속조각기

레이저 조각기는 간단한 운영프로그램으로 물리적, 화학적 손실을 입힐 염려가 없어 다양한 소재에 적용이 가능하다. 또한 빠른 가공시 간의 영구적인 형상의 품질을 구현해 준다. 쉽고 간편한 사용과 고해 상도 초정밀 조각으로 시스템이다.

<표 18> 레이저 조각 가능한 품목 및 방법

분류 및 용도 품 목

귀금속 반지, 목걸이, 시계 등 Gift 팬던트, 키홀더, 라이타 등

산업용품 반도체, 2D 바코드, 회로기판, 의료기자재 등 플라스틱 핸드폰, 신용카드, 아크릴 등

구 분 방 법

절단 및 용접 물체를 자르거나 붙이는 방법

표면처리

가공 표면의 홈을 파서 각인(양각, 음각) 소재의 표면을 변색시켜 방법

가공할 표면을 부풀려 효과를 얻어내는 방법

가공할 표면을 부풀려 효과를 얻어내는 방법