FreeCAD 배우기] 재질(Materials) 파일 지정 하기

■ 재질 파일 간의 정합성(Consistency) 관리

ERP의 재질 정보와 CAD/CAE 재질 파일 간의 정합성(Consistency) 관리는 제조/설계 기업에서 매우 중요하지만, 현실적으로 가장 자주 깨지는 영역 중 하나입니다. 자동화나 동기화 체계가 없으면 시간이 지남에 따라 ERP 코드와 CAD 재질 파일 간 mismatch(불일치)가 발생할 수밖에 없습니다.

ERP의 재질 정보는 사내 기준 입니다. 설계자는 기준으로 입력해야 하며, 기준을 적용했는지 검증 해야 합니다. 

1. 정합성이 깨지기 쉬운 구조적 이유

ERP와 CAD/CAE는 재질을 바라보는 목적과 필요한 속성이 완전히 다릅니다.

• ERP의 관점 (구매/재고/원가):
  • 재질 코드, 구매처, 단가, 품번, 규격(SUS304, AL6061 등), 재고 단위.
  • 비교적 정적인 데이터이며, 물성치(밀도, 탄성계수 등)에는 관심이 없습니다.
• CAD/CAE의 관점 (설계/해석):
  • 밀도(Density), 열전도율, 포아송비, 항복강도, 렌더링 질감(Color/Texture).
  • 3D 모델 무게 계산, 구조/열 해석, 도면 표제란 표기를 위해 필수적인 물리적 데이터입니다.

두 시스템의 목적이 다르다 보니, 보통 CAD 작업자가 임의로 재질을 선택하거나 CAD 내 재질 라이브러리와 ERP 코드 간의 매핑 규칙이 관리되지 않으면서 정합성에 문제가 생깁니다.

 

2. 정합성이 깨졌을 때 발생하는 문제

• 무게 및 원가 오차: CAD에서 밀도가 잘못 설정된 재질을 적용하면 3D 모델의 중량 계산이 틀어져, 최종 제품 무게나 물류/재료비 산정에 오차가 발생합니다.
• 구조 해석(CAE) 오류: 잘못된 물성치(탄성계수, 항복강도 등)가 들어가면 해석 결과 자체가 무용지물이 됩니다.
• 도면/BOM 불일치: CAD 도면 표제란의 재질명과 ERP 출하/구매 BOM의 재질 코드가 달라 현장에서 혼선이 발생합니다.

 

3. 정합성을 유지하고 관리하는 표준 프로세스 (Best Practice)

기업에서는 이러한 불일치를 막기 위해 PLM(Product Lifecycle Management) 또는 중앙 재질 라이브러리 연동을 통해 정합성을 유지합니다.

[ERP 기간시스템]
  - 마스터 재질 코드, 규격, 단가, 구매처
         │
         ▼ (동기화 / API 연동)
[PLM / 중앙 재질 DB (Material Master)]
  - ERP 기본 정보 + CAD/CAE 물성치(밀도, 탄성계수 등) 결합/검증
         │
         ▼ (CAD 라이브러리 자동 반영/매핑)
[CAD / CAE (Freecad, Creo, NX, 솔리드웍스 등)]
  - 검증된 .mtl/.mat 파일 적용 ➔ 3D 모델, 도면, 해석 진행

 

핵심 관리 포인트

1. 단일 진실 공급원(Single Source of Truth) 지정:
   • ERP의 재질 코드(Item Code)를 Key 값(기본키)으로 사용해야 합니다.
   • CAD의 재질 파일(.mtl 등) 이름이나 파일 내부 매개변수(Parameter)에 ERP의 구분 코드를 필수 속성으로 포함시킵니다.
2. PLM을 통한 물성치 승인 절차:
   • ERP에서 기본 재질 코드가 생성되면, 설계/재료 담당자가 해당 코드에 구조 해석 및 설계에 필요한 물성치(밀도 등)를 입력·승인합니다.
3. CAD 재질 파일 자동 생성/매핑:
   • 사용자가 CAD 내에서 임의로 밀도를 수정하지 못하도록 권한을 제어하고, PLM/DB와 연동된 정식 재질 라이브러리만 선택하여 3D 모델 파라미터에 주입되도록 구성합니다.

아래와 같은 방법으로 설계자들이 사전 정의돤 재질 파일만 선택 할 수 있도록 해야 합니다

 

• 단계별 검색 (또는 순차 검색): 대분류(시)부터 중분류(구/군), 소분류(동/읍/면)까지 순서대로 좁혀가며 주소를 찾는 방식을 뜻하는 보편적인 용어입니다.
• 종속형 드롭다운 (Cascading Dropdown): 상위 항목을 선택하면 하위 항목의 목록이 동적으로 바뀌는 UI 컴포넌트를 부르는 개발/디자인 용어입니다.
• 계층형 다이얼로그 (Hierarchical Dialog): 데이터가 트리 구조(나무 구조)처럼 상위와 하위의 위계 관계를 가지고 연결되어 있는 선택 방식을 의미합니다.

 

 

ERP 재질 정보와 CAD/CAE 재질 파일의 정합성은 자연스럽게 유지되지 않으며,
ERP-PLM-CAD 간의 속성(Attribute) 매핑 및 라이브러리 중앙 관리 체계를 갖추어야만 오차 없이 유지될 수 있습니다.

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■ ERP < = > CAD/CAE 간의 재질 데이터 정합성을 유지

ERP의 재질 마스터 정보와 CAD/CAE 간의 재질 데이터 동기화를 자동화하고 정합성을 유지하기 위한 시스템 구축 방안

1. ERP-CAD 재질 자동화 시스템 구조

가장 안정적이고 범용적인 방식은 ERP와 CAD 사이에 중간 데이터 관리 레이어(PLM 또는 중앙 Material DB)를 두고, 이를 매개로 동기화하는 구조입니다.

┌──────────────┐      API / DB Link      ┌────────────────────────┐      CAD API / Script      ┌──────────────┐
│  ERP 시스템  │  ─────────────────────> │  PLM / 중앙 Material DB │  ────────────────────────> │   CAD 시스템 │
│ (구분코드,구매처)│  <────────────────── │ (밀도, 탄성계수, .mtl)   │  <──────────────────────── │ (Creo, NX 등)│
└──────────────┘      매핑 결과 환류      └────────────────────────┘        파라미터 주입/검증     └──────────────┘

 

2. 단계별 자동화 구현 방안

1단계: ERP 마스터 데이터 연동 (Batch 또는 Real-time Sync)

• 동기화 방식: REST API, gRPC 또는 DB Link를 이용해 ERP의 재질 마스터(구분 코드, 재질명, 규격, 구매처, 단가 등)를 주기적으로 수집합니다.
• Key 값 고정: ERP의 Item Code 또는 Material Code를 Unique Key로 지정하여 데이터 유일성을 확보합니다.

2단계: 중앙 Material DB 및 승인 워크플로우 구축

• 물성치(CAD/CAE) 확장: ERP에서 넘어온 기본 정보에 설계/해석용 물성치 데이터(밀도, 탄성계수, 포아송비, 항복강도 등)를 추가 매핑합니다.
• 버전 및 권한 관리:
  • 재질 물성치는 승인된 관리자(재료/설계 팀장)만 수정 가능하도록 권한을 제한합니다.
  • 물성 변경 시 버전(Rev)을 부여하여 과거 모델링 데이터와의 호환성을 유지합니다.

3단계: CAD 라이브러리 자동 생성 및 파일 변환

• CAD 전용 포맷 스크립트화: 중앙 DB에 저장된 물성치를 각 CAD 엔진이 인식할 수 있는 전용 파일 형태(예: PTC Creo의 .mtl, NX의 .xml 등)로 자동 변환/생성합니다.
• 서버 기반 라이브러리 동기화:
  • 사용자가 CAD를 실행하거나 로그인할 때, 서버의 최신 재질 라이브러리 폴더로 자동 배포(Sync)되도록 설정합니다.

4단계: CAD API를 활용한 모델 내부 파라미터 자동 주입 및 검증

• CAD Custom Add-in (VBA / C++ / Java / Python API 활용):
  • CAD 내에 전용 Material Picker UI를 탑재하여, 설계자가 중앙 DB와 연동된 재질만 선택할 수 있게 유도합니다.
  • 재질 선택 시, CAD 모델의 속성(Model Parameter)에 ERP 코드, 밀도, 재질명이 자동으로 입력되도록 API 호출을 처리합니다.
• 설계 저장/Check-in 시 정합성 검증 (Validation):
  • 모델 저장 또는 PLM Check-in 시점에 ‘모델 내 재질 코드’와 ‘현재 ERP/DB의 재질 정보’를 비교하는 자동 검증 스크립트를 실행합니다.
  • 밀도 값이 수동으로 변경되었거나 legacy 코드일 경우, 경고 메시지 출력 및 Check-in 차단 로직을 적용합니다.

 

3. 핵심 자동화 검증 포인트 요약

구분	주요 자동화 로직	비고
단방향/양방향 연동	ERP ➔ DB (기본 정보) / DB ➔ CAD (물성치) / CAD ➔ PLM/ERP (BOM)	데이터 단일 진실 원칙(SSOT) 준수
밀도(Density) 동기화	CAD 모델 파라미터 중 MASS_DENSITY를 DB 표준값으로 강제 세팅	중량 오차 및 구조 해석 오류 방지
도면 표제란 연동	CAD 모델 속성의 ERP 재질 코드가 2D 도면 표제란(Title Block)으로 자동 전달	도면-구매 BOM 불일치 해결

 

4. 기대 효과

1. 인적 오류(Human Error) 제거: 설계자가 밀도나 재질명을 수동 입력하며 발생하는 오류 원천 차단.
2. 해석/중량 정확도 향상: 표준화된 CAE 물성치 자동 주입으로 구조 해석 결과의 신뢰성 확보.
3. BOM 및 원가 산정 정합성 극대화: CAD 설계 단계부터 ERP 구매 코드가 매핑되어 출하 BOM 작성 시 재질 코드 누락 방지.

 

 

FreeCAD 배우기] 물성치 파일 설정 하기

 

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by korealionkk@gmail.com