Whole-Spec/CAD 팁/CATIA/GSD · 판금 · Knowledgeware

Surface·Sheet Metal·Knowledgeware 실무 가이드

CATIA · GSD · Sheet Metal · Knowledgeware

개요

복잡 곡면과 판금, 그리고 규칙 기반 자동화는 Part Design만으로 해결되지 않는 영역이다. 본 페이지는 Generative Shape Design(GSD), FreeStyle·ICEM Shape Design(Class A), Sheet Metal(GSM·ASL), Weld/Structure Design, 그리고 Knowledgeware(Parameter·Formula·Rule·Check·Design Table)를 한 흐름으로 묶는다. Part Design 기본은 02 페이지, Assembly는 03 페이지를 참고한다.

1. Generative Shape Design (GSD)

1.1 개요와 컨테이너

GSD는 Surface + Wireframe 중심의 자유형 모델링 워크벤치다. 자동차 외판, 가전 외관, 유기형 형상에 필수이며, Part Design과 같은 .CATPart 안에서 Body와 공존한다.

Tree의 컨테이너는 두 가지다.

  • Geometrical Set — Curve/Surface 컨테이너(순서 없음)
  • Ordered Geometrical Set — 순서를 보존(Part Design과 동일하게 순차)
Tip 대부분의 실무에서는 Ordered Geometrical Set을 선호한다. Feature 순서 추적이 명확하고 Design Table 연동이 수월하다.

1.2 Wireframe 기본기

Point(좌표/On Curve/On Plane/On Surface/Extremum/Between), Line(Point-Point/Point-Direction/Angle/Tangent/Normal/Bisecting), Plane, Projection/Intersection, Circle/Corner, Connect Curve(G0/G1/G2), Spline, Helix, Spiral, Spine, Isoparametric Curve, Boundary, Polyline.

Tip 표면 품질은 바탕 Wireframe 품질이 결정한다. Spline의 제어점 수를 꼭 필요한 만큼 줄이고, Tangent 조건을 명시적으로 부여하면 이후 Sweep/Loft의 Class 품질이 크게 좋아진다.

1.3 Surface 생성

  • Extrude / Revolute / Sphere / Cylinder / Offset
  • Sweep — Explicit(프로파일+가이드), Line, Circle, Conic 네 종류
  • Multi-Sections Surface (Loft) — Section + Guide + Spine
  • Blend — 두 커브/서피스를 Continuity 제어로 연결(G0~G3)
  • Fill — 닫힌 경계를 면으로 채움
  • Adaptive Sweep — 포지션마다 프로파일을 바꾸는 고급 Sweep
  • Bump / Shape Morphing / Wrap Surface — 변형

1.4 Operations

  • Join — 결합. Merge Distance, Check Connexity, Check Manifold
  • Heal — 작은 갭 강제 메움(정확도 손상 주의)
  • Disassemble — Multi-cell → Single Cell 분해
  • Split / Trim — Split은 한쪽만, Trim은 양쪽 다 자름
  • Extract / Extrapolate / Fillet / Shape Fillet
  • Translate / Rotate / Symmetry / Scaling / Affinity / Axis To Axis
Tip Trim은 두 Surface가 서로를 잘라 낸다. 한쪽 Surface만 자르고 싶다면 Split을 쓴다. 용도가 다르므로 무심코 Trim을 고르면 의도치 않게 참조 서피스가 편집된다.

1.5 Continuity (G0~G3)

수준의미품질
G0Point 연속, 단순히 만남모서리 있음
G1Tangent 연속, 접선 방향 일치모서리 없음
G2Curvature 연속, 곡률 일치반사 왜곡 없음
G3곡률 변화율까지 연속Class A 최상 품질

Class A는 보통 G2 이상, 고반사면은 G3가 요구된다.

1.6 Analysis 도구

  • Connect Checker — Gap/Tangency/Curvature 연속 검사
  • Feature Draft Analysis — 드래프트 각도(탈형성)
  • Surface Curvature Analysis — 가우스/주곡률 컬러맵
  • Porcupine Curvature Analysis — 곡선 곡률 "고슴도치"
  • Distance Analysis — 두 서피스 간 거리 컬러맵
  • Environment Mapping (Highlight) — 조명 반사 시뮬레이션
Tip Environment Mapping에서 가상 형광등 줄무늬가 부드럽게 흘러가는지가 자동차 외판 Class A 품질의 핵심 검증법이다.

1.7 GSD 실무 팁

  • Reference Element(Point/Line/Plane/Axis System)를 먼저 구축하고 Curve → Surface 순서로 전개
  • Multi-Sections/Sweep에서 Spine의 품질이 결과 품질을 좌우한다
  • CV(Control Vertex) 수를 최소화해야 Class 품질이 올라간다
  • 얇고 균일한 두께는 Shell, 불규칙 두께는 Thick Surface
  • 갭은 Join(Merge Distance)으로 처리, Heal은 최후 수단

2. FreeStyle · ICEM Shape Design (Class A)

2.1 FreeStyle Shaper

NURBS + Subdivision 혼합 워크벤치. 초기 컨셉·프로토타입 용도.

  • 3D Curve / Planar Curve
  • Styling Sweep / Match Curve
  • Net Surface(격자 Curve에서 면)
  • Styling Fillet / Blend
  • Global Deformation
  • Control Points 직접 조작
Tip FreeStyle의 품질은 보통 "Class B" 수준으로 본다. 최종 외판 납품용이 아니라 스터디·컨셉에 사용한다.

2.2 ICEM Shape Design / ICEM Surf

Class A 전용. 자동차 OEM(BMW/Audi/Mercedes/Hyundai-Kia 스튜디오)에서 표준이다.

  • Direct Modeling(NURBS CV 직접 조작)
  • Feature-based Hybrid(Boolean, G3 Fillet)
  • Zebra/Highlight/Porcupine/Reflection 품질 분석
  • G0~G3 Surface Matching
  • Constrained Deformation

ICM은 CATIA 내부 통합 워크벤치, ICEM Surf는 독립 실행 앱이다. 실무 흐름은 스튜디오가 ICEM Surf로 설계 → 엔지니어링이 CATIA로 Import → GSD에서 엔지니어링을 덧대는 구조가 일반적이다.

2.3 STRAK / Class A 작업 흐름

  1. 디자인 스튜디오의 Reference Surface 수입
  2. Primary Surface — 큰 외판. 4변 패치, Degree 5~7
  3. Tension Surface — 주 면 사이 연결, G2 연속
  4. Fillet / Blend — 가변 R 또는 Conic
  5. Quality Analysis — Zebra/Highlight로 G2 이상 검증
  6. Data Exchange — STEP AP214 또는 네이티브로 엔지니어링 측에 전달
주의 Class A는 "지오메트리 정확도 + 미학적 품질"의 이중 기준이다. 면이 이어진다고 Class A가 아니며, 반사 줄무늬가 부드럽게 흘러야 한다.

3. Sheet Metal Design

3.1 Generative Sheet Metal Design (GSM)

일반 산업(전자 캐비닛, 기계 커버)에서 사용.

Sheet Metal Parameters 초기 설정이 모든 전개 계산의 전제다.

  • Thickness — 판재 두께
  • Bend Radius — 기본 굽힘 R
  • K Factor — 중립선 위치(0~0.5)

K Factor(DIN) 근사식: K = 0.65 + log₁₀(R/T) × 0.5 — R은 내경 굽힘반경, T는 두께.

주의 K Factor가 현장 공정과 다르면 전개 길이가 어긋나 판재 재단이 틀어진다. 설계 확정 전 공정 담당자와 반드시 맞춘다.

3.2 Wall / Flange / Stamp

  • Wall — Sketch 또는 Edge 기반 기본 판. Wall on Edge로 직교 벽 추가
  • Flange — Spine(엣지) + Radius + Length + Angle. 가장 흔히 쓰는 굽힘
  • Hem — 180° 접힘 마감
  • Tear Drop — 눈물방울 감김
  • User Flange — 임의 프로파일 플랜지
  • Bend / Conical Bend / Bend from Flat
  • Stamping Features — Surface Stamp, Bead, Curve Stamp, Flanged Cutout, Louver, Bridge, Circular Stamp, Dowel, Half Pierce
Tip Stamp는 Design Table과 연결해 DIN/ISO 표준 치수를 Row 선택만으로 꺼낼 수 있다. Tools → Stamp Catalog 등록으로 팀 공유도 가능.

3.3 Folding / Unfolding

  • Unfold All / Fold — 전체 전개/재접힘
  • Unfold — 특정 Bend만
  • View from Unfold / From Folded — 도면에서 전개도 자동 생성
주의 Stamp나 User Flange가 있으면 Unfold에서 오류가 날 수 있다. 실패 시 Tools → Options → Sheet Metal → Ignore Stamps in unfolding 체크로 우회한다.

3.4 Aerospace Sheet Metal Design (ASL)

항공 특화. Hydroforming·Break Form 공정을 지원한다.

특화 피처: Web(주 판재), Flange(Curved/Double Curved/Planar), Flange Cutout/Hole/Slot, Joggle(계단형 굽힘), Stiffening Bead/Rib, Hem/Tear Drop, Corner Relief.

Tip ASL은 GSM과 달리 곡면 판금(Double Curved Flange)을 지원해 동체 외판 같은 곡률 판금에 필수다.

3.5 Sheet Metal 실무 팁

  • Thickness/Radius를 Parameter로 빼 두면 판재 변경이 한 번에 반영된다
  • 공차 기본 ±0.1mm, 정밀부품 ±0.05mm
  • Grain Direction(결 방향)을 Annotation으로 명기
  • 도면의 View 종류에서 Unfolded View를 선택하면 전개도 자동 생성

4. Weld Design · Structure Design

4.1 Structure Design

빔/기둥 기반 구조물 모델링.

  • Section Catalog — H빔, I빔, Angle, Channel, Tube, Pipe 등 표준 단면
  • Place Beam — 두 Point/Axis 사이 빔
  • Place Plate — 연결 플레이트
  • End Cut — 빔 끝을 상대 빔에 맞춰 절단
  • Trim — 빔 트림
Tip Structure Design의 Beam은 단순 Extrude가 아니라 단면·길이·연결부 정보를 가진 Beam Feature다. 나중에 Steel BOM 자동 추출에 활용된다.

4.2 Weld Design

  • Fillet Weld(필렛) / Square·V·Bevel·U·J Butt(맞대기)
  • Spot Weld(점 용접) — 자동차 BIW에서 차량당 수천 개
  • Plug / Seam / Slot Weld
  • Weld Feature — 3D 용착금속 솔리드 표현
  • Automatic Edge Trimming — 용접 타입에 따라 엣지 자동 정리
Tip Weld Design으로 부여한 용접 기호는 Drafting에서 Annotation으로 자동 올라간다. 수동 주석보다 품질 관리가 수월하다.

4.3 자동차 Spot Weld

자동차 BIW 한 차체당 3,000~5,000개 스폿용접. Weld Design + Macro를 결합해 패턴 일괄 생성하고, Knowledgeware Rule로 엣지를 따라 자동 스폿 배치하는 것이 실무 표준이다(06 페이지 Macro 참고).

5. Knowledgeware

5.1 Parameter

경로: Tools → Formula 또는 f(x) 아이콘.

지원 타입: Real, Integer, String, Boolean, Length, Angle, Mass, Volume, Time, Temperature, Force, Pressure, List, Point/Line/Plane/Body/Part 등.

Tip Feature 이름에 의존하지 말고 의미 있는 Parameter를 명시적으로 만들면 Design Table·Rule 연동이 쉽다. 네이밍 컨벤션 예: Param_Length, Cfg_BoltDiameter, Ref_WallThickness.

5.2 Formula (수식)

Parameter 간 관계식.

PadLength = PartBody\Pad.1\FirstLimit\Length
          + PartBody\Pad.1\SecondLimit\Length
TotalVolume = Pi * Radius**2 * Height

함수 라이브러리: sin(), cos(), log(), sqrt(), min(), max(), if(), isin() 등.

Tip if (Length > 100mm, 10mm, 5mm) 형식으로 조건부 치수. 단위를 붙이지 않으면 단위 불일치 오류가 뜬다.

5.3 Rule (규칙)

Knowledge Advisor 워크벤치에서 조건부 액션을 실행한다.

if (Wall_Thickness < 2mm)
{
    Message("Warning: thickness too low")
    Bolt_Diameter = 6mm
}
else
{
    Bolt_Diameter = 10mm
}

5.4 Check (체크)

조건 위반 시 경고. 자동 검증에 쓴다.

Check: TransitionRatio = Transition / Depth
TransitionRatio >= 4
Message: "경사비 4 이상 권장 (안전계수 확보)"

노랑 경고(Warning)과 빨강 차단(Silent/Block) 모드를 선택할 수 있다.

5.5 Design Table

Excel/TXT 기반 Configuration 관리.

  1. Tools → Formula → Design Table 아이콘
  2. Create a design table with current parameter values
  3. Parameter 선택 → .xls 파일 생성
  4. Excel에서 Row 추가 → Configuration 확장
  5. CATIA에서 Row 선택 → 해당 치수로 업데이트

Use Case: M4/M6/M8/M10/M12 볼트 시리즈를 한 .CATPart에서 Row 선택만으로 전환. Catalog와 결합하면 Drag & Drop으로 바로 어셈블리에 꽂을 수 있다.

5.6 Power Copy와 UDF

  • Power Copy — 재사용 Feature 그룹. 입력 요소를 다른 Part에서 Instantiate
  • UDF (User-Defined Feature) — Power Copy와 유사하나 내부가 캡슐화(비공개)
  • Document Template — Part/Product 템플릿화

Use Case: 사내 표준 "리브 보강" 패턴을 Power Copy로 만들어 팀에 배포. 다른 Part에서 엣지 2개 + 치수 1개 지정으로 동일 리브 생성.

실무 체크리스트

  • GSD는 Ordered Geometrical Set을 우선 사용하는가
  • Spline의 제어점을 최소화해 Class 품질을 확보했는가
  • Sweep/Loft에 적절한 Spine을 정의했는가
  • Connect Checker로 G1/G2 연속을 정기 확인했는가
  • Class A 작업에서 Zebra/Highlight 품질 검증을 거쳤는가
  • Sheet Metal Parameter(Thickness, Bend R, K Factor)를 초기 확정했는가
  • K Factor를 현장 공정 담당자와 합의했는가
  • Stamp가 포함된 판금의 Unfold 가능 여부를 사전 확인했는가
  • Weld Design으로 Annotation 자동 전파를 구성했는가
  • Parameter 네이밍 컨벤션을 팀 차원에서 정했는가
  • Design Table + Catalog로 표준 부품 시리즈를 관리하는가
  • 반복 패턴은 Power Copy/UDF로 템플릿화했는가

참고 자료

본 자료는 실무자 학습·참고 목적으로 편집된 요약이며, Dassault Systèmes와 무관합니다. CATIA®는 Dassault Systèmes의 등록상표입니다.

이 사이트를 북마크에 추가하세요!
PC: Ctrl + D
모바일: 브라우저 메뉴 → 북마크 추가