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[가이드] STL - 3D프린팅 필수 파일

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RP(RPM, Rapid Prototyping) 시스템과의 연계
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쾌속조형(RPM, Rapid Prototyping)은 CAD/CAM이 결합된 가공기술로 3D CAD데이터를 얇은 두께로 절단해 2차원 단면형상을 얻은 후 각 단면들을 적층(Layer by Layer)방식에 의해 고속으로 시제품을 제작하는 기술의 총칭입니다. 

현재 많은 분들은 3D프린팅이라는 용어에 익숙 하겠지만 RP(Rapid Prototyping)는 꽤 오래전부터 사용해오던 가공기술 입니다.

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일반적으로 CAD와 RP(Rapid Prototyping)시스템과의 연계는 솔리드 또는 서피스 모델링 데이터를 변환하는것으로 시작됩니다. 


STL 변환 시 유의사항
최초로 Stereolithography 시스템을 상용화한 3D Systems사의 STL 파일 포맷으로 변환해야 합니다.

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STL파일 포맷은 작은 삼각형(tiny triangle)들로 모델의 면들을 접근시켜 외형의 정보만을 담게됩니다. 

곡선이 많고 복잡한 솔리드나 서페이스 모델들을 STL파일로 변환할 경우에는 변환할때 적용된 공차에 따라 수천수만개의 삼각형으로 변환됩니다. 


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* 1번은 솔리드 데이터 이고 2번은 삼각형의 크기가 크고 4번으로 갈수록 삼각형이 작아지는 대신 정밀해 짐을 알 수있다. 


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* 삼각형의 갯수가 많아 질수록 정밀해지지만 용량이 커지는것을 확인할 수 있다. 



삼각형의 갯수가 많아지면 STL 파일은 데이터량이 매우 커지게 되죠. 또한 강제적으로 삼각형들을 이어 붙혀 변환하다보니 많은 오류들이 발생하게 됩니다. 이런 오류를 줄이기 위해서는 STL이 어떠한 정보로 이루어 지는지 알아야 할 필요가 있습니다.


- STL 
RP(Rapid Prototyping) 시스템용 자료교환의 표준인 3D데이터는 3D형상을 구성하는 최소 단위가 삼각형이거나 사각형이며 이것을 메쉬(mesh)라고 부릅니다. 하지만 STL 3D 데이터에서 는 형상을 구성하는 최소 단위가 항상 삼각형이며 이를 패싯(Facet)이라 합니다. STL은 3D 형상을 구성하는 수많은 패싯들로 구성되어 각 패싯에 대한 정보를 가지고 있습니다. 

패싯은 세 정점(Vertex)과 삼각형을 이루는 면의 법선 백터(Normal Direction)로 구성되 있습니다. 오류가 없는 STL포맷을 형성하기 위해서는 물체를 구성하는 패싯들이 오른손법칙과 정점연결(Vertex-to-Vertex) 규칙을 만족시켜야 합니다. 

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즉, STL 데이터에서는 법선방향이 항상 외부(바깥)쪽을 향해야 하죠. 모든 패싯의 정점은 반드시 이웃한 패싯의 정점과 만나서 연결되어야 합니다.

앞서 설명한 것과 같이 복잡한 형상일수록 STL 변환과정에서 오류가 발생하게 됩니다. 법선 백터 방향이 안쪽으로 되어 있거나 패싯의 정점이 떨어져 있거나 연결이 안되어 있는 경우 혹은 패싯이 겹치거나 교차된 경우에 말이죠. 

이런 STL오류 들을 수정하기위한 SW Tools도 무료부터 유료까지 다양하게 있습니다. 
(아래 링크에 STL Repair tools에 대한 정보를 볼 수 있습니다. 국내에서는 Repair이란 표현보다는 Fixing 이란 표현을 쓰지만 둘다 같은 의미입니다.)



STL REPAIR BEST SOFTWARE TOOLS TO REPAIR STL FILES
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- STL 오류에 대한 자세

STL의 오류를 최소화 하기 위해서는 넙스모델링 단계에서 모델링 시 1:1크기의 정확한 치수로 모델링되어야 합니다. 
그리고 STL변환 시 패싯데이터의 공차 설정은 일반적으로 0.1mm 를 사용하지만 정밀한 부품이거나 표면 상태가 좋아야 하는 곡면의 경우 0.01mm로 합니다.  

공차가 작아질수록 패싯의 수는 많아지고 용량도 커지며 더 많은 연산작업으로 인하여 STL 3D 데이터를 다룰 때 PC의 자원을 많이 쓰게 됩니다. 

일반적으로 3D데이터 변환시 STL오류는 100% 막을 수 없습니다. 오류가있는 STL데이터는 3D프린팅의 빌드전 단계인 슬라이싱(Slicing)단계에서 막히거나 설령 된다해도 정확한 결과물을 얻을 수 없습니다.  

그렇기 때문에 3D프린팅 하기위한 STL 3D 데이터의 오류를 체크하고 수정하는 단계가 필수입니다.
오류를 체크하고 수정하는 단계는 변환된 STL데이터와 원본데이터가 정확한지를 봐야 하며 이 경우도 제품의 특성과 요구 정밀도 정확도 등을 알아두면 변환하는데 도움이 됩니다.  


감사합니다. 

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