KR20200023698A - Fdm 기반 선체 3d 곡형 제작시스템 - Google Patents

Fdm 기반 선체 3d 곡형 제작시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 건조시 필수적으로 제작되는 곡판의 곡면 완성도 평가를 위한 곡형(bending template)의 제작이 선체 설계정보를 기반으로 생성되는 3D 곡형 모델의 3D 프린팅을 통해 수행되는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 통해 현도장(現圖場)에서 곡형의 2D 제작도면이 작도되어 성형되는 것과 달리 선체 설계정보가 확보되어 있는 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체의 설계정보 관리용 단말기와 3D 곡형제작 관리서버를 통해 3D 곡형 모델의 3D 프린팅 정보가 생성되어 3D 프린터에 의한 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식으로 플라스틱 재질의 3D 곡형이 제작됨으로써 곡형의 정밀도가 높아져 곡판 제작효율 및 완성도가 증대되고, 곡형제작 프로세스가 간소화되면서 제작공기가 단축되며, 종래 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달이 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체로 일원화되면서 정보의 중복이나 오류가 최소화되는 한편, 웹서버로 구현되는 3D 곡형제작 관리서버와 통신하는 3D 프린터를 통해 곡형이 제작되는 구조임에 따라 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소에서도 고품질의 곡판을 제작할 수 있다.

Description

FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템{3D hull bending template production system based on FDM}
본 발명은 선박 건조시 필수적으로 제작되는 곡판의 곡면 완성도 평가를 위한 곡형(bending template)의 제작이 선체 설계정보를 기반으로 생성되는 3D 곡형 모델의 3D 프린팅을 통해 수행되는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 현도장(現圖場)에서 곡형의 2D 제작도면이 작도되어 성형되는 것과 달리 선체 설계정보가 확보되어 있는 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체의 설계정보 관리용 단말기와 3D 곡형제작 관리서버를 통해 3D 곡형 모델의 3D 프린팅 정보가 생성되어 3D 프린터에 의한 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식으로 플라스틱 재질의 3D 곡형이 제작됨으로써 곡형의 정밀도가 높아져 곡판 제작효율 및 완성도가 증대되고, 곡형제작 프로세스가 간소화되면서 제작공기가 단축되며, 종래 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달이 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체로 일원화되면서 정보의 중복이나 오류가 최소화되는 한편, 웹서버로 구현되는 3D 곡형제작 관리서버와 통신하는 3D 프린터를 통해 곡형이 제작되는 구조임에 따라 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소에서도 고품질의 곡판을 제작할 수 있는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에 관한 것이다.
선박의 일반적인 건조공정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. 모델링 프로그램 등을 이용한 선체의 설계, 설계에 의한 생산 제품별 적정 소재의 강재를 확보하는 적치(積置), 설계된 형상에 따라 소재를 절단하고 접합하는 조립, 도크의 탑재 전 블록 상태에 이루어지는 선행의장(Pre-Outfitting), 부식 등의 방지를 위한 도장(Block & Hull Painting), 도크에서 블록의 용접을 통해 선박을 건조하는 탑재(Erection), 도크에 물을 채워 선박을 바다로 띄우는 진수(Launching), 안벽 내에서 배관 및 전선류의 연결 및 각종 의장품을 설치하고 마무리하는 안벽의장, 해상에서 선박의 성능을 최종적으로 테스트 하는 시운전(Sea Trial), 그리고 선박의 인도전 선박에 이름을 부여하고 선주에게 인도하는 명명식(Naming Ceremony)과 인도(Delivery) 등으로 이루어진다.
이 경우, 선체의 조립은 강판 등의 판재와 형강류 등의 각종 소재를 가공 후 결합하여 소규모의 블록을 제작하는 소조립 공정, 소조립된 블록을 수개씩 모아 결합시키는 중조립 공정 및, 중조립된 블록을 다시 모아 결합시키는 대조립 공정 등을 거쳐 구현된다. 특히, 블록의 제작은 작업 정반(作業定盤) 상에서 배열과 조립 등에 의한 라인화된 공정을 순차적으로 거침으로써 최종적인 선박의 완성으로 귀결된다.
한편 선박 건조시 도 1에서와 같이 선수부위와 선미부위의 곡률이 큰 곡판이 제작되어야 하고, 이는 선체에서 중요도가 매우 높고 제작이 매우 어렵다. 이에 따라 곡판의 제작은 곡면 완성도 평가를 필수적으로 거치면서 진행되는데, 이를 위해 곡형(bending template)이 제작된다. 곡형은 도 2의 (a)에서와 같이 낱개로 나루어진 2차원 곡형이나 도 2의 (b)에서와 같이 입체로 제작되는 3차원 곡형으로 구현될 수 있는데, 종래에는 현도장(現圖場)에서 곡형의 2D 제작도면이 작도되어 성형된 후 곡가공 공장의 성형팀으로 전달되었다.
여기서 곡형과 관련된 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1605116호 "선박 건조시 곡형 블록의 제작 공법", 등록번호 제10-1246185호 "곡형 부재의 가공 완성도 평가 방법 및 그 시스템". 등록번호 제10-0913848호 "곡형 부재 가공 완성도 평가 시스템 및 그 방법" 등이 안출되어 있다.
그러나 종래에는 현도장(現圖場)에서 작업자들에 의해 수작업으로 곡형의 2D 제작도면이 작도되어 성형되는 것이어서 곡형의 정밀도가 떨어지고, 3D 형상도면은 제작되지 않게 되는 한계이 있었으며, 이에 따라 곡판의 제작효율과 완성도가 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 도 2와 도 3에서와 같이 종래 AS-IS 프로세스로 진행되는 곡형제작 프로세스가 복잡하여 제작공기가 늘어나게 되며, 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달구조로 인하여 정보의 중복이나 오류가 발생되는 경우가 종종 발생하였다.
그리고 현도장 인력이 극소수이거나 없는 중소 조선소에서는 고기량의 전문인력 확보의 부담이 발생하였으며, 고품질의 곡판을 제작하기 어려운 여건이었다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1605116호 "선박 건조시 곡형 블록의 제작 공법" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1246185호 "곡형 부재의 가공 완성도 평가 방법 및 그 시스템" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0913848호 "곡형 부재 가공 완성도 평가 시스템 및 그 방법"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 선체 설계정보가 확보되어 있는 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체의 설계정보 관리용 단말기와 3D 곡형제작 관리서버를 통해 3D 곡형 모델의 3D 프린팅 정보가 생성되어 3D 프린터에 의한 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식으로 플라스틱 재질의 3D 곡형이 제작되도록 함으로써 곡형의 정밀도가 높아져 곡판 제작효율 및 완성도가 증대될 수 있고, 곡형제작 프로세스가 간소화되면서 제작공기가 단축될 수 있으며, 종래 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달이 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체로 일원화되면서 정보의 중복이나 오류가 최소화될 수 있는 새로운 형태의 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 웹서버로 구현되는 3D 곡형제작 관리서버와 통신하는 3D 프린터를 통해 곡형이 제작되도록 함으로써 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소에서도 고품질의 곡판을 제작할 수 있는 새로운 형태의 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 선체 설계정보(1)가 저장되어 있으며, 곡가공 공장의 곡형제작 요청정보에 대응하는 3D 곡형 모델(2)이 상기 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성되고, 상기 3D 곡형 모델(2)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 산출하는 설계정보 관리용 단말기(100); 상기 설계정보 관리용 단말기(100)와 연동되어 3D 프린팅 정보(3)를 전달받고, 3D 프린팅 정보(3)를 외부로 전송하는 3D 곡형제작 관리서버(200); 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 전송받으며, 상기 3D 프린팅 정보(3)에 따라 3D 곡형(4)을 제작하는 3D 프린터(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에서 상기 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 곡형(4)의 현장 제작을 위한 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 상기 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성하고, 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로 전달하고, 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)는 상기 3D 프린팅 정보(3) 및 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 외부로 전송하며, 상기 3D 프린터(300)는 곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되어 상기 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 상기 3D 프린팅 정보(3)만을 전송받는 구성으로 이루어질 수 있고, 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템은 곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되고, 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 수신하는 클라이언트측 단말기(400);를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에서 상기 설계정보 관리용 단말기(100)와 3D 곡형제작 관리서버(200)는 클라이언트측 조선소와 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체 중에서 선택된 어느 하나에 배치되는 것이고, 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체에 배치되는 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)는 웹서버로 구현될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에서 상기 3D 프린터(300)는 플라스틱 필라멘트 소재를 사용한 FDM(Fused Deposition Modeling)으로 3D 플라스틱 곡형을 제작하는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에서 상기 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)을 통해 상기 3D 프린팅 정보(3)를 산출하되,
상기 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)은,
곡면을 3차원으로 가시화하고, 가시화된 곡면 위 포인트 군(群)을 추출한 다음, 최소자승법을 이용하여 3D 기준면을 산출하는 3D 기준면 산출용 프로세스모듈(111); 곡면의 경계곡선이 단일 평면에 위치하는 경우 경계평면을 통하여 3차원 초기 형상을 산출하고, 곡면이 경계곡선이 단일 평면에 위치하지 않은 경우 경계곡면을 통하여 3차원 곡형의 초기형상을 산출하는 3D 초기형상 산출용 프로세스모듈(112); 경계 곡형부위의 2차원 제작정보를 산출하고, 내측 곡형부위의 형상과 2차원 제작정보를 산출하는 곡형 2D 제작정보 산출용 프로세스모듈(113); 각 곡형부위의 3차원 상세정보에 해당되는 위치정보, 교차정보, 방향정보를 산출하여 3D 곡형 모델(2)을 완성하는 곡형 3D 상세정보 산출용 프로세스모듈(114); 상기 3D 곡형 모델(2)에서 추출된 STL 파일을 G-CODE로 변환하는 3D 프린팅용 G-CODE 변환 프로세스모듈(115);을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템에 의하면, 곡형의 정밀도가 높아져 곡판 제작효율 및 완성도가 증대되고, 곡형제작 프로세스가 간소화되면서 제작공기가 단축되며, 종래 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달이 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체로 일원화되면서 정보의 중복이나 오류가 최소화되는 한편, 웹서버로 구현되는 3D 곡형제작 관리서버와 통신하는 3D 프린터를 통해 곡형이 제작되는 구조임에 따라 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소에서도 고품질의 곡판을 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선체에서 곡률이 큰 후판의 특징과 분포를 보여주기 위한 도면;
도 2의 (a)와 (b)는 조선소에서 현재 사용되는 2차원 곡형과 3차원 곡형의 예시도;
도 3과 도 4는 종래의 곡형 제작과정을 보여주기 위한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성 블록도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성 블록도;
도 7의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성요소 배치장소 예시도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 비즈니스모델 예시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 3D 곡형제작 관리서버가 복수의 클라이언트측 조선소와 통신하는 웹서버로 기능하는 것을 보여주기 위한 도면;
도 10과 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 설계정보 관리용 단말기에 구비되는 3D 프린팅정보 산출 알고리즘의 구성 블록도;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 설계정보 관리용 단말기에 구비되는 3D 프린팅정보 산출 알고리즘에 의해 생성되는 곡형부위 모델정보를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 5 내지 도 12에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 선박제조공정에서의 곡판과 곡형, 2D 곡형, 3D 곡형, 곡형 제작도면, 곡형 제작기술, 3D 프린터, FDM(Fused Deposition Modeling), 플라스틱 필라멘트, 웹서버 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 5는 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템은 설계정보 관리용 단말기(100), 3D 곡형제작 관리서버(200), 3D 프린터(300)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
설계정보 관리용 단말기(100)는 선체 설계정보(1)가 저장되어 있는 단말기로서, 곡가공 공장의 곡형제작 요청정보에 대응하는 3D 곡형 모델(2)이 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성되고, 3D 곡형 모델(2)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 산출한다. 3D 곡형 모델(2)의 생성을 위한 3D 모델링은 조선선박 설계프로그램인 Tribon의 Line Data를 활용하여 라이노(Rhino) 프로그램에서 수행될 수 있다.
여기서 곡가공 공장이 위치한 조선소의 설계팀에 설계정보 관리용 단말기(100)가 구비될 수 있다. 이와 달리 3D 곡형제작 관리 서비스 제공업체에 설계정보 관리용 단말기(100)가 구비될 수도 있는데, 3D 곡형제작 관리 서비스 제공업체는 곡가공 공장이 위치한 조선소의 설계팀으로부터 선체 설계정보(1)를 제공받을 수 있다.
3D 곡형제작 관리서버(200)는 설계정보 관리용 단말기(100)와 연동되어 3D 프린팅 정보(3)를 전달받는 서버로서, 3D 프린팅 정보(3)를 3D 프린터(300)로 전송하게 된다. 3D 곡형제작 관리서버(200)는 설계정보 관리용 단말기(100)와 내부 네트워크로 연결된 서버일 수도 있고, 설계정보 관리용 단말기(100)와 인터넷망으로 연결된 웹서버일 수도 있다.
3D 프린터(300)는 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 전송받는 것으로, 3D 프린팅 정보(3)에 따라 3D 곡형(4)을 제작하게 된다. 3D 곡형(4)은 플라스틱 필라멘트 소재를 사용한 FDM(Fused Deposition Modeling)으로 제작된 3D 플라스틱 곡형일 수 있다. 여기서 3D 프린터(300)는 곡가공 공장이나 곡가공 공장에 근접한 장소에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성 블록도이고, 도 7의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 구성요소 배치장소 예시도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 비즈니스모델 예시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 3D 곡형제작 관리서버가 복수의 클라이언트측 조선소와 통신하는 웹서버로 기능하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템의 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 곡형 모델(2)과 3D 프린팅 정보(3) 이외에 3D 곡형(4)의 현장 제작을 위한 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성하고, 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 3D 곡형제작 관리서버(200)로 전달하게 된다. 이는 3D 프린터에 의한 곡형제작이 안정화단계에 이르기까지 검증을 위해 기존 제작도를 병행 제공하기 위함이다. 여기서 2D 곡형 제작요소 정보(6)는 도 8에서와 같이 E-BOM의 형태로 생성되어 3D 곡형제작 관리서버(200)로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 곡형제작 관리서버(200)는 3D 프린팅 정보(3) 및 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 3D 프린터(300)와 클라이언트측 단말기(400)로 전송하게 된다. 클라이언트측 단말기(400)는 곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되는 단말기로서, 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 수신하게 된다.
3D 프린터(300)도 곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되는 것으로, 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 3D 프린팅 정보(3)만을 전송받아 3D 곡형(4)을 출력하게 된다.
여기서 설계정보 관리용 단말기(100)와 3D 곡형제작 관리서버(200)는 도 7의 (a)에서와 같이 클라이언트측 조선소 자체 내부에 배치되어 조선소 자체의 업무효율 향상을 도모하는 것일 수 있다.
이와 달리 설계정보 관리용 단말기(100)와 3D 곡형제작 관리서버(200)는 도 7의 (b)에서와 같이 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체에 배치되어 원격지에 위치한 하나 이상의 클라이언트측 조선소에 배치된 3D 프린터(300)나 클라이언트측 단말기(400)와 통신하는 것으로, 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소의 업무효율 향상을 모도하는 것일 수도 있다. 여기서 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체에 배치되는 3D 곡형제작 관리서버(200)는 웹서버로 구현될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 다른 3D 프린터(300)는 플라스틱 필라멘트 소재를 사용한 FDM(Fused Deposition Modeling)으로 3D 플라스틱 곡형을 제작하게 된다.
도 10과 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 설계정보 관리용 단말기에 구비되는 3D 프린팅정보 산출 알고리즘의 구성 블록도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 설계정보 관리용 단말기에 구비되는 3D 프린팅정보 산출 알고리즘에 의해 생성되는 곡형부위 모델정보를 보여주기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)을 통해 3D 프린팅 정보(3)를 산출한다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)은 3D 기준면 산출용 프로세스모듈(111), 3D 초기형상 산출용 프로세스모듈(112), 곡형 2D 제작정보 산출용 프로세스모듈(113), 곡형 3D 상세정보 산출용 프로세스모듈(114), 3D 프린팅용 G-CODE 변환 프로세스모듈(115)을 구비하여 3D 프린팅 정보(3)를 산출하게 된다.
3D 기준면 산출용 프로세스모듈(111)은 곡면을 3차원으로 가시화하고, 가시화된 곡면 위 포인트 군(群)을 추출한 다음, 최소자승법을 이용하여 3D 기준면을 산출하는 프로세스모듈이다. 3D 초기형상 산출용 프로세스모듈(112)은 곡면의 경계곡선이 단일 평면에 위치하는 경우 경계평면을 통하여 3차원 초기 형상을 산출하고, 곡면이 경계곡선이 단일 평면에 위치하지 않은 경우 경계곡면을 통하여 3차원 곡형의 초기형상을 산출하는 프로세스모듈이다. 곡형 2D 제작정보 산출용 프로세스모듈(113)은 경계 곡형부위의 2차원 제작정보를 산출하고, 내측 곡형부위의 형상과 2차원 제작정보를 산출하는 프로세스모듈이다. 곡형 3D 상세정보 산출용 프로세스모듈(114)은 각 곡형부위의 3차원 상세정보에 해당되는 위치정보, 교차정보, 방향정보를 산출하여 3D 곡형 모델(2)을 완성하는 프로세스모듈이다. 3D 프린팅용 G-CODE 변환 프로세스모듈(115)은 3D 곡형 모델(2)에서 추출된 STL 파일을 G-CODE로 변환하는 프로세스모듈이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템은 선체 설계정보(1)가 확보되어 있는 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체의 설계정보 관리용 단말기(100)와 3D 곡형제작 관리서버(200)를 통해 3D 곡형 모델(2)의 3D 프린팅 정보(3)가 생성되어 3D 프린터(300)에 의한 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식으로 플라스틱 재질의 3D 곡형(4)이 제작되도록 하므로, 곡형의 정밀도가 높아져 곡판 제작효율 및 완성도가 증대될 수 있고, 곡형제작 프로세스가 간소화되면서 제작공기가 단축될 수 있으며, 종래 곡형제작과정에서의 복잡한 정보전달이 조선소 설계부서나 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체로 일원화되면서 정보의 중복이나 오류가 최소화될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템은 웹서버로 구현되는 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하는 3D 프린터(300)를 통해 곡형이 제작되도록 하므로, 현도장 인력이 극소수이거나 없는 복수의 클라이언트측 중소 조선소에서도 고품질의 곡판을 제작할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 선체 설계정보
2 : 3D 곡형 모델
3 : 3D 프린팅 정보
4 : 3D 곡형
5 : 2D 곡형 제작도면
6 : 2D 곡형 제작요소 정보
100 : 설계정보 관리용 단말기
110 : 3D 프린팅정보 산출알고리즘
111 : 3D 기준면 산출용 프로세스모듈
112 : 3D 초기형상 산출용 프로세스모듈
113 : 곡형 2D 제작정보 산출용 프로세스모듈
114 : 곡형 3D 상세정보 산출용 프로세스모듈
115 : 3D 프린팅용 G-CODE 변환 프로세스모듈
200 : 3D 곡형제작 관리서버
300 : 3D 프린터
400 : 클라이언트측 단말기

Claims (5)

  1. 선체 설계정보(1)가 저장되어 있으며, 곡가공 공장의 곡형제작 요청정보에 대응하는 3D 곡형 모델(2)이 상기 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성되고, 상기 3D 곡형 모델(2)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 산출하는 설계정보 관리용 단말기(100);
    상기 설계정보 관리용 단말기(100)와 연동되어 3D 프린팅 정보(3)를 전달받고, 3D 프린팅 정보(3)를 외부로 전송하는 3D 곡형제작 관리서버(200);
    상기 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 3D 프린팅 정보(3)를 전송받으며, 상기 3D 프린팅 정보(3)에 따라 3D 곡형(4)을 제작하는 3D 프린터(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 곡형(4)의 현장 제작을 위한 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 상기 선체 설계정보(1)를 기반으로 생성하고, 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로 전달하고,
    상기 3D 곡형제작 관리서버(200)는 상기 3D 프린팅 정보(3) 및 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 외부로 전송하며,
    상기 3D 프린터(300)는 곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되어 상기 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)로부터 상기 3D 프린팅 정보(3)만을 전송받되,
    곡가공 공장이 구비되는 클라이언트측 조선소에 배치되고, 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)와 통신하여 상기 2D 곡형 제작도면(5)과 2D 곡형 제작요소 정보(6)를 수신하는 클라이언트측 단말기(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설계정보 관리용 단말기(100)와 3D 곡형제작 관리서버(200)는 클라이언트측 조선소와 3D 곡형제작 관리서비스 제공업체 중에서 선택된 어느 하나에 배치되는 것이고,
    3D 곡형제작 관리서비스 제공업체에 배치되는 상기 3D 곡형제작 관리서버(200)는 웹서버로 구현되는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 3D 프린터(300)는 플라스틱 필라멘트 소재를 사용한 FDM(Fused Deposition Modeling)으로 3D 플라스틱 곡형을 제작하는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 설계정보 관리용 단말기(100)는 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)을 통해 상기 3D 프린팅 정보(3)를 산출하되,
    상기 3D 프린팅정보 산출알고리즘(110)은,
    곡면을 3차원으로 가시화하고, 가시화된 곡면 위 포인트 군(群)을 추출한 다음, 최소자승법을 이용하여 3D 기준면을 산출하는 3D 기준면 산출용 프로세스모듈(111);
    곡면의 경계곡선이 단일 평면에 위치하는 경우 경계평면을 통하여 3차원 초기 형상을 산출하고, 곡면이 경계곡선이 단일 평면에 위치하지 않은 경우 경계곡면을 통하여 3차원 곡형의 초기형상을 산출하는 3D 초기형상 산출용 프로세스모듈(112);
    경계 곡형부위의 2차원 제작정보를 산출하고, 내측 곡형부위의 형상과 2차원 제작정보를 산출하는 곡형 2D 제작정보 산출용 프로세스모듈(113);
    각 곡형부위의 3차원 상세정보에 해당되는 위치정보, 교차정보, 방향정보를 산출하여 3D 곡형 모델(2)을 완성하는 곡형 3D 상세정보 산출용 프로세스모듈(114);
    상기 3D 곡형 모델(2)에서 추출된 STL 파일을 G-CODE로 변환하는 3D 프린팅용 G-CODE 변환 프로세스모듈(115);을 포함하는 것을 특징으로 하는 FDM 기반 선체 3D 곡형 제작시스템.
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