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국가자격증(큐넷)/3D프린터운용기능사

3D프린터운용기능사 1회 필기 2018년

by e1mo518518 2018. 12. 22.
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3D프린터운용기능사

 

1회차 기출문제와 해설이 있습니다.

- 문제집(3D프린터 운용기능사 필기 / 메카피아)와 인터넷 자료(출처첨부)와 10여년째 종사하고 있는 개인적인 경험치를 바탕으로 작성하였습니다.

 

위에 처럼 답안 작성하시면 합격은 합니다. ㅎㅎㅎ(20190122 확인했습니다.)
10문제나 틀렸네요.
어디서 틀렸는지 분석해봐야겠습니다.

기출문제를 개인적인 입장에서 분석 해봤습니다.

1. 3D 프린팅의 개념 및 특징에 관한 내용은?

- 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하다.

- 적층 제조방식(AM)으로 출력 속도가 느리며, 절삭가공에 비해 표면이 매끄럽지 못하다.(FDM의 경우)

- 재료를 연속적으로 한층, 한층 쌓으면서 3차원 물체를 만들어내는 제조기술이다.

- 기존 잉크젯 프린터에서 쓰이는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물을 제작하는 방식도 있다.

 

2. 데이터 포맷

- IGES

= 최초의 표준 포맷이며, 형상 데이터를 나타내는 엔터티(entity)로 이루어져 있다.

= 점 뿐만 아니라 선, , 자유곡선, 자유곡면, 트림곡면, 새상 글자 등 CAD/CAM 소프트웨어에서 3차원 모델의 거의 모든 정보를 포함할 수 있다.

- XYZ : 점데이타 포맷, 3디 스캐닝으로 얻을수 있는 형태의 파일. 클라우드 데이타라고도 불린다.

- STEP

- STL : 서페이스 데이타, 3D 스캐닝로 얻어질 수 도 있다.

 

3. 정합용 마커

3dplife.tistory.com/106

 

3D스캐너 대상물 스캔

스캐닝 준비 단계 스캐닝을 준비하는 과정에서 스캐닝의 방식, 측정 대상물의 크기 및 표면, 적용 분야(고정밀 산업용 혹은 일반용)등이 고려되어야 합니다. 대상물의 표면 상태별 스캐너 일반

3dplife.tistory.com

해설 :

마커가 필요한 경우

1) 스캐닝의 대상물이 아주 클경우(건물, 비행기, 선박 등)

2) 형상이 복잡하고 어려울 경우

3) 굴곡이 많은 경우

4) 같은 형태가 똑같이 이어지며 긴 형태

- 마커용 스티커, 마커용 볼

산업용 고정밀 라인 레이저 측정에서는 보통 정합용 마커(registration maker)를 많이 사용하며, 치수 정밀도가 매우 우수한 볼 형태로 이를 측정 대상물에 미리 고정 시킨다

양면테이프나 글루건을 이용하여 붙인다.

스캐닝 대상물이 클 때, 형상이 어려워 복잡해서 나눠서 스캔을 할 때,

각각의 볼은 x,y,z의 기준이 된다. 정합 후에 마커의 형상은 제거한다.)

1) 볼 형태로 지름 10mm 정도로 서로 다른 위치에 1개씩 3개를 붙여서, 스캔을 한다.

2) 스티커 형태도 있으며, 레이져를 반사시켜주는 반사판 있다. 

 

4. 스캐닝을 준비하는 과정은 스캐닝의 방식, 측정 대상물의 크기 및 표면, 적용 분야(고정밀 산업용 혹은 일반용) 등에 따라서 조금씩 변동이 있을 수 있다. 기본적으로 측정 대상물에 대한 표면 처리 등의 준비 및 스캐닝 가능 여부에 대한 대체 스캐너 고려, 스캐닝 경로 설정 등이 포함 된다.

 

6.

피처 명령어[3차원 명령어를 통칭하여 피처라고 한다.]

- 돌출(Extrude) : 2D 스케치를 한 다음에 스케치에 높이값을 주면 입체화된 솔리드 형이 생성된다.

- 필렛(Fillet) : 모깎기라고도 하며 두 개의 모서리 면이 만나는 부분을 일정 반지름으로 둥글게 만든다.

- (Shell) : 생성된 3차원 객체의 면 일부분을 제거한 후, 남아 있는 면에 일정한 두께를 부여한다.

 조개와 같이 겉 껍질만 남고 내부는 비어있는 형태

- 스윕(Sweep) : [경로스케치와 단면스케치를 각각 작성하여 단면스케치가 경로스케치를 따라가면서 형상이 만들어 진다.] 예: 유선마우스의 케이블, 가스배관 등

 

7. 3D 프린팅 출력용 모델링 데이터를 수정해야 하는 이유는?

- 모델의 벽두께는 노즐 구멍(최소 0.5mm)보다 얇으면 출력이 되지 않는다.

시중에 판매하는 노즐구멍의 크기는 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0 등 다양하다.

일반적으로는 0.4mm 노즐을 많이 사용한다.

[실제로는 1.0mm 이상 이어야하고, 1.5mm이상이 제일 안정적이다]

- 3차원 모델의 면과 면 사이가 전부 닫혀있지 않은 상태라면 출력이 되지 않는다.

- 한 개 이상의 개별 출력물을 한 번에 출력할 때에는 모델간의 간격 조정은 여유있게 1mm 이상은 필수적이다.

- 가급적 불필요한 지지대가 생성되지 않도록 형상을 배치한다.

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8. 스케치 구속조건

3차원캐드에서는 스케치 구속조건을 잘 사용하면 설계변경이 편하다.

 

9.

2D도면 작성

- 굵은실선 : 외형선

- 가는실선 : 치수선, 해칭선, 치수 보조선

- 1점 쇄선 : 중심선 : 제품의 좌우 또는 상하 대칭형상의 중심에 표시, 축의 중심축에 표시

- 2점 쇄선 : 가상선 : 실제는 없지만, 조립해야할 부품표시, 부품이 이동해야하는 위치의 표시 등에 사용

- 점선 : 숨은선 : 겉으로는 보이지 않지만, X-RAY 처럼 부품을 투과했을 때 보여지는 내부의 선을 표시

 

10.

 

11. 솔리드모델 편집

- 합치기(합집합) : 두 객체를 합쳐서 하나의 객체로 만드는 것

- 교차하기(교집합) : 두 객체의 겹치는 부분만 남기는 것

- 빼기(차집합) : 한 객체에서 다른 한 객체의 부분을 빼는 것.

 

12. D 프린팅의 출력공차

- 부품과 부품이 상호 조립되어 끼워맞춤되는 부분에 대해서 출력 공차를 부여한다.

- 조립되는 두 개의 부품을 모두 수정하는 것이 아니라, 축이나 구멍의 두 부품 중에서 하나의 부품에만 공차를 적용하는 것이 바람직하다.

- 축과 구멍으로 조립이 되는 경우 구멍(+공차적용)을 조금 더 키워 출력하고, 구멍의 벽이 얇은 형태와 축의 경우라면 축(-공차적용)을 조금 줄이는 것이 바람직하다.

- 실기 시험일 때 축 또는 구멍에 설계상으로는 빈틈 있으면 안되겠지만, 

금속재료를 선반이나 밀링으로 가공하게 된다면 공차값이 0.01정도가 되겠지만,

3디프린터는 플라스틱 소재를 사용하기 때문에 220도 정도의 고온으로 PLA(ABS)를 녹였다가 식으면서 수축을 하게 된다. 그래서 조립되는 부위에는 조립공차를 반드시 적용해야 하며, 실기시험용으로는 안전하게 여유있게 +-0.5 정도를 주고 모델링한다. 현장에서는 같은 FDM방식의 PLA라 하더라도 프린터의 종류, 사용목적과 설정에 따라 공차값이 다르기 때문에 여러번의 테스트 후 적절한 값을 찾아야 한다.

 

13. 해칭(Hatching)

- 물체의 내부에 형상을 갖는 부분을 단면하여 쉽게 이해할 수 있도록 45도의 가는 실선으로 작도하는 제도법

 

14. 모델링 방법 두가지

1) 상향식 설계/모델링(Bottom- up)

- 파트를 모델링 해놓은 상태에서 조립품을 구성하는 것이다.

- 기존에 생성된 단품을 불러오거나 배치할 수 있다.

- 제품의 조립 관계를 고려하여 배치 및 조립을 한다.

2) 하향식 설계/모델링(Top-down)

- 제품 구조의 맨 위에 있는 제품을 어셈블리로 나누고, 다시 어셈블리를 더 작은 어셈브리로 나누어 가면서 부품 단위까지 정의를 하고, 마지막으로 CAD에서 부품을 모델링하는 방식

 

15. 평행 구속조건은 두 개의 원에 적용할 수 없다.

 

16.

 

17. FDM 방식 3D 프린팅 작업을 위해 3D형상 데이터를 분할하는 경우 고려해야할 항목은?

- 3D 프린팅 출력 범위(제품이 베드크기보다 클 경우)

- 서포터 생성 유무

- 출력물의 품질

 

18. 3D 프린팅 작업을 위해 3D모델링에서 고려해야 할 항목은?

- 서포터 유무

- 출력 프린터 제작 크기

- 출력 소재 및 수축률

 

19. 3D 모델링방식 중 넙스(NURBS) 방식

- 수학 함수를 이용하여 곡면의 형태를 생성한다.

- 폴리곤 방식에 비해 많은 계산이 필요하지만, 부드러운 곡선을 이용한 모델링에 많이 사용된다.

- 폴리곤 방식보다 정확한 모델링이 가능하고 자동차나 비행기의 부드러운 곡면부를 설계할 때 효과적이다.

 

19-1 폴리곤방식

- 삼각형을 기본 단위로 하여 모델링을 할 수 있는 방식이다.

- 넙스방식 보다 비교적 모델링 형식이 명확하지 않다.

 

19-3

- 솔리드모델링 : 물성치를 가진다. 무게를 구할 수 있다. 구조해석, 유체해석 등을 할 수 있다.

- 와이어모델링 : 도형의 외곽선만으로 되어 있는 형상

- 곡면모델링 : 외형은 솔리드모델링과 같으나, 속이 비어있고, 물성치가 없다.

 

20.

S = Sphere

SR = Sphere Radius

t = Thickness

C = Chamfer(모따기)

 

21. 소재

- TPU(Thermoplastic Polyurethane) : 탄성력과 연성을 가지고 있어 플렉시블 필라멘트라고 하며, 우레탄의 일종인 탄성 플라스틱 계열 재료이다.

 

22. FDM 방식 3D 프린팅으로 출력하기 위해 확인해야 할 점검사항은?

- 장비 매뉴얼을 숙지한다.

- 테스트용 형상을 출력하여 프린터 성능을 점검한다.

- 프린터의 베드(bed) 레벨링 상태를 확인 및 조정한다.

- 3D프린터를 설치하는 바닥은 평평하고 견고하며 흔들림이 없어야 한다.

23. 라프트(raft)값 설정

- Base Line width : 라프트의 맨 아래층 라인의 폭을 설정

- Line Spacing : 라프트의 맨 아래층 라인의 간격을 설정

- Surface layer : 라프트의 맨 위층의 적층 횟수를 설정

- Raft : 출력물이 베드에 좀 더 잘 붙게하고, 출력 도중 출력물의 쓰러짐을 방지하기 위해 모델의 바닥에 1~2개의 층을 깔아주는 출력보조물이다.

 

24. FDM 델타 방식 프린터에서 높이가 258mm일 때, 원점 좌표로 옳은 것은? (0, 0, 258)

 

25. 3d 프린팅에 적합한 파일 포맷은?

STL : 3D

OBJ : 색상, 질감도 나타낼 수 있다.

PLY : 스캐닝 데이터 저장용, AMF, VRML, XYZ도 있다.

 

26. 출력보조물에 대한 효과

- 출력 오차를 줄일 수 있다.

- 슬라이서에서 지지대 설정 조건에 따라 출력 시간이 늘어난다.

- 지지대는 출력물의 수축에 의한 뒤틀림이나 변형을 방지할 수 있다.

- 진동이나 충격이 가해졌을 때 출력물의 이동이나 붕괴를 방지할 수 있다.

 

27. M-CODE

- 기계를 제어 및 조정해주는 코드

- 보조기능의 코드

- 프로그램을 제어하거나 기계의 보조장치들을 ON/OFF 해주는 역할

- 보조기능

 

28. G-CODE : 준비기능

- 프린트 헤드의 이송속도

- 좌표

- 압출기 온도

- 베드 온도

 

29. INFILL

- 출력 모델의 내부 채움 정도를 의미하며 설정값은 보통 10~20%이고 패턴이 있다.

(20% 정도를 많이 사용하며, 경도를 높이기 위해 채움밀도를 높이기도 한다.)

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