2d캐드 3d캐드 전환 - 2dkaedeu 3dkaedeu jeonhwan

제조업체의 주된 목표는 가장 좋은 제품을 보다 짧은 시간에 보다 적은 비용으로 설계하는 것이다. 제조업체가 고객에게 제공하는 가치는 더 다양한 기능을 갖춘 고품질의 제품을 보다 저렴한 가격으로 제공하기 위해 분투하고 도전하는 데 있다. 시장의 압력에 보다 잘 대처하려는 노력의 일환으로 제조업체들은 컴퓨터를 이용한 설계(CAD)의 재조정을 통해 사업 목표를 좀 더 쉽게 달성하고자 한다. 현재 이러한 재조정의 가장 두드러진 경향은 2D CAD 설계 기법으로부터 3D 솔리드 모델링을 이용하는 설계 공정으로 전환하는 것이다.

무엇이 이처럼 2D에서 3D 설계로 적극적으로 전환하게 하고 있을까? 먼저 2D 설계 공정의 한계를 살펴보고 3D 솔리드 모델링 기술을 이용하여 제품을 개발했을 때 엔지니어링 생산성 향상 및 사업상의 이점에 대해서 개략적으로 살펴보겠다.

Ⅰ. 서 문

2D 엔지니어링 도면은 직교 투영 및 도형 기하학이 처음 개발되어 엔지니어링에 적용되었던 18세기 후반 이후 계속 설계 공정의 주된 요소가 되어 왔다. 19세기 후반과 20세기 초 폭발적인 산업 성장 기간 동안 도면 표준이 개발되어 엔지니어링 도면이 제조업체들의 핵심 사업 문서Business document가 되었다.

21세기로 들어선 이 시점에서도 2D 도면은 여전히 현장의 엔지니어링 방식에서 중요한 역할을 하고 있으며, 많은 경우에 제품의 제조와 제작 및 조립을 안내해 주는 결정적인 설계 문서로 사용된다. 2D 엔지니어링 도면을 사용하고 해석할 수 있는 능력은 여전히 엔지니어로서의 전문 능력에 필수적인 사항이다.

지난 30년에 걸쳐 컴퓨터를 이용한 설계(CAD)가 기존의 수동 제도 도구들을 사실상 대체했으며, 엔지니어링 도면 작성시 제조업체가 몇 배의 생산성 증대를 실현할 수 있도록 도와 주었다. 컴퓨터를 이용한 도구의 저렴한 비용과 사용의 편리함 때문에 대부분의 제조업체에는 어떤 형태로든 CAD 시스템이 설치되어 있다. Mechanical Engineering지에 의해 1998년도에 행해진 조사는 기계 엔지니어링 전문가 중 96%가 현재 CAD 시스템을 사용하고 있음을 보여 준다.

가격이 저렴하고 사용하기 쉬운 3D 솔리드 모델링 기술이 출현했음에도 불구하고 대부분의 제조업체는 여전히 그들의 설계 공정을 2D CAD 기법 및 도면 데이터를 기반으로하고 있다.

Computer Aided Engineering지의 1998년도 조사는 CAD 엔지니어링 작업의 60% 이상이 2D로 행해지고 있음을 보여 준다. 그러나 설계 기간을 10배까지 단축시킬 수 있는 방법을 모색하면서 엔지니어링 및 제조 업계가 빠르게 3D CAD 도구로 전환하고 있기 때문에, 동일한 조사에서 제조업체들의 CAD 구매 의향은 거의 3:1의 비율로 2D CAD보다 3D CAD를 압도적으로 선호하고 있는 것으로 나타났다.

마찬가지로 현장의 CAD/CAM 방식에 대한 Dataquest 산업 리서치사의 1999년 연구는 조사 기업들 중 75%가 2년 후에는 3D가 주요 설계 기법이 될 것이라고 답하면서도, 응답 기업의 1/2 이상이 여전히 2D 기법을 주요 설계 방법으로 사용하고 있음을 보여 준다.

Ⅱ. 2D 설계의 한계

대부분의 제조업체가 3D 설계 기법으로 전환하고 있음에도 불구하고 왜 많은 기업이 여전히 주요 제품 개발시 2D 기법을 사용하고 있을까? Dataquest의 연구에서는 2D CAD를 계속 사용하는 가장 큰 이유로 응답자의 1/3 이상이 단순히 2D CAD가 해당 기업의 설계 요구사항을 해결하는 데 적합하기 때문이라고 답했다.

대부분의 기업이 생산 현장에서 검증된 오랜 전통의 2D 설계 방법에 익숙하지만 2D CAD를 주요 설계 도구로 의존하는 제품 개발 공정은 불필요하게 설계 기간이 길어지고, 제품의 품질이 훼손되고, 엔지니어링 및 제조 비용을 증가시키는 등의 결정적인 한계를 가지고 있다. 이러한 한계는 2D 설계 데이터와 2D CAD 도구의 본질 때문이다.

2D에서는 단품들이 서로 정확하게 들어 맞는지 또는
공차와 관련된 문제들을 쉽게 진단 할 수 없다.
일반적인 제품의 설계 엔지니어링은 전체적인 제품 구성요소 및 부분 조립품의 인터페이스와 작업 윤곽을 설명하는 배치개념으로부터 시작된다. 2D 도면에 포착된 이러한 배치는 설계 초기 단계에 문제점을 해결하고자 할 때(가장 손쉽고 작은비용소요) 제한적인 역할밖에 하지 못한다. 2D 배치 도면은 일반적인 구성요소 및 하부시스템의 배열을 결정할 때는 다소 유용하지만 조립품의 구성요소들이 3D상에서 서로 정확하게 들어맞는지 여부와 인터페이스 및 기능 등을 엔지니어가 시각화하는 것을 도와 주는 데에는 적합하지 못하다. 2D가 조립품 문제를 해결하는 데 부적합함은 특히 동작을 하는 많은 단품들이 들어 있는 조립품의 경우에 심각하기 때문에 이 경우 2D의 설계 포착에만 의존하게 되면 수많은 설계 오류가 발생한다.

2D 설계는 점검 과정을 복잡하게 한다
2D 도면은 조립품 내의 단품들이 서로 정확하게 들어맞는지 여부 및 공차를 진단할 때 2D 도면은 한계가 있기 때문에, 2D 설계 도구를 사용해 개발된 대부분의 조립품 설계는 오랜 시간을 요하며 어렵고 오류가 생기기도 쉬운 점검 과정을 거쳐야 한다. 도면 점검자는 조립품의 품질을 보증하기 위해 종종 단 몇 개의 단품으로 이루어진 조립품에 대해서조차도 단품 도면들간에 해당 단품들이 서로 정확하게 들어맞는지 여부 및 공차 치수를 점검하면서 며칠씩 보내야 한다. 여러 제도자가 여러 기준 및 치수기입 매개변수를 사용해 도면을 작성한 경우에는 이러한 점검 과정은 더욱 복잡해진다. 빨간줄이 그어진 도면은 설계자나 제도자에게 되돌아가 수정을 거친 다음 다시 최종 점검과 승인을 위해 점검자에게 보내짐으로, 그 결과 설계 기간이 늘어나 특히 수백 또는 수천 개의 단품으로 구성된 복잡한 조립품의 경우 설계 기간이 크게 연장된다.

2D 설계는 실제 원형을 요구한다.
2D 도면은 실제 3차원 조립품의 세부사항을 완전히 포착하고 전달하지 못하기 때문에, 2D 설계는 개발팀으로 하여금 단품들이 서로 정확하게 들어맞는지의 여부 및 간섭 문제를 해결하기 위해 조립품의 실제 원형에 의존하게 한다. 2D 설계 기법을 사용하는 경우에는 조립품 엔지니어링의 많은 부분이 실제 모델을 제작한 다음 해체해 봄으로써 실제로 완성되며, 이러한 방식이 대부분의 간섭 및 틈새Clearance등의 문제점을 찾아 낼 수 있는 유일한 방법이다. 이러한 실제 모델에 대한 의존은 제품 개발 기간을 크게 연장시킨다. 각 구성요소의 원형을 제작하는 데 걸리는 리드 타임은 물론이고 거기에 조립품 모형 제작 및 문제점 해결 시간이 더해지고 이와 함께 이러한 방식에는 피할 수 없는 설계 변경과 재작업 그리고 리엔지니어링이 뒤따른다.

2D CAD 시스템을 이용한 비효율적인 도면 작성
일반적인 2D 설계 공정에서 단품과 조립품의 설계 데이터는 형식상 모두 2D 설계 도면에 포착된다. 설계자나 제도자는 2D 시스템의 선, 호, 원, 치수, 기타 기본체 등을 조정하는 CAD 명령을 사용해 각 단품의 다양한 2D 뷰와 세부사항을 작성한다. 이러한 기본체들은 설계 전문가가 설계 엔지니어링 요소가 아니라 하위 레벨의 도면 요소로 변환하여 설계를 생각하고 실행해야 한다는 점에서 그다지 좋은 설계 수단이 아니다. 예를 들어 카운터 싱크Countersunk 구멍은 설계자의 머리 속에서도 또 조작상으로도 2D 시스템에서 동일한 기능을 하는 원과 선 그리고 호 등으로 변환되어 여러 개의 뷰로 작성되어야 한다 .
또한 2D CAD 시스템은 등각투영 뷰와 분해된 조립도를 작성하는데 비효율적이라는 것이 널리 인식되어져 있으며 이러한 뷰들은 바라보는 관측 각도가 다르기 때문에 해당 단품의 실제 치수와 평면으로 표시한 도면요소의 치수가 일치하지 않는다. 2D CAD를 사용해 등각투영 뷰를 작성할 때의 어려움과 소요되는 시간때문에 이러한 뷰들이 설계를 시각화하거나 이해하거나 식별하는 데 매우 유용함에도 불구하고 많은 기업이 등각투영 뷰의 작성을 포기한다. 상세도와 단면도 같은 다른 도면 뷰의 경우에도 설계자나 제도자가 뷰의 세부사항과 축척을 결정하는 데 상당한 시간을 소비한 다음 각각의 뷰로 이루어진 개별 그래픽 도면요소를 작성해야 하기 때문에 그와 동일한 문제가 내재되어 있다. 각각의 도면요소별로 또는 각각의 뷰별로 도면을 작성하는 공정 방식은 복잡한 단품이나 복합 조립품을 설계해야 할 때는 시간과 비용을 크게 증가시킨다.

2D 설계 변경시 장황한 반복
모든 설계는 일반적으로 2개 이상의 2D 직교 뷰와 또한 종종 상세도나 단면도 같은 다양한 보조 뷰가 필요하기 때문에, 2D 시스템에서는 설계자가 단일 단품에 대해서도 설계 세부사항을 여러 번 재작성해야할 경우가 있다. 이렇게 각각의 뷰마다 설계 데이터를 반복해 작성하는 것은 단지 중복 작업을 한다는 의미로서만이 아니라 설계를 변경해야 할 때 극히 비효율적인 요인이 된다. 영향을 받는 도면 뷰마다 각각 설계를 수정해야 하기 때문에, 이것은 지루하고 귀찮고 시간 소모적인 과정이다. 설계자는 영향을 받는 모든 2D CAD 파일을 검토하고 모든 도면 뷰 및 세부사항을 조사한 다음 영향을 받는 각 뷰를 하나씩 편집해야 한다. 많은'새로운'제품은 실제로는 기존 설계에서 파생된 제품으로 기존 세부사항의 대부분을 복사하고 일부 사항을 수정하여 완성된다. 2D 설계 데이터로부터 파생된 제품 또는 제품군을 작성할 때도 일반적인 설계 변경처럼 어떤 한 뷰에서 다른 뷰로 이동하면서 새로운 제품 작성을 위해 수정해야 할 사항을 하나씩 개정한다.

2D 설계 데이터를 다운스트림 공정에서 직접 사용할 수 없다
2차원 설계 데이터는 수많은 엔지니어링 및 제조 공정들에서 매우 제한적인 역할밖에 하지 못한다. 설계에 간단한 질량 특성 계산이 필요하든 완전한 동작이나 응력 분석이 필요하든, 설계 데이터를 3차원으로 재작성하지 않고 2D 설계를 분석하는 것은 어렵거나 불가능하다. 또한 대부분 제품의 생산 사이클에는 툴링 작성 및 수치제어(NC) 프로그래밍 같은 공정들이 포함되어 있으며 이 공정들은 3D 설계 데이터가 필요하다. 엔지니어링 도면이 모든 다운스트림 공정의 토대로 사용되기는 하지만 설계 데이터를 3차원으로 재작성해야 할 때마다 분석과 제조에 소요되는 시간을 불가피하게 연장시키게 된다.

엔지니어링 분석에 소요되는 시간이 길어진다.
2D를 기반으로 한 설계 공정은 일반적으로 설계자가 경험으로 체득한 엔지니어링 규칙들을 사용해 많은 문제를 해결할 수 있지만 이러한 방식은 앞으로 발생할 가능성이 있는 실패 모드에 대해 엄밀한 분석이 필요한 경우에는 제대로 대처할 수 없다. 2D를 사용하는 설계자 대부분은 경험과 시행착오를 통해 익힌 방법을 사용하므로, 꼼꼼한 설계를 위해 필요한 상세한 분석을 생략한다. 그러나 충실한 설계 분석 및 최적화를 위해서는 컴퓨터를 이용한 엔지니어링(CAE) 도구를 사용해 동작과 힘 그리고 응력에 대한 정밀한 분석이 필요하며, 이러한 작업시에는 2D 도면 데이터를 직접 사용할 수 없다. 기업들이 기업내 CAE 분석을 사용하든 또는 그러한 분석 서비스를 외부에 발주하든 관계없이 설계 데이터를 3D로 재작성하는 데 걸리는 시간만큼 분석에 소요되는 시간이 길어지게 된다.

제조기간이 연장된다.
2D CAD를 기반으로 제품을 개발하는 경우에는 2D 도면이 다운스트림 공정에 의사를 전달하는 것이 불완전하기 때문에 제조와 제작 그리고 조립시 추가적인 시간이 더 필요하다. 제품과 구성요소에 간단한 지그와 설비가 필요하든 사출 성형 몰드와 같은 특수한 툴링이 필요하든 관계 없이 제품 생산 엔지니어와 공구 작성자는 도면을 해석하고 이해하기 위해 추가로 시간이 필요하며 또한 누락된 치수나 생략된 세부사항 때문에 정정하는데 보다 많은 시간이 필요하다.

수치제어 가공의 경우에는, 2D 설계 데이터를 사용해서는 가장 간단한 가공이나 제작만이 가능한 단품만을 효율적으로 프로그래밍할 수 있다. 3축 또는 5축 가공으로 생산되는 구성요소는 거의 모두 최소한 완전한 곡면의 기하학적 형상이 필요하다. 2D 도면의 기하 형상만을 입력하면 3D 기하 형상이 작성될 때까지 수치 제어 프로그래밍 기능이 지연된다.

2D 설계 기법을 사용하는 제조업체는 원형 제작을 위한 리드 타임을 없애기 위해 Stereolithography나 레이저소결Laser sintering 과 같은 Rapid Prototyping 기술을 쉽게 이용할 수 없다. 이러한 기술들은 3D 솔리드 기하 형상을 입력해야 하므로, Rapid Prototyping 기계에서 단품을 제작하려면 먼저 2D로부터 솔리드 형상을 작성해야 한다. 이러한 추가 단계는 공정의 시간과 비용을 증가시키며 Rapid Prototyping 기술의 장점인 신속한 처리를 상쇄시킨다.

기술책자 문서를 위한 재작업
2D 엔지니어링 도면은 기술 책자 및 문서에 들어가는 일부 그래픽의 토대로 사용될 수 있다. 그러나 대부분의 경우, 조립과 설치를 설명하기 위한 지시사항에는 사용자화된 등각투영 뷰 및 분해된 뷰가 필요하다. 이러한 설계 그래픽은 2D CAD 시스템이나 전문 일러스트레이션 패키지를 사용하는 경우 일반적으로 매우 힘들게 작성된다. 서비스 매뉴얼, 마케팅 문서, 제품 패키지 구성 등에는 일반적으로 엔지니어링 도면의 2D 그래픽을 직접 사용할 수 없기 때문에 2D CAD를 사용하는 기업의 경우 시장에 내놓을 수 있는 제품 생산이 늦어질 수 있다.

요약 : 2D CAD를 사용하면 시장에 제품을 내놓는 데 걸리는 시간이 길어진다
지난 수세기 동안 엔지니어링 도면은 제품을 제작하는데 매우 성공적인 것으로 증명되었음에도 불구하고, 제품 개발 공정을 2D 설계 기법에만 의존하는 제조업체는 마치 기어가듯 시장에 제품을 내놓고 있다. 2차원의 엔지니어링 도면은 가까운 미래에도 여전히 설계 문서의 중요한 형식으로 남아 있겠지만, 일반적으로 2D 설계 기법은 현재 사용 가능한 다양한 설계 대안들에 비해 본질적으로 보다 귀찮고 생산적이지 못하다. 보다 생산적인 새로운 3D 기술들이 점차 2D 기반 설계 공정의 비효율성을 없애고 보다 단축된 설계시간과 향상된 제품 품질 그리고 보다 저렴한 비용 등을 위한 새로운 표준을 구축해 가고 있다.

Ⅲ. 3D 설계의 채택을 방해하는 장애 제거

앞에서 이미 언급된 것처럼 3D 설계 기법을 사용하지 않는 이유는, 즉 2D가 적합하다고 생각하는 이유는 제조업체에게는 위험한 핑계가 될 수도 있다. 사실 업계의 전반적인 추세로 받아들여진 현재의 3D 설계 도구 및 기법의 관점에서 보면 3D를 사용하지 않는 가장 주된 이유로 인용되는 것들인 3D 시스템은 학습하거나 사용하기가 어렵다는 것, 3D 시스템은 너무 비싸다는 것 그리고 3D 설계는 현재의 설계 작업과 호환성이 없다는 것 등도 마찬가지로 공허한 구실에 불과하다. Unigraphics Solutions의 Solid Edge는 이전의 2D CAD 설계자와 2D 기반 설계 공정을 사용하는 기업에 보다 향상된 생산성을 제공하는 새로운 유형의 3D 솔리드 모델링 도구 중 최고의 제품이다. Solid Edge는 특히 2D 설계의 본질적인 비효율성을 해결하고 3D 솔리드 모델링의 채택을 주저하게 하는 기존의 장애를 제거하기 위해 개발되었다.

3D 솔리드 모델링을 위한 손쉬운 학습 및 사용
Solid Edge는 1995년 첫 출시와 함께 인터페이스 설계와 사용자 운용 면에서 혁명적인 기술 혁신을 가져왔으며, 그 결과 3D 설계가 제공할 수 있는 사용의 편리함에 대한 패러다임을 바꿔 놓았다. 그 이후 이 소프트웨어의 모든 후속 릴리즈는 3D 솔리드 모델링을 좀 더 쉽게 배울 수 있게 해 주고 설계 공정시 3D 솔리드 모델링의 효율성을 향상시키는 지속적인 기술 진보를 이루어 왔다. 소프트웨어의 유용성에 관한 여러 독자적인 연구들이 현재 사용 가능한 제품들 가운데 실제로 Solid Edge가 사용자가 사용하기에 가장 친근하고 생산적인 솔리드 모델링 설계 도구임을 확인해 주고 있다.

3D 설계로 전환시 저렴한 비용
또한 Solid Edge는 토대부터 Intel 프로세서 기반 워크스테이션에서 실행되는 Windows 기반 응용 프로그램으로 개발되었기 때문에 제조업체가 3D 설계 기능을 사용하기 위해 막대한 투자를 할 필요가 없다. 산업 리서치사인 TechniCom이 최근에 행한 CAD 비용에 관한연구에서 Solid Edge는 평가에 포함된 많은 3D 시스템 구성 가운데 가장 비용이 적게 드는 것으로 나타났다.

2D 설계와의 호환성
Solid Edge는 또한 3D 설계가 현재의 설계 작업과 호환성이 없다는 주장에도 반박한다. Solid Edge에는 현재 2D CAD를 사용하고 있는 설계 전문가들의 요구를 처리할 수 있는 내장 도구들이 포함되어 있다. Solid Edge는 널리 사용되는 모든 2D CAD 형식의 파일을 읽고 쓸 수 있으며 심지어는 기존의 2D CAD 데이터를 솔리드 모델링 공정에 직접 사용할 수도 있다. Solid Edge는 2D 사용자가 3D로 쉽게 전환할 수 있게 도와 주는 데모, 튜토리얼, 도움말 등을 포함하고 있으며 완전한 2D 제도 시스템을 제공하므로 기업들은 3D 기반의 설계 공정으로 이주하는 동안에도 기존의 익숙하고 편안한 2D 설계 기법을 계속 사용할 수 있다. Solid Edge를 사용하면 기업은 기존의 데이터나 공정을 던져버리고 처음부터 새로 시작할 필요가 없다. 그와는 반대로 미래의 요구에 맞게 해당 기업의 현재 설계 방식을 확장하거나 발전시킬 수 있다.

이미 수천의 기업들이 Solid Edge에 대해서는 3D 솔리드 모델링 설계 기법을 채택하지 않는 것에 대한 변명이 더 이상 있을 수 없다는 것을 깨달았다. 2D에서 3D로 전환한 많은 기업이 시장에 제품을 내놓는 데 걸리는 시간과 생산성에서 3D CAD가 제공하는 커다란 이점을 깨닫고 있다. 이 기업들의 경험 중 많은 부분이 다음에 설명되는 3D CAD의 이점에 대한 고찰과 부합한다.

Ⅳ. 3D CAD의 이점

3차원 솔리드 모델링이 제조업체에게 예수의 성배는 아니다. 그보다는 제품 개발 공정의 사실상 거의 모든 단계에서 실질적인 이익을 제공하는 보다 발달된 기술이라고 할 수 있다. 3D 솔리드 기하 형상으로 포착된 제품 정의는 제품 설계팀의 구성원들 간에는 물론이고 엔지니어링 및 제조 조직 그리고 보다 대규모 조직인 기업, 전체 공급 체인 등 전부문을 통해 설계 의도를 보다 잘 전달해 준다.

솔리드 모델링을 이용하면 보다 신속하게설계를 포착할 수 있다
Solid Edge의 형상 기반 파라메트릭 솔리드 모델링은 설계를 포착하는 매우 직관적인 방법으로, 일반적인 2D CAD 시스템에서 도면 기본체를 배치할 때 사용되는 명령들보다 설계 전문가에게 본질적으로 더 익숙한 용어와 개념 그리고 명령을 사용한다. STREAM 기술(추론 논리를 사용해 사용자 상호작용의 속도와 유효성을 향상시켜 CAD 효율성을 최적화하는 기술)과 같이 사용을 간편하게 해 주는 혁신적인 기술을 이용해 개발되었기 때문에 Solid Edge는 쉽게 숙달될 수 있고 조정하기도 쉬워 뛰어난 기능을 가진 솔리드 모델링 설계 도구를 설계자와 엔지니어 및 제도자가 보다 편안하게 충분히 이용할 수 있게 해 준다. 그 결과 2D 도면 기하 형상으로 설계를 포착할 때보다 더 신속하게 3D로 설계를 포착할 수 있다.

사례 연구

"2D로 작업하는 경우 작업자는 원하는 최종 모양이 생성될 때까지 일련의 도면요소를 배치하고 자르는 힘든 공정을 밟아야 합니다."라고 상업 및 주택용 창replacement window 제조업계의 선두 업체인 TRACO의 엔지니어링/연구 부문 책임자인 Howell N. Cornell은 언급했다. "이러한 작업 과정은 종종 매우 시간 소모적이며 특히 설계 개발 환경에서는 흔히 있는 일이듯이 나중에 개정을 해야 할 경우에는 더욱 그렇습니다."한 예로 Cornell은 AutoCAD를 사용해 간단한 돌출을 작성할 때 25가지의 명령과 45번의 선택이 필요했던 것을 인용한다. 이 돌출에 치수를 기입하는 데는 10가지의 명령과 20번의 선택이 필요했으며 그 결과 총 100번 이상의 조작이 필요했다.

Solid Edge를 사용함으로써 새로운 설계를 작성하는 것이 훨씬 더 간단해졌다. AutoCAD에서는 100번 이상의 조작 과정을 통해 작성했던 돌출을 Solid Edge는 3가지의 명령과 32번의 선택으로 작성할 수 있다. 또한 2가지 명령과 12번의 선택으로 이 돌출에 치수를 기입할 수 있으며 총 조작 횟수가 51% 감소한다.

솔리드 모델링을 이용하면 보다 신속하게 제도 작업을 할 수 있다
3D 솔리드 모델링은 도면을 작성할 때 하위 레벨의 2D 도면 요소들을 사용해 각각의 뷰를 하나씩 작성하지 않아도 되게 해준다. 솔리드 모델링 시스템을 이용하면 단순히 솔리드 모델의 뷰만 정의해 도면을 작성할 수 있으며 평면형 도면 뷰의 그래픽은 3D 단품 및 조립품의 기하 형상을 기반으로 자동으로 작성된다.

이러한 자동 뷰 배치는 직교 뷰, 보조 뷰 및 상세도, 등각투영 뷰 등을 작성하는 과정을 간단하게 해준다. 도면이 실제 마스터 솔리드 모델을 참조하기 때문에 설계를 수정할 때 각 각의 뷰 별로 도면을 개정하지 않아도 된다. 즉 솔리드 모델의 기하 형상을 변경하면 뷰들도 자동으로 업데이트된다.

사례 연구
. 도면 생성 속도 향상 등과 같은 솔리드 모델링이 제공하는 효율성은 Kaiser Optical Systems의 개발 기간을 이전 2D CAD 공정과 비교했을 때 20~30%까지 단축시켰다. 이 회사가 지금까지 Solid Edge를 사용한 경험에 의하면 AutoCAD나 CADKEY를 사용했을 때와 비교해 모델을 작성하고 도면을 생성하는 시간이 20~30% 단축되었다. "제도의 생산성이 크게 향상되었습니다."라고 신제품 개발 부서의 담당자인 Joe Slater는 말한다. "모델이 일단 만들어지고 나면 도면은 최소한 두 배는 더 빠르게 생성됩니다." 또한 설계에 변경을 해야 하는 경우 Solid Edge 모델은 수정하기가 쉽기 때문에 이제 이전에 비해 2/3 정도의 시간이면 가능하다.

3D 솔리드는 보다 뛰어난 시각화를 제공한다
기업들은 용지 위의 2D 도면을 사용해 설계 정보를 공유하던 방식으로부터 벗어나고 있다. 설계팀 및 다운스트림 공정의 설계 정보 사용자들은 단품과 조립품의 3D 솔리드 모델을 사용해 이제 어떤 도면요소를 실제로 제작하기 전에 그 도면요소가 어떤 것이며 조립품 구조 내에 그것이 잘 들어맞을지 정확하게 알 수 있기 때문에 그 결과 첫번째 제조에서 바로 정확한 제품을 제조할 수 있다. 또한 솔리드 조립품 모델이 제공하는 보다 뛰어난 시각화 덕분에 엔지니어는 단품들이 서로 정확하게 들어맞는지 또는 간섭 여부나 작업 윤곽Working envelope 등을 빠르고 정확하게 시각적으로 평가해 볼 수 있다.

사례 연구
W. F. Mickey Body Company, Inc.는 솔리드 모델링으로 쉽게 전환한 것은 아니다. 알루미늄 트럭 본체와 트레일러를 제조하는 이 회사의 관계자들은 2D 설계 방식보다 기능상 훨씬 뛰어난 것은 물론이고 비용면에서도 높은 효율이 보장되는 경우에만 솔리드 모델링으로 전환하려 했다. 설계자들이 깨달은 솔리드 모델링의 첫번째 이점은 하나는 조립품의 무결성을 평가하는 기능이었다. 트럭 본체를 구성하는 다양한 단품들은 조립하는 동안에 결국 모두 연결된다. 그러나 솔리드 모델링으로 전환하기 전까지 이 회사의 설계자들은 조립품 내의 각 부분들이 모두 서로 정확하게 들어맞는지 여부를 알아볼 수 있는 기능도 없이 다수의 2D 뷰만을 사용해 작업해야 했다. 그러나 이제 화면 상에서 조립품의 이미지를 보면서 작업할 수 있게 됨으로써, 단품들이 서로 정확하게 들어맞지 않는 경우 생산을 위한 최종 조립품에 이르기 전에 탐지된다. 또한 설계자들은 전에는 분명하게 알 수 없었던 제품 품질 향상 방법들을 찾고 있다. "이제 다수의 2D 사진이 아니라 모든 단품을 보며 작업할 수 있기 때문에 우리는 조립품 내의 특정 단품에 허용되는 수정사항을 정확하게 알 수 있으며 그 결과 다른 단품의 수정까지 초래하는 경우가 완전히 없어졌습니다."라고 연구 및 설계 부서의 담당자인 John Hargett는 말한다. "이러한 것은 2D 도면을 사용해 작업했을 때는 도저히 명확하게 알 수 없었던 것입니다.

3D 모델링은 설계 오류를 줄여준다
3D 솔리드 모델링이 제공하는 보다 완벽한 시각화 및 기하학적 정의를 사용하면 기업은 2D 설계 기법과 비교해 설계 오류 수를 크게 줄일 수 있다. 이렇게 오류가 줄어들면 그 결과 재작업과 리엔지니어링 그리고 엔지니어링상의 변경은 물론이고 분석, 원형 제작, 툴링, 제조 엔지니어링, 그 밖의 기타 제품 개발 관련 작업을 위한 반복 사이클에 드는 시간과 비용도 제거된다.

사례 연구
오하이오의 Dayton을 기반으로 캔 업계에 기계를 공급하는 업체인 Dayton Systems Group은 2D CAD를 사용할 때 걸리던 시간의 절반으로 새 기계를 설계했다. 자동으로 캔 뚜껑을 자루에 넣어 화물 운반대에 얹는 기계를 디지털 방식으로 조립할 수 있는 기능은 첫번째 원형이 제작되었을 때 4000개나 되는 구성요소들이 모두 완벽하게 상호 작동하도록 했다. " 2D CAD를 사용해서도 우리는 똑같은 시간 내에 이 기계를 설계할 수 있었을 것입니다. 그러나 동작을 하는 많은 단품들 때문에 수많은 오류가 발생했을 것입니다."라고 부사장인 Steve Cook는 말한다. "그러한 오류를 수정하는 데 최소한 1년은 또 걸렸을 것입니다. 우리는 Solid Edge의 조립품 모델링 기능을 사용해 기계를 디지털 방식으로 제작함으로써 기계의 모든 부분이 서로 정확하게 들어맞을 것이라는 것을 이미 알고 있었습니다. 이러한 방식은 기계가 제대로 작동되도록 하기 위해 원형을 해체해 보는 것보다 훨씬 더 효율적이었습니다."

3D 설계를 이용하면 실제 원형을 제작하지 않아도 되거나 원형 제작 필요성이 줄어든다
Solid Edge의 3D 단품 및 조립품 모델링 기능은 제조업체가 실제로 원형을 제작하기에 앞서 가상 조립품 모델을 이용해 단품들이 서로 정확하게 들어맞는지 여부 및 형태 그리고 기능 등과 관련된 거의 모든 문제를 알아내 해결할 수 있게 해 준다. 설계자는 3D 솔리드 단품 모델을 사용해 무게, 무게중심, 관성 모멘트 등과 같은 설계의 질량 특성 및 물리적 특성을 수동으로 계산하지 않고서도 자동으로 알 수 있다. 조립품을 설계할 때 Solid Edge는 인접하거나 접촉하는 단품들의 기하 형상을 통해 조립품의 구성요소들이 설계대로 서로 정확하게 들어 맞도록 함으로써, 엔지니어가 조립품내의 황경에 맞춰 단품을 설계할수 있도록 해준다. 이러한 「가상 조립품」기능은 정하고 완전한 기하학적 모습을 표현하기 때문에 조립품의 실제 원형이 제고 하는 장정을 모두 제공해 조립품 솔계상 문제점을 해결 할수 있게 해준다. 그러므로 솔리드 조립품 모델링을 사용하는 기업은 실제 원형의 제작 필요성은 물론이고 그와 관련된 비용 및리드 타임을 획기적으로 줄이거나 심지어는 완전히 없앨 수도 있다. 3D 솔리드로 작선된 원형은 설계 공정에서 파일럿 제품 이상의 기능을 하며 심지어는 완성된 제품 처럼 작동한다.

사례 연구
콜로라도를 기반으로 정밀 플라스틱 배관 구성요소를 제조하는 업체인 Value Plastics는 제품 시사회를 위해 배관을 설치하는 기계의 작동 원형working prototype을 서둘러 개발하고 있었다. 이 기계 내부의 50개의 구성요소 각각을 솔리드로 시각화할 수 있는 기능은 엔지니어가 CAD 모델을 작성하면서 설계를 정밀하게 조정할 수 있게 해 주었다. 그런 다음 구성요소들이 화면에서 조립되자 잠재적인 간섭 및 틈새Clearance문제를 찾아내 수정하였다. 그 결과 완성된 제품처럼 작동하는 원형을 얻을 수 있었다.

"이 작업에 2D CAD를 사용했다면 우리는 마감시간을 놓쳤거나 훨씬 더 많은 시간을 테스트와 공구실에서 바쳐야 했을 것입니다."라고 Value Plastics의 수석 엔지니어인 Bruce Williams는 말한다. "어느쪽이든, 솔리드 모델링을 이용하지 않았다면 우리의 원형은 Solid Edge를 사용한 것만큼 모양이 좋거나 제대로 작동되지 않았을 것입니다. 솔리드 모델링이 제공하는 뛰어난 시각화 덕분에 우리는 각각의 구성요소에 대해서 2D로 작업했더라면 알 수 없었을 많은 것들을 볼 수 있었습니다. 그리고 구성요소들을 조립하면서 이들이 서로 정확하게 들어맞는지를 볼 수 있었기 때문에 시간이 크게 절약되었습니다. Solid Edge가 없었다면 실제 원형을 작성한 다음 수많은 테스트를 거쳐야 했을 것입니다. 그러나 그러는 대신 우리는 화면 상에서 문제를 찾아내 해결했고, 그 결과 최소한 6주일의 시간을 절약했습니다."

3D 솔리드를 사용하면 설계 변경이 손쉬워 시간이 절약되고 품질이 향상된다
신속하고 손쉽게 설계를 변경하거나 변형할 수 있는 기능은 파라메트릭 솔리드 모델링의 핵심 장점 중 하나이다. 단품과 조립품이 Solid Edge의 파라메트릭 형상들 및 상호 연관성 속에서 정의되므로 설계자는 신속하게 설계를 변경할 수 있다. 그러므로 설계 변경을 반영하기 위해 새로운 기하 형상을 처음부터 다시 작성할 필요없이 설계자는 단순히 치수값을 변경하거나 경계를 정의하는 윤곽 모양을 수정하거나 설계의 상호관계를 재정의해 기존 설계를 새롭게 변형할 수 있다. 단품 또는 조립품의 솔리드 기하 형상은 포착된 모든 설계 정보를 유지하고 예측 가능하게 동작하는 방식으로 재생성된다. 이러한 기능은 엔지니어링상의 변경 요구에 따라 재작업을 해야 할 때 시간과 비용을 절약시켜 줄 뿐 아니라 주어진 시간 내에 다양한 설계 대안을 평가해 보는 것이 가능하므로 설계자가 설계의 품질을 향상시킬 수 있게 도와 준다.

사례 연구
캐나다의 첨단 기술 회사인 MPB Technologies는 Solid Edge의 단품군 기능을 사용해 섬유 증폭기 fiber amplifier제품의 단일 마스터 설계로부터 60가지의 다양한 제품 구성을 신속하게 생성할 수 있었다. 신제품 개발 부서의 담당자인 Scott Sumner는 Microsoft Excel에 저장된 구동 치수 행렬matrix of driving dimensions에 링크된 25개의 구성요소로 조립품을 작성했다. Sumner가 스프레드시트를 변경하자 Solid Edge에 의해 자동으로 새로운 모델, 새로운 2D 도면, 새로운 조립품 도면, 새로운 재료 명세서(BOM) 등이 생성되었다. Sumner는 단 몇 분 만에 다양한 새로운 구성을 작성하고 그 조립품을 구성하는 100여 개가 넘는 단품 구성요소들의 완벽한 카탈로그를 인쇄할 수 있었다. Sumner는 적극적으로 Solid Edge의 단품군 모델링을 추천한다. "Solid Edge의 단품군 모델링을 사용하지 않고 3가지 이상의 구성을 설계하려고 하는 사람은 시간과 비용을 낭비하는 것입니다."

3D CAD는 제품 개발 과정에서 다른 공정들의 속도를 향상시킨다
3D 솔리드 모델은 설계의 정확하고 완전한 기하학적 모습을 묘사하므로 설계 데이터를 다운스트림 엔지니어링 및 제조 공정에 전달하는 면에서 2D 도면보다 우수하다. 솔리드 모델은 엔지니어링 분석과 제조 공정에 필요한 모든 곡면 및 체적측정 정보를 담고 있다. 또한 솔리드 모델은 상세하고 명확한 시각화를 제공해 오류들을 제거할 수 있게 도와 주므로 분석, 툴링, 제작, 생산, 조립 등에 소요되는 시간이 더욱 단축된다.

사례 연구
근해 굴착 설비를 공급하는 업계의 선두 업체인 Subsea Ventures는 개발 기간을 단축하고 설계 공정 단계에서 체계적인 분석 작업이 가능하도록 하기 위해 솔리드 모델링으로 전환했다. Subsea사가 2D CAD를 사용하던 시절 외부 분석가는 도면 작업을 한 다음 분석을 위해서 구성요소를 3D로 재작성했다. 솔리드 모델은 분석 모델을 위한 3D 기하 형상을 제공해 그 단계를 제거한다. Subsea사는 이러한 분석 작업을 사내에서 처리하기 위해 Solid Edge 환경에서 작동하는 체계적 분석 프로그램인 Cosmos/Edge를 구입했다. "개발 기간을 단축하는 것이 우리가 2D CAD로부터 솔리드 모델링으로 전환한 주된 이유였습니다."라고 Subsea Ventures Inc.의 선임 설계자인 Frank Mooney는 말한다. "그러나 설계 공정 내에서 분석 작업을 수행하는 것이 얼마나 쉬운지를 알게 된 후, 우리는 우리 제품의 대부분을 솔리드 모델링으로 최적화하기 시작했습니다."

사례 연구
자동차 업계에 전자장치와 전기 구성요소를 공급하는 주요 업체인 CTS는 많은 사출 성형 구성요소를 작성한다. 따라서 적절한 몰드를 작성하는 것이 새로운 설계 생성에 착수할 때 이 회사의 주요 목표 중 하나이다. 2D 설계로부터 Solid Edge로 전환한 후부터 CTS는 이제 고유의 Parasolid 솔리드 기하 형상 형식으로 몰드 제작자에게 설계를 보낸다고 설계 디자이너 Warren Williams는 말한다. 데이터 손실은 전혀 없으며 도면에 기입된 표식에 대해 논의할 필요도 없다. Williams는 Solid Edge에 의해 몰드 생성이 50% 정도 더 빨라진 것으로 산정한다.

3D 설계 데이터는 기업 전부문에 유용하게 사용된다
솔리드 모델링을 기반으로 제품을 개발할 때 생성되는 3D 데이터는 설계와 엔지니어링 그리고 제조에는 물론이고 기업 내 여러 다른 업무에도 이용될 수 있다. 2D 도면과 달리 솔리드 모델은 제품 정보가 전달되어야 하는 곳은 어디에서든 직관적으로 사용될 수 있다. 고객 지원 및 서비스 팀은 솔리드 모델 데이터를 사용해 고객과 보다 원활한 의사교환이 가능하다. 현장의 고객 지원 담당자는 문제해결과 수리를 지원할 때 솔리드 모델을 사용할 수 있다. 구매 부서는 공급업체를 상대할 때 의사전달을 명료하게 하고 실수를 줄이기 위해 솔리드 모델을 사용할 수 있다. 심지어는 마케팅 부서도 제품 선전 시에도 솔리드 모델을 사용할 수 있다. 3D 솔리드 모델링을 기반으로 한 설계는 광범위한 부문에서의 잠재적인 응용성 때문에 2D 엔지니어링 도면보다 훨씬 더 많은 일련의 이점을 제공한다.

사례 연구
불발탄 처리 및 지뢰 제거 전문가들을 위한 개인용 보호 장비를 개발하는 세계적인 선두 업체인 Med-Eng Systems는 최근에 2D Auto CAD로부터 Solid Edge로 전환했다. 3D로 전환하자 이것은 곧 회사 전체에 큰 흥분을 불러 일으켰다. 마케팅 담당 John Carson씨는 Solid Edge를 "매우 유용한 마케팅 도구"라고 말한다. 풍부한 색체의 3D 모델은 Med-Eng의 혁신적인 설계에 담긴 첨단 기술상의 특성을 비전문가인 고객에게 시각적으로 전달함으로써 제품 판매를 촉진시킨다. Carson은 또한 앞으로 출시될 예정인 Solid Edge 모델의 멀티미디어 CD-ROM에 고무되어 있는데, 이 제품은 고객이 모든 관측지점에서 Med-Eng의 제품을 살펴볼 수 있게 해주며 이러한 기능은 자신의 생명을 360도 전방위 보호에 의존하는 고객들에게는 구매 욕구와 연결될 수 있는 중요한 특징이다. 이 마케팅 부서는 앞으로 새 설계를 완성한 다음 생산에 들어가기 전에 이 기업의 웹사이트에서 3D 모델을 사용해 잠재적인 고객들이 직접 설계의 개선점을 제안하게 하려는 계획을 가지고 있다.

3D 솔리드 모델링으로 전환하는 비용 측면의 정당성

2D로부터 3D CAD로 전환했을 때의 이점을 아무리 상세히 설명하더라도 대부분의 기업은 3D 설계 도구에 대한 투자를 정당화해 주는 얼마간 공식적인 비용편익 분석을 요구한다. 3D CAD를 위한 지출을 통해 얻는 실질적인 이익을 납득할 수 있게 도와 주는 몇 가지 투자수익 예가 아래에 나와 있다.

노동 비용 감소 : 설계 및 제도 생산성 향상
Solid Edge의 체계화된 3D 솔리드 모델링 기법을 사용하면 제조업체는 같은 작업을 2D CAD를 사용해 수행했을 때와 비교해 단품 설계 및 제도에서 일반적으로 4:1의 생산성 증대를 실현할 수 있다. 각 기업은 다음과 같은 공식을 사용해 설계 및 제도에서의 연간 직접적인 노력 절약을 쉽게 계산할 수 있다

부과된 시간당 엔지니어링 급료 x 연간 총 시간 x 엔지니어가 CAD 시스템을 사용하는 시간(백분율) x 일반적으로 3D에 의해 가능한 개발 기간 단축 = 연간 CAD 노동 비용 절약