과제: 의료 전문가를 위한 3D 스캐닝을 통해 환자 맞춤형 보철 및 보조기를 더 빠르고 간소화된 새로운 방식으로 개발.

솔루션: Artec Eva, Artec Leo, Artec Studio, Rhinoceros 3D

결과: 임상의를 대신하여 석고 주조 중에 일반적으로 적용하는 조정을 수행할 수 있는 새로운 알고리즘을 중심으로 하는 수정된 의료 기기 맞춤 제작 작업 흐름.

왜 Artec 3D인가? Thomas More Mobilab & Care 연구원들은 가볍고 접근성이 뛰어난 Artec Eva와 나중에 유연한 무선 Artec Leo를 사용하여 AI가 환자를 위한 보철 소켓을 신속하게 설계할 수 있도록 훈련시켰습니다.

 

  

Thomas More 연구원이 Artec Leo를 사용하여 다리를 3D 스캔한 환자

기형을 가지고 태어났든, 질병이나 사고로 삶이 바뀐 희생자이든, 팔다리가 없는 사람들은 대부분의 사람들이 감당하지 않아도 되는 일상적인 장애를 겪습니다. 이러한 장애는 물건을 들거나 옮기는 등의 일상적인 작업을 할 때 발생할 뿐만 아니라 사회적 불안이나 환상지통으로 고통받는 환자들 사이에서 정신적인 형태로 나타날 수 있습니다.

현재 절단 환자가 보철물을 선택할 때 전통적인 석고 주조를 통해 소켓을 장착하는 경향이 있습니다. 팔다리의 일부분을 수작업으로 측정하는 이 과정은 시간이 많이 걸리고 환자가 빨리 불편해질 수 있습니다. 많은 경우, 결과물인 깁스도 보관하지 않기 때문에 나중에 유용하게 쓸 수 있는 측정값이 손실되고, 클리닉에서는 값비싼 석고 재료를 버리는 경우가 종종 있습니다.

다행히도 Thomas More Mobilab & Care 연구소의 연구원들과 같은 연구원들은 임상의가 덜 침습적이고 쉽게 보철물을 맞춤 제작할 수 있는 새로운 방법을 계속 모색하고 있습니다. Artec 3D 스캐닝의 도움으로 이제 연구원들은 획기적인 발전을 눈앞에 두고 있는 것으로 보입니다.

보철 설계의 디지털화

벨기에 소도시 겔에 본사를 두고 있는 Mobilab & Care 연구팀은 돌봄이나 지원이 필요한 사람들의 삶의 질을 개선하는 데 전념하고 있습니다. 이 팀은 지난 16년 동안 정형외과 의사와 환자가 소통하는 방식을 연구하고 더 나은 맞춤형 기기를 만들기 위한 새로운 접근 방식을 모색해 왔습니다.

연구원들이 시도한 여러 방법 중 하나는 3D 스캐닝과 3D 프린팅과 같은 고급 기술의 도움을 받는 것입니다. 연구팀에 따르면 보철물, 소켓, 팔다리를 환자에게 맞춤 제작하는 과정을 디지털화하면 더 자유롭게 창의적으로 설계하고 훨씬 더 빠르게 제조할 수 있습니다.

명목상으로는 Thomas More University of Applied Sciences(토마스 모어 응용과학 대학)의 연구 그룹이지만 Mobilab & Care 팀은 정형외과 회사, 병원 및 학술 기관과 많은 제휴를 맺어 아이디어를 시험해 볼 수 있었습니다. 지금까지 이 프로젝트는 임상 및 학술 환경에서 진행되었으며, 연구원들은 임상의 및 환자와 협력하여 손, 손목 및 기타 손상된 팔다리를 위한 맞춤형 보철물과 보조기를 개발했습니다.

다른 프로젝트에서 Artec Leo를 사용하는 Thomas More Mobilab & Care 연구원들

 

이 이니셔티브의 초기 단계에 Mobilab & Care 연구원이자 비즈니스 개발자인 Tom Saey는 임상의가 가장 자주 사용하는 3D 스캐너와 실제로 필요한 3D 스캐너 사이에 격차가 있음을 확인했다고 말합니다.

Saey는 "우리는 보조기 업계가 한동안 3D 스캐너를 보조기를 3D 프린팅하는 것이 아니라 포지티브 모델을 가공하는 데만 사용해 왔다는 사실을 알게 되었습니다. 하지만 당시에 사용된 대부분의 스캐너는 이러한 가공 시스템과 함께 제공되는 소프트웨어 공급업체에서 판매했습니다. 우리는 이러한 스캐너도 살펴보았지만 곧 한계에 부딪혔습니다."라고 Saey는 설명했습니다.

Saey와 그의 동료들은 이러한 연구 결과를 바탕으로 더 나은 대안을 모색하기 시작했습니다. 처음에 그의 팀은 Artec Eva로 팔다리 스캐닝에 성공했지만, Saey는 Artec 앰배서더인 4C Creative CAD CAM Consultants가 무선 AI 기반 Artec Leo를 소개한 날부터 내장형 디스플레이가 이러한 노력을 한 단계 더 발전시키는 데 도움이 될 것이라는 것을 분명히 알 수 있었다고 말합니다.

Saey는 "학생들과 함께 유선 스캐너를 사용했을 때 스캔하는 동안 컴퓨터 화면을 보는 것이 어렵다는 것을 알았습니다. 많은 사람들에게 그것은 큰 단점입니다. 또한 환자를 스캔할 때 환자 주위를 이동해야 하는 경우 선이 없으면 항상 더 쉽게 스캔할 수 있습니다. 이것이 우리가 Leo를 채택한 두 가지 주된 이유입니다."라고 말했습니다.

Thomas More AI

연구원들은 Artec Leo의 내장형 디스플레이가 이 제품을 구입한 주요 이유 중 하나라고 말합니다.

 

 

             연구원들은 Artec Leo의 내장형 디스플레이가 이 제품을 구입한 주요 이유 중 하나라고 말합니다

4C Creative CAD CAM Consultants의 이사인 Edwin Rappard는 3D 스캐닝의 3D 스캐닝의 비접촉 특성이 지저분한 주조에서 디지털 측정으로 전환하는 데 이상적이라고 생각합니다.

Rappard는 “스캐너를 사용하여 정확한 측정을 할 때의 가장 큰 장점은 환자를 전혀 만질 필요가 없다는 것입니다. 그래서 훨씬 더 편리합니다. Artec Eva 및 Leo를 사용하면 귀중한 측정값을 전자적으로 보관하고 저장할 수 있어 석고가 폐기물로 버려질 때 손실되지 않습니다. 이는 석고로 측정하는 것과 비교할 때 큰 이점입니다.“라고 말했습니다.

AI로 스캐닝 자동화

Artec Leo를 채택한 후 Mobilab & Care 팀은 벨기에 회사인 Orthobroker와의 연구 프로젝트의 일환으로 하지 보철물 설계를 위한 예측 모델을 개발하기 위해 이를 신속하게 활용했습니다. Saey에 따르면 이러한 장치는 현재 "많은 CAD 소프트웨어 작업"과 수동 수정이 필요한 프로세스에서 매번 "맨 처음부터 설계"해야 합니다.

그러나 이러한 변화 대부분은 많은 환자에게 유사하기 때문에 연구원들이 사용하는 AI 알고리즘은 이를 자동으로 예측하고 변경할 수 있다고 합니다.

그렇다면 소프트웨어는 이것을 수행하는 방법을 어떻게 학습했을까요? 바로 여기에서 Artec 3D 스캐닝의 역할이 시작되었습니다.

팀은 Eva와 Leo 장치를 모두 사용하여 수많은 절단 환자의 신체를 정확하게 캡처한 후 생성된 3D 메시를 자유형 모델링 도구로 가장 잘 알려진 CAD 소프트웨어인 Rhino 3D로 내보낼 수 있었습니다. 모델을 가져온 후에는 모델의 주요 특징을 추출하여 예측 보철물 맞춤 제작 모델을 학습시키는 데 사용했습니다.

아직 Orthobroker에서 연구 개발 중이지만, 이 알고리즘이 완성되면 보철 소켓 설계를 가속화하는 데 사용할 수 있는 플랫폼에 통합될 것이라고 합니다.

Thomas More AI

팀은 앞으로 속도, 정확도 및 접근성이 3D 스캐닝 채택을 주도할 것이라고 생각합니다.

 

 

팀은 앞으로 속도, 정확도 및 접근성이 3D 스캐닝 채택을 주도할 것이라고 생각합니다.

Saey는 "임상의가 일반적으로 하는 일은 최종 보철물을 제작하기 위해 주형을 사용하기 전에 이를 수정하는 것입니다. 하지만 그들이 하는 수정의 95%는 많은 환자들에게서 비슷합니다 우리는 환자의 절단 부위 스캔과 일부 다른 매개변수를 기반으로 이를 예측하기 시작했습니다. 이렇게 하면 우리는 컴퓨터 앞에 몇 시간씩 앉아 있어야 하는 기존 방식을 피할 수 있고, 환자 스스로 작은 환자 특성에 맞는 변화를 만들어낼 수 있습니다."라고 말했습니다.

3D 스캐닝의 의료적 미래

Orthobroker가 이 AI 주도 예측 모델을 계속 미세 조정하는 동안 Mobilab & Care 팀은 모든 곳에 있는 절단 환자들의 삶을 개선할 수 있는 더 많은 방법을 찾기 위한 연구를 재개했습니다. 3D 스캐닝과 관련해서 Saey는 이 기술이 중요한 역할을 한다고 주장하면서도 스캐너가 광범위하게 채택되려면 빠르고 정확하며 쉽게 사용할 수 있어야 한다고 말합니다.

Saey는 경험을 통해 Artec 3D 스캐닝이 이러한 각 영역에 모두 적합하다는 것을 알게 되었습니다. 그는 Artec Studio에서 스캔을 처리할 때 "프레임 안으로 들어가서 무엇이든지 원하는 것을 할 수 있는" 심층적인 방식이나 많은 수의 환자를 스캔해야 하는 의사에게 이상적인 기능인 프로그램의 Autopilot로 이 단계를 자동화할 수 있는 방식이 특히 마음에 든다고 말합니다.

나아가 Saey는 Artec Leo가 현재 임상의가 사용하는 장치와 비교할 수 없는 수준의 속도와 정확도로 환자의 신체를 측정할 수 있기 때문에 보철 맞춤 제작 도구로서도 확고한 입지를 확보했다고 생각합니다.

Saey는 "업계에서는 많은 기업이 더 저렴한 대안을 찾고 있지만, 이러한 대안으로는 동일한 고품질 스캔을 기대할 수 없기 때문에 기업은 이러한 대안의 단점을 알아야 합니다. 정확도가 필요한 경우, 기기를 3D 프린팅하고 잘못된 스캔으로 시작하면 결과물도 나빠지기 때문에 제대로 된 스캐너를 사용하는 것이 중요합니다. 따라서 이를 잘 따져보는 것이 중요한 첫 단계라고 생각합니다."라고 결론지었습니다.

"의료 분야에서는 Artec 3D 스캐닝을 확실히 더 많은 용도로 사용할 수 있습니다. 거의 모든 보조기 맞춤 제작에서 3D 스캐닝의 이점을 누릴 수 있다고 생각합니다."

과제 : 업계를 선도하는 한 맞춤형 운전실 인클로저 제조업체는 납기를 준수하고 증가하는 시장 수요를 충족하기 위해 리버스 엔지니어링 작업 흐름의 속도를 높여야 했습니다.

솔루션 : Artec Leo, Artec Studio

결과 : 이 회사의 설계 및 엔지니어링 팀은 차량 한 대당 스캔 속도를 4~8시간에서 1시간 미만으로 줄였으며, 차량 한 대당 2~3일이 걸리던 스캔 처리도 이제 1시간 이내에 완료됩니다.

Artec Leo는 방해되는 케이블이나 노트북 없이도 스캔할 수 있다는 것은 Leo를 원하는 곳 어디든 빠르게 가져가서 스캐닝을 할 때마다 초당 수백만 개의 데이터 포인트를 캡처하는 동시에 Leo의 후면 터치스크린 디스플레이에 실시간으로 스캔이 표시되는 것을 볼 수 있다는 것을 의미합니다.

이미지 제공 : Curtis Cabs

처음에는 그들은 놀랐습니다. 새로 구매한 Artec Leo 3D 스캐너를 손에 든 Curtis Industries의 디자인 엔지니어링 팀은 이 스캐너가 단 한나의 프로젝트에 대해 saan-to-CAD 작업 흐름을 38시간이나 단축할 것으로는 전혀 예상하지 못했습니다. 그러나 그렇게 했습니다.

그리고 그들은 곧 Leo의 이점이 각각의 스캔 작업에서 절약된 수십 시간보다 훨씬 더 많다는 것을 알게 되었습니다.

매사추세츠에 본사를 둔 이 회사는 1968년 이래 트랙터, UTV 및 골프 자동차, 제설 및 얼음 제거 장비 등을 위한 맞춤형 애프터마켓 운전실 인클로저의 설계 및 제조 분야에서 혁신적인 기업이자 선두주자의 자리를 지키고 있습니다.

최고 수준의 품질 유지

Curtis Industries 제품 라인의 경우 완벽한 맞춤을 달성하는 것이 가장 중요합니다. 이 회사의 설계 엔지니어링 관리자인 Steve Smith는 "우리의 맞춤형 택시는 마치 처음부터 같이 만들어진 자연스러운 확장인 것처럼 차량과 조화되도록 만들어졌습니다."라고 말했습니다.

그는 이어 "이 때문에 우리가 제작한 운전실은 수 년간 사용하는 동안 운전자를 최대한으로 편안하게 하고 비바람으로부터 보호해 줍니다. 이를 위해서는 모든 웨더 실, 블래킷 장착 구멍, 창, 문은 모두 예외없이 정확한 치수로 올바른 위치에 있어야 합니다."라고 했습니다.

Artec Leo를 사용하여 스캔한 Kubota 유틸리티 차량의 엔진실 3D 스캐닝. 이미지 제공 : Curtis Cabs

미국 전역에서 엄청난 명성을 얻고 있는 Curtis Indurstries와 자사와 설계 엔지니어링 팀은 끊임없이 증가하는 시장 수요와 엄격한 납기를 충족하기 위해 제품과 자신들에게 가장 중요한 일 중 하나인 리버스 엔지니어링 프로세스를 포함한 작업 흐름을 개선할 수 있는 가능한 모든 방법을 끊임없이 모색하고 있습니다.

리버스 엔지니어링 작업 흐름

인클로저 설계 작업 흐름의 첫 번째 단계에서는 새 운전실 인클로저를 만들 차량의 특정 모델을 리버스 엔지니어링해야 합니다.

운전실이 닿는 모든 표면에 꼭 들어맞는 아늑하고 탄력 있는 장착을 위해 Curtis의 설계 엔지니어는 대상 차량을 정밀하게 측정해야 합니다. 그런 다음 이러한 측정값은 인클로저의 프로토타입 CAD 모델을 만든 다음 프로세스 단계에서 사용됩니다.

Artec Leo를 사용한 Kubota 유틸리티 차량의 툴 바 3D 스캐닝. 이미지 제공 : Curtis Cabs

(과거에는 이를 위해 줄자, 캘리퍼스, 수직추, 좌표측정기 등의 도구를 사용하였습니다.)

CMM에서 Artec Leo로

CMM 암으로 스캔을 통해 적절한 측정값을 얻을 수 있었지만, 작업할 때마다 적어도 4번 이상 장치의 위치를 변경해야 하는 것은 말할 것도 없고 암의 느린 작동 속도, 무거운 장착판 및 제한된 작동 범위로 인해 모든 작어이 길어지고 지루하고 따분했습니다.

완료하는 데 4~8시간이 걸리는 일반적인 CMM을 통한 작업에서 그것은 시작에 불과했습니다. 이러한 동일한 CMM 스캔은 Curtis의 설계 엔지니어가 사용하기 전에 2~3일 이상 더 처리해야 합니다.

Artec Leo를 사용하여 Kubota 유틸리티 차량의 엔진 영역 3D스캐닝. 이미지 제공 : Curtis Cabs

작업 흐름에서 이 부분이 팀에게 장애가 된다는 것을 깨달은 Smith는 더 나은 솔루션을 찾기 시작했습니다. 그는 조사를 통해 3D 스캐닝을 채택하게 되었고, 불과 몇 시간 후 Artec의 앰배서더인 Digitize Designs의 Bo helmrich에게 연락하여 이 문제를 해결해 줄 수 있는 전문 3D 스캐너인 Artec Leo에 대해 설명을 들었습니다.

스캔 한 번이면 충분

백문이 불여일견이기 때문에 Helmrich는 눈보라를 뚫고 장거리를 운전하여 매사추세츠에 있는 Curits Cabs의 시설에서 Smith와 그의 엔지니어들을 만났습니다. 그곳에서 그는 Leo의 기능을 보여주기 위해 대형 트랙터를 스캔했습니다.

Smith와 그의 팀은 Helmrich가 방해가 되는 케이블이나 별도의 노트북 없이 스캐너로 차량을 훑을 때마다 수백만 개의 데이터 포인트를 수집하여 아주 쉽고 빠르게 차량을 캡처하는 것을 보고 기뻐했습니다.

Artec Leo를 사용하여 Kubota 유틸리티 차량의 상단 툴 바 3D 스캐닝. 이미지 제공 : Curtis Cabs

Smith와 그의 팀은 Leo의 내장형 터치스크린에 차량의 스캔이 나타나는 것을 실시간으로 볼 수 있었고 모든 필요한 형상과 특징이 캡처되고 있음을 즉시 확인할 수 있었습니다.

몇 분 후 CAD로 스캔 내보내기

몇 분 후, Helmrich는 Geomagic for SOLIDWORKS 플러그인을 통해 Artec Studio 소프트웨어에서 SOLIDWORKS로 바로 스캔 데이터를 내보내는 것이 얼마나 쉬운지 보여주었습니다. 그런 다음 차량의 표면 스캔은 평면, 원통 및 기타 참조 기능을 추가하여 CAD 모델로 원활하게 변환되었습니다.

Curtis Cabs John Deere Gator XUV 운전실 인클로저의 내부 패널 및 툴 바. 이미지 제공 : Curtis Cabs

"이것은 'design-to-build(설계에서 제작까지)' 작업 흐름에서 엄청난 도약입니다."

Smith는 "과거 CMM에 익숙했던 것과 비교하여 Leo가 모든 것을 빠르고 쉽게 스캔하는 것을 보고 놀랐습니다. 우리는 스캔한 차량 데이터를 기반으로 제품을 설계하기 때문에 이것은 design-to-build 작업 흐름에서 엄청난 도약입니다."라고 말했습니다.

Curtis Industries는 주저 없이 당일 Leo를 구매하기로 했습니다.

CMM 대비 Leo 테스트

Leo가 이미 scan-to-CAD 프로세스에 가져다준 중요한 변화를 정량화하고자 Smith와 그의 팀은 Leo를 구매한 후 기존의 CMM 중심 접근 방식으로 돌아가 새 운전실 인클로저 설계를 위해 차량 스캐닝 프로세스의 시간을 단계별로 측정했습니다.

Curtis Cabs Bobcat CT20 맞춤형 운전실 인클로저. 이미지 제공 : Curtis Cabs

그런 다음 Leo를 이용하여 그것을 동일한 차량의 작업 흐름에 도입했고, 이 과정에 대해서도 시간을 측정했습니다. 간단히 말하자면, 그 차이는 놀라운 것이었습니다.

 

스캐닝 속도 : CMM으로 측정하는 데 4~8시간이 걸리던 것이 이제 Leo로 측정하면 1시간도 걸리지 않습니다. 

표면 데이터의 양 : 소수의 형상을 측정하는 CMM 암과 달리 Leo는 스캔하는 모든 표면, 오목한 형상 및 차량의 불규칙한 모양을 캡처하므로 CAD에서 이 풍부한 형상을 새로운 제품 설계를 생성하기 위한 정확한 참조모델로 쉽게 사용할 수 있습니다.

 

Curtis Cabs, 3D스캐너 Artec Leo로 리버스 엔지니어링 강화

 

스캔 처리 : CMM 스캔의 경우 차량당 2~3일 이상 걸리던 것이 Leo의 경우 1시간 미만으로 급감했습니다.

최고의 시너지 효과 : 휴대성과 사용 편의성

Smith와 그의 팀은 Leo의 사용 편의성과 짧은 학습 곡선을 반기었고 이제 설계 팀의 신입 직원들에게 사용법을 쉽게 가르칠 수 있게 되었습니다. Leo의 휴대성은 말할 것도 없습니다.

"Leo는 필요할 때마다 언제든지 쉽게 휴대하거나 차량으로 가져갈 수 있습니다."

Curtis Cabs Bobcat CT20 운전실 인클로저의 후면. 이미지 제공 : Curtis Cab

Smith는 스캐닝을 하려면 차량을 가져와야 하는 무겁고 번거로운 CMM에 비해 "Leo는 필요할 때마다 언제든지 쉽게 휴대하거나 차량으로 가져갈 수 있습니다."라고 말했습니다.

Smith와 그의 팀은 Leo의 열성적인 사용자로서 향후 몇 달, 몇 년 동안 회사에서 차량 부품 및 트랙터 부착 장치 등의 리버스 엔지니어링을 포함하여 점점 더 많은 응용 분야에서 Leo를 중점적으로 사용하기를 기대하고 있습니다.

과제: 이탈리아의 한 3D 기술 회사가 한 대리석 장인으로부터 트라파니의 성모 마리아상(Our Lady of Trapani)을 3D로 재현해 달라는 요청을 받았습니다. 15cm 정도로 작으면서 섬세한 디테일이 가득한 조각상을 디지털화하려면 신뢰할 수 있는 3D 스캐닝 솔루션이 필요했습니다.

 

솔루션: Artec Space Spider, Artec Studio

 

결과: 다양한 용도로 사용할 수 있는 트라파니의 성모 마리아상 원본의 매우 정밀하고 충실한 복제품이자 축소 모델 제작.

 

Artec을 선택한 이유는? Artec 3D 스캐너는 오랫동안 문화 유물의 3D 디지털화에 앞장서 왔으며 이를 통해 전 세계의 예술가, 연구자 및 더 많은 관람자가 이러한 문화 유물에 쉽게 접근할 수 있게 되었습니다.

 

이제 고정밀 3D로 구현된 트라파니의 성모 마리아상은 원래 Nino Pisani가 제작했습니다. 이미지 제공: Lacro Tech

 

시칠리아의 걸작 디지털화

미술사를 통틀어 조각가들은 다양한 소재로 실험해 왔으며, 대리석은 미술 창작자와 애호가 모두의 마음속에 특별한 자리를 차지하고 있습니다. 시칠리아의 매력적인 도시 트라파니에 가보면 그 그럴 수밖에 없는 이유를 직접 확인할 수 있습니다. 트라파니의 성모 마리아 대성당으로도 알려진 마리아 산티시마 아눈치아타(Maria Santissima Annunziata) 대성당을 거닐며 이름의 시조가 된 대리석 조각상을 만나보십시오.

 

조각상에는 눈여겨볼 만한 가치가 있는 디테일이 가득합니다. 이미지 제공: Lacro Tech

 

약 1.65미터 높이의 이 동상은 미술 감정가와 가톨릭 교회 신자 모두에게 상징적인 존재입니다. 토스카나의 조각가 Nino Pisano의 창조물인 트라파니의 성모 마리아(Madonna di Trapani)는 시칠리아에서 가장 중요한 조각품 중 하나로, 미술가와 장인들이 수년에 걸쳐 다양한 매체를 통해 그 아름다움을 재현하도록 영감을 불어넣어 왔습니다. 대리석으로 작업하는 이러한 창작자 중 한 명은 조각품을 재현하기 위해 축소 모델을 정밀하게 디지털화하기로 하는 등 진정으로 혁신적인 방식으로 자신의 임무에 접근했습니다.

 

혁신적인 도구 선택

이 요청은 Lacro Tech가 설립한 Artec 3D 파트너인 3D Industrial Design Group(3DID Group)에 전달되었습니다. 3D 스캐닝, 3D 프린팅, 컴퓨터 그래픽 등의 전문가들로 구성된 이 팀은 이탈리아 유수의 대학 및 기업들과 긴밀히 협력하고 있습니다.

 

3DID의 Luigi Ferretti는 "한 고객이 스캐너 구매 여부를 결정하기 전에 테스트 스캔을 해달라고 요청했습니다. 그 고객은 또한 당사 경쟁사에도 동일한 테스트를 해 달라고 요청했습니다. 이러한 테스트 후 Artec 스캐너를 통해 얻은 결과가 정밀도와 디테일의 풍부함에서 훨씬 더 만족스러웠기 때문에 Space Spider를 선택했습니다."라고 말했습니다.

 

복잡한 형상을 가진 작은 크기의 조각상에 대한 결과를 통해 Artec Space Spider가 고객이 찾던 바로 그 스캐너라는 것을 알 수 있었기 때문에 선택은 타당했습니다. 최대 0.05mm의 정확도와 복잡한 표면, 날카로운 모서리, 얇은 요소에 대한 렌더링 기능을 갖춘 이 고해상도 3D 스캐너는 조각상을 세밀하게 캡처하는 데 가장 적합한 솔루션이 되었습니다. 가벼운 무게와 사용 편의성 덕분에 누구나 카메라처럼 장치를 물체에 갖다 대고 스캔하기만 하면 된다는 점도 확신을 갖고 Space Spider를 선택할 수 있었던 요인입니다.

 

Artec Space Spider로 조각상의 모든 디테일 캡처. 이미지 제공: Lacro Tech

 

3D 숙달 및 정밀도 향상

팀은 적합한 장치를 갖추고 스캔 작업에 착수하여 조각상의 상단을 캡처한 다음 하단을 캡처하고 왕관을 여러 각도에서 스캔했습니다. 마지막으로, 데이터를 Artec Studio에서 신속하게 처리하였습니다.

 

왕관 상단 맨 끝의 돌출부 간격이 매우 좁아 스캔에 어려움이 있었음에도 불구하고 전체 프로세스는 35분밖에 걸리지 않았습니다. 스캐닝 기술자의 기술과 Artec Space Spider의 향상된 정밀도가 접목되어 왕관을 완벽하게 렌더링할 수 있었습니다.

 

"스캔은 우리가 구현하고자 했던 대로입니다. 모든 디테일이 완벽합니다."

 

Lacro Tech의 스캐닝 전문가인 Andrea Maestri는 "트라파니의 성모 마리아를 묘사한 조각상을 스캔하는 것은 상당히 까다로운 작업이었습니다. 바닥과 몸통은 특별한 어려움이 없었지만, 성모 마리아의 머리에 있는 왕관에는 스캔하기 어려운 영역이 여러 군데 있었습니다. 뛰어난 기술과 극도의 인내심으로 조각상을 정확하게 재현할 수 있었으며, 이는 Artec Space Spider의 절묘한 품질 덕분이기도 했습니다."라고 설명했습니다.

 

고객의 피드백은 더 좋을 수 없이 강력했습니다. 이 대리석 예술가는 "스캔은 우리가 구현하고자 했던 대로입니다. 모든 디테일이 완벽합니다. 성스러운 작품을 재현함에 있어 디테일은 매우 중요하며, 이를 통해 신자들은 성스러운 형상과 '이야기'를 합니다."라고 말했습니다.

 

중요한 의미를 보존하는 다양한 방법

완벽하게 세밀한 성모 마리아의 디지털 이미지는 문화 및 종교 유산 보존에서 교육, 장례 예술에 이르기까지 다양한 응용 분야에 영감을 줄 수밖에 없습니다. 장례 예술은 분명한 용도는 아니지만 많은 문화권에서 종교적 전통의 필수적인 측면입니다. 3D 스캐닝 덕분에 성스러운 예술품의 3D 복제품을 사용하여 묘비를 만들거나 예배당을 장식할 수 있게 되었습니다.

 

 

최종 3D 모델은 Sketchfab에서 감상할 수 있습니다. 이미지 제공: Lacro Tech

 

교회에 보관되어 있든 미술관에 보관되어 있든 역사적으로 중요한 종교 예술 작품을 디지털화하여 열화, 대재앙적 사건, 세월, 그리고 가장 중요하게는 문화적 의미에서 망각이라는 시험에 굴하지 않을 수 있습니다. 3D 스캐닝은 원본을 손상시키지 않으면서 연구, 개조 및 보존을 위해 예술 작품을 재현할 수 있는 기회입니다. 그리고 이 작업이 완료되면 그것은 시칠리아의 성당에 놓여있는 잔잔한 미소로 빛나는 트라파니의 성모 마리아처럼 영감을 주고 깨달음을 주게 될 것입니다.

 

과제 : 한 쌍의 사슴뿔을 보존하기 위해 3D 스캔하는 동시에 온라인, VR/AR에 사용하고 축소판과 실물 크기의 버전을 3D 프린팅 할 수 있는 가능성 열기

제품 : Artec Leo, Artec Studio

결과 : 스캔하기 위해 뿔을 세팅한 지 2분 만에 성능 향상을 위해 Artec Leo의 HD 모드를 사용하여 5분 만에 뿔을 캡처했습니다. Leo 스캔을 처리하여 3D 모델로 만드는 데는 처음부터 끝까지 총 56분이 걸렸습니다.

거기에서 모델을 Sketchfab을 위해 OBJ 형식으로 그리고 3D 프린팅을 위해 STL 형식으로 내보냈습니다.

Artec Leo를 사용하여 케이블이나 노트북의 방해를 받지 않고 다양한 각도에서 뿔을 빠르고 간단하게 스캔할 수 있었습니다. Leo의 사실적인 텍스처 카메라는 뿔의 유기적인 색상을 손쉽게 캡처하여 추가적인 3D 모델링이나 색체 강화  없이도 최종 3D 모델에 높은 수준의 사실감을 더했습니다.

Artec Leo로 한쌍의 뿔을 스캔하는 Artec 3D 최우수 기술자인 Derek Paulson. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

많은 사람들에게 논란이 되고 있는 사냥은 북미에서 사슴 개체 수 조절을 위한 일반적인 방법으로 자리 잡았습니다. 흰꼬리사슴은 먹이를 구하기 위해 종종 교외 지역과 농장을 돌아다니며 옥수수, 콩, 과일 그리고 그곳에 있는 먹을 많안 것을 마구 뒤지며 찾습니다. 흰꼬리사슴은 농작물을 파괴할 뿐만 아니라 진드기 매개체 질병을 옯깁니다. 흰쪼기 사슴의 활동 범위 내에서 일반적으로 발생하는 또 다른 주요 문제는 사슴과 차량의 충돌로 인한 사망자 수의 증가입니다.

캐나다의 소방관인 Logon Johnson에게는 사냥이 삶의 일부가 된 지 오래지만, 최근의 특별한 만남은 수천년 된 활사냥 관행과 최신 3D 기술이 결합되어 그가 예상하지 못한 방식으로 일상적인 과정이 바뀌었습니다.

지금까지 자신의 화살에 굴복한 강력한 사슴들의 기억을 기리기 위해 Johnson은 장화를 신은 동료 활사냥꾼이라면 누구나 할 수 있는 일을 했습니다. 바로 박제사를 찾아 사슴을 박제하고 보존하는 것 이었습니다. 하지만 이전 경험으로 인해 아직 이 단계를 밝는 것이 조심스러웠습니다. 

몇 년 전, Johnson이 다른 사슴을 잡은 후 박제사에게 사슴을 보냈지만 결과는 참담했습니다. 박제사는 어찌 된 일인지 사슴을 잃어버린 후 곧바로 사업를 접었습니다.

다시는 이런 일이 일어나지 않기를 바라는 마음에 Johnson은 온라인에서 다양한 가능성을 조사한 후 뿔을 3D 스캐닝하여 디지털 방식으로 보관하는 방법을 택했습니다. 

 

뿔의 최종 3D 모델을 보여주는 스크린숏. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

그는 3D 디지털 보존에 대해 알면 알수록 박제를 만드는 동안뿐만 아니라 화재, 도난, 홍수, 손상 등 향후 발생할 수 있는 다른 위험에 직면했을 때에도 뿔을 보존하기 위해 치수적으로 정밀한 컬러 3D 복제본을 만다는 것이 최선의 선택이라는 것을 깨달았습니다. 

Johnson은 현지 3D 스캐닝 전문업체인 캐나다 앨버타의 Artec 3D 골드 인증 파트너인 My Engineering Ltd.에 연락했습니다. 그들은 Johnson이 스캐닝을 위해 사무실을 방문하도록 했습니다.

스캔할 뿔을 세팅하는 데 2분 밖에 걸리지 않았으며, 빠른 FPS 캡처 속도와 스캔하는 물체 주위를 이동할 때 방해가 되는 케이블이 없이 1mm이하의 정확한 컬러 3D 스캔을 제공하는 전문 휴대용 3D 스캐너인 Artec Leo로 스캔하는 데 5분이 걸렸습니다.

Leo의 후면 터치스크린 디스플레이를 통해 실시간으로 스캔할 수 있으며 물체 전체를 100% 확실하게 스캔하고 있는지 확인할 수 있습니다.

스캐닝 후 데이터는 Artec Studio  소프트웨어로 전송되어 여기에서 56분 동안 처리되고 3D 프린팅 및 다른 응용 분야에서 사용할 수 있는 컬러 3D 모델로 변환되었습니다.

Artec Studio 스크린 샷 : 뿔과 두게골의 Leo 스캔을 통해 만든 3D 모델. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

OBJ 모델을 내보내서 Sketchfab에 업로드하고 다른 용도로 사용했으며, 3D 프린트에는 SLT 모델을 사용하였으며, 선택 매체는 PLA였습니다.

Johnson은 스캐닝 프로세스 그 자체에 대해 "저에게는 많은 3D 스캐너에 필요할 수 있는 뿔에 스프레이나 스티커를 사용하지 않은 것이 중요했습니다. 그런데 Leo는 둘 다 없이도 완벽하게 잘 해냈습니다. 그리고 스캐닝 속도도 빨랐습니다. 화면에서 뿔의 3D 모델을 보고 있자면 아주 작은 디테일까지 세밀하게 재현된 모습에 놀라움을 금할 수 없습니다."라고 말했습니다.

Johnson은 3D 스캐닝을 결정하기 전에 뿔을 수작업으로 주조하여 실제와 같은 플라스틱 복제품을 만드는 다른 옵션을 고려했었습니다. 그러나 이러한 프로세스 비용이 많이 들뿐만 아니라, 플라스틱 복제품이 파손되거나 도난당할 가능성도 여전히 남아있습니다.

My Engineering이 Johnson에게 제시한 첫 번 째 방법 중 하나는 뿔과 두개골의 미니어처 복제본을 3D 프린팅하는 것이었습니다. 그는 이 아이디어에 즉시 동의했습니다. 그 결과는 자명합니다.

뿔과 두개골의 데스크톱 3D프린트 축소 모델. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

My Engineering의 사장인 전문 엔지니어 Tim Gaida는 "3D스캐닝을 사용하여 뿔을 채점하는 아이디어는 말할 것도 없고 뿔의 초기 데스크톱 축소 모델 이외에도 VR/AR 사용과 같은 온라인 디스플레이를 포함하여 뿔의 3D 모델에 대한 많은 다른 가능성이 있습니다."라고 말했습니다.

그는 이어 "사냥꾼들은 전통적으로 줄자를 사용해 뿔을 채점하여 뿔의 크기와 비율을 정량화합니다. 그러나 3D 스캐닝을 사용하면 뿔의 위에서부터 아래까지 즉, 모든 가지, 분골 그리고 두 뿔 끝사이 거리의 정확한 체적을 순식간에 알 수 있기 때문에 훨씬 더 정밀합니다."라고 말했습니다.

뿔과 두개골 3D 모델의 Artec Studio X선 모드보기. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

Gaida는 또한 앞으로는 뿔을 다시 스캔하고 생선된 3D 모델을 뿔의 원래 3D 모델과 비교하여 중간에 발생한 손상이나 다른 변화를 확인하는 쉬운 일이라고 설명했습니다.

Gaida는 "그렇기 때문에 Artec Leo와 Artec Studio 소프트웨어는 박물관 및 개인의 소장품에 적합합니다. 그림이나. 조각 같은 물체를 스캔하면 현재 상태를 파악한 다음 보통 각각 1~2분 정도 걸리는 스캔을 통해 시간 경과에 따라 상태를 추적할 수 있습니다. 라고 말했습니다.

3D 프린터에서 갓 나온 뿔과 두개골의 데스크톱 축소 모델. 이미지 제공 : My Engineering Ltd.

그는 이어 "물체를 만지거나 스프레이나 마커를 사용할 필요가 없기 때문에 100% 안전하며, 스캔이 있으면 이를 온라인 전시, VR, AR 또는 적층 제조에 손쉽게 사용하여 다양한 크기의 3D로 프린트한 매우 사실적인 복제품을 만들 수 있습니다"라서 전했습니다.

도전 과제 : 인도 벵갈루루 전역에 흩어져 있는 풍부한 역사를 우연히 발견한 한 IT 전문가는 이 고대 돌에 알려진 것, 우리가 더 배울수 있는 것, 현재와 미래를 위해 안전하게 디지털화할 수 있는 방법을 더 깊이 살펴보기로 결정했습니다.

 

솔루션 : Artec Space Spider

본격적인 보존 프로젝트와 책 외에도 고대의 역사적 돌에 대한 디지털 문서화가 계속되고 있으며, 모든 표면이 고해상도로 캡처되고, 유물이 손상되거나 손상되지 않으며, 학생과 연구원이 3D 모형에 액세스할 수 있습니다.

이 모든 것은 2017년 연구소 Mythic Society의 명예 프로젝트 책임자인 udaya kumar P.L.이 동네에서 오래된 석판을 우면히 발견하면서 시작되었습니다. 그의 관심은 불타올랐고, 그는 더 조사하기로 결정했습니다. 그가 발견한 돌은 8세기의 유물로 밝혀졌고, 그거은 많은 것 중 하나였습니다. 벵갈루루 시 전역에서 약 175개의 비문이 새겨진 돌이 있었고, 그 중 많은 것이 천 년이 넘었다.

"집에서 걸어갈 수 있는 거리에 있는 1,300년 된 글을 보고 만지는 것에 소름이 돋았다."고 우다야은 말했다. "이렇게 가까운 곳에 이렇게 놀라운 일이 있을 줄은 몰랐어요! 나는 모든 친구들과 뱅갈루아 사람들이 같은 스릴을 경험하기를 원했습니다."

역사학계나 고고학계가 이러한 비문을 보호하기 위해 적극적으로 노력하지 않고 책 기반 연구에 더 집중하고 있기 때문에 Udaya는 도전에 나서기로 결정했습니다.

"돌에 새겨진 글은 바로 그 장소, 그 시점에서 있었던 중요한 사건에 대한 원본 기록입니다. 우다야가 설명했습니다. 예를 들어, 마을 건축, 사원, 통치 시대, 일식 기록과 같은 사건을 기념합니다. 이 비문은 본질적으로 천 년 전부터 거리를 통해 쓰여지고 짜여진 도시의 역사입니다.

"이 돌들은 주변에 사는 사람들이 그 위에 쓰여진 내용을 모르고 중요성을 이해하지 못했기 때문에 고아가 되고 버려졌습니다." 우다야가 말했습니다. "이 안타까운 상황을 보고 저는 벵갈루루시에 있는 이 놀라운 천년 된 비문을 구하는데 도움을 주기로 결정했습니다."

"쉽게 구할 수 있고 정확한 정보가 부족하기 때문에 사람들을 교육하고 자신의 지역과 이러한 공간과 돌을 보존하는 것의 중요성을 더 잘 인식하도록 하는 것이 매우 중요합니다.

같은 생각을 가진 애호가 그룹을 형성하여 번성하고 여전히 활동적인 유산 탐험가 커뮤니티가 탄생했으며, 그들은 도시에 흩어져 있는 역사적 경이로움을 발견, 디지털화 및 보존하는 한 가지 사명을 염두에 두었습니다.

보이는 것을 보존하십시오.

슈나이더(Schneider)와 제너럴 일렉트릭(General Electric)과 같은 유명 기업과 함께 일한 30년의 경험을 가진 IT전문가로서 Udya에게 있어 취미로 시작한 것과 그의 직업 사이의 다리는 건너기 어려운 것이 아니었습니다.

"역사가들은 이 돌 비문을 찾아 150년 동안 일지에 기록해 왔습니다"라고 Udya는 말했습니다. "내가 하는 일은 그러한 사이트를 다시 방문하고 물리적 보호와 디지털 보존을 보장하는 것입니다."

 

뚜렷한 목표를 가지고 우다야와 그의 동료 역사 사냥꾼들은 일을 시작했습니다. 뱅갈루루 시에서 발견된 175개의 비문 외에도 주변 시골 지역에는 약 1,500개의 비문의 있습니다. 끌과 망치로 새겨진 이 비문은 절단 및 완성된 석판, 바위, 돌담 또는 조각품 등 모든 종류의 돌에서 찾을 수 있으며 5세기에서 16세기로 거슬러 올라갑니다. 다음에 해야 할 일은 그들이 발견한 모든 것을 상세하게 찾아내는 것 입니다.

우다야는 "비, 태양, 부식 등과 같은 자연적인 원인으로 인해 돌 표면이 풍화되기 때문에 물리적 보존만으로는 불충분하다는 것이 매우 분명했다."고 말했습니다. 그리고 비문이 아무리 잘 보호되더라도 항상 우발적인 손상의 위험이 있었습니다. 이 시점에서 우다야와 그의 팀은 고대 유물의 디지털 사본을 만들기 시작했습니다.

돌은 일반적으로 기상 조건을 견디는 끔찍한 상태에서 발견됩니다. 일부는 낡았고 일부는 잘못 취급되었으며 방갈로르의 급속한 도시화로 인해 어떤 수단으로든 파괴의 위협이 불가피합니다.

"저는 사진 측량법과 반사율 변환 이미징과 같은 기술을 실험했습니다"라고 우다야는 말했습니다.

"이러한 기술은 저렴하고 접근하기 쉬웠지만 부적절하고 기하하적으로 열악했기 때문에 우리는 이 작업을 위해 상업용 휴대용 스캐너를 평가했습니다. 다른 3D 스캐너도 비슷한 해상도를 제공했지만, 마커를 추가해야 하는 것은 사실적인 보존의 목적을 망치고 있었습니다."

인도의 Artec 3D Gold 인증 파트너인 Altem Technologies는 전문 지식을 제공할 준비가 되어 있었습니다. "주요 목표는 비문의 글자를 가능한 한 자세하게 포착하는 것이 었습니다."라고 Altem 대표 Lakshmikantha Sharma는 말했습니다. "예를 들어, 캡처해야 할 일부 피처는 0.3mm이하로 작습니다."

글씨 외에도 많은 돌에는 복잡한 그림이 새겨져 있었습니다.

특히 유산 보존의 경우 100% 비접촉식 3D 스캐닝이 필수적입니다. 박물관에서와 마찬가지로 깨지기 쉬운 역사 조각과 대체할 수 없는 유물은 손대지 않고 그대로 두는 것이 가장 좋습니다. 동시에 달성하고자 하는 결과의 품질을 타협할 필요가 없습니다. 바로 여기에서 Artec 3D 스캐너의 기능이 드러나며, 이 경우 이상적인 도구로 선택된 것은 Artec Space Spider였습니다.

이와 같은 복잡한 형상과 미세한 가장자리를 캡처하기 위해 특별히 설계된 Artec Space Spider의 청색광 기술은 매우 높은 정확도와 색상으로 놀랍도록 정확한 3D 모혐을 만듭니다. 그리고 0.05mm의 정확도로 이 기계는 놓칠 수 있는 것이 없습니다.

"Space Spider의 스캔 결과는 매우 선명해서 조각가가 스캔한 데이터에서 끌 깊이 경로 표시도 볼 수 있습니다!"라고 우다야가 전했습니다.

과거로의 다이빙

Artec Space Spider로 돌을 빠르게 캡처하고 Artec Studio에서 처리하여 이 놀라운 역사의 조각을 영원히 간직하는 방법을 선택하자 발견한 모든 돌을 스캔하는 것이 앞으로 나아갈 길이 분명해졌습니다.

"첫째, 3D 스캐닝 팀은 스캐닝 위치를 미리 식별하고 스캐닝을 수행하는 데 사용할 수 있는 리소스의 가용성을 문서화 했습니다"라고 Sharma는 회상했습니다.

"스캐닝은 그늘 아래 탁 트인 땅, 햇빛 아래, 작은 관목이 자라는 숲이 우거진 지역, 주로 전원 공급장치가 없거나 최소한의 조건에서 수행되었습니다."

일반 리소스와는 거리가 먼 까다롭거나 불안정한 설정에도 불구하고 스캐너의 사용 편의성은 팀을 먼길로 이끌었습니다. "Space Spider는 모든 팀원들 사이에서 매우 유용하고 사용하기 쉽습니다"라고 우다야는 말했습니다. 이러한 사용 편의성 덕분에 소중한 돌을 캡처할 때도 중단 없는 작업이 가능해졌습니다. 그는 "한 번에 지체나 파손 없이 돌 위의 수 미터 길이를 스캔할 수 있다"고 말했습니다.

Artec Studio에서의 처리도 매우 쉬웠습니다. "이 소프트웨어는 프로젝트의 대규모 포인트 데이터를 관리하는 데 매우 효과적입니다."라고 우다야는 말했습니다.

 

"15~30GB의 거대한 데이터 세트는 정렬 옵션을 사용하여 Artec Studio에서 정렬됩니다. Artec Studio는 글로벌 등록중에 방대한 데이터를 완벽하게 처리하므로 스캔 세트 간에 위치 차이나 오류가 있는 경우 다시 정렬됩니다."라고 Sharma는 말했습니다. "그런 다음 Sharp Fusion의 도움으로 최종 3D 모델을 0.1~0.2mm 해상도로 만들어 디지털화 목적으로 매우 정확한 모델을 만들 수 있습니다.

필수 보존

지금까지 약 500개의 돌이 스캔되었습니다. 그리고 계획은 ? "방갈로르와 그 주변에서 최소 1,500개의 문서화된 비문과 영웅석을 스캔하는 것"이라고 우다야는 설명했습니다.

팀은 또한 보존에 더 적합한 안전한 장소로 돌을 재배치하기 위해 노력하고 있으며 손상된 돌을 복원할 계획을 가지고 있지만 먼저 디지털화하는 것이 필수적입니다.

한 경우에는 모형을 축소된 크기로 3D 프린팅하여 청동 사본을 주조하는 데 도움이 되는 패턴으로 사용했습니다. 이 복제품은 8세기부터 벵갈루루에서 가장 오래된 비문을 위한 복잡한 석조 쉽터를 세우기 위한 기금을 마련하는 데 사용되었습니다. 

그리고 이 데이터는 연구원, 위키미디어 공용, 학교 및 기타 사람들과 자유롭게 공유될 것입니다. 모든 것은 정보의 가용성, 다음 세대를 위한 역사 문서, 쉽게 엑세스하고 참조할 수 있는 정확한 시각적 리소스 입니다.

중요성은 분명하고 방법이 설정되었습니다. 이 역사적인 돌을 보호 할 수 있는 유일한 방법은 무엇입니까? Sharma는 "3D 스캐닝을 통해 우리 팀은 미래 세대를 위해 가능한 세밀하게 디지털화 하는 작업을 계속하고 있습니다"라고 말했습니다.

"비문석의 내용은 학술지에 실렸을지 모르지만, 비석이 있는 곳과 그 주변에 사는 사람은 거의 아무도 그 위에 쓰여진 내용과 그 가치를 알지 못합니다"라고 우다야는 말했습니다.

그리고 그것이 그들이 지금 이 사명을 교실로 가져가는 이유입니다.

우다야는 "우리는 학교, 대학, 이웃 모임에서 사람들에게 이 비문에 대해 교육하는 인식 행사를 실시한닥"며 역사가 과거로부터 어떻게 되살아나 오늘날의 교실에 퍼지고 미래를 위해 안전하게 보관되고 있는지를 보여준다"고 말했습니다.

한국기술은 1983년 세계 최초로  3D프린터를 발명한 미국 3D Systems사와 1990년 국내 최초로 산업용 SLA 3D프린터를 대우자동차(현 GM자동차)에 공급하였습니다. 1997년 국내 독점 및 공급 계약을 체결하여 국내 굴지의 대기업인 현대 자동차, 기아 자동차를 비롯한 약 600여 개 기업 및 기관에 3D프린터를 공급하여 한국의 3D프린터 대표회사로 성장하였습니다.

3D프린터, 3D스캐너, 역설계 서비스, 3D프린팅 교육 등 3D솔루션 제안이 가능한 3D프린팅 토탈 솔루션 업체로 업계를 선도하고 있습니다.

관련문의사항이 있으시면 언제든 편하게 문의 주십시요.

"진정한 비즈니스는 판매 후 부터 시작됩니다!"