리버스 엔지니어링 가이드: 당신이 알아야 할 모든 것

실물 개체를 디지털 트윈으로 전환하는 데 사용할 수 있는 다양한 방법이 있습니다. 3D 스캐너는 가장 일반적으로 사용되는 캡처 장치로, 형태가 다양합니다.

Structured light scanners project a light pattern across the object and use two cameras to capture how the object deforms the light. The resulting images are stitched together into a 3D representation.

Commonly used in handheld and non-invasive medical applications, some well-known entry-level models include the Shining3D Einstar, Creality CR-Scan Lizard, and Structure Sensor Pro. Advertised precision levels need to be taken with a grain of salt though; the average deviation is roughly 1% for these types of devices.

More advanced scanning solutions include the Peel3D, Calibry, and Artec Eva handheld scanners. These have higher accuracy, inbuilt processing software, and real-time feedback to guide the scanning process, plus different modes including stick-on marker-based scanning. That is great for flat objects up to several meters in size. The increase in quality, however, typically comes with an exponential increase in price.

Laser triangulation scanners shoot millions of laser dots per second onto the target object, which typically needs to be enhanced with markers. For opaque parts with fine details such as filigree meshes, convex surfaces, and lattice structures, this category of 3D scanners is the best pick.

Popular products like the Matter and Form 3D scanner, Creaform HandyScan, Zeiss T-Scan Hawk, and FARO Freestyle can scan entire vehicles. For complex scanning projects, professionals will often use a hybrid method using both a portable CMM system and a stationary non-contact scanning arm.

For beginner enthusiasts who can accept compensating the imperfections of their scans with their superstar reverse-engineering CAD abilities, there are some low-budget alternatives.

Depth-sensing infrared cameras and LiDAR sensors provide less accurate mesh models, but may still be satisfactory for simple scans in some cases and can be found on the latest models of the Apple iPhone and iPad.

Photogrammetry is based on regular photography where the reverse engineer has to shoot a sequence of images from various angles around the object. The process then relies on computation-intensive software such as Meshroom, RealityCapture, Regard3D, Trnio, RecFusion, or Zephyr, to stitch the images into a 3D reconstruction.

Despite the perk that some apps are available for free, it takes a bit more skill and patience to derive workable models from photogrammetry, regardless of the application.

3D 스캔과 CAD 워크플로우의 상대적인 용이성은 다양한 호환성을 가진 개별 소프트웨어 도구에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 그러나 파이프라인을 간소화하려면 원시 스캔 데이터부터 원본 설계의 완전한 고품질 재구성까지 리버스 엔지니어링을 지원하는 소프트웨어 솔루션을 선택하는 것이 가장 좋습니다.

성능이 우수한 리버스 엔지니어링용 소프트웨어 도구에는 포인트 클라우드를 as .ply, .asc, .ptx, .pcg (Autodesk), .e57, .xyz, .fls (Faro), .pcd, .las, .obj 등 포맷이 다양한 파일에 로드할 수 있는 기능이 탑재되어 있습니다. 최종적으로 생성된 메쉬 오브젝트를 프로그램이 자동 복구하여 메시와 일치하도록 NURBS 표면을 재건하는 데 사용할 수 있는 다양한 스마트 툴이 탑재되어 있습니다. 3D 스캐닝이 등장하기 전처럼 캘리퍼로 모든 디테일을 측정하여 수동으로 재현할 필요가 없습니다.

어떤 가상 디자인 스튜디오는 심지어 결과적으로 재현된 데이터로 CNC, 3D 프린팅, 주조를 거쳐 프로토타입을 직접 마련할 수도 있습니다. 1/10mm의 차이로도 두 부품이 서로 맞물리는 방식이 달라질 수 있으므로 전체 리버스 엔지니어링 프로세스에서 정밀도는 핵심입니다.

정확성을 보장하려면 리버스 엔지니어링 툴로 다음을 수행할 수 있어야 합니다.

• 간섭 검사로 부품들이 어셈블리 안에서 서로 맞물려 부드럽게 작동하고 와 외장 컴포넌트가 잘 들어맞는지 확인.

• 벽 두께 분석으로 성형성과 경량 설계를 최적화.

• 구배 분석으로 정확한 구배각 지정, 언더컷 방지, 파티이 라인 검증.

• 스트라이핑과 곡률 제어 같은 표면 분석 으로 소비재와 자동차 같은 분야의 거대하고 복잡한 형태의 적합성 확인.

• 무게, 부피, 바운딩 박스 같은 치수 검증.

다음으로 최고의 리버스 엔지니어링 소프트웨어 도구를 몇 가지 소개해드립니다.

Mesh2Surface는 제품 개발자가 포인트 클라우드를 Rhinoceros 또는 SolidWorks 리버스 엔지니어링을 위해 직접 메시로 변환할 수 있는 엔드투엔드 솔루션입니다. 

3D 디자이너가 복잡한 기하학적 형상에 맞게 메시에서 참조 평면과 점을 추출할 수 있습니다. Mesh2Surface에는 3D 스케치, 단면, 윤곽선을 만들기 위한 스마트 도구가 포함되어 있습니다. 편차 분석, 사용자 지정 정밀도 설정을 통한 자동 서피싱, 가장 적합한 자유형 표면을 그릴 수 있는 기능을 제공합니다.

Artec은 하드웨어 리버스 엔지니어링 툴의 또 다른 경쟁자입니다. 사용 편의성에 집중하여 스캔에서 CAD로 변환하는 과정에서 최고의 속도를 자랑합니다. 이 소프트웨어에서는 장치의 움직임을 실시간 피드백으로 확인하고 심지어 여러 개의 스캔을 오버레이하여 데이터를 더 풍부하게 통합할 수 있습니다. 결과적으로 약 15분 만에 자동차 한 대를 모두 디지털화할 수 있는 소프트웨어입니다.

Artec으로 CAD 기능을 모두 사용할 수는 없지만 기본 피팅, 최고 수준의 텍스처 및 형상 추적 알고리즘, 유기적 형상을 솔리드 모델로 변환하는 자동 표면 도구로 정확한 모델을 만들 수 있습니다.

Artec Studio에는 모델링 과정의 상당 부분을 자동화하는 자동 조종 모드도 포함되어 있습니다. 

Autodesk Fusion 360은 널리 사용되는 리버스 엔지니어링 툴 중 하나입니다. 클라우드 기반 CAD 시스템으로 경량 메시만 처리할 수 있고 업계 선두업체에 비해 기하학적 작업에 제한이 있어 중간 수준의 솔루션으로 이용할 수 있습니다.

Fusion은 메시 작업 공간에서 윤곽을 얻는 등 메시에서 솔리드로의 워크플로우를 위한 다양한 방법을 제공합니다. 또한 다양한 워크벤치에서 스트레스 시뮬레이션과 토폴로지 최적화를 위한 다양한 분석 도구를 제공합니다. 메시믹서와 통합되어 더욱 안정적인 메시 복구 도구가 되었습니다.

Geomagic은 시중의 제품 중 최고급에 속하는 솔루션으로 3D 스캔 데이터를 피처 기반 CAD 모델로 변환하는 데 사용할 수 있습니다. 메시에서 여러 개의 단면을 기반으로 윤곽선을 추적하여 복원 결과가 아주 정확합니다. 다양한 브러시로 복원 프로세스의 여러 단계에서 특정 영역을 편입시키거나 제외할 수 있습니다. 또한 강력한 자동 표면 기능을 사용할 수 있어 엔지니어의 번거로움이 한결 줄어듭니다.

또한, 사용자 인터페이스가 SolidWorks와 유사하여 친숙하게 느껴집니다. 실제로 'Live Transfer(라이브 전송)' 툴을 사용하면 설계자가 히스토리 트리를 NX, Creo, Inventor, Pro/Engineer, SolidWorks와 같은 전용 CAD 모델링 환경으로 내보낼 수 있습니다.

리버스 엔지니어링 작업을 솔리드웍스 내에서만 수행하려는 설계자와 엔지니어에게 Xtract3D는 필수 플러그인입니다. 메시 또는 포인트 클라우드 데이터를 직접 임포트할 수 있지만, 대부분 단순한 지오메트리에 맞춰져 있기 때문에 강력한 리버스 엔지니어링 패키지를 대체할 수 있는 가벼운 대안입니다. 

그렇지만 도구로서는 칭찬할 만합니다. Xtract3D는 슬라이싱, 스케치 피팅, 스냅 기능이 있는 강력한 도구입니다. 이런 강점으로 3D 스캔 데이터의 2D 단면 위에 바로 트레이싱하여 파라메트릭 모델을 쉽게 생성할 수 있습니다.

SpaceClaim은 고급 리버스 엔지니어링 기능을 갖춘 유명하고 혁신적인 CAD 패키지입니다. 파라메트릭 히스토리 트리 기반 모델링 환경에서 지오메트리를 엄격하게 정의해야 하는 복잡성보다 자유와 속도를 선호하며 직접 모델링하는 작업자가 선호하는 솔루션입니다.

피처 식별, 스킨 표면, 푸시/풀 조작과 같은 스마트 기능은 리버스 엔지니어링 워크플로를 간소화하는 데 있어 SpaceClaim을 독보적인 존재로 만들어 줍니다. 복원 과정에서 소프트웨어가 원하는 모델링 작업을 자동으로 감지하고 최적의 리모델링을 제안하므로 매우 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 

또한 SpaceClaim을 사용하면 모델을 CFD 또는 기계 시뮬레이션용 모듈과 같은 다른 Ansys 모듈에 쉽게 연결할 수 있습니다.

Tebis에서는 자동차 설계자에 특화된 리버스 엔지니어링 환경을 이용할 수 있습니다. Clay-to-CAD 워크플로를 용이하게 이용하기 위해 BMW 디자인 그룹과 협력하여 개발했습니다. 이런 방식으로 3D로 넘어가기 전에 수동 디자인 프로세스를 더 진행할 수 있습니다.

Reverser 소프트웨어 패키지는 메시 데이터를 분석하고 디자이너가 개별 표면을 생성하는 데 사용되는 와이어프레임 구조를 생성하도록 합니다. 그런 다음 이러한 표면을 분석하여 업계 표준에 따라 A급 품질로 평탄화합니다.

수동 제어 파라미터를 다양하게 이용할 수 있는 것 외에도 사용자가 깊이 있는 전문 지식을 갖추지 않아도 표면을 자동으로 계산하고 전환 과정을 매우 세밀하게 제어할 수 있습니다. 연관된 표면 기술을 이용하면 메시와 생성된 표면을 연결하여 접선 방향으로 일정한 전환과 매끄러운 표면으로 만들 수 있습니다.

Creo는 1,000개 이상의 부품으로 구성된 어셈블리 작업에 적합한 파라메트릭 모델링 패키지입니다. 모빌리티 부문뿐만 아니라 소비재 부문에서도 인기가 상승하고 있으며, Aston Martin, John Deere, Volkswagen, Toyota, Amazon과 같은 업계 강자들도 채택하고 있습니다.

전문 엔지니어라면 고급 서피싱, 3D 프린팅 슬라이서, GD&T, 금형 설계 및 시뮬레이션이 포함된 어드밴스드 플러스 패키지에 투자하면 이점을 누릴 수 있습니다.

PTC는 현재 프로/엔지니어와 전문가 버전인 Creo용으로 리버스 엔지니어링 확장 기능도 출시했습니다. 포인트 클라우드 데이터를 가져와 패싯 메시를 생성한 후, 리스타일 기능으로 데이터를 정리하고 모델링 데이터를 자동으로 추출할 수 있습니다. 그런 다음 Creo에서 강력한 합성 및 분석 도구를 이용하여 매우 정확한 곡률 연속 모델을 구축할 수 있습니다.

Creaform의 VXElements제품군에는 스캔-CAD 워크플로용 모듈 모음이 탑재되어 있습니다. 가장 주목할 만한 것은 원시 메시 데이터를 고품질 솔리드 모델로 변환하는 가상 비서 역할을 하는 VXModel 소프트웨어입니다.

프로그램의 주요 기능은 자동 및 수동 서피스 도구, 메시 클리닝 기능, 스냅 정렬, 부울 결합 작업, 경계 및 단면을 추출하고 편집하는 기능입니다. 또한 VXModel에는 3D 프린팅 내보내기 기능이 있어 리버스 엔지니어링 모델을 Inventor, SolidWorks 및 SolidEdge로 직접 전송하여 추가로 가공할 수 있습니다.

리버스 엔지니어링 부품을 3D 프린팅하면 제작을 성공으로 이끄는 모든 기능과 매개 변수를 심층적으로 이해할 수 있습니다. 또한 빠른 개선 주기를 거치고 최종 사용 부품까지 3D 프린팅할 수 있습니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 레진 3D 프린터는 레이저를 사용하여 액체 레진을 광중합이라는 공정으로 경화시켜 경화된 플라스틱으로 만들 수 있습니다. SLA 파트는 모든 플라스틱 3D 프린팅 기술 중 가장 높은 해상도와 정확도, 가장 선명한 디테일, 가장 매끄러운 표면 마감을 제공하며, SLA 프린팅은 또한 가장 광범위한 재료를 사용할 수 있는 방식입니다.

SLA는 엔지니어링, 제품 설계, 제조, 치과, 보석, 모델 제작 및 교육에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

Formlabs Form 3+와 같은 데스크톱 SLA 3D 프린터는 리버스 엔지니어링 프로젝트 대부분에서 강력하면서도 경제적인 성능을 발휘하는 솔루션이며, Formlabs Form 3L과 같은 대형 레진 프린터로는 대규모 프로젝트도 진행할 수 있습니다.

선택적 레이저 소결은 강력하고 기능적인 부품을 생산할 수 있는 능력으로 인해 다양한 산업 분야의 엔지니어와 제조업체가 신뢰하며 산업 응용 분야에서 가장 일반적인 적층 제조 기술입니다.

SLS 3D 프린터는 고출력 레이저를 사용하여 폴리머 분말의 작은 입자를 용융하여 융합합니다. 프린트를 진행하는 동안 용융되지 않은 분말이 파트를 지지하므로 전용 서포트 구조가 필요하지 않습니다. 따라서, SLS는 내부에 특징적 구조가 있는 형태, 언더컷 형태, 박벽, 안쪽으로 함몰된 형태를 비롯하여 복잡한 형태를 프린트하는 데 이상적으로 사용하실 수 있습니다. SLS 프린팅으로 생산된 파트는 강도가 사출 성형 파트와 유사하며 기계적 특성이 우수합니다.

부품당 경제적인 비용, 높은 생산성, 검증된 재료의 조합으로 인해 Formlabs의 Fuse 시리즈와 같은 SLS 프린터는 기능성 프로토타입 제작을 위해 엔지니어들이 즐겨 선택하는 장비이며 한정 생산 또는 브릿지 제조 시 사출 성형을 비용 효율적으로 대체할 수 있습니다.