제너레이티브 디자인 온라인 클래스 발표자료

온라인 클래스
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Fusion 360 온라인 클래스입니다.
https://autode.sk/f360_Online

© 2021 Autodesk. All rights reserved.
엔지니어의 생산성을, 디자이너의 창의성을
높이기 위한 클래스입니다.
제너레이티브 디자인
입문 클래스

김지훈 차장
오토데스크
 오토데스크 프로덕트 스페셜리스트
 전) 펑션베이, RecurDyn 연구원
 경희대학교 다물체 동역학 석사
 Fusion 360 커뮤니티 리더입니다. 아이디
어를 현실로 만드는데 필요한 기술과 트렌
드를 공유하고 있습니다. 대한민국 사람 모
두가 만드는 즐거움을 느끼는 그날까지 열
심히 Fusion 360을 전파하겠습니다.
 daniel.kim@autodesk.com

Fusion 360 소프트웨어 준비 상태를 확인합니다. 참고링크 ▶ https://autode.sk/309tQvd
제너레이티브 디자인 입문 클래스
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Fusion 360
사용 경험
Fusion 360 실행
오토데스크
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Fusion 360
체험판 다운로드
상업용 라이센스 스타트업 라이센스
교육용 라이센스 개인용 라이센스
준비 완료
YES
YES
YES
NO
NO
NO
NO
대학교 이메일
YES
NO
YES
NO
YES YES

참고링크 ▶ https://www.autodesk.co.kr/products/fusion-360/overview
제너레이티브 디자인 익스텐션 소개

Future of Making
오토데스크는 사람들이 상상하고, 디자인하고,
더 나은 세상을 만들 수 있도록 돕고 있습니다

Image courtesy of Tesla Motors, Inc. Image courtesy of Gensler.
The Martian © 2015 Twentieth Century Fox. All rights reserved.

제조 현장에서는 기존의 방법을 대체하는
다양한 새로운 기술이 등장하고 있습니다.
디자인, 엔지니어링, 그리고 제조로 연결되는
모든 프로세스를 근본적으로 전환하여
비즈니스 자체를 혁신하기 위한 노력을
진행하고 있습니다.

생산 수단
Air Bus 동체 탄소 섬유 도포
금속 및 복잡 재료 프린팅 격자 구조 신발

2D 설계 3D 설계 제너레이티브 디자인
예측 | 엔지니어링 & 제조 중심의 설계 탐색, 무한한 결과
검증 | 파라메트릭 설계, 형상 조립, 검증, 해석
기록 | 문서화

 빠르게 변화되는 시장
 엔지니어링 전문성 증가
- 모델 검증
 제조 방식이 반영되지 못한 설계
 성능과 비용의 적절한 균형 유지
 시장 진입이 늦어지면서 발생하는
비용 증대
설계자의 고민

반복적인 의사소통을 통해 설계를 만들어 가고 단지 몇 개의 최종 설계가 만들어 집니다.
처음 생각한 모든 조건을 반영한 가장 최적의 설계일까요?
일반적인 현재의 제품 개발 프로세스

오토데스크
Autodesk Generative Design
내구성, 유연성, 무게 등
사용자가 입력하는 목표 및 조건에 따라
수 천, 수 만개 설계 디자인 옵션 생성
▪ 기존 설계와 완전히 다른 설계 옵션
▪ 수천, 수만가지의 설계 옵션 탐색
▪ 제조 방식 및 소재 최적화
▪ 부품 통합 가능
▪ 비용을 고려한 설계

Generative Design 개발 프로세스는 초기에 다양한 문제를 미리 검증하고 생산이 가능한 형상
을 만드는 과정을 통해 시장에 내놓는 시간까지 절약 할 수 있습니다.
제너레이티브 디자인 개발 프로세스

엔지니어를 위한 최고의 이점
왜 제너레이티브 디자인을 사용할까요?
제품 성능 개선
경량화 및 다양한 소재 검토
더 많은 설계안 탐색
엔지니어링 문제 정의
CAD 모델 자동 생성
재검토 및 반복 가능한 프로세스
예측 가능한 비용
제조를 고려한 설계
빠른 생산성 검토
GM seatbelt bracket

첨단 장비
산업용 기계 대형 중장비

제조를 고려한 설계 결과를 삼차원 캐드 데이터로 생성
다양한 제조 방식을 지원
Additive
Manufacturing
Die Casting 3 & 5 Axis Milling 2.5 Axis Milling 2 Axis Cutting
제조를 고려한 결과물이
편집 가능한 삼차원 데이터로 생성

새로운 융합 프로세스로 회사 프로세스를 전환
비즈니스에는 어떤 도움이 될까요?
 제품 성능 개선
o 경량화
o 강도 개선
o 내구성 향상
 생산성 향상
o 더 많은 설계 대안 탐색
o 인간의 상상을 넘어 확장
o 엔지니어링 시간 절약
 제품 비용 절감
o 부품 통합
o 원자재 감소
o 다양한 제조 방식 연결
지속가능한
비즈니스로
프로세스를
전환하는 과정

클라우디우스 피터스
산업 장비 제조
▾60%
나사 JPL
행성 탐사선
▾ 35%
폭스바겐
전기 컨셉카
▾ 18%

적용 사례 1 : 부품 통합
제너럴 모터스 (General Motors)

적용 사례 2 : 성능 향상과 경량화
나사 제트 추진 연구소 (NASA JPL)

적용 사례 3 : 제조 가능성 확대
엠제이케이 (MJK Performance)

적용 사례 4 : 기존 제조 방식에 응용
클라우디우스 피터스 (Claudius Peters)

현대자동차
미래 모빌리티의 새로운 가능성
새로운 로봇 기술 적용
더 많은 설계방안 탐색
 적용 부품에 대한 높은 수준의 강성과
효율성 확보
 가벼우면서 단단한 부품 제작
 절삭 가공에서 다른 가공 고려
참고링크 ▶ https://autode.sk/3oPNLZB
자동차 제조업체

한국신발 피혁연구원
협동로봇 진공 그리퍼 경량화
10개 부품 -> 1개
무게 88% 경량화
 제작기간을 2주에서 2일로 단축
 볼팅 및 조립이 없는 일체화
 소재 변경을 위한 DfAM 적용
참고링크 ▶ https://autode.sk/3s0g21y
중소기업 지원 프로그램

기존 협동로봇 진공 그리퍼는 10개 부품으로 구성되며 제작기간이 2주 소요되었습니다.
협동로봇 진공 그리퍼

제너레이티브 디자인을 위한 설계 경계 조건 입력합니다.

제너레이티브 디자인 형상을 탐색하고 삼차원 캐드 데이터로 생성합니다.

제너레이티브 디자인 형상을 Fusion 360에서 해석하여 검증합니다.

소재와 가공 방식을 변경합니다. 적층 가공 후 무게 측정하여 결과를 비교합니다.
764g(기존) -> 88g(변경) 무게가 88% 감소하였고 제작 기간이 2일로 단축 되었습니다.

무게 감소를 통해 로봇 팔 수명 증대와 진동을 최소화하여 이송 속도를 높이게 됩니다.

제너레이티브 디자인 프로세스
디자이너와 엔지니어가 워크샵을 통해 프로세스를 이해하고 활용하는 것을 목표로 합니다. 4가지 사례를 확인하고 예제를 통해
인공지능 스마트 설계를 직접 진행합니다.

자동화장비
Pick & Place 베이스
제너레이티브 디자인 데모

오토데스크 제너레이티브 디자인을 적용해 봅니다.
자동화장비 Pick & Place 베이스

오토데스크 나스트란(Autodesk Nastran) 활용하여 시뮬레이션을 위한 스펙을 정의합니다.
자동화장비 Pick & Place 베이스 구조해석
상부 브라켓과 체결되어 힘을 받는 구멍 : 30N
크로스 롤러 가이드 체결 구멍 (고정)
피커뭉치 체결 구멍 : 10N
좌측 체결구멍 삭제 예정
확장 스프링 최대하중 : 15N

오토데스크 나스트란(Autodesk Nastran) 활용하여 시뮬레이션을 진행합니다.
자동화장비 Pick & Place 베이스 구조해석
폰 미세스 변위

오토데스크 나스트란(Autodesk Nastran) 시뮬레이션 검토 결과를 받습니다.
 본 해석은 Pick & Place 베이스의 신제품 개발(무게감소, 타 소재 검토, 가공 방식 검토, 가공
비 검토 등)을 목적으로 한 구조해석 결과 이다.
 베이스의 재질(알루미늄 6061) 의 허용응력 값은 275MPa 이며
작용하는 최대 응력 지점의 응력값은 1.083 MPa 이다.
 임의의 안전율 3을 사내 표준으로 지정한다면
275(MPa) ÷ 1.083(MPa) = 253.92 > 3
안전율을 허용하기 때문에 해당 베이스의 설계는 문제가 없다.
 안전율을 고려했을 때 해당 설계는 Overspec 으로 판단된다.
 이를 토대로 경량화, 형상변경, 재질변경, 가공방식 변경을 요청한다.
자동화장비 Pick & Place 베이스 모델링

클라우드 개발프로세스를 통해 데이터를 쉽고 빠르게 공유 받을 수 있습니다.
 데이터 패널 > 공유 링크 생성:
o 초기 모델
o https://a360.co/39KXgkQ
 코멘트 창을 통해 실시간 요청 사항 공유
o 해석 결과, CNC 밀링 툴패스

일반적인 현재의 제품 개발 프로세스

현재 모델에 소재를 적용하면 무게(=부피x비중)를 알 수 있습니다.
 크기(mm): 64x94x16.5
 소재: Aluminum 6061
 무게(g): 148.325

CNC 밀링 툴패스 생성을 통해 제조 가공시간을 확인합니다.
 가공방식: CNC 밀링
 가공시간: 40분 13초

현재 모델을 CNC 밀링을 통해 제조 할 경우의 가공비를 확인합니다.
 가공방식: CNC 밀링
 가공비
o 제조사: Xometry
o 수량(개) / 금액
• 100 / $20.18
• 1,000 / $15.48

클라우드 컴퓨팅 파워를 활용해서 클라우드에서 인공지능 해석을 진행합니다.

결과 탐색창에서 필터링을 통해 결과값 확인이 가능합니다.

결과 탐색에서 Iteration을 확인이 가능합니다.

각 결과에서 Iteration을 통해 형상 변경 과정이 확인됩니다.

결과 탐색창에서 필터링을 통해 제조 비용 범위가 확인됩니다.

결과 비교 – 최대 4개까지 동시 비교가 가능합니다.

삼차원 설계 데이터와 메쉬 데이터로 변환이 가능합니다.

기존 데이터와 G/D 데이터 비교합니다. 성능과 비용에 대해 검토합니다.
▪ 무게(g): 79 (47% ▼)
▪ 소재: Aluminum 6061
▪ CNC 머시닝
▪ 제조사: Xometry
▪ 수량(개) / 금액
▪ 1,000 / $21.44 (39% ▲)
▪ 무게(g): 44 (70% ▼)
▪ 소재: ABS Prastic
▪ CNC 머시닝
▪ 1,000 / $20.64 (33% ▲)
▪ 무게(g): 148
▪ 소재: Aluminum 6061
▪ CNC 머시닝
▪ 1,000 / $15.48

오토데스크 제너레이티브 디자인

알코아 비행기 브래킷
제너레이티브 디자인 데모

알코아(Alcoa, www.alcoa.com)는 미국 최대 알루미늄 생산 업체입니다.
적층 제조(AM)의 발전으로 기존 설계 형상을
무게와 강도를 더욱 최적화 할 수 있습니다. 베
어링 브래킷은 AM을 적용하기 위한 훌륭한 플
랫폼을 제공하는 다양한 항공기 조종면의 공통
구성요소입니다.
AM용 브래킷을 재설계하면 상당한 중량 절감
을 제공하고 비행기의 연료 소비를 줄이는 데
도움이 될 수 있습니다.
(Alcoa 챌린지 바로가기)
비행기 베어링 브라켓 챌린지
온라인 뷰어로 보기
https://a360.co/3nVAOvy

베어링 브라켓 챌리지를 위한 설계 고려 사항이 제공됩니다.
 이 과제의 목적은 토폴로지와 모양이 무게를 최소화하면서 목표
범위에 맞고 기술 요구 사항을 충족하도록 최적화된 방식으로
베어링 브래킷을 재설계하는 것입니다.
 Design material: 15-5PH per AMS5862:
o Elastic Modulus (E) = 29,000 KSI = 200,000 MPa = 200 GPa
o Poisson Ratio (ν) = 0.27
o Yield Stress (σ_y) = 145 KSI = 1000 MPA
o Density (ρ) = 0.283 lb/in^3 = 7833 kg/m^3
o Material is assumed to be linear elastic
 Minimum geometric feature: 0.025 in. = 0.635 mm
 Minimum wall thickness: 0.045 in. = 1.143 mm

베어링 브라켓 챌리지를 위한 설계 고려 사항이 제공됩니다.
 Parts shall be optimized for minimum weight with the
following boundary and loading conditions:
o Base support: The part is bolted against a mating plate of
high stiffness
o Bolts interface: The parts is fastened with four #10-32 high
strength tension rated bolts as indicated in the
specifications
o Bearing interface: The part is loaded through a high
stiffness spherical bearing with three load cases:
1. A load of 1,250 lbf = 5560 N applied horizontally
2. A load of 1,875 lbf = 8340 N applied 45 degrees from
the horizontal
3. A load of 2,500 lbf = 11120 N applied vertically

반드시 필요한 기능 부분으로 유지 형상을 생성합니다.

형상이 생성되지 않아야 하는 부분으로 장애물 형상을 생성합니다.

챌린지에서 사전 정의된 하중 및 구속조건을 설계조건으로 입력합니다.

제조 조건과 목표를 설계 기준으로 정의하고 소재를 정의합니다.

생성을 통해 결과물이 생성됩니다. 결과 탐색창을 통해 생성되는 결과물을 확인합니다.
다양한 탐색 결과를 삼차원 데이터로 저장하고 활용이 가능합니다.

Fusion 360 제조 기능을 통해 생산 및 적용을 위한 검증이 가능합니다.
CNC 밀링, 3D 프린터 적층, 레이저 커터 등 다양한 디지털 장비와 연결됩니다.

Generative Design 목표 설정 및 형상 단순화를 위해 아래 내용을 먼저 생각해 보세요.
제너레이티브 디자인 프로세스
부분 경량화/설계안정화를 위한
목표 설정
제너레이티브 디자인을
적용하고자 하는 제품(부품 설정)
반드시 필요한 기능 부분 형상 설정
(힌지, 브라켓 등)
제너레이티브 디자인이
생성되지 않아야 하는 영역 설정
하중 및 구속 조건 정의
제조 조건과 소재 정의
결과물 확인 및 디자인 수정
생산 및 적용을 위한 검증

참고 자료 링크

참고링크 ▶ https://help.autodesk.com/view/fusion360/ENU/?guid=GD-TUTORIALS
 제너레이티브 디자인 튜토리얼을 통해
기능을 활용해 보시길 바랍니다.
o GE 브래킷
o ALCOA 브래킷
o 트리플 클램프
 크롬(Chrome) 브라우저로 접속 시 오른
쪽 마우스를 클릭하고 한국어 번역을 클
릭하면 한국어로 튜토리얼 확인이 가능
합니다.
 튜토리얼 진행에 어려운 부분이 있으시
면 연락주세요.
o daniel.kim@autodesk.com
G/D 튜토리얼

참고링크 ▶ https://www.autodesk.co.kr/campaigns/gd-guidebook-absm
G/D 가이드북

제너레이티브 디자인을 알아보세요.
제너레이티브 디자인 참고 링크
제조를 위한 Fusion 360의 제너레이티브 디자인
https://www.autodesk.co.kr/solutions/generative-design/manufacturing
인공 지능(AI)를 통한 제품 혁신 주도
https://www.autodesk.co.kr/campaigns/generative-design-absm
eBook 다운로드 – 제너레이티브 디자인 적용 방안
https://www.autodesk.co.kr/campaigns/generative-design/ebook-applying-gd
현대자동차 제너레이티브 디자인 활용 - 영상보기
https://youtu.be/uj-A1HbnT84

스튜어트-하스 레이싱, 인공지능 기반의 브레이크 페달 설계로 랩 타임을 줄인다
Maschinen Markt 11월
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Fusion 360 Self 학습을 위한 리소스 링크
 한글 유튜브 추천 채널
o iSolid Fusion 360 완벽 정복
o 내일부터 퓨전하자
o 바라기의 Fusion 360 기초 강좌
 Fusion 360 공식 튜토리얼 / 영상
o 공식 튜토리얼 문서 (크롬 접속 > 오른쪽 마우스 클릭 > 한국어 번역)
o 공식 튜토리얼 영상
 Fusion 360 커뮤니티
o 네이버 카페
o 카카오톡 채팅방 (f360)
혼자서도 Fusion 360을 충분히 공부할 수 있습니다!

여러분도 직접
사용해 보세요
Fusion 360은 30일 동안 무료입니다.
https://autode.sk/f_360

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respective holders. Autodesk reserves the right to alter product and services offerings, and specifications and pricing at any time without notice, and is not responsible for typographical or graphical errors that may appear in this document.
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