CATIA V5 · Part Design · 솔리드 모델링
카티아에서 3D 솔리드 모델링은 2D 스케치를 기반으로 입체 형상을 만드는 과정입니다. 스케치로 그린 단면을 쭈욱 밀어 올리거나, 회전시키거나, 깎아내는 방식으로 원하는 부품의 형상을 완성합니다.
“스케치를 밀거나(Pad) 돌리고(Shaft), 깎거나(Pocket/Groove) 다듬는(Fillet/Chamfer) 것. 이것이 솔리드 조형의 모든 것입니다.”
이번 글에서는 Part Design 워크벤치에서 가장 많이 쓰는 형상 생성 명령, 절삭 명령, 그리고 모서리를 다듬는 마감 명령까지 기초 필수 피처들을 차근차근 정리해 보겠습니다.
1. Pad — 스케치를 밀어 올려 솔리드 만들기 (돌출)
Pad는 2D 스케치를 수직 방향으로 밀어 올려 3D 솔리드를 생성하는, Part Design의 가장 기본 명령어입니다. 오토캐드의 EXTRUDE와 같은 개념입니다.
- 스케치를 완성한 뒤 Exit Workbench로 스케치를 빠져나옵니다.
- 스펙 트리에서 해당 스케치가 선택된 상태로 Pad 아이콘을 클릭합니다.
- Pad Definition 창에서 돌출 길이(Length)를 입력합니다.
- Preview로 미리보기를 확인하고 OK를 클릭합니다.
Pad의 Type 옵션
| Type | 설명 | 주로 쓰는 경우 |
|---|---|---|
| Dimension | 숫자로 길이를 직접 지정 | 가장 기본적이고 자주 쓰는 옵션 |
| Up to Next | 다음에 만나는 면까지 돌출 | 기존 형상 위에 덧붙여 올릴 때 |
| Up to Last | 형상의 마지막 면까지 돌출 | 모델 전체를 관통하는 보스(Boss) 생성 시 |
| Up to Plane | 지정한 평면까지 돌출 | 특정 참조면에 정확히 길이를 맞춰야 할 때 |
| Up to Surface | 지정한 곡면까지 돌출 | 곡면에 형상이 자연스럽게 맞닿게 할 때 |
Pad Definition 창에서 Mirror Extent 옵션을 켜면, 스케치 평면을 기준으로 양쪽으로 동일하게 돌출됩니다. 예를 들어 Length가 30이면 위로 30, 아래로 30이 되어 총 60mm가 됩니다. 대칭 부품을 설계할 때 기준 평면을 정중앙에 두기 위해 매우 자주 씁니다.
2. Pocket — 기존 솔리드에서 파내기 (절삭)
Pocket은 Pad와 정반대 기능입니다. 2D 스케치 형상만큼 기존 솔리드에서 재료를 제거(절삭)합니다. 구멍, 홈, 빈 공간을 뚫어낼 때 사용합니다.
- 재료를 깎아낼 면 위에 스케치를 그립니다. (구멍은 원, 홈은 사각형 모양 등)
- Exit Workbench로 빠져나옵니다.
- Pocket 아이콘을 클릭합니다.
- Pocket Definition 창에서 절삭 깊이(Depth)를 입력합니다.
- Preview 확인 후 OK를 누릅니다.
- Type 옵션은 Pad와 완전히 같습니다. Up to Next는 다음 면까지 파내고, Up to Last는 제품을 완전히 관통시킵니다.
- 참고로 단순한 원형 관통 구멍이나 나사산(탭)이 필요한 구멍이라면 Pocket 대신 Hole 명령을 쓰는 편이 효율적입니다.
스케치를 깎아내려고 Pocket을 실행했는데, 돌출 방향이 허공을 향하고 있어 에러가 뜨는 경우가 있습니다. 이럴 때는 Definition 창의 Reverse Direction 버튼이나 미리보기 화면에 떠 있는 주황색 화살표를 한 번 클릭해 방향을 반대로 뒤집어주면 깔끔하게 해결됩니다.
3. Shaft — 스케치를 회전시켜 솔리드 만들기 (회전체)
Shaft는 2D 프로파일(단면)을 특정 회전축(Axis)을 중심으로 360도 팽이처럼 회전시켜 입체 형상을 만듭니다. 원통, 원뿔, 파이프, 도넛 등 둥근 부품을 그릴 때 필수입니다.
- 스케치 안에 단면 형상(프로파일)을 그리고, 가운데가 될 회전축도 하나 그어줍니다.
- Exit Workbench로 빠져나옵니다.
- Shaft 아이콘을 클릭합니다.
- Shaft Definition 창에서 프로파일과 축이 맞게 선택되었는지 확인합니다.
- First Angle / Second Angle을 입력합니다. (완전한 회전체는 한쪽에 360°를 줍니다)
- OK를 클릭합니다.
- 프로파일은 반드시 회전축의 한쪽에만 있어야 합니다. 축 위로 형상이 넘어가서 겹쳐지면 계산 오류가 납니다.
- 스케치 안에서 직선을 하나 그린 후, 클릭하고 상단의 Axis(보조선) 아이콘을 누르면 점선 형태의 회전축이 됩니다. 스케치 내에 Axis 선이 하나만 있으면 카티아가 이를 대칭축으로 자동 인식합니다.
4. Groove — 기존 솔리드에서 회전 절삭
Groove는 Shaft의 짝꿍이자 반대 기능입니다. 프로파일 형상을 회전시키는데, 이번에는 기존 솔리드를 긁어내며 제거합니다. O-ring이 들어갈 홈이나, 선반 가공 홈 등을 만들 때 주로 씁니다.
- 사용법은 Shaft와 똑같습니다. 단면 스케치와 회전축을 잡고 Groove 아이콘만 누르면 됩니다.
- 두 명령의 짝을, “Pad는 살붙이기 / Pocket은 파내기” & “Shaft는 회전 살붙이기 / Groove는 회전 파내기” 로 외우면 쉽습니다.
5. Fillet — 모서리를 둥글게 다듬기 (모깎기)
Fillet은 3D 솔리드의 날카로운 모서리를 지정한 반지름(R)으로 부드럽게 둥글려주는 명령입니다. Dress-Up Features 툴바에 있습니다.
- Edge Fillet 아이콘을 클릭합니다.
- 둥글릴 모서리(Edge)를 마우스로 클릭합니다. (여러 개 다중 선택 가능)
- Definition 창에서 Radius(반지름) 크기를 입력합니다.
- OK를 클릭합니다.
- Propagation 모드: Tangency로 두면, 선택한 모서리와 접선으로 자연스럽게 이어지는 인근 모서리들까지 알아서 필렛을 쫙 연장해 줍니다.
6. Chamfer — 모서리를 각지게 자르기 (모따기)
Chamfer는 Fillet과 목적은 같으나 모서리를 둥글게 깎는 대신, 일정 각도(보통 45도)로 반듯하게 잘라내는 명령입니다.
- Chamfer 아이콘을 클릭합니다.
- 모따기를 적용할 모서리(Edge)를 선택합니다.
- 모드를 설정합니다:
- Length-Angle: 깎여나갈 ‘거리’와 깎을 ‘각도’를 지정 (가장 많이 씀)
- Length-Length: 양쪽 면으로 깎이는 길이를 각각 따로 지정
- OK를 누릅니다.
7. Draft — 면에 기울기 주기 (구배)
Draft는 지정한 면에 일정 각도의 기울기(구배각)를 주는 기능입니다. 플라스틱 사출품을 만들 때, 금형 틀에서 제품이 쑥 잘 빠져나오게 하기 위한 ‘빼기 구배’를 만들 때 필수입니다.
- Draft 아이콘을 클릭합니다.
- Faces to Draft: 비스듬히 눕힐 면(벽면)들을 고릅니다.
- Neutral Element: 기울기의 기준축이 될 바닥면(또는 평면)을 선택합니다. 이 면은 움직이지 않고 고정 상태를 유지합니다.
- Angle: 기울일 각도를 입력합니다 (보통 사출물의 구배는 1~3도).
가공으로 깎아 만드는 기계 부품 설계 시에는 오히려 직각을 맞춰야지, 측벽에 1~2도 기울기를 줄 일은 거의 없습니다. Draft 명령은 거의 전적으로 사출 성형(금형) 부품 관련 업체에서 실무로 쓰입니다.
8. Fillet과 Chamfer의 적용 순서 — 왜 마지막에 할까?
초보자들이 가장 흔히 하는 실수 중 하나가 “눈에 보일 때마다 즉시 필렛과 모따기를 넣어버리는 것”입니다.
- 모따기를 해 둔 모서리 위에 겹쳐서 나중에 구멍(Pocket)을 새로 파거나 패턴을 돌리면, 계산식이나 면들이 복잡하게 꼬이면서 에러가 터지기 쉽습니다.
- 나중에 수정할 일이 생기면, 중간에 끼어있는 필렛 피처가 하위 스케치를 수정하는 데 큰 방해물이 됩니다.
가장 안정적인 모델링 순서는 다음과 같습니다.
- 뼈대 기둥 세우기 (Pad, Pocket, Shaft로 큰 덩어리 잡기)
- 세부 가공 뚫기 (Hole, 패턴 생성)
- 구배 적용하기 (Draft – 사출 한정)
- 마감 다듬기 (제일 마지막에 Fillet & Chamfer 적용)
9. 스케치 편집 및 히스토리 트리 관리
9-1. 스케치 수정하기 — 더블 클릭 2회
이미 솔리드로 돌출해 놓은 덩어리의 크기를 바꾸려면 처음 그렸던 단면(스케치)으로 돌아가 치수를 고쳐야 합니다.
- 스펙 트리에서 수정할 피처(예: Pad.1)를 더블 클릭 → Definition 팝업이 뜹니다.
- 그 팝업 안에 적혀있는 스케치 이름(예: Sketch.1)을 돋보기 아이콘 위에서 한 번 더 더블 클릭합니다.
- 그러면 스케쳐 모드로 빨려 들어가고, 치수를 조정한 뒤 Exit Workbench로 나오면 3D 형상도 자동으로 크기가 업데이트됩니다.
9-2. 히스토리 트리 (Specification Tree) 관리 핵심 팁
카티아 모델링은 스펙 트리에 작업 목록을 위에서부터 차곡차곡 쌓아놓고 계산시키는 방식입니다. 트리가 더러우면 나중에 폭탄으로 돌아옵니다.
- 피처 이름 직관적으로 바꾸기: 피처 클릭 후 F2 (또는 알트+더블클릭). “Base_Plate”, “M8_Hole” 등 나중에 알아볼 수 있는 이름으로 바꿔줍니다.
- 피처 비활성화(Deactivate): 삭제는 안 하고 잠깐 기능만 끄고 싶을 때. 우클릭 후 Deactivate. 다시 활성화할 때는 Activate.
- 순서 뒤바꾸기: 스펙 트리 내에서 피처를 잡고 위아래로 슥 드래그-앤-드롭 하면 연산 순서가 바뀝니다. (단, 서로 종속된 피처끼리는 못 바꿉니다)
트리 중간에 있는 피처에 우클릭 → Define In Work Object를 누르면 카티아가 스펙트리 계산을 딱 거기까지만 끊습니다. 그 아래쪽 작업들은 싹 숨겨진 채 “그 시점” 상태의 모델을 보여줍니다. 내역서를 샅샅이 뒤져가며 “어디서부터 형상이 꼬였는지 파악”하거나 “과거 시점 사이에 새 피처를 끼워 넣을 때” 쓰는 가장 강력한 디버깅 툴입니다.
마치며
명령어의 종류는 많아 보이지만 조형의 핵심 원리는 결국 하나입니다 — “밀어붙이거나 돌려서 뼈대를 만들고, 뚫어서 구멍을 내고, 나중에 모서리만 둥글려준다!”
- 뼈대는 Pad / Shaft, 깎을 땐 Pocket / Groove
- Fillet과 Chamfer는 무조건 트리의 맨 밑동에 몰아서 마지막에 처리하기
- 수정이나 상황 파악이 꼬이면 Define in Work Object를 써서 타임라인 역추적하기
기초 명령어들이 손에 익고 단축키에 익숙해질수록 단순 작업 속도가 몰라보게 빨라집니다.