특징 편집하기

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소개

이 페이지에서는 FreeCAD 0.17부터 도입된 부품설계 작업대를 사용하는 방법을 설명합니다.

부품 작업대 와 다른 작업대에서는 형상을 결합하여 모델을 구성하는 반면(Constructive solid geometry 참조), 부품설계 작업대에서는 특징(Feature)을 사용합니다. 특징은 모델 형상의 기하학적 특징이고 부품설계 작업대에서는 이러한 (도형의 기하학적) 특징들을 만들어 나아갑니다.

특징 편집 방법론

모델의 첫 번째 특징은 일반적으로 기본 특징(base feature)이라고 합니다. 모델에 더 많은 특징이 추가됨에 따라 각 특징은 이전 특징의 형상을 취하고 물질을 추가하거나 제거하여 한 특징에서 다음 특징으로 선형적인 의존성을 만듭니다. 실제로 이 방법론은 일반적인 제조 공정을 모방한 것입니다. 즉, 블록을 한쪽에서 절단한 다음 다른 쪽에서 구멍을 뚫고 다듬는 등의 작업을 수행합니다.

모든 특징은 모델 트리에 순차적으로 나열되며 언제든지 편집할 수 있으며 하단의 마지막 특징은 최종 부품을 나타냅니다.

특징은 다양한 범주로 분류될 수 있습니다.

  • 프로파일 기반: 이러한 특징은 추가되거나 제거될 물질의 모양을 정의하는 프로파일에서 시작됩니다. 프로파일은 스케치, 기존 형상의 평면형 면(프로파일은 모서리에서 추출됨), ShapeBinder 또는 활성 Body에 포함된 Draft 객체일 수 있습니다.
  • 덧셈: 기존 모델에 물질을 추가합니다. 추가 기능에는 노란색 아이콘이 표시됩니다.
  • 뺄셈: 기존 모델에서 물질을 제거합니다. 빼기 기능에는 빨간색과 파란색 아이콘이 표시됩니다.
  • 기본도형 기반: 기하학적 기본 도형(입방체, 원통, 원뿔, 원환체…)를 기반으로 합니다. 덧셈적이거나 뺄셈적일 수 있습니다.
  • 변형 특징: 기존 특징에 변형(대칭, 선형 복사, 원형 복사, 다중 복사)을 적용합니다.
  • 꾸밈: 모깎기/다듬기, 모따기, 구배 등 모서리나 면에 처리를 적용하는 특징입니다.
  • 절차적: 변형, 꾸밈 특징과 같이 스케치를 기반으로 하지 않는 특징들을 말합니다.

몸통(Body)

부품설계 작업대에서 작업하려면 먼저 몸통을 만들어야 합니다. 몸통(PartDesign Body)은 하나의 연속된 고체(single contiguous solid)를 형성하는 일련의 특징들을 담는 그릇입니다.

하나의 연속된 고체란 무엇입니까? 단일 금속 블록을 기계로 가공한 주물이나 물체와 같은 물체입니다. 물체에 못, 나사, 접착제 또는 용접이 포함된 경우 단일 연속 고체가 아닙니다. 실제적인 예로, 나무 의자는 각 하위 구성요소(다리, 칸막이, 좌석 등)마다 하나씩 포함된 여러 몸통들로 구성됩니다.

FreeCAD 문서에서는 여러 몸통을 만들 수 있습니다. 또한 결합하여 한 덩어리의 고체를 형성할 수도 있습니다.

문서에서는 하나의 몸통만 활성화할 수 있습니다. 활성화된 몸통은 새로 생성된 특징을 가져옵니다. 몸통을 두 번 클릭하면 활성화하거나 비활성화할 수 있습니다. 활성화된 몸통은 연한 파란색으로 강조 표시됩니다.

이전 나무 의자 예와 같이 모델에 여러 몸통들이 필요한 경우 범용 목적 Part 컨테이너를 사용하여 몸통들을 그룹화하고 전체를 하나의 단위로 이동할 수 있습니다.

몸통 가시성 관리

몸통은 기본적으로 가장 최근의 특징을 외부에 표시합니다. 이 특징은 기본적으로 끝단(tip)으로 정의됩니다. 좋은 비유는 '빙산의 일각(tip)'이라는 표현입니다: 물 위에는 빙산의 끝부분만 보이고 나머지 덩어리의 대부분(다른 특징들)은 숨겨져 있습니다. 몸통에 새로운 특징이 추가되면서 이전 특징의 가시성은 꺼지고 새로운 특징이 끝단이 되어 표시됩니다.

한 번에 하나의 특징만 표시될 수 있습니다. 모델 트리에서 특징을 선택하고 Spacebar를 눌러 몸통내 특징의 가시성 전환을 할 수 있으며, 실제로 몸통의 특징생성 이력을 거슬러 올라갑니다.

몸통의 원점

몸통에는 스케치와 특징에서 사용할 수 있는 참조 평면(XY, XZ, YZ)과 축(X, Y, Z)으로 구성된 원점이 있습니다. 스케치는 원점 평면에 부착할 수 있으며 스케치를 기반으로 하는 특징을 모델에 추가하거나 빼기 위해 더 이상 평면형 면에 매핑할 필요가 없습니다.

개체 이동 및 재정렬

새로운 개체(특징, 스케치 또는 데이텀 형상)를 삽입하기 위해 몸통 트리 중간에 있는 특징에 대한 끝단(tip)을 일시적으로 재정의할 수 있습니다. 몸통 내의 특징을 재정렬하거나 다른 몸통으로 이동하는 것도 가능합니다. 개체를 선택하고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하면 두 가지 옵션을 모두 제공하는 상황에 맞는 메뉴가 나타납니다. 객체가 면에 부착되는 등 소스 몸통에 종속성이 있는 경우 이동이 불가능 할 수 있습니다. 스케치를 다른 몸통으로 이동하려면 외부 형상에 대한 링크가 포함되어서는 안 됩니다.

다른 CAD 프로그램과의 차이점

FreeCAD와 Catia 같은 다른 프로그램의 근본적인 차이점은 FreeCAD를 사용하면 동일한 PartDesign Body에서 분리된 고체를 많이 가질 수 없다는 것입니다. 즉, 새로운 특징은 항상 이전 기능 위에 구축되어야 합니다. 또는 다른 방식으로 말하면 새로운 특징은 이전 특징과 "접촉"해야 합니다.그래서 두 특징이 서로 융합되어 단일 고체가 됩니다. "떠 있는" 고체를 가질 수 없습니다.

Catia와 FreeCAD의 차이점. 왼쪽: Catia에서는 이전 몸통의 특징에서 분리된 몸통을 허용합니다. 오른쪽: FreeCAD에서는 새로운 특징은 항상 이전 특징과 접촉하거나 교차하여 융합되어 하나의 연속된 고체가 되어야 합니다.

기준 도형

기준 도형은 사용자 정의 평면, 선, 점 또는 외부에 연결된 형상으로 구성됩니다. 스케치 및 특징에 대한 참조로 사용하기 위해 생성될 수 있습니다. 기준 도형에 대한 부착 가능성은 다양합니다.

일부 CAD 프로그램에서는 이전 몸통에서 떨어진 기준 평면을 정의하고 연결이 끊긴 고체를 생성할 수 있습니다.따라서 많은 기준 평면을 배치하고 그 위에 객체를 만드는 것은 문제가 없습니다. 일반적으로 평면을 최종 위치로 조정하여 개별 개체가 서로 융합되도록 합니다.

FreeCAD에서는 앞에서 언급한 것처럼 분리된 고체는 허용되지 않으므로, 연속되지 않은 고체를 생성하는 기준 평면의 스케치는 실패합니다.

FreeCAD에서는 비표준 방향으로 스케치(패딩, 포켓 등)를 배치하는 경우 기준 평면이 적합합니다. 즉, 세 개의 주요 축을 중심으로 오프셋되거나 회전된 평면에서입니다. 기준면과 동일한 방식으로 스케치를 비표준 방향으로 배치할 수도 있으므로 기준면을 사용할 필요가 없는 경우가 많습니다.

동일한 비표준 방향의 스케치가 두 개 이상 있는 경우에도 기준면이 적합합니다. 이 경우 기준 평면을 사용할 수 있으며 관련 스케치와 스케치에서 생성된 특징을 모두 조정하려면 기준 평면에 대한 방향만 조정하면 됩니다.

스케치와 기준 평면은 모두 기본 평면에 부착되어야 합니다. 생성된 형상(패드나 포켓과 같은 형상 생성 작업의 결과 형상)을 참조하는 것은 피해야 합니다. 면과 모서리의 이름이 바뀌고 번호가 다시 매겨지고 참조가 더 이상 동일한 것을 참조하지 않기 때문입니다. 이를 위상적 불안정성(topological instability) 이라고 하며 FreeCAD가 일부 외부 기하학적 라이브러리를 사용하는 방식 때문입니다. 앞으로는 이 부분이 개선되길 바랍니다. (아래의 안정적인 모델 생성을 위한 조언을 참조하세요).

스케치를 지원하는 데 사용되지 않더라도 기준 도형 객체는 모델링 프로세스에서 중요한 기능이나 거리에 주의를 끌기 위한 시각적 표시기로 여전히 유용합니다.(단, 스케치에 형상을 추가하는 것만으로도 유사한 시각적 피드백을 얻을 수 있습니다.)

Catia와 FreeCAD의 차이점. 왼쪽: Catia에서는 이전 특징에서 분리된 몸통을 허용합니다. 오른쪽: FreeCAD에서 새로운 특징은 항상 이전 피처와 접촉하거나 교차하여 융합되어 하나의 연속된 고체가 되어야 합니다. 이 예에서 새 고체는 Y축을 중심으로 회전하는 기준면을 기반으로 합니다.

상호 참조

기준도형을 통해 한 몸통의 요소를 다른 몸통에 상호 참조할 수 있습니다. 예를 들어 기준 형상 바인더를 사용하면 몸통의 면을 다른 몸통의 참조로 복사할 수 있습니다. 이렇게 하면 서로 다른 두 몸통에 덮개가 있는 상자를 쉽게 만들 수 있습니다. FreeCAD는 여러분의 의도 확인을 요청하여 실수로 다른 몸통에 연결하는 것을 방지합니다.

부착

개체 부착은 부품설계 작업대만의 도구가 아니라 v0.17에 도입된 부품 유틸리티로 부품 메뉴에서 찾을 수 있습니다. 이는 몸통의 표준 평면과 축에 스케치와 참조 형상을 연결하기 위해 부품설계 작업대에서 주로 사용됩니다. 기준점, 선 및 평면을 생성하는 매우 광범위한 방법을 사용할 수 있습니다. 선택적 부착 오프셋 매개변수를 사용하면 이 도구를 매우 다양하게 활용할 수 있습니다.

더 많은 정보는 Attachment 페이지와 Basic Attachment Tutorial에서 확인할 수 있습니다.

안정적인 모델을 만들기 위한 조언

파라메트릭 모델링의 아이디어는 특정 매개변수의 값을 변경할 수 있고 후속 단계가 새 값에 따라 변경된다는 것을 의미합니다. 그러나 심각한 변경이 이루어지면 FreeCAD에서 아직 해결되지 않은 topological naming problem로 인해 모델이 깨져 버릴 수 있습니다. 다음 설계 원칙을 준수하면 깨짐을 최소화할 수 있습니다.

  • Avoid attaching sketches and datum objects to generated geometry of the model. (Generated geometry is any face or edge created as a result of a pad, pocket, etc..)
  • Place your sketches on standard coordinate planes, or on custom datum planes attached to standard planes.
    • Sketches attached to basic coordinate planes/axes or to datum planes attached to coordinate planes/axes, will not get unexpectedly reattached to a different reference.
  • When creating datum geometry, do not attach it to generated geometry
    • Attach it to standard planes/axes and/or sketches or datum objects which use attachment offsets to standard planes/axes.
  • Use a "master sketch". Since a master sketch is done before rest of the model, it only references the coordinate planes/axes.
    • A master sketch should be as simple as possible, containing basic geometric elements of your model.
    • Master sketch elements can be referenced when modelling subsequent features.
    • A master sketch can be the first sketch in the Body, or outside the body completely
    • A master sketch can be referenced as external geometry or via a ShapeBinder.
  • Don't create ShapeBinders from generated geometry
  • Keep in mind that ShapeBinders can be an issue when geometry is deleted from the sketch it is based on.
  • If you inevitably have to reference an intermediate feature, e.g. the result of a thickness operation
    • Use the first reference possible in the list of subsequent features where the referenced geometric element occurs.
    • If you take an early feature as reference, all changes to intermediate steps won't break your model.
    • Try to reference a sketch or sketch geometry rather than generated geometry.
  • Use dress ups, like fillets and chamfers, as late in the feature tree as possible
  • Note, using spreadsheets, dynamic data, master sketches, etc. generally produce more parametric models and help avoid the topological naming issue.

몸통 생성 작업흐름

부품설계 작업대에서는 여러 가지 작업흐름이 있습니다. 항상 염두해야 할 점은 PartDesign Body 내부에 생성된 모든 특징이 함께 융합되어 최종 개체를 얻는다는 것입니다.

다른 스케치

스케치는 평면에 의해 지지되어야 합니다. 이 평면은 몸통의 원점에 의해 정의된 기본 평면(XY, XZ 또는 YZ) 중 하나일 수 있습니다. 스케치는 PartDesign Pad와 같은 도구를 사용하여 양의 고체(덧셈), 또는PartDesign Pocket와 같은 도구를 사용하여 음의 고체(뺄셈)로 돌출됩니다. 전자는 몸통의 최종 형상에 부피를 추가하는 반면, 후자는 최종 형상에서 부피를 줄입니다. 이런 식으로 스케치와 부분적 고체를 원하는 수만큼 생성할 수 있습니다. 최종 형상(tip)은 이러한 작업을 함께 융합한 결과입니다. 당연히 몸통은 뺄셈 연산만으로 구성될 수 없습니다. 최종 형상은 0이 아닌 양의 부피를 가진 고체이어야 하기 때문입니다.

순차적 특징들

스케치는 이전 고체 작업의 면에 의해 받쳐질 수 있습니다. 이는 특정 특징이 생성된 후에만 사용할 수 있는 면에 접근해야 하는 경우 필요할 수 있습니다. 그러나 원본 특징이 수정되면 순차상의 다음 특징이 깨져 버릴 수 있으므로 이 작업흐름은 권장되지 않습니다. 이것이 topological naming problem입니다.

받침을 위한 기준평면 사용

기준평면은 스케치를 받침하는 데 유용합니다. 이러한 보조 평면은 몸통의 기본 평면에 부착되어야 합니다.

참고: 대부분의 경우 부착 오프셋이 있는 기본 평면에 부착된 스케치는 동일한 기능을 수행할 수 있습니다. 기준도형은 여러 스케치나 기타 구성에서 사용될 때 특히 유용합니다. 이는 기준도형에 대한 모든 변경 사항이 그것에 부착된 스케치 등에 적용된다는 의미입니다. 스케치 속성에서 부착 오프셋을 사용하는 대신 기준도형에 단일 스케치를 추가하는 것은 본질적으로 중복되는 불필요한 작업입니다.

스케치와 마찬가지로 생성된 형상(모서리, 이전에 생성된 고체의 면)에 기준평면을 부착할 수 있지만 이 방법은 위상 명명 문제(topological naming problem)를 일으킬 수 있으므로 권장되지 않습니다.

또한 PartDesignShapeBinder를 사용하여 외부 형상을 몸통으로 가져와 참조할 수 있습니다. 그런 다음 스케치를 기준면을 사용하거나 사용하지 않고 이 보조 몸통에 부착할 수 있습니다.

다시 말하지만, ShapeBinder는 생성된 형상이 아니라 이전 몸통의 스케치를 기반으로 해야 합니다.

기준도형을 사용하는 것은 기본 평면 및 부착 오프셋과 함께 사용할 때 안정적인 모델을 생성하는 가장 좋은 방법인 경우가 많지만 사용자의 작업이 조금 더 필요합니다. 기본 부착에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요: 기본 부착 자습서 참고: 이 자습서에서는 스케치에 대해 설명하지만 기준도형 부착도 비슷한 방식으로 수행됩니다.

자습서

자습서 페이지에서는 부품설계 작업대특징 편집하기 방법을 사용하는 몇 가지 예를 제공합니다.

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