FreeCAD는 멀티 바디(Multibody)를 지원 합니다.

FreeCAD는 완벽하게 멀티바디(Multi-body) 개념을 지원합니다. 특히 3D 기계 설계에 주로 쓰이는 Part Design 워크벤치에서 이 멀티바디 개념이 핵심적으로 사용됩니다. 하나의 파일(Document) 안에 여러 개의 독립된 Body를 만들고 관리할 수 있습니다.

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1. FreeCAD의 'Body' 개념

Part Design에서 1개의 Body는 단일 재질로 이루어진 연속된 하나의 덩어리(Single Solid)를 의미합니다.

하나의 Body 안에서 스케치를 하고 패드(Pad, 돌출)나 포켓(Pocket, 파기) 작업을 수행하면, 이 이력들이 순서대로 연산 되면서 하나의 덩어리로 합쳐집니다. 만약 하나의 Body 안에서 작업을 하다가 덩어리가 두 개로 분리되는 현상(Disjoint Solid)이 발생하면 FreeCAD는 에러를 뿜어냅니다.

 

2. 멀티바디(Multi-body)가 필요한 이유

하나의 파일 안에 Body를 여러 개 만드는 이유는 무엇일까요? (멀티바디 기반 마스터 모델링 설계 방법)

독립된 부품 설계: 볼트와 너트, 혹은 상판과 하판처럼 서로 분리된 부품들을 하나의 파일 안에서 서로 치수를 참조해가며 설계할 수 있습니다. 불리언 연산(Boolean Operations): A라는 Body에서 B라는 Body 형상을 빼버리거나(Cut), 합치는(Fuse) 등의 복잡한 결합 작업을 하기 위해 여러 몸체를 활용합니다

 

"기존의 개별 파트 조립(Multi-part In-Context) 방식은 복잡한 유기적 형상이나 맞물리는 부품을 설계할 때 구조가 꼬이기 쉽습니다. 반면, 멀티바디(Multi-body) 방식은 하나의 파일 공간을 공유하므로 설계 속도와 데이터 안정성 측면에서 압도적인 우위를 가집니다."

 

예시 :

제품 디자인 및 엔지니어링 실무에서 '마스터 모델 기법(Master Model Method)'과 '탑다운(Top-down) 설계'의 강력한 시너지를 보여주는 완벽한 사례

 

마스터 모델 기법의 핵심 개념 과정

1단계: 마스터 서페이스(외관) 정의

부품을 낱개로 따로 그리지 않고, 청소기 전체를 감싸는 유기적이고 연속적인 하나의 큰 마스터 외관(Master Surface/Solid)을 먼저 모델링합니다. 이를 통해 제품의 전체적인 스타일, 그립감, 유선형 곡선이 하나의 소스에서 완벽하게 제어됩니다.

 

2단계: 여러 개의 일반 바디로 분할 (Split)

완성된 단일 마스터 형상을 분할 평면(Split Plane)이나 파팅 라인(Parting Line)을 기준으로 '먼지 수집 챔버', '좌측 하우징(본체 외곽 껍데기)', '우측 하우징' 등의 독립된 개별 바디들로 쪼갭니다. 쪼개진 바디들은 마스터 모델의 곡면 데이터를 그대로 상속받기 때문에, 부품 간의 이격(유격)이나 단차가 발생할 확률이 0%가 됩니다.

 

3단계: 개별 엔지니어링 및 상세 설계 (Detailing)

분할된 각각의 바디 내부로 들어가 기계적 상세 설계를 진행합니다. 모터가 안착할 보스(Boss), 하우징을 지탱할 보강 리브(Rib), 배터리 장착 가이드, 먼지 필터 격벽 등을 이때 설계합니다.

 

기존 인-컨텍스트(In-Context) 조립 방식 대비 장점

보통 어셈블리 환경에서 한 부품을 켜놓고 다른 부품을 참조해가며 그리는 인-컨텍스트(In-Context) 방식은 다음과 같은 치명적인 한계가 있습니다.

참조 꼬임 현상 (Circular Dependency): A 부품을 고치면 B가 바뀌고, B가 바뀌면서 다시 A에 영향을 주어 파일 링크가 깨지거나 에러가 발생하기 쉽습니다. 데이터 관리의 어려움: 곡면이 복잡할수록 조립 구속조건을 관리하기가 매우 까다로워집니다

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보충 설명

1. 기존 방식: 멀티파트(Multi-part) 인-컨텍스트 조립

각각 독립된 파일로 분리된 상태에서 조립 환경을 통해 상대 형상을 쳐다보며 그리는 방식입니다.

[Part_A 파일] ----(어셈블리 공간에서 참조)----> [Part_B 파일] (후크 생성)                                                          (홈 생성 + 오프셋)

 

1) 작업 프로세스:

Part_A 파일에서 후크(암) 형상을 설계합니다. 어셈블리(Assembly) 창을 열고 Part_B 파일을 불러옵니다. Part_B 편집 상태로 진입하여 Part_A 후크의 모서리를 '외부 참조(External Reference)'로 따옵니다. 조립 공차를 주기 위해 일정 치수만큼 오프셋(Offset/Clearance)을 주어 홈(수)을 생성합니다.

 

2) 치명적인 단점

참조 꼬임(Circular Dependency): 실수로 상호 참조가 걸리면 파일 구조가 완전히 깨집니다. 외부 참조 관리 부담: 파일 경로가 바뀌거나 이름이 바뀌면 링크가 끊겨 에러가 발생합니다. 재생성(Rebuild) 지연: 마스터 형상이 바뀔 때 어셈블리 전체를 다시 계산해야 하므로 시스템이 무거워지고 오류 확률이 높아집니다.

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2. 혁신적인 방식: 멀티바디(Multi-body) 탑다운 설계

단 하나의 파일 안에서 공간과 이력을 공유하며 논스톱으로 해결하는 방식입니다.

[ 단 하나의 단일 파일 (.FCStd / .PRT) ]   ├── Body 1 (후크 부품)   └── Body 2 (상대 케이스 부품)   └── [불리언 연산 및 피처 가공으로 즉시 홈 생성]

 

1) 작업 프로세스:

동일한 파일 안의 Body 1에 후크 형상을 먼저 완벽하게 모델링합니다. Body 2(상대 부품)를 활성화한 뒤, Body 1의 후크 형상을 그대로 활용합니다. 아래의 강력한 전용 명령어들을 조합하여 딱 맞는 홈을 순식간에 생성합니다.

 

2) 치수 제어 도구들

결합/결합 해제(Combine/Boolean): 두 바디를 유기적으로 더하거나 뺍니다. 음형(Cavity/Indent): 상대방 바디의 형상을 도장 찍듯이 그대로 파내어 공간을 확보합니다. 면 이동/오프셋(Move Face / Offset): 파내어진 홈의 면들을 선택해 0.1mm 혹은 0.2mm 만큼 밖으로 밀어내어, 조립에 필요한 클리어런스(Clearance, 여유 공차)를 원클릭으로 확보합니다

 

* 실제 산업에서 멀티바디(Multi-body)FMF  많이 쓰는 경우

사출 플라스틱	금형 설계	용접 구조물	유기적 형상
스냅핏 리빙힌지 상/하 하우징 배터리 커버	core/cavity 분리 shutoff 생성	weldment cut list	곡면 분할 enclosure 설계

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멀티바디와 BOM (멀티바디 기반 Top-Down 설계)

하나의 파트 안에 멀티바디로 부품들을 만들고, 이를 개별 파트로 내보내 조립(Assembly) 및 BOM을 구성했다면, 원본 멀티바디 파트는 계속 보관해야 할까요? 부품 수정이 많습니다.

💡  양산 전까지는 ‘무조건’ 보관 및 유지해야 합니다. 최종 생산 단계에서는 개별 파트 중심으로 운영합니다.
        작업의 흐름은 아래와 같이 수행 합니다

• 설계 기준(컨셉 설계) = 멀티바디 master
• 상세 설계 = 개별 파트 (멀티바디 master 참조)
• 생산/BOM (양산) = 개별 파트 ( 멀티바디 master 참조 끊음, 독립 파트화 )+ assembly

PTC Creo Parametric 에서 매우 유명한 방식 Skeleton.prt ( Publish Geometry, Copy Geometry, Top-down Assembly 철학이 강합)         ↓ Part_A 참조 Part_B 참조 Assembly 참조 여기서 skeleton은: 아래 내용만 관리하고, 실제 solid는 각 part에서 생성 기준면 축 인터페이스 envelope

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멀티바디 설계의 장점	멀티바디 설계의 단점
1. 형상 일관성 유지 - 스냅후크 변경 시: 암/수 형상 동시 수정 가능 2. 수정 속도 빠름 - 특히 플라스틱에서 엄청 중요 3. 외부참조 감소 - 어셈블리 reference 지옥 감소 4. skeleton 역할 가능 - PTC Creo Parametric 기능과 유사한 철학 - Skeleton Model - Top-down Design	1. 마스터 파일이 “절대 기준”이 됨 - Master 깨짐 = 전체 깨짐 가능성 존재 2. 개별 파트 직접 수정하면 꼬일 수 있음 - 예: Upper.sldprt를 직접 수정 하면 다음 rebuild 때 Master 기준으로 덮여버릴 수 있음 3. 파일 의존성 증가 - 파일 이동 시:reference 깨짐, in-context 문제 가능

 

실제 현업에서 많이 쓰는 전략은 아래와 같습니다.
1. 초기 개발 단계
- 수정 많고. 요구 사항에 의해 형상 계속 바뀌기 떼문에 멀티바디 유지하며 설계를 합니다

2. 양산 시점에 참조 끊기(Break References)
- 독립 part화, BOM 안정화를 진행 합니다.

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실제 현업에서 설계 업무 적용을 위해, 룰을 정하여 사용 해야 합니다.(수정 권한 정의)

파일	수정 여부
Master (멀티바디 저 모델)	수정 가능
Child Part (개별 부품)	최소 수정
Assembly	조립만

 

by korealionkk@gmail.com