초고속 3D프린팅의 미래, SPEE3D 콜드스프레이 기술로 '금속부품' 빠른 제작 실현하는법(며칠이 아닌 몇분, 몇 시간 만에 제작)

 

 

 

콜드 스프레이 방식의 금속 3D프린터

콜드 스프레이 3D 프린팅은 금속 부품을 제작하는 고속 프로세스로, 기존의 가열 및 용융 과정과는 다르게 금속 분말을 고속으로 분사하여 층층이 쌓아 부품을 만듬니다. 이 방식은 다음과 같은 원리로 작동합니다.

 

분말공급

콜드 스프레이 3D 프린터는 금속 분말을 사용합니다. 이 분말은 보통 합금된 금속이며, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스 스틸 등이 사용될 수 있습니다.

 

가압 공기 공급

분사되는 분말을 고속으로 움직이기 위해 고압 공기가 사용됩니다. 이 고압 공기는 분말을 흩뿌리고 소량의 분말을 고속으로 이동시키는 역할을 합니다.

분말 분사 및 결합

분말은 고압 공기를 통해 분사되며, 분사된 분말은 부품을 형셩하기 위해 특정한패턴으로 스프레이 됩니다. 이 과정에서 분말은 결합력을 가진 바인더와 함께 스프레이되어 부착되고, 부품의 층이 형성됩니다.

 

부품 형성

스프레이 된 분말이 층층이 쌓여 부품이 형성됩니다. 이 과정은 3D CAD 모델을 따라 진행되며, 각 층마다 분말이 스프레이되어 결합됩니다.

열처리

부품이 형성된 후, 열처리를 통해 결합력이 강화되고 내구성이 향상됩니다. 이 단계는 부품의 사용 용도와 필요한 물성에 따라 다양하게 조절될 수 있습니다.

이와 같은 과정을 통해 콜드 스프레이 3D 프린터는 빠르고 정교한 금속 부품을 제작할 수 있습니다.

Cold Spray 금속 3D 프린터 상업용 Warp Spee3d / 군용 XSPEE3D

Spee3d는 고속 금속 3D 프린터로 콜드 스프레이 3D 프린팅 기술을 사용하여 금속 부품을 빠르게 제작합니다. SPEE3D는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

SPEE3D 특장점

고속 인쇄

SPEE3D 3D프린터는 고속 콜드 스프레이 기술을 사용하여 금속 부품을 빠르게 제작할 수 있습니다. 이는 생산성을 크게 향상시키고 시간과 비용을 절약하여 시너지 효과를 발생시킬 수 있습니다

 

 

 

최소한의 후가공

콜드 스프레이 기술은 부품 표면을 매우 부드럽게 형성하므로, 후처리가 필요한 경우가 줄어듭니다. 이는 프로세스를 간소화하고 부품 생산 시간을 단축시키는데 큰 도움을 제공합니다.

자유로운 디자인

SPEE3D 3D 프린터는 복잡한 형상의 부품을 제작할 수 있으며, 디자인의 자유도가 높습니다. 이는 사용자가 창의적이고 혁신적인 디자인을 구현할 수 있으며 금속으로 다양한 형상의 제품을 빠르게 제작하는데 어려움이 없습니다.

환경 친화적

콜드 스프레이 기술은 가스와 분말을 사용하여 부품을 형성하므로, 환경에 미치는 영향이 상대적으로 적습니다. 이는 친환경적인 생산 프로세스를 구현할 수 있는 장점으로 작용합니다.

높은 강도와 내구성

Wrap Spee3d는 고강도 부품을 제작할 수 있으며, 이는 다양한 산업 및 응용 분야에서 안정적으로 사용할 수 있습니다. 

콜드스프레이 제작영상

 

SPEE3D의 특허기술인 로켓노즐은 음속의 최대 3배에 이르는 속도로 공기를 발사하여 금속 분말을 적층합니다. 금속 분말은 여섯개의 축으로 이루어진 로봇 팔에 부착된 기판 표면에 적층됩니다. 이 공정에서 발생하는 분자의 순수 운동에너지는 금속 분말들이 서로 결합되게 만들고 고밀도 부품을 형성할 수 있도록 도와줍니다.

제작속도 및 주요재료

  

 

 

 

 

차량용 수냉용품

(Water-Cooling Automotive Application)

인쇄시간 40분(min)

 

재료 알루미늄 6061(Aluminum 6061)

중량 580g

렌치 스패너

(Gunner's Ratchet)

인쇄시간 60분(min)

재료 알루미늄 브론즈(Aluminium Bronze)

중량 2kg

알루미늄 6061 캠록

(Aluminum 6061 Camlock)

인쇄시간 24.4분(min)

재료 알루미늄 6061(Aluminium 6061)

중량 660g

스타터 플라이어 휠

(Starter Flywheel)

인쇄시간 25분(min)

재료 알루미늄 브론즈(Aluminium Bronze)

중량 8.3kg

빌지펌프 하우징

(Bilge Pump Housing)

인쇄시간 83분(min)

재료 알루미늄 브론즈(Aluminium Bronze)

중량 8.3kg

 

과제: 바이킹 시대 선박을 연구하는 한 해양 고고학자는 크고 작은 고대 선박 목재의 어둡고 때로는 매우 반짝이는 특성에도 불구하고 도구 자국, 조각, 변색 등 표면의 모든 디테일이 살아있는 목재를 캡처해야 했습니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Studio

결과: 이 연구자는 Artec Leo를 사용하여 박물관, 저장소 및 현장에 있는 수백 개의 선박 목재 및 기타 물체를 빠르고 쉽게 3D 스캔하고 생성된 3D 모델을 사용하여 작업을 발전시키고 역사를 바꾸는 몇 가지 결론에 도달했습니다.

Artec을 선택한 이유: Leo만큼 편하게 들고 이동할 수 있는 휴대용 3D 스캐너는 없습니다. Leo는 1mm 미만의 정확한 컬러 3D를 제공하고, 방해가 되는 케이블, 외장 배터리, 노트북이 필요 없고 귀중한 역사적 유물을 작업할 때 중요한 표적이나 마커가 없습니다.

 

 

1880년 노르웨이의 바이킹 고분에서 발굴된 Harald Fairhair 왕 시대에 건조된 9세기 Gokstad 선박의 실물 크기 복제품인 Skidbladner 선상

1886년, 한적한 노르웨이 시골에서 한 농부가 밭을 갈던 중 흙 밑에 딱딱한 물체에 부딪혔습니다. 그는 Karmøy에서의 뜻밖의 발견이 바이킹 역사, 항해 및 선박 매장이라는 잘 알려지지 않은 장의 서막을 열게 될 줄은 미처 몰랐습니다. 이 배는 바이킹의 생활 방식 자체에 대해 알고 있던 수많은 상식을 뒤집고, 이 배가 지금까지 발견된 가장 오래된 바이킹 범선일 가능성이 높다는 가능성을 열어주었습니다.

한때 바다와 강을 누비며 강인한 바이킹 탐험가들을 가득 태웠던 연륜 연대학적으로 770년으로 거슬러 올라가는 이 참나무 목재로 된 Storhaug 선박은 뛰어난 수작업으로 제작되었습니다. 배의 선체는 속도와 기동성을 고려해 손으로 자른 목재로 제작되었으며, 쇠못과 나무못으로 세심하게 맞추고 고정했습니다.

 

779년 매장 당시의 Storhaug 선박을 한 예술가가 표현한 그림. 이미지 제공: Eva Gjerde, 스타방에르 대학교(University of Stavanger) 고고학 박물관

줄자와 자에서 3D 스캐닝으로

이후 수년간 고고학자들은 배의 잔해를 발굴하여 이 배가 비록 낡은 상태였지만 인간의 독창성과 예술성이 돋보이는 우아한 걸작임을 밝혀냈습니다.

배 안에는 작은 배, 노, 작은 썰매, 말의 뼈대, 프랑크족의 검 두 자루, 창 두 자루, 도끼, 금팔찌, 방패, 투구, 빗, 칼, 놀이판 두 개 등 다양한 고대 유물들이 묻혀 있었습니다.

현재로 빠르게 돌아가면, 오늘날 Massimiliano Ditta를 비롯한 해양 고고학계의 가장 뛰어난 학자들이 Storhaug 선박과 바이킹 탑승자의 이야기를 능숙하게 풀어내고 있습니다.

 

스타방에르 대학에서 Artec Leo를 사용하여 후기 바이킹 시대의 것으로 추정되는 선수재 상단을 스캔하는 해양 고고학자 Massimiliano Ditta. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta, 고고학 박물관/UiS

스타방에르 대학교 고고학 박물관의 경험이 풍부한 연구원이자 박사 과정을 밟고 있는 Ditta는 복잡한 조각 하나하나를 통해 우리의 과거 항해에 생명을 불어넣는 데 자신의 경력을 바쳤습니다. 그의 노력에 특별한 어려움이 없었던 것은 아닙니다.

3D 스캐닝을 비롯한 수년간의 연구와 발견을 통해 Ditta는 Storhaug가 노를 젓는 배라고 오랫동안 믿어져 왔음에도 불구하고 실제로는 범선이었을 수 있다는 유력한 가설에 도달했습니다.

용골과 돛을 위한 활대 등 배의 다양한 요소들이 이를 뒷받침하는 강력한 증거입니다. 많은 전문가들은 Ditta의 연구 결과가 Storhaug 선박에 대한 이야기에서 사실로 입증되어 바이킹의 항해 공학이 8세기에 이르러 바람의 힘을 활용할 수 있을 만큼 정교해져 노를 젓는 것보다 훨씬 더 빠른 속도와 기동성을 갖춘 배를 만들 수 있었음을 입증할 것으로 믿고 있습니다.

완벽한 디테일을 위해 Artec Studio 포토텍스처링이 적용된 선수재 상단의 Leo HD 모드 3D 스캔. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

이 용감한 연구자의 곁에는 해양 고고학 분야에서 정밀도와 유연성의 새로운 표준을 세운 혁신적인 도구인 획기적인 Artec Leo 3D 스캐너가 있었습니다.

Ditta는 “Artec Leo는 제가 수행할 수 있는 프로젝트의 규모뿐만 아니라 작업의 질도 크게 높였습니다. 그것은 3D 스캐닝의 기존 경계를 허물고 우리의 풍부한 해양 유산을 기록하고 이해하는 궁극적인 목표에 전념할 수 있게 해 줍니다."라고 말했습니다.

 

선수 상단을 포토텍스처링하는 데 사용된 카메라 위치를 보여주는 Artec Studio 스크린숏. 이미지 제공: Massimiliano Ditta

새로운 지평 수용: Eva에서 Leo로의 도약

이전 작업에서 사용하던 Artec Eva 스캐너에서 전환한 후 작업 흐름이 눈에 띄게 빨라져 Ditta는 자신의 매혹적인 접근 방식에 더욱 집중할 수 있게 되었습니다.

무선 설계와 휴대성, 내장 배터리 덕분에 현장 작업의 제약이 훨씬 줄어든 Leo를 사용하면 전선이 방해가 되거나 전원이 빠르게 소모되거나 노트북이 근처에 있어야 한다는 걱정 없이 모든 스캐닝 프로젝트에 깊이 몰입할 수 있습니다.

3D 스캐너의 HD 모드를 통해 향상된 정확도와 스캔 후 정밀도 또한 Ditta의 작업에서 아주 중요한 요소였습니다.

Ditta는 "Leo의 놀라운 점은 흔들림 없는 신뢰성과 확실한 정확도입니다. HD 모드에서는 선박 목재와 기타 과거의 유물을 항상 놀라울 정도로 사실적으로 캡처할 수 있어 이러한 스캔은 문서화 및 보존에 매우 유용합니다."라고 말했습니다.

드러난 정밀도: Leo의 HD 모드

Artec Leo의 HD 모드는 특히 Storhaug 선박 목재 및 선상에서 발견되는 많은 물체와 같은 복잡한 유기 물체의 경우 모든 스캔의 품질을 크게 향상합니다.

Leo의 구조광 시선 아래에서 이전에는 캡처하기 어려웠던 다양한 도구 자국, 장식 선, 절개선 등 무수히 많은 디테일이 1mm 미만의 정확한 컬러 3D로 생생하게 구현됩니다.

 

Artec Leo에 장애물이 되지 않는 바이킹 선박 목재의 반짝이는 표면을 보여주는 사진. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

 

표면의 광택에도 불구하고 완벽한 형상 캡처를 보여주는 동일한 선박 목재의 Artec Studio 스크린숏. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

 

마침내 Artec Studio 포토텍스처링이 적용되어 실제와 같은 컬러 3D로 재탄생된 선박 목재. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

8세기의 영광을 간직한 선박 목재 캡처

Ditta의 추정에 따르면 Leo는 Eva를 사용했을 때보다 스캐닝 시간이 거의 절반으로 줄었습니다.

Ditta는 "Leo가 제가 사용해 본 다른 3D 스캐너와 차별화되는 점은 정밀도나 터치스크린 인터페이스뿐만이 아닙니다.  까다로운 조건에서도 복잡한 물체를 정확하게 캡처할 수 있어 전적으로 믿고 사용할 수 있습니다. Leo에게는 어둡고 수백 년 된 배의 목재가 결코 장애물이 되지 않습니다."라고 말했습니다.

 

각각의 스캔이 별도의 색상으로 구성된 조립된 Storhaug 선박 목재의 결합된 Artec Leo 스캔.

이미지 제공: Massimiliano Ditta

또한 온보드 화면과 향상된 추적 제어 기능 덕분에 혼잡한 박물관이나 고고학 자료 보관소에서 흔히 발생하는 스캐닝 과정의 중단을 줄일 수 있습니다.

공유 가능한 연구 품질의 3D 모델

Ditta에게 있어 작업의 중요한 부분은 이러한 역사적 보물을 단순히 발굴하는 데 그치지 않고 그 결과를 다른 연구자, 박물관 전문가 및 대중에게 전달하고 종종 결과물인 3D 모델을 공유하는 것입니다.

그는 Leo를 통해 이러한 작업 방식을 더욱 강화하여 최종 3D 모델의 세밀도를 크게 향상함으로써 향후 연구, VR/AR 박물관 전시 및 교육 기회에 대한 다양한 가능성을 열었습니다.

 

로갈란(Rogaland)의 습지에서 발견된 포토텍스처링을 적용한 미완성 바이킹 시대 선박 선수 Leo 3D 스캔의 고고학 카탈로그 출력물. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

Ditta가 Leo를 사용하여 작업하고 이 스캐너를 적극적으로 추천하자 여러 동료와 기관이 Leo를 표준 기록 방법으로 채택하게 되면서 고고학계 전반에 걸쳐 Leo가 획기적인 영향을 미쳤습니다.

Ditta는 “Artec Leo의 휴대성은 소리 없는 강점입니다. 케이블, 노트북, 배터리 팩이 필요 없어 박물관이나 현장에서 기록 작업을 할 때 아주 편리한 장치입니다."라고 말했습니다.

 

고대 항해의 걸작을 3D로 재구성

해양 고고학의 세계에서 과거는 풍경 아래, 바닷속, 물가 또는 다양한 박물관에 흩어져 있는 조각들로 이루어진 퍼즐입니다.

우리의 풍부한 항해 유산의 수없이 많은 조각들이 여전히 발견되고, 연구되고, 전 세계와 공유되기를 기다리고 있습니다. Ditta에게 있어 각각의 발견은 인류의 과거 항해에 얽힌 미스터리를 푸는 데 한 걸음 더 다가가는 퍼즐 조각입니다.

 

헤우게순(Haugesund)의 호거란드미술관에서 Artec Leo로 선박 선수 빈 목재를 스캔할 준비하는 Massimiliano Ditta. 

이미지 제공: Massimiliano Ditta

 

 

Artec Leo를 통한 그의 탐구는 새로운 활력, 정확성 및 잠재력으로 계속되며 각 프로젝트는 이전보다 훨씬 더 영향력을 갖게 됩니다. 바다는 언제나 과거의 비밀을 간직하고 있지만, 도구 상자에 Leo를 탑재한 Ditta는 해양 고고학 분야에서 3D 스캐닝의 미래가 분명하고 밝다고 확신하고 있습니다.

Ditta는 "저는 경력 전반에 걸쳐 많은 문제에 직면해 왔습니다. 다양한 환경, 심하게 열화되고 분해되는 선박 목재, 그리고 항상 반복 가능한 정밀도와 실물과 같은 텍스처에 대한 요구가 있습니다. Artec Leo는 단순한 도구 그 이상임이 입증되었습니다. 그것은 이 시간 여행에서 저의 변함없는 파트너였습니다.”라고 말했습니다.

SLA 기계는 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse의 성공적인 풍동 제출 테스트를 가능하게 합니다.

STEWART-HAAS RACING은 풍동 테스트를 위한 실물 크기 차체 패널을 생산하기 위해 3D SYSTEMS SLA 3D 프린터를 사용합니다.

과제

Stewart-Haas Racing의 공기역학 엔지니어링 팀과 다른 NASCAR Ford 레이스 팀은 새로운 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse에 가장 적합한 공기역학적 모양을 결정하기 위해 수백 가지의 다양한 차체 패널 모양을 테스트할 방법이 필요했습니다. 이 NASCAR 제출 프로젝트에는 수개월에 걸쳐 수많은 본격적인 풍동 테스트가 포함되었습니다. 실물 크기의 풍동 테스트는 비용이 많이 들기 때문에 각 테스트 세션 동안 수십 개의 서로 다른 차체 패널 모양을 테스트할 수 있는 가장 효율적인 방법은 무엇입니까?

해결책

새로운 경주용 차체 모양을 NASCAR에 제출할 때 Ford 경주 팀은 NASCAR에서 결정한 특정 공기역학 계수 사양을 충족해야 했습니다. 프로젝트가 끝나면 제출되는 차체의 본격적인 풍동 테스트를 통해 이상적으로 달성됩니다. 최종 제출 테스트가 성공하기 위해서는 다음과 같은 개발 프로세스가 진행되었습니다.

1. 차체 패널 쉐이프는 CFD 소프트웨어를 사용하여 테스트됩니다.

CFD(Computational Fluid Dynamics) 분석가는 CAD 소프트웨어에서 여러 차체 패널 형상 개념을 설계합니다. 이러한 개념은 경주용 자동차의 공기역학적 성능을 잠재적으로 향상시킬 수 있는 다양한 모양을 나타냅니다. 그런 다음 이러한 표면 모형은 가상 풍동을 나타내는 CFD 소프트웨어를 사용하여 처리되어 이러한 표면 모형의 공기역학적 계수를 테스트합니다. 결과를 분석하고 양호한 성능 잠재력을 보여주는 개념을 본격적인 풍동에서 테스트할 개념으로 식별합니다.

 

 

 

 

 

2. 3D 인쇄를 위해 CFD 표면을 솔리드 CAD 모델로 변환할 수 있습니다.

그런 다음 설계 엔지니어는 CFD 곡면 모형을 3D 인쇄가 가능한 솔리드 CAD 모형으로 변환합니다. 솔리드 곡면 모형은 인쇄 및 조립될 때 원래 CFD 곡면 모형의 모양을 나타내는 적절한 크기의 타일로 나뉩니다. 이 타일은 풍동에서 테스트할 실물 크기 자동차의 섀시 서브 프레임에 부착되도록 설계되었습니다.

 

 

3. 3D Systems의 SLA 프린터를 사용하여 부품을 프린트할 수 있습니다.

그런 다음 이러한 솔리드 CAD 모델은 Stewart-Haas Racing에서 내부적으로 3D 프린팅, 미시간주 디어본에 있는 Ford의 적층 제조 센터 또는 외부 프린팅 서비스로 보내집니다. 그런 다음 3D 프린팅 기술자는 3D Systems의 3D Sprint® 소프트웨어에서 CAD 모델의 방향을 지정하여 프린팅이 필요한 방식으로 배치합니다. 인쇄 시간을 최소화하고, 인쇄 품질을 최대화하고, 빌드 플랫폼당 부품 수량을 최대화하도록 파일의 방향을 지정할 수 있습니다. 3D Systems의 3D Sprint 소프트웨어는 직관적으로 사용할 수 있으며 기술자가 프린트할 CAD 모델을 빠르게 설정할 수 있습니다.

 

 

 

그런 다음 결과 파일을 ProX 800, SLA 기계로 전송하여 원하는 재료로 부품을 빠르고 정확하게 프린팅할 수 있습니다. 3D Systems는 다양한 소재를 제공하며, 그 중 일부는 풍동 테스트용 부품 프린팅을 위해 특별히 개발되었습니다. 그 결과 풍동 테스트에 필수적인 매끄러운 표면 마감을 가진 부품이 생성됩니다. 이와 같은 제출 프로젝트의 경우 수백 개의 대형 부품을 인쇄하는 것이 일반적입니다. 3D Systems의 SLA 기계의 신뢰성은 이렇게 많은 부품을 프린팅할 때 매우 중요합니다. 이러한 부품은 풍동에서 테스트하기 위해 적시에 인쇄되는 경우가 많으므로 SLA 기계를 신뢰할 수 있는 것이 중요합니다. 3D Systems SLA 기계는 최소한의 유지 보수로 24/7 연중무휴로 부품을 프린트할 수 있는 주력 장비입니다.

 

 

 

4. 3D 프린팅된 부품을 터널 테스트 차량에 조립합니다.

그런 다음 3D 프린팅 부품을 실물 크기 자동차의 하부 구조에 고정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 전체 차체 모양은 이러한 3D 프린팅 타일로 정의할 수 있습니다. 그런 다음 결과 본체 형상을 3D 스캔하여 3D 프린팅된 형상이 원본 CFD 표면 파일 형상과 같은지 확인할 수 있습니다.

 

 

 

5. 자동차는 풍동에서 테스트됩니다.

차량이 풍동에서 테스트될 때 개발 중인 다양한 개념을 테스트하기 위해 추가로 3D 프린팅 타일을 차량에 추가하거나 제거할 수 있습니다. 각 "실행"은 테스트 중인 개념을 나타내며 결과 공기역학적 계수가 기록 및 분석됩니다. 일부 개념은 차체의 공기역학적 성능을 향상시키고 일부는 그렇지 않습니다. 이러한 방식으로 공기역학 엔지니어는 차체의 모양을 최적화하여 향후 레이스 트랙에서 최고의 성능을 발휘할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

6. 차량이 제출을 위한 공기역학 계수 사양을 충족할 때까지 1-5단계를 반복합니다.

수개월이 지나고, 많은 프린팅 부품과 많은 풍동 테스트를 거친 후, 차량은 NASCAR와 함께 최종 제출 풍동 테스트를 위한 준비가 되었습니다. 이번 제출 테스트에서는 차체 패널 형상이 공기역학적 계수 사양을 통과하면 차체 형상이 2024 NASCAR 포드 머스탱 다크호스의 최종 경주용 자동차 차체 형상으로 NASCAR에 제출됩니다.

7. 생산 차체 패널을 생산합니다.

그런 다음 설계 엔지니어는 최종 제출 본체 형상을 나타내는 솔리드 CAD 모델을 생산을 위한 최종 본체 패널 크기인 CAD 표면으로 변환합니다. 그런 다음 이 생산 파일은 2024년 레이싱 시즌 동안 레이싱에 사용될 탄소 섬유 차체 패널을 생산하기 위해 다양한 탄소 섬유 공급업체로 전송됩니다.

3D Systems의 3D Sprint 소프트웨어 및 3D 프린팅 SLA 기계는 이와 같은 제출 프로젝트를 성공적으로 완료하는 데 적합한 도구입니다. 

이러한 도구와 사용 된 개발 프로세스는 2024 년 생산 자동차처럼 보이지만 Ford 팀의 경주 용 자동차가 경주와 NASCAR Cup Series 챔피언십에서 우승 할 수있는 공기 역학적 성능을 갖춘 Ford Mustang Dark Horse 경주용 자동차 차체를 생산하였습니다!

"원격 산업의 혁신: SPEE3D 3D 프린터가 해결한 부품 공급망 지연 문제와 그 영향"

많은 산업, 특히 방위산업, 석유 및 가스, 광업, 철도 및 농업 등은 현재 운영을 유지하기 위해 예비 부품을 확보하기 위해 복잡한 물류에 의존하고 있습니다. 특히 특정 부품을 구하기 어려울 때, 비즈니스가 수요 지점에서 새 부품을 빠르게 생산할 수 없는 경우에는 특히 어려운 과정입니다.

 

원격 산업으로서, Humpty Doo Barramundi Fish Farm은 SPEE3D에게 공급망 문제에 대한 부가 제조 솔루션을 제공하도록 요청했습니다. 알루미늄 밀봉 파이프는 농업을 비롯한 모든 유형의 농장에 필수적입니다. Humpty Doo Barramundi Fish Farm의 파이프는 빠르게 연결되고 분리되는 것이 특징이며, 이를 위해 각 파이프는 V 밴드 파이프 플랜지를 통해 연결됩니다.

그러나 이 부품이 호주에서 쉽게 구할 수 없기 때문에, 과거에는 비즈니스가 보통 국제적으로 공급을 기다리는 데 몇 달이 걸렸습니다.

 

 

 

SPEE3D의 고속 금속 3D 프린터는 유연하고 신속하게 금속 부품을 원격지에서 인쇄할 수 있는 기술을 제공합니다. SPEE3D의 기술은 또한 Humpty Doo Barramundi Fish Farm 비즈니스에서 필요한 알루미늄 6061과 같은 재료로 부품을 인쇄할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이 재료는 강한 재료 특성, 가벼운 무게, 부식 저항성 및 기존 파이프와의 용접 용이성으로 인해 비즈니스의 파이프 응용 분야에 이상적인 재료입니다.

SPEE3D는 먼저 3D CAD 모델을 제작하여 TwinSPEE3D로 가져 와 V 밴드 파이프 플랜지의 프린트 미리보기, 도구 경로 시뮬레이션을 생성했습니다. 부품이 시뮬레이션된 후, LightSPEE3D 금속 3D 프린터를 사용하여 인쇄되었습니다. SPEE3D의 기술은 금속 분말을 기판에 직접 토출하여 부품이 내부 직경에 재료를 축적하거나 낭비하지 않고 올바른 크기와 공통 링 형태로 인쇄될 수 있도록합니다. 부품은 그런 다음 열처리 및 가공을 거친 후 알루미늄 6061 파이프에 용접되었습니다.

생산된 금속 3D 프린트 부품은 응용 프로그램의 정확한 요구 사항을 충족하기 위해 유효화되고 테스트되었습니다. 그런 다음 비즈니스에서 사용하는 파이프 중 하나에 용접되었습니다. 이 기술은 원격 산업 비즈니스가 필요에 따라 금속 3D 프린트 부품을 신속하게 생산할 수 있는 기술적 이점을 제공함을 입증했습니다.

 

 

 

SPEE3D의 기술로 인해 원격 지역의 커뮤니티 및 산업은 이제 선택한 부품을 신속하고 저렴하게 생산할 수 있는 대안을 갖게 되었습니다. 이 기술은 특히 인프라 및 장비 유지 관리 및 신뢰성을 위한 장기적인 개선 솔루션을 제공하여 많은 산업의 기존 공급망을 보완합니다.

 

Humpty Doo Barramundi는 1993년부터 지속 가능한 방법으로 프리미엄 소금물 바라먼디를 생산하며, 다윈과 카카두 국립 공원 사이에 위치한 가족 소유의 농장입니다. 이 V 밴드 플랜지 프로젝트는 제조업을 모든 산업에게 쉽게 만들기 위한 SPEE3D의 임무의 일환입니다. 금속 부품 제작에서 혁신을 통해 세계를 선도하는 것입니다.

SPEE3D 장비는 금속 제조의 힘을 당신의 손에 넣어 운영을 제어하고 새로운 프로세스를 만들며, 새로운 재료를 탐색하고, 새로운 솔루션을 개발할 수 있습니다.

 

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배경

수많은 산업 분야에서는 운영을 위해 예비 부품을 조달하기 위해 복잡한 물류 체계에 의존하고 있습니다. 특히 특정 부품을 조달하기 어려울 때 새 부품을 신속하게 생산할 수 없는 경우가 있습니다. 이러한 상황에서 SPEE3D는 원격 산업 분야의 공급망 문제를 해결하기 위해 Humpty Doo Barramundi Fish Farm에 첨단 제조 솔루션을 제공했습니다.

 

도전 과제

Humpty Doo Barramundi Fish Farm은 수조 농장 운영에 필수적인 알루미늄 밀봉 파이프를 위한 V 밴드 파이프 플랜지 부품을 찾는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 이 부품은 호주 내에서 쉽게 구할 수 없었기 때문에 국제적으로 조달하던 중 몇 달이 소요되는 문제가 있었습니다.

해결책

SPEE3D의 고속 금속 3D 프린터는 원격 지역에서도 금속 부품을 신속하게 인쇄할 수 있는 유연한 기술을 제공합니다. Humpty Doo Barramundi Fish Farm이 요구하는 알루미늄 6061과 같은 정확한 소재로 부품을 인쇄할 수 있습니다. 이러한 소재는 강하면서도 가벼운 특성, 부식 저항성 및 기존 파이프에 용이하게 용접될 수 있는 장점을 가지고 있습니다.

 

결과

SPEE3D는 V 밴드 파이프 플랜지 부품을 제작하고 테스트하여 Humpty Doo Barramundi Fish Farm의 요구 사항을 완벽하게 충족시켰습니다. 이 부품은 농장의 파이프에 용접되었고, 기술적인 혁신을 통해 원격 산업 분야에 금속 3D 프린트 부품을 즉시 생산할 수 있음을 증명했습니다.

영향

SPEE3D의 기술 덕분에 원격 지역의 지연 문제가 해결되었으며, 수많은 산업 분야에서 부품을 신속하고 저렴하게 조달할 수 있게 되었습니다. 이는 인프라 및 장비 유지 보수 및 신뢰성에 대한 장기적인 개선을 제공합니다.

결론

SPEE3D의 기술은 농업 및 기타 산업 분야에 혁신을 제공하고 있으며, 원격 산업 분야에서도 신속하고 비용 효율적인 부품 조달이 가능하게 합니다. Humpty Doo Barramundi Fish Farm 사례는 SPEE3D의 미래 제조 기술에 대한 선도적인 역할을 보여줍니다.

과제: 3D 스캐닝으로 배우의 미묘한 움직임까지 고려하고 반사되는 갑옷 의상의 세세한 디테일까지 캡처하여 실제와 같은 캐릭터 모델을 제작합니다.

솔루션: Artec Leo, Artec Studio, Maya, Substance 3D Painter, ZBrush, Marmoset Toolbag

결과: CGI에 사용 가능한 고해상도로 정밀하게 캡처된 몬테네그로 중세 갑옷의 충실한 가상 복제본.

Artec 3D를 선택한 이유는? Artec HD 모드와 Leo의 무선 기능을 사용하면 까다로운 반짝이는 표면을 기존의 사진 측정 방법보다 더 빠르고 쉽게 캡처할 수 있습니다. Artec Studio의 업계 최고 편집 도구와 정합 알고리즘을 활용하여 데이터의 구멍을 메우고 해상도를 최대화하여 최상의 텍스처 품질을 얻을 수 있습니다.

Artec Leo로 3D 스캔하는 동안 중세 기사의 갑옷을 입은 배우

실제 사람, 물체, 환경을 실제와 같은 TV, 영화, 비디오 게임 모델로 변환하는 데 사진 측정은 여전히 업계 표준입니다.

카메라가 가득한 부스 형태로 배치되는 경우가 많으며, 고해상도 중첩 사진을 사용하여 모델을 생성하는 이 프로세스를 통해 실제 물품을 가상 환경에서 정확하게 재현할 수 있습니다. 그러나 3D 스캐닝은 소품과 캐릭터 모델을 단 몇 초 만에 정확하게 디지털화할 수 있는 빠르고 유연한 대안으로 빠르게 부상하고 있습니다.

이러한 이점은 이론적인 것이 아니라 실제로 업계에서 활용되고 있는 기술입니다. 현재까지 Artec 3D 스캐닝은 온라인 FPS 게임 World War 3의 고해상도 군사 비디오 게임 모델부터 공포 영화의 히트작인 Sleepy Hollow의 놀랍도록 사실적인 VFX에 이르기까지 모든 것을 제작하는 데 도움이 되었습니다.

3D 스캐닝이 최첨단 CGI 툴로서 이미 그 효용성을 입증하고 있다는 점을 고려할 때, 이 기술을 도입하는 것이 얼마나 간단한지 그리고 스캔을 어떻게 시각적 효과로 바꿀 수 있는지 궁금해하는 사람이 많을 것입니다. 다행히도 Artec의 전문가인 Mikhail Shumikhin이 프로세스를 단계별로 안내하고 결과를 최적화하는 방법을 설명합니다.

빛나는 갑옷을 입은 기사의 디지털화

Dark Souls, Dragon Age 또는 기타 수많은 대형 타이틀 등 게임 어디를 보더라도 기사의 갑옷은 흔한 광경이 되었으며, 이는 개발자들이 놓치지 않는 의상 트렌드입니다.

이러한 이유로 Shumikhin은 3D 스캐닝 시연에 갑옷을 선택했습니다. 보존 전문가와 배우들이 시대 의상을 복원하고 공연함으로써 국가의 역사를 생생하게 간직하고 있는 Medieval Kotor 생활사 박물관의 사례를 빌려 3D 스캐닝이 가장 어려운 표면까지 어떻게 캡처할 수 있는지 산업 관련 사용 사례를 통해 보여주고자 했습니다.

 

사진 측량을 수행하는 데 필요한 일련의 사진을 통해 기존의 고해상도 카메라로 힘들게 디지털화 작업 중인 기사

캡처할 의상을 확인하고 동료에게 캐릭터 모델 역할을 해 달라고 부탁한 후, Shumikhin은 Artec Leo를 사용하여 의상을 3D 스캔하기 시작했습니다. Leo는 초당 3,500만 포인트의 스캔 속도로 전체 물체와 사람을 단 몇 초 만에 디지털화할 수 있습니다. 여기에 장치의 무선 특성까지 더해져 디지털화가 빠르고 간단한 프로세스로 진행되었습니다.

Shumikhin은 이러한 배우를 디지털화할 때 미세한 움직임을 고려하여 스캔을 여러 부분으로 나누라고 조언합니다. 갑옷 프로젝트에서 그는 이를 통해 "품질을 더 잘 제어"할 수 있었고 "미세한 움직임으로 인한 인공물"을 피할 수 있었다고 말합니다.

AI에 기반한 HD 모드는 Leo와 오랜 시간 테스트를 거친 저가형 Artec Eva 사용자에게 공개된 기능으로, 해상도를 최대화하고 광택으로 인한 데이터 손실을 최소화하는 데 도움이 되었습니다.

Shumikhin은 "HD 재구성은 매우 유용한 도구입니다. 이를 통해 축적할 수 있는 데이터의 양을 늘려 2배, 4배, 심지어 8배까지 수집할 수 있습니다. Leo를 사용하면 스캔을 일시 중지하고 물체의 반대편으로 이동한 다음 계속 스캔할 수도 있습니다."라고 설명했습니다.

"당사 3D 스캐너의 가장 큰 장점은 이동성과 텍스처 및 형상의 캡처 품질입니다. 스캐너를 전 세계 어디로든 쉽게 운반하여 고해상도로 물체를 캡처할 수 있습니다."

Artec Studio에서 메시 정리

내보내기를 위해 스캔을 정리하고 준비하는 과정에서 Artec Studio의 고급 도구 세트는 Shumikhin이 작업하는 데 큰 도움이 되었습니다. 특히 그는 스캔 캡처 및 데이터 처리 소프트웨어의 전역 정합 알고리즘이 단순하기 때문에 사용자 친화적이고 빠르게 오류를 수정하고 캡처된 프레임에서 최고 품질의 메시를 생성할 수 있다고 말했습니다.

Shumikhin의 3D 모델에서 캡처한 갑옷의 반짝이는 표면 중 일부

 

스캔 융합 중 해상도 최적화와 관련하여 Shumikhin은 자신의 작업 흐름을 복제하려는 사람들에게 최고의 조언을 제공합니다. 그는 최상의 결과를 위해 융합 해상도를 Eva와 Leo가 지원하는 완전 0.1mm일 필요는 없고 0.5mm로 설정하는 것이 좋다고 제안합니다.

또한 Shumikhin은 Artec Studio의 구멍 채우기 도구는 반사로 인해 전체 데이터를 캡처하지 못하는 메시 간격을 좁히는 데 매우 효과적이며, 해상도를 더욱 높일 수 있는 기능인 사진 텍스처링도 사용하지 않았다고 덧붙였습니다.

Shumikhin은 "Artec Studio는 사진 텍스처링 및 정합을 위한 매우 멋진 알고리즘을 가지고 있습니다. 이를 통해 매우 세밀한 모델을 얻을 수 있습니다. 이번 프로젝트에서는 그것을 사용할 필요가 없이 Leo로 고품질 텍스처를 캡처했지만, 다른 많은 프로젝트에서는 사진 텍스처링이 매우 유용할 것입니다."라고 말했습니다.

메시에서 모델로 전환

Shumikhin은 메시를 정리한 후 텍스처 베이킹, 렌더링 및 또 다른 일반적인 CGI 모델링 문제인 대칭 문제 해결을 위해 메시를 몇몇 타사 프로그램으로 보냈습니다. 그는 이를 실현하는 것은 비디오 게임에 사용할 수 있는 모델을 만들기 위한 '기본 규칙'이라고 칭합니다.

배우가 정확히 대칭으로 서 있게 하는 것은 거의 불가능하기 때문에 편집 소프트웨어를 통해 디지털 방식으로 메시를 균일하게 만들어야 한다고 그는 말합니다. 이를 위해 Shumikhin은 메시의 왼쪽과 오른쪽을 미러링하여 대칭성을 높이기 위한 '안내'로 사용할 수 있는 ZBrush와 같은 플랫폼으로 메시를 내보낼 것을 권장합니다.

그런 다음 Shumikhin은 면이 적은(low-polygon) 형상을 생성하고 소프트웨어의 UV 레이아웃 툴(텍스처 매핑용)을 활용하기 위해 모델을 Maya로 내보낸 다음 Marmoset Toolbag과 Substance 3D Painter로 보냈습니다.

 

Shumikhin은 Toolbag을 사용해 모델을 렌더링하고 조명을 완성한 후 텍스처를 구웠습니다. 하지만 그는 대부분의 모델의 경우 표준 텍스처 맵 굽기 설정으로 충분하지만, 파일 크기를 최소화하기 위해 미리 4K로 축소하는 것이 좋다고 조언합니다. 그는 '스타일화'를 위해 Substance에서 텍스처를 정리한 후, 모델을 다시 Maya로 보내 소프트웨어의 Ornatrix 플러그인을 통해 캐릭터에 사실적인 머리카락을 추가했습니다.

마지막으로 텍스처링이 끝나면 Maya의 자동 골격 생성 및 '스키닝(skinning)' 툴을 사용하여 애니메이션이나 리깅(rigging)에 사용할 수 있도록 준비만 하면 되었습니다. 그는 "Maya를 사용하는 사람들의 거대한 커뮤니티"가 있고 이는 리깅 및 기타 프로세스의 다른 부분에 대해 "일반적인 질문에 대한 답을 찾고 조언을 얻을 수 있는" 완벽한 장소라고 덧붙여 말합니다.

3D 스캐닝: CGI의 미래는?

배우와 중세 시대의 갑옷을 완전히 애니메이션화된 의상을 입은 캐릭터로 바꾸는 데 성공한 Shumikhin은 이제 자신의 3D 스캐닝 프로세스는 CGI 산업뿐만 아니라 다른 산업에서도 활용할 수 있다고 생각합니다.

 

 

스캐닝 전문가인 Shumikhin은 비디오 게임 모델링과 관련하여 자신의 역할에는 "광범위한 기술을 필요하지 않다"라고 말합니다. 대신에 그는 "발전하고자 하는 내면의 열정과 열망"이 "3D 분야에서 위대한 발견을 하고 꾸준히 노력"하게 이끈다고 말합니다.

이와 같이 그는 이제 다른 야심 찬 3D 아티스트들에게 그가 걸어온 길을 따르고 "적용할 수 있는 교훈과 새로운 요령을 찾고" 스캔을 사용하여 자신만의 모델을 개발하라고 권유합니다.

Shumikhin은 "현대 사회에서 우리가 보는 모든 것은 3D 모델로 재현할 수 있습니다. 이러한 방식으로 3D 스캐너는 현실 세계와 가상 세계를 잇는 가교 역할을 합니다. 게임 스튜디오, 영화 회사 및 VR 산업에서 고품질의 VR 콘텐츠가 계속 필요하기 때문에 Artec 3D 스캐닝과 Artec Studio를 통해 이를 제공할 수 있습니다."라고 결론지었습니다.

"3D 스캐닝은 이미 매우 사실적인 소품, 환경, 갑옷, 차량, 캐릭터, 배우를 제작하는 틈새시장을 수월하게 찾아냈습니다."