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이 책은 굴삭기를 설계하고 조립하고 검증하는 과정을 보여준다. 특히 CATIA를 이용한 전반적인 모든 기능을 다 다룬다. 이를 통해 굴삭기는 형상을 만들어 가는 즐거움뿐만 아니라 대상이 구동하고 실제로 작동하면서 겪게 되는 작업 환경에서의 문제점 및 해결책을 찾을 수 있는 방법을 제공한다.

이번에 우리가 실습하고자 하는 대상은 건설 현장에서 많이 접할 수 있는 굴삭기(Excavator)입니다. 기계 설계를 공부한다고 했을 때 형상과 가장 많은 관련을 지을 수 있는 많은 요소를 지니고 있는 대상이 아닐까 생각합니다. 동작하는 원리, 형상, 구동 메커니즘, 구조학적 안정성 등 기계 공학을 전공하는 또는 이와 유사한 분야를 공부하는 분들에게 있어 굴삭기는 형상을 만들어 가는 즐거움뿐만 아니라 대상이 구동하고 실제로 작동하면서 겪게 되는 작업 환경에서의 문제점 및 해결책을 찾을 수 있는 방법을 제공할 것입니다.
본 실습서 에서는 다음과 같은 순서로 여러분에게 굴삭기를 설계하고 조립하고 검증하는 과정을 보여줄 것입니다. 1장에서는 기본적으로 굴삭기라는 중장비의 개념과 종류, 구조 등을 설명합니다. 이에 대한 이해를 바탕으로 2장에서는 모델링을 시작합니다. 여기서 모델링은 굴삭기 형상을 정의하는데 필요한 핵심 요소를 기준으로 크게 10여 가지로 나누어 각 세부 형상을 디자인하기 위한 작업을 순서대로 설명할 것 입니다. 가능한 자세한 설명을 바탕으로 작업을 안내할 것이기 때문에 처음 CATIA를 접하는 분들에게도 손쉽게 이해하며 따라할 수 있을 것 입니다. 3장에서는 각 작업 군에서 형상 모델링을 마친 대상을 가지고 조립 작업을 수행하겠습니다. 여기서 단품들을 조립하는 방식은 단순히 형상을 모두 전체 Product에 조립하는 것이 아닌 기능과 목적에 맞게 중조립을 구성하여 나중에 대조립 형상을 갖추어 나갈 것 입니다. 조립 단계에서 또한 고려되어야 할 부분이 단품들을 조립하면서 이들 간의 간섭이나 충돌이 발생하지 않는지를 생산 전에 찾아내는 것이라 할 수 있습니다. 따라서 Space Analysis 기능을 이용한 공간 분석의 원리를 공부해 보겠습니다. 다음으로 단품과 조립 형상 사이에 필요할 수 있는 Parametric 조건을 정의하기 위하여 Knowledge Advisor를 사용한 설계 변수화를 공부하겠습니다. 그러고 나서 굴삭기 형상을 실제 구현하기 위한 Digital Mock-Up Kinematics를 통하여 기구학적 동작을 설계 및 검증해 보겠습니다. 여기서 실제 업무 난이도만큼을 위해서라면 Skeleton 방식으로 Product를 구성한 후에 작업이 이어져야할 텐데요. 해당 부분까지 설명하기엔 실습 예제집의 범위를 벗어나는 것 같아 약간 단순화하여 작업을 정리하였습니다. 다음으로 구조적 안정성을 검증하기 위하여 굴삭기 Part의 Structural Analysis를 수행할 것 입니다. 마지막으로 Drafting을 통하여 설계한 굴삭기 형상을 도면화하여 생산을 위한 준비를 마무리 해보겠습니다. 이번 과정을 마무리하시면 여러분은 다음과 같은 CATIA 주요 기능을 습득하고 이해할 수 있을 것입니다. 우선적으로 기본적인 워크벤치의 기능들을 이해하고 계신 분들을 기준으로 작성하여 각각의 개별 명령어의 설명은 과감히 생략하였습니다. 기초서를 가지고 계신 분들께서는 이를 적극 활용하시기 바랍니다. 3차원 형상을 만들기 위해 필요한 2차원 프로파일을 생성하는 Sketcher, 3차원 솔리드 형상을 만들기 위한 Part Design, 3차원 곡면 설계를 위한 GSD, 단품들을 조립하고 분석하기 위한 Assembly Design, Space Analysis, 설계 효율을 높이기 위해 설계 형상과 변수 사이의 관계를 정의하는 Knowledgeware, Design Table, Formula, 가상 설계를 바탕으로 기구학적 구동을 정의하고 평가할 수 있는 DMU Kinematics, 설계 형상의 구조학적 강성을 평가하기 위한 Structural Analysis, 3차원 단품 또는 조립 형상을 생산을 위해 필요한 2차원 도면화 작업을 수행하는 Drafting 등 아마도 느끼시겠지만 CATIA를 이용한 전반적인 모든 기능을 다 다루실 수 있는 것입니다.

Part 01
작업 모델 소개 : Excavator?

Part 02
3차원 Modeling을 해보자 :
Sketcher, Part Design, Generative Shape Design
1. Bucket
2. Arm
3. Boom
4. Cylinder
5. 조종실과 프레임
6. 하부 주행체
7. 무한궤도(트랙)
8. Track
9. Link 01
10. Link 02
11. Pin

Part 03
똑똑한 설계 : Knowledge Advisor
1. Bucket Design - Knowledge
2. Cylinder - Design Table
3. Pin - Catalog

Part 04
가상 조립을 해보자 : Assembly Design
1. 중 조립
2. 대 조립
3. 조립 후 해두어야 할 일

Part 05
도면을 만들어보자 : Drafting
1. 단품도면 만들기
2. 조립도 만들기

Part 06
구조 해석을 해보자 : Structural Analysis
버킷에 가해지는 하중을 구해 보자!
01. 재질 적용하기
02. Mesh하기
03. 경계 조건 및 하중 조건 부여하기
04. Computing
05. 해석 결과 분석하기

Part 07
기구학 움직임은? : DMU Kinematics
메카니즘 구현하기
01. 작업 장치
02. 하부 주행부
03. 상부 선회부

Part 08
실제 같은 이미지 작업 : Photo Studio
1. 재질 적용 및 Environment 설정
2. 조명 설정
3. Shooting 설정
4. Rendering