카티아(CATIA) 초급 1 - 패드(pad) 명령어로 설계 시작해 보기

  카티아는 제품 디자인을 위한 3D 설계 툴입니다. 저는 카티아를 접한지 이게 거의 10년 되가는 듯 하네요. 대학에 처음 다닐 때 오토캐드를 통해서 기계 부품의 도면을 그리는 수업을 듣게 되었습니다. 보통 기계 부품을 도면으로 나타낼때 삼각법이라는 방법을 이용해서 부품의 측면이나 전면, 그리고 위에서 본 모습을 그리는 연습을 많이 했었습니다. 그런데 2차원 도면을 그리는 방법으로 오토캐드를 사용하다가 3차원 곡면의 형상을 그릴 경우에는 많은 어려움에 봉착하게 되었습니다. 예를 들어 자동차 디자인과 같은 경우입니다. 그래서 3차원 형상을 그리는데 많이 사용하는 설계툴인 카티아를 새롭게 공부하면서 이제는 제품 설계도 어느 정도 할 수 있는 기본 능력은 갖추게 된 것 같습니다.

  카티아는 참 기능이 다양한 설계 툴입니다. 단순히 디자인만 하는 것이 아니라, 디자인 된 제품을 여러가지로 해석할 수 있는 다양한 툴 등을 제공하고 있죠. 기구학 해석, 응력 해석 등등 저도 모르는 많은 기능들이 숨어 있습니다. 이 많은 기능들을 모두 사용할 수 있도록 공부하기에는 오랜 시간과 함께 경험이 쌓여야 할 것으로 보입니다. 제가 포스팅하는 카티아(CATIA) 초급에서는 카티아를 처음 다루는 분들을 대상으로 제품을 디자인할 수 있는 기본적인 내용에서부터 차근차근 살펴보려고 합니다. 

  제가 사용하고 있는 카티아는 V5 R19 버전입니다. V5 R14 때부터 카티아를 사용해 왔던것 같은데 초급 내용에서는 두 버전 상의 큰 차이는 없는 것으로 생각됩니다. 그럼 이제부터 카티아를 공부해 보도록 하겠습니다. 

  다음 화면은 카티아가 시작하면 구동되는 첫 화면입니다.

  '시작'에서 '기계디자인' 그리고 'Part Design'으로 들어갑니다. 우선 초급에서 사용하는 거의 모든 기능은 이 Part Design 에서 사용한다는 것을 기억해 주세요.

  잠깐 마우스 사용법에 대해서 알아보고 시작하는 것이 좋을 것 같습니다. 

  1. 확대나 축소 : 마우스 휠을 클릭한 상태에서 우클릭 한번 하고 마우스를 위아래로 움직여 보세요.

  2. 화면의 이동 : 휠을 클릭한 상태에서 마우스를 움직입니다.

  3. 화면의 3차원 회전 : 마우스 휠을 클릭한 상태에서 우클릭 누른 채로 마우스를 움직이면 됩니다.

  위와 같이 3가지 방법으로 화면의 이동 및 변환을 통해 설계된 제품의 형상을 관찰할 수 있는데, 처음에는 익숙하지 않으실 겁니다. 계속 사용해 보면서 몸으로 익히셔야 할 듯 합니다.

  Part Design 으로 들어오면 아래와 같은 화면이 뜹니다.

  왼쪽에는 설계된 부품이 어떠한 과정을 거치면서 만들어 졌는지를 폴더식으로 보여줍니다. 그리고 오른쪽, 아래쪽에는 많은 아이콘들이 있는데 숨어 있는 아이콘들도 많이 있습니다. 먼저 3차원 형상을 그리기 이전에 2차원 그림을 그려야 하는데 이것을 카티아에서 '스케치'라고 합니다. 2차원 스케치를 그리려면 어느 면에다가 그려야 할 지를 정해주어야 하겠죠? 아래와 같이 중간에 xy 평면을 클릭해서 주황색으로 선택된 모습이 보이실 겁니다. 왼쪽 트리에도 xy 평면을 선택했다고 표시가 되네요. 이 상태에서 오른쪽 아이콘 중에 '스케치' 라는 아이콘을 클릭합니다.

  오늘은 간단한 직육면체를 3차원으로 그려볼텐데요. 그 밑바탕 그림을 이제 스케치에서 그리면 됩니다. 다음과 같이 격자가 있는 2차원 평면, 즉 아까 선택한 xy 평면으로 들어오게 됩니다. 저는 자주 사용하는 메뉴들을 화면 안쪽으로 꺼내놓고 사용하는데 '스케치 도구', '프로파일', '작업' 등이 이에 해당합니다. 

  '프로파일' 에서 '직사각형' 을 선택해 보겠습니다.

  그러면 스케치 도구가 확장되는데 아래 그림과 같이 두번째에 활성화되어 있는 '점에 스냅' 이라는 것은 격자위에만 클릭이 가능하도록 제한을 주는 기능입니다. 저는 소수점 단위로 설계하는 경우가 많기 때문에 '점에 스냅'을 해제하고 2차원 스케치 화면위에 아무 곳이나 클릭할 수 있도록 해서 사용합니다.

  이제 직육면체의 밑바탕 사각형을 그려보겠습니다. 화면 아무 곳이나 한 점을 클릭하고, 다시 오른쪽 아래로 내려와서 아무 점이나 클릭을 하면 기본 사각형이 그려집니다. 아래와 같이 사각형이 그려지셨나요?

  사각형을 그렸는데 크기가 몇인지 지정해 주지 않고 임의로 그린 사각형입니다. 이제 사각형의 치수를 지정해 주어야 하는데 이때 사용하는 메뉴가 바로 '제약조건'에 있는 아이콘들입니다. '제약조건' 메뉴도 자주 사용하니 화면 안쪽으로 꺼내놓겠습니다. 메뉴바를 꺼내는 방법은 기타 다른 프로그램들과 비슷한데, 오른쪽 메뉴 아이콘들이 있는 곳에서 빈공간을 우클릭하면 표시하고자 하는 메뉴들이 목록으로 뜰 텐데 거기서 선택하시면 됩니다.

  그럼 본격적으로 치수를 정해 보도록 하겠습니다. '제약조건' 아이콘을 클릭합니다.

  그러면 제약조건 아이콘이 주황색으로 활성화가 되는데 이 상태에서 사각형의 왼쪽 선분과 오른쪽 선분을 클릭합니다. 그리고 마우스를 움직여 보면 치수를 표시해 주는 화살표가 보일텐데 원하는 위치에 세번째 클릭을 하면 치수가 그 위치에 표시가 될 겁니다. 아래 그림과 같이요. 혹시 클릭 순서가 헷갈리거나 뭔가 잘못 선택되었다 싶으시면 ESC 키를 마구 눌러서 그 기능을 사용하지 않도록 빠져나오면 됩니다.

  처음에 그린 사각형이 임의의 크기의 사각형이었기 때문에 치수의 숫자를 더블 클릭해서 그 크기를 원하는 크기로 변경해 줍니다. 

  저는 40mm 로 정해보았습니다. 동일한 방법으로 위쪽과 아래쪽 선분 사이의 간격도 40mm 로 정해줍니다. 그러면 아래와 같이 길이가 40mm 인 정사각형이 생기겠죠? 여기서 한가지 더 알아볼 내용이 있습니다. 

  스케치 도면에서 사용되는 선분의 색깔입니다. 지금까지 그린 선분은 흰색 선분입니다. 그런데 그린 선분이 앞으로 사용하다보면 몇가지 다른 색깔들로 표현될텐데, 예를 들면, 초록색, 자주색, 갈색, 노란색 등등입니다. 오늘은 초록색에 대해서만 살펴보도록 하겠습니다. 차근차근 설명해 보도록 하죠.

  위 정사각형은 그 크기가 정해졌습니다. 제약조건을 사용해서 말이죠. 하지만 부품의 설계를 할때는 위 정사각형이 절대 좌표를 기준으로 어느 위치에 그려져 있느냐도 중요한 변수가 됩니다. 즉, 위 선분의 위치를 정가운데에 표시되어 있는 H와 V라는 좌표축과 떨어진 거리를 지정해 주어야 합니다.

  제약조건을 사용해서 같은 방법으로 아래와 같이 V축과 오른쪽 선분이 떨어진 거리를 지정해 주겠습니다.

  동일한 방법을 사용해서 위쪽 선분은 H축과 거리를 지정해 줍니다. 모두 20mm 로 지정해 주면 좌표 중심에 있는 정사각형이 그려집니다. 제약조건을 모두 걸어주니 이제 선분의 색깔이 초록색으로 변경된 것이 보이시죠? 초록색으로 변경되었다는 것은 이제 무엇을 의미하는지 살짝 감이 오시나요? 선분의 위치가 변경불가능하도록 제약조건이 모두 설정되었다는 것을 의미합니다. 앞서 흰색 선으로 선분이 그려져 있을때는 그 선분을 마우스로 클릭해서 드래그 하면 다른 위치로 이동할 수 있습니다. 하지만 초록색으로 선분 색이 지정되면 그 선분의 위치 및 길이가 지정되었기 때문에 이동불가능하게 되는 것이죠. 설계를 하다보면 대부분의 형상을 이루는 선은 초록색으로 제약조건을 걸어야 하는 것이 맞습니다. 언제 나도 모르게 드래그가 되서 그 위치가 변경될 수도 있을지 모르니까요.

  2차원 스케치가 완성이 되었습니다. 이제 3차원 형상을 그릴 수 있는 메뉴로 넘어가기 위해서 아래 그림의 오른쪽 아이콘을 클릭합니다. '워크벤치 종료' 라는 스케치를 빠져나오는 명령입니다.

  3차원 화면으로 넘어오면 아래 그림과 같이 xy 평면에 정사각형이 그려져 있는 것을 보실 수 있을 겁니다. 이제 이 정사각형을 밑바탕으로 하는 3차원 직육면체를 그려보도록 하죠. Sketch-Based Features 메뉴에 첫번째 아이콘, pad 명령어 입니다.

  아래 그림과 같이 패드 아이콘이 주황색으로 활성화 된 상태에서 정사각형을 클릭하면 대화창이 새롭게 뜹니다. 높이를 지정해 주어야 하는데 여러가지 방법이 있지만, 오늘은 치수를 직접 지정해 주는 방법을 사용해 보겠습니다. Type 에서 Dimension 을 선택하면 됩니다. 그리고 높이를 나타내는 Length 를 20 mm 로 설정하고 미리보기를 눌러보겠습니다.

  아래와 같이 직육면체가 그려지는 모습을 볼 수 있습니다. 높이를 12로 변경하고 미리보기를 누르면 그에 맞게 직육면체가 그려질 겁니다. 원하는 치수를 기입하고 OK 를 누르면 완성이 됩니다.

  간단히 PAD 명령어를 사용해서 직육면체를 완성했습니다.

  2차원 스케치에서 밑바탕을 그리고 3차원 명령어인 pad 를 이용해서 직육면체를 완성해 보았습니다. 기본적인 방법에 대해서 설명했으니 카티아에서 설계는 이러한 방법을 통해 그려진다는 것을 이해하시면 될 듯 합니다. 다음 포스팅에서는 또 다른 기능에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

  방문해 주신 모든 분들 좋은 하루 보내세요~