검사 기법: 3D Micro CT 비파괴 검사 (Non-Destructive Micro-CT Inspection) 및 역설계 데이터(STL) 추출
OVERVIEW
정밀 기계 및 소형 모터에 들어가는 초소형 기어류는 크기가 매우 작고 형상이 복잡하여 기존의 광학식 3D 스캐너로는 정확한 치수 측정이나 데이터를 취득하는 데 한계가 있습니다. 보령테크놀로지는 이러한 측정의 한계를 극복하기 위해 3D Micro CT를 활용하여 초소형 기어의 내·외부 데이터를 완벽하게 스캔하고, 정밀 치수 검사 및 역설계(Reverse Engineering)를 위한 고품질 3D 데이터를 확보한 사례를 소개합니다.
1. 고객의 문제 및 요청사항 (Challenge)
- 문제 현상: 단종되었거나 원본 도면이 유실된 초소형 기어 부품을 재생산(국산화 또는 복원)하기 위해 정확한 역설계가 필요한 상황.
- 기존 3D 스캐닝 및 측정의 한계:
- 광학식/레이저 3D 스캐너: 빛의 직진성으로 인해 기어의 좁은 이빨 사이(치형의 골짜기)나 내부 홀 등의 '사각지대'는 데이터 취득이 불가능함. 표면 반사를 잡기 위해 현상액을 도포해야 하며, 초소형 부품의 경우 디테일이 뭉개지는 현상 발생.
- 접촉식 3차원 측정기(CMM): 측정 팁(Probe)이 기어의 미세한 틈새에 진입하지 못해 정확한 곡면 및 치형 측정이 불가능함.
- 고객 핵심 요구사항:
- 부품에 어떤 물리적 손상이나 표면 처리 없이 기어 전체의 완벽한 3D 형상 데이터 확보.
- 역설계(CAD 모델링)의 베이스가 될 수 있는 고정밀 표면 데이터(STL) 추출 및 핵심 치수 검사.
2. 보령테크놀로지의 제안 솔루션 (Solution)
- 초고해상도 Micro CT 스캐닝 적용:
- 빛이 아닌 'X-ray 투과 방식'을 사용하기 때문에 사각지대 없이 기어의 외부 곡면 치형부터 내부 중심축 홀 구조까지 한 번에 스캔합니다.
- 초정밀 Micro Focus CT를 활용하여 극소형 부품의 미세한 형상까지 엑스레이 잔상이나 왜곡 없이 고해상도 3D 볼륨 데이터로 구현했습니다.
- 정밀 축 정렬(Alignment) 및 역설계용 데이터 추출:
- 스캔된 데이터를 바탕으로 기어의 중심축과 회전축을 완벽하게 정렬(Data Align)합니다.
- VGSTUDIO 등의 전문 분석 소프트웨어를 활용하여 X, Y, Z 세 방향의 2D 단면(Cross-section)을 생성하고, 표면 경계면(Surface determination)을 서브 픽셀 단위로 정밀하게 연산하여 최고 품질의 폴리곤 메시(STL) 데이터를 추출했습니다.
3. 문제 해결 및 결과 분석 (Result)
- 고정밀 치수 검사 완료:
- 제공된 이미지와 같이 완벽하게 정렬된 2D 직교 단면 영상을 통해, 기어의 피치원 지름, 이끝원, 이뿌리, 모듈(Module) 등 기어 설계에 필요한 핵심 치수를 오차 없이 정밀 측정할 수 있었습니다.
- 성공적인 역설계(Reverse Engineering) 기반 마련:
- 누락되거나 뭉개진 사각지대 없이 완벽한 3D 표면 데이터를 고객사 측에 제공하여, 오차 없는 역설계(CAD 모델링) 작업을 가능하게 했습니다.
- 이를 통해 단종된 정밀 부품의 성공적인 복원 및 양산화 기틀을 마련하며 보령테크놀로지의 기술력을 다시 한번 입증했습니다.
