개념 한 쪽
자료는 신속조형(RP)과 관련된 공정 분류, 재료·공정 대응, 응용 범위, NC 공구경로 검증 기법 및 신속 툴링의 반전법 구분을 중심으로 설명한다. 시험에서는 공정별 특징 키워드를 매칭하는 문제와 공정 흐름·시뮬레이션 표현 방법을 묻는 문제가 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「FMS」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공구경로 검증 단계 판별 | 1 | CL DATA 이후의 확인 단계를 공정명으로 고르기 |
| RP 공정별 재료·방식 매칭 | 1 | '압출·경화·소결·박판적층' 키워드로 공정 구분하기 |
| 신속 툴링 반전법 정의 | 1 | 반전법의 핵심 차이를 설명하기 |
신속조형(RP)은 3차원 CAD 데이터를 얇은 층으로 분할(슬라이싱)한 뒤 재료를 층층이 쌓아 올려 형상을 만드는 적층 가공 방식이다. 적층이라는 원리로 인해 지그나 클램프 같은 복잡한 고정구가 필요 없으며 단면 데이터를 기반으로 재료를 추가하는 공정이라는 점이 핵심이다.
RP 공정은 사용하는 재료와 가공 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다. FDM은 열가소성 필라멘트를 가열해 녹인 뒤 노즐로 밀어내어 층을 쌓는 방식으로, '압출'이라는 키워드가 핵심이다. SLA는 액체 수지를 자외선으로 경화시키는 방식이고, SLS는 분말 상태를 레이저로 소결하는 방식이며, LOM은 박판을 접착하여 적층하는 방식이다.
LOM(박판 적층 제조법)은 박판을 접착제로 적층하여 형상을 만드는 방식으로, 재료층과 접착제층이 존재하여 부품의 성질이 균일하지 않을 수 있다는 점이 특징이다. RP의 응용은 설계 검증이나 시제품 제작, 제조 공정 모델링 등 소량·다품종 제작에 유리한 영역이 중심이며 대량생산에는 적합하지 않다.
NC 가공 데이터 생성 과정에서는 CL DATA(공구 중심 데이터) 생성 이후 공구의 위치, 과절삭·미절삭 등을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인하는 단계가 존재한다. 이 과정을 공구경로 검증이라고 하며, 검증은 '확인'의 의미로 이해하면 된다. 후처리는 검증이 끝난 데이터를 CNC가 이해할 수 있는 기계어로 변환하는 단계라는 점을 구분해야 한다.
NC 공구경로 시뮬레이션의 공작물 표현 방식 중 사각기둥의 집합으로 공작물을 단순화하고 공구가 제거할 때 해당 사각기둥의 높이를 갱신하는 방식은 3D 히스토그램이라고 한다. 이 방식은 Voxel 개념과 연관되며 실시간 디스플레이에 유리한 표현법이다.
신속 툴링(Rapid Tooling)은 금형 제작 시간을 단축하기 위한 방법이며, 패턴을 금형으로 변환하는 과정에 따라 직접 변환법, 패턴 경유법, 중간재료 경유법으로 분류된다. 직접 변환법은 CAD 데이터를 바로 주물 패턴으로 만드는 직접적인 방식이며, 패턴 경유법은 패턴을 중간 매개로 하여 금형을 제작하는 방식이고, 중간재료 경유법은 실리콘 등 중간 재료를 이용해 패턴을 거치는 과정을 포함한다.
문제 상황: "CL DATA 생성 후 공구의 과절삭·미절삭을 확인하는 과정"이라는 표현이 나오면 어떤 단계인지 묻는 문제에는 공구경로 검증을 선택한다는 원칙을 적용한다. 이유는 CL DATA 이후의 '확인' 단계가 검증이며 후처리는 기계 코드 변환 단계이기 때문이다.
문제 상황: "열가소성 재료를 녹여 노즐로 밀어내어 층을 쌓는 RP 방식"을 묻는 문제에는 FDM을 정답으로 선택한다는 원칙을 적용한다. 대비로 SLA는 수지 경화, SLS는 분말 소결, LOM은 박판 적층이라는 식으로 키워드를 매칭한다.
문제 상황: "공작물을 사각기둥 집합으로 표현하여 공구가 제거할 때 높이를 갱신하는 디스플레이 방법"을 묻는 문제에는 3D 히스토그램을 정답으로 선택한다는 원칙을 적용한다.
NC DATA를 생성하기 전에 생성된 CL DATA를 이용하여 공구의 위치, 과절삭, 미절삭 등을 확인하는 과정은?
정답 ③ · 문제는 NC 데이터 생성 이전에 CL 데이터로 공구 위치나 과절삭·미절삭을 확인하는 과정을 묻고 있다. CL 데이터를 바탕으로 시뮬레이션을 통해 공구 경로의 충돌, 과절삭·미절삭 여부 등을 검증하는 단계를 공구경로 검증이라고 한다.
CL DATA 생성 후 공구 경로, 과절삭, 미절삭 등을 확인하는 과정은 공구경로 검증이다.
쾌속조형(RP)에 관한 일반적인 설면 중 틀린 것은?
정답 ① · 쾌속 조형(Rapid Prototyping, RP)은 적층 가공 방식으로, CAD 데이터를 바탕으로 재료를 점차적으로 더해가며 물체를 제작하는 공정입니다. 따라서 물체의 단면 데이터(Slice data)가 필요하며, 기존의 절삭 가공과 달리 공구 경로나 클램프, 지그 등을 고려할 필요가 없습니다.
쾌속조형은 적층 가공으로 지그나 클램프가 필요 없으나, 설계 단계의 특징 인식은 필수 조건이 아니므로 ①이 틀렸다.
패턴의 반전 횟수를 기준으로 4가지 방식으로 구분되는 신속 툴링(Rapid tooling ; RT)에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 문항은 RT의 반전법 분류 가운데 각 방식의 특징을 묻고 있다. 1회 반전법은 CAD 데이터를 직접 주물 패턴 등으로 변환하는 직접 방식에 해당하므로 옳은 설명이다.
신속 툴링의 1회 반전법은 CAD 데이터를 직접 주물 패턴으로 변환하는 방식이다.
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