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재료 알루미늄 6061

무게 660g

 

"캠록의 성공은 빠른 프린팅 속도, 독특한 부품 제작 방식, 저렴한 비용으로 새롭고 흥미로운 실제 개발이 가능한 SPEE3D 기술이 가능하다는 것을 보여주었습니다."

레베카 머레이 박사(2019년 첨단 제조 얼라이언스 이사)

 

도전 과제

호주 해군의 주문형 금속 부품을 생산할 수 있는 SPEE3D 기술의 역량을 입증하기 위해서입니다. 이러한 부품 역시 군사 사양을 충족해야 하지만 3D 프린팅 부품의 공정은 기존 제조 방식과 근본적으로 다릅니다. 기존 방식은 이미 이러한 인증을 획득할 수 있는 경로가 확립되어 있습니다. 문제는 3D 프린팅 부품도 인증을 획득할 수 있는 경로를 구축하는 것이었습니다. 이 프로젝트는 찰스 다윈 대학교(CDU)와의 협업 프로젝트였습니다. 

솔루션

해결책은 관련 군용 사양에 따라 설계된 알루미늄 캠록 호스 피팅을 인쇄하고 기능 테스트를 통해 이 부품의 유효성을 검증하는 것이었습니다.

결과

결과물을 검증하고 아미데일급 순찰정에서 현장 테스트를 거쳤습니다. 긍정적인 결과를 통해 SPEE3D 기술로 인증 가능한 부품을 생산할 수 있는 가능성을 입증했습니다.

 

 

 

주요 이점

- 해군 함정 및 승무원의 다운타임 감소.

- 해상에서도 필요에 따라 부품을 사용할 수 있습니다.

- 비용 절감.

 

배경

찰스 다윈 대학교(CDU)는 2017년 SPEE3D와 제휴하여 업계 파트너, 업계 및 학계와 협력하여 실제 애플리케이션을 개발하고, 업계 절차 및 표준을 만들고, 3D 금속 프린팅을 위한 재료 개발을 추진하는 것을 목표로 하는 공동 이니셔티브인 첨단 제조 연합을 결성했습니다. 이 프로젝트는 이러한 목표를 달성하기 위한 지속적인 노력의 일환입니다.

부품 선택

연구팀은 호주 해군과 협의하여 해군 함정에서 일반적으로 교체가 필요한 부품을 파악했습니다. 선택한 부품은 50mm C형 알루미늄 캠록 호스 피팅이었습니다. 이 유형의 호스 피팅은 호스를 서로 연결하고 펌프와 같은 다른 장비에 호스를 연결하기 위해 아미데일급 순찰정에서 일반적으로 사용됩니다. 이 피팅은 항구에서 담수, 폐기물 및 해수를 이송하거나 소방과 같은 선상 용도에 사용됩니다.

해양 환경은 부식을 통해 이러한 호스 피팅의 열화를 가속화하여 종종 서비스 장애로 이어집니다. 이러한 피팅의 다양한 크기와 구성을 고려할 때, 필요에 따라 기존 조달 프로세스와 관련된 지연 없이 적절한 교체 부품을 인쇄할 수 있는 기능은 매우 매력적입니다.

캠록 호스 피팅은 필요한 임계 치수 및 공차, 승인된 재료 및 기능 요구 사항을 설명하는 표준 Mil-C-27487/A-A-59326에 따라 지정됩니다.

 

호주 해군 RAN 아미데일급 순찰선에 펌프를 위해 설치된 SPEE3D 프린팅 캠록

 

 

솔루션 검증

표준의 사양에 따라 최종 부품의 형상을 위한 3D 모델이 개발되었습니다. 이 형상을 구현하기 위한 프린팅, 열처리 및 후가공 공정은 설계 단계에서 고려되었으며, 부품의 형상은 프린팅 공정 및 후가공 단계의 제약 조건에 맞게 조정되었습니다.

부품은 6061 알루미늄으로 LightSPEE3D 프린터를 사용하여 프린팅한 후 확인된 표준의 요구 사항에 따라 테스트를 거쳤습니다. 치수 테스트 결과, 원재료 특성 및 공급업체, 기능 테스트 요구 사항 및 압력 테스트 결과를 자세히 설명하는 인증서가 작성되었습니다. 압력 테스트는 외부 NATA 공인 시험소에서 수행했습니다.

호주 해군의 내부 위험 평가 후, 해군 요원들이 현장에서 부품의 기능적 효율성을 확인하기 위해 테스트를 거쳤습니다. 3D 프린팅 피팅은 엔진 구동식 휴대용 소방 펌프 작동의 일부로 테스트되었습니다.

모든 테스트에서 이 부품은 기존 주조 및 가공 부품과 동등하거나 더 나은 성능을 보였습니다. 관련 사양의 모든 요구 사항을 충족했으며 HMAS 브룸의 직원들은 이 부품이 목적에 적합하다고 판단했습니다. NATA가 승인한 압력 테스트는 복잡한 형상을 가진 '실제' 부품에서 기능적 강도를 달성하는 프린팅 기술의 능력을 입증했습니다.

 

 

MODEL No.社, 재활용 바이오 수지·무독성 소재 활용 공정 친환경 전환 - 대량 맞춤 및 주문형 제조 가능, 주문부터 배송까지 8주로 신속한 납기 대응

▲ ‘MODEL No.’이 3D시스템즈의 최신 대형 3D프린터 ‘EXT 1070 Titan’과 폐활엽수로 재생된 바이오 수지를 사용해 제작한 맞춤형 가구구‘Gather Table and Stool’

소재비용의 획기적 절감과 다양한 소재 사용이 가능한 3D시스템즈의 산업용 고속·대형 펠릿압출 3D프린터가 친환경적인 맞춤형 가구 제작에 특화된 솔루션으로 자리매김하고 있다.

지난 2018년 미국 캘리포니아에 설립된 친환경 맞춤형 하이엔드 가구 전문기업 ‘MODEL No.(모델 넘버)’는 3D시스템즈의 펠릿압출 3D프린터 ‘EXT 타이탄(Titan)’를 활용해 온디맨드 제조 과정을 도입하고 톱밥과 기타 식물 기반 폐기물을 재활용한 바이오 수지 및 무독성 소재로 가구를 제작하면서 지속가능한 가구 산업으로 패러다임을 바꾸고 있다.

상업시설의 인테리어 트렌드는 대략 5년마다 바뀌고 있는데 인테리어용 가구 대부분은 해외에서 생산되며 석유 기반 플라스틱으로 기존 오래된 공정으로 제작돼 화물선으로 운반하는 일련의 과정에서 대량의 탄소를 배출하게 된다. 폐기물로 배출되는 대다수의 가구는 수명이 다하면 매립지에 버려지면서 환경오염을 유발하고 있다.

이에 ‘MODEL No.’의 창업자들은 적기에 제품을 공급하면서 현지에서 지속가능하게 맞춤형 가구를 제작할 수 있는 솔루션으로 3D프린팅을 선택했다. 그러나 중·대형 가구를 제작하는데 있어 기존 필라멘트 소재를 적층하는 3D프린터는 속도와 소재 선택의 한계가 있었다.

‘MODEL No.’는 3D시스템즈의 산업용 고속·대형 펠릿압출 3D프린터 ‘EXT Titan’을 주목했다. EXT Titan은 필라멘트 형태 소재가 아닌 기존 사출성형에서 쓰이고 있는 저렴한 펠릿을 사용하기 때문에 소재 비용을 1/10로 줄일 수 있다. 사용 소재도 일반 ABS, PLA 등 소재에서부터 탄소섬유, 유리섬유, 미네랄 같은 고기능 소재도 가능하다. 또한 사용 목적에 따라 펠렛 압출, 필라멘트 압출, 스핀들 등 3개의 툴헤드를 하이브리드로 구성해 효과적으로 조형물을 적층할 수 있다.

‘MODEL No.’은 디자인 파트너들과 공동 프로젝트를 통해 폐기물이 전혀 없는 제품을 디자인하고 3D프린팅에 사용될 친환경 소재를 개발했다. 샌프란시스코 베이 지역에서 재생 목재를 구해 CNC로 가공하고 공정에서 발생한 톱밥 폐기물을 가지고 3D프린팅용 바이오 수지 펠릿을 합성했다.

 

 

▲ ‘MODEL No.’가 제품 제작에 사용하는 3D프린팅용 바이오 수지 펠릿은 재생 및 재활용과 생분해가 가능한 지속 가능한 소재다.

‘MODEL No.’의 3D프린팅용 바이오 수지 펠릿 등 가구 제작에 사용하는 모든 소재는 재생 및 재활용과 생분해가 가능한 지속 가능한 소재로 인증 받았다. 또한 회사가 사용 중인 모든 소재는 5년 안에 퇴비화가 가능한 재생된 식물 폐기물로 만들었다.

 

‘MODEL No.’는 3D시스템즈의 최신 대형 3D프린터 ‘EXT 1070 Titan’을 3대 구축해 운영 중이다. 이 3D프린터와 폐활엽수로 재생된 바이오 수지를 사용해 ‘Gather Table and Stool’이라는 차세대 제품을 생산했다.

 

3D프린팅을 도입해 대량 맞춤 및 주문형 제품생산이 가능해지면서 디지털 제조로의 전환에도 성공했다. ‘MODEL No.’은 고객이 미리 디자인된 카달로그에서 제품을 맞춤으로 의뢰하면 모든 제품을 주문 생산을 통해 미국 또는 현지에서 제작하는 방식을 채택함으로써 재고관리에 필요한 시간과 비용을 없앴다. 또한 디자인 개발 시에도 CAD와 3D프린팅을 적극 활용해 빠르게 수정하면서 빠른 트렌드 변화에 적기 대응하고 있다.

‘MODEL No.’의 대부분의 제품의 주문부터 배송까지의 표준리드타임은 8주이며, 일반적인 대량주문은 약 12주 정도가 소요되고 있다. 이러한 리드타임은 기존 방식으로 제작되고 있는 맞춤형 가구의 리드타임보다 훨씬 빠른 수준이다.

모델넘버니처는 3D시스템즈의 EXT TitanTM Pellet 추출 프린터를 활용한 탑티어 가구를 제작하는 친환경적인 첨단 접근 방식으로 업계 혁신을 일으키고 있습니다. 톱먼지와 식물 기반 폐기물을 3D 프린트 가능한 소재로 업사이클링부터 EXT 1070 Titan Pellet 3D 프린터 3종을 활용한 3D 프린팅으로 수요 제조 프로세스를 채택하기까지, Model No가 끊임없는 성과를 추구하며 계산 디자인, 재료 과학, 고급 제조 기법을 원활하게 통합하는 방법을 한국기술을 통해 알아보면 좋을 것 같다.

3D프린팅을 지속가능한 생산공정의 핵심으로 점찍은 ‘MODEL No.’

매해 성장 목표를 초과 달성하고 있으며 3D프린터를 추가해 생산능력을 확대하고 있다.

WarpSPEE3D를 통한 HAMR의 성공: ColdSpray를 통해 비즈니스를 성장시킨 방법

 

오픈하우스 리본

3D 프린터를 구동하는 페이저 노즐과 같은 획기적인 기술은 이미 고객 투자에 대한 상당한 수익을 제공하기 시작했습니다. 그리고 HAMR Industries LLC 와 같은 상대적으로 새로운 회사의 경우 이는 시장에서 발판을 마련할 뿐만 아니라 진정한 경쟁 우위를 창출하는 데 도움이 됩니다.

R&D 중심 기업인 HAMR(Highly Advanced Materials Research)은 특수 응용 분야를 위한 첨단 소재를 개발하기 위해 출범했습니다. 이 프로세스는 평균 5~10년 정도 소요됩니다.

그러나 주요 장기 프로젝트가 진행되는 동안 보다 즉각적인 현금 흐름 문제를 해결해야 했습니다. 그리고 2020년에는 AM(적층 가공) 형태의 솔루션이 출시되었습니다.

Penn State 졸업생이자 HAMR 창립자인 Dr. Michael Schmitt와 Dr. Jeremy Schreiber는 항공우주, 에너지, 방위 분야가 상당한 AM 시장 기회를 의미한다는 사실을 알고 있었습니다. 고객이 대형 단조품과 주조품을 효율적으로 또는 비용 효율적으로 확보하기 위해 꾸준히 노력하고 있었기 때문입니다.

그러나 이러한 기회를 포착하고 이 새로운 혁신 공간에서 성공적으로 경쟁하려면 두 회사가 표준 AM 기술 이상의 것을 제공해야 합니다.

그들에게는 뭔가 혁명적인 것이 필요할 것입니다.

새로운 접근 방식

HAMR은 비전통적인 합금이 필요한 전문 생산 서비스를 제공하고 크고 복잡한 부품을 경쟁사보다 더 빠르고 저렴하게 제조하기를 원했기 때문에 콜드 스프레이 AM과 WarpSPEE3D 프린터로 전환 했습니다 .

WarpSPEE3D의 대형 제작판과 빠른 인쇄 시간을 통해 대규모 및 복잡한 설계를 모두 처리하고, 일반적인 AM 프린터가 처리할 수 없는 합금으로 작업하고, 고급 프로토타입과 제품을 반복하고 제공하는 능력을 크게 가속화할 수 있었습니다.

결과적으로, 이를 통해 팀은 까다로운 환경을 위한 복잡한 설계가 시급히 필요한 고객과 함께 다양한 비즈니스 기회를 포착할 수 있었고 회사가 장기적인 R&D 프로젝트를 지원하는 데 필요한 수익을 신속하게 창출할 수 있었습니다.

이 회사는 여러 DoD 계약을 체결하고 Fortune 500대 기업 3곳과 프로토타입 계약 및 구매 주문을 확보할 수 있었습니다. 그리고 WarpSPEE3D 생산 시스템을 가동하고 1년 이내에 HAMR은 팀 규모를 두 배로 늘릴 것이며 향후 2년 내에 다시 두 배로 늘릴 계획입니다.

특허기술

HAMR 성공 스토리는 WarpSPEE3D의 기능을 강화하는 획기적인 기술 로 시작하고 끝납니다 .

운동 에너지의 힘을 활용하는 고유한 페이저 노즐부터 도구 경로 개발을 자동화하는 선구적인 소프트웨어에 이르기까지 WarpSPEE3D는 금속 AM 발전의 중요한 도약을 나타냅니다.

그리고 이를 통해 HAMR과 같은 회사가 수익을 창출할 수 있습니다.

신속한 처리, 비용 절감, 재료 품질 향상은 HAMR이 고객에게 전달할 수 있는 이점 중 일부에 불과하며, 이를 통해 고객은 경쟁에서 앞서고 진정한 시장 리더가 될 수 있습니다.

3D 스캐닝을 통한 조각 유물 재현-아르헨티나의 기업인 Dryada 3D Printer SRL은 3D 스캐닝 및 프린팅 기술을 사용하여 Urunday 재단을 위해 미켈란젤로의 상징적인 다윗 조각을 복제했습니다. 이 복제품은 레시스텐시아라 불리는 “조각의 도시”에 설치되어 650개 이상의 조각들 사이에서 빛났습니다.

 

이름: Urunday 재단 (Fundación Urunday)

서비스: 세계 각지의 예술가들을 통합하여 조각 유산을 보존하고 레시스텐시아의 “조각의 도시”의 정체성을 강화하는 것

위치: 아르헨티나, 차코, 레시스텐시아

요구 사항: 미켈란젤로의 상징적인 다윗 조각의 복제물 제작

해결책: EinScan Pro 2X 2020, FreeScan UE 7, 3D 프린터

결과: 동일한 크기의 다윗 복제품이 만들어져 레시스텐시아에 새로운 관광 명소로 선보였습니다.

 

LIST

1 레시스텐시아에 다윗 조형물을 세운 이유는 무엇일까요?

2 3D 스캐닝과 3D 프린팅 기술로 데이비드를 복제하는 이유는 무엇일까요?

3 테크노 하트를 가진 3D 다윗

4 결론

레시스텐시아에 다윗 조형물을 세운 이유는 무엇일까요?

1989년에 차코 출신의 유명한 조각가인 팔리시아노 고메스가 Urunday 재단을 창설하고 그를 주재로 스컬프처 비엔날레를 촉진했습니다. 매 두 해마다 10명의 국제 조각가들이 일주일 동안 관중 앞에서 새롭고 미발표된 작품을 창작하고 나중에는 도시의 유산이 됩니다. 그의 꿈 중 하나는 이 상징적인 다윗이 레시스텐시아로 올 수 있도록 하는 것이었습니다. 레시스텐시아는 650개 이상의 옥외 조각물을 보유하고 있어 차코 주민들에 의해 도시의 또 다른 주민처럼 숭배받고 있습니다.

파브리시아노는 친한 친구들 사이에서 “다윗이 생기면 그를 만나기 위해 이탈리아에 갈 필요가 없을 것”이라고 말했습니다.

 

▲ 이탈리아 피렌체의 아카데미아 갤러리에 있는 미켈란젤로의 다윗 원본.

 

3D 스캐닝과 3D 프린팅 기술로 데이비드를 복제하는 이유는 무엇일까요?

재단이 다윗을 복제하고자 했을 때 Cárcova 박물관이 다윗의 원본의 공인 석고 몰드를 빌려주어서는 안 되는 위험을 감수할 의사가 없었습니다. 재단은 여러 대안을 시도했지만 Denise Di Federico와 Gisela Kraisman을 만날 때까지 해결책을 찾지 못했습니다.

Denise Di Federico는 예술가이자 Dryada 3D Printer SRL의 매니저로 3D 프린팅 및 3D 스캐닝에 중점을 둔 기업입니다. Gisela Kraisman은 전통 조각가이자 폭넓은 배경을 가진 3D 조각가입니다. 그녀는 새로운 기술을 소개하고 프로젝트에 합류했습니다. 3D 스캐닝은 원본 주조물을 손상시키지 않고 디지털 쌍둥이를 만들 수 있게 합니다. 결국 박물관은 3D 스캐닝과 프린팅을 통해 다윗을 재현하는 데 동의했습니다.

테크노 하트를 가진 3D 다윗

3D 디지털화 기술을 사용하여 다윗을 복제하는 것은 3단계의 과정을 거칩니다. EinScan Pro 2X 2020및 FreeScan UE 7을 활용하여 팀은 다윗을 스캔하여 정확한 3D “디지털 쌍둥이”를 만들었습니다. “전통적인 과정이 수개월 걸리는 데 비해 우리는 2일 동안 스캐닝을 완료했습니다. 우리는 훨씬 더 빠르게 작업을 수행했고 작업이 위험에 노출된 적은 없었습니다.”라고 Denise Di Federico가 말했습니다.

 

▲ FreeScan UE 7로 다윗 조각상의 석고 몰드를 3D 스캔합니다.

 

▲ Denise와 Gisela가 Cárcova 박물관에서 3D 스캐닝 과정을 진행하고 있습니다.

 

디지털화 후 PC에서 정확한 다윗을 가지게 된 후 디지털 복원이 이루어졌습니다. 특별한 소프트웨어를 사용하여 3D 디지털 몰드가 생성되었습니다.

 

▲ Gisela가 3D로 다윗 모델을 편집하고 있습니다.

 

모델은 3D 프린팅과 호환되는 100개의 부분으로 나누어졌으며, 그런 다음 인쇄되었습니다. 프린팅에 선택된 재료는 폴리락틱 애씨드(PLA)로, 이는 생분해성으로 대기를 오염시키지 않고 지구의 자연적인 순환에 자연스럽게 재통합될 수 있습니다.

팀은 이러한 다양한 부품을 몰드로 조립한 다음 날씨에 강한 수지 재료를 사용하여 주조물로 만들었습니다. 주조에 선택된 재료는 모든 종류의 보트 건설에 사용되는 해양 수지로, 환경 및 모든 날씨 조건에 견딜 수 있습니다. 이 복제품은 100년 이상 야외에 놔둘 수 있습니다.

 

▲ 3D 프린팅된 부품 중 일부입니다.

 

이 복제품은 원본과 거의 동일합니다. 이것은 아르헨티나에서 예술 작품이 3D 디지털화 기술을 사용하여 복제된 첫 번째 경우이며, 단 4개월 만에 이루어졌습니다.

결론

SHINING 3D의 첨단 솔루션의 힘으로 Urunday 재단은 거의 불가능한 것을 달성하여 레시스텐시아에 미켈란젤로의 다윗과 동일한 크기의 복제품을 선보였습니다. 이 놀라운 업적은 도시의 조각 유산을 풍부하게 했을 뿐만 아니라 멀리서 온 관광객을 끌어들여 예술, 문화 및 혁신을 축하하게 했습니다.

 

과제 : 예루살렘에 있는 Nahon 이탈리아계 유대인 미술관(Nahon Museum of Jewish Art)에서 가상 웹 전시회를 위해 세계에서 가장 오래된 유대교회당 중 하나인 만투아를(Mantua)궤를 초고화질 3D 스캔 제작하는 미션

 

솔루션 : Artec Eva, Artec Studio, Autodesk Memento, Atangeo Balancer, Meshlab 및 Adobe Photoshop

결과 : 미술관의 방문객들이 온라인에서도 자세히 볼 수 있도록 Artec Eva로 500년의 역사를 디지털화

만투아의 성스러운 율법 궤(Holy Torah Ark of Mantua)는 예루살렘의 Nahon 이탈리아계 유대인 미술관에서 가장 희귀하고 인상적인 전시회 중 하나입니다. 1543년 이탈리아 만투아에서 가장 뛰어난 장인들이 만든 성스러운 율법 두루마리를 보관하기 위해 고안된 이 독특한 나무 궤는 원래 금박 조각으로 장식된 세계에서 가장 오래된 궤 중 하나입니다. 그 양식은 언약의 궤가 들어있는 것으로 여겨지는 예루살렘의 성서 속 성전의 양식을 반영합니다. 그것은 건물의 형태로 설계되었으며 기둥과 기둥머리와 같은 건축적 요소가 특징입니다.

 

건설 당시부터 현재까지 만투아 궤는 여러 번의 화신을 거쳤습니다. 마침내 제2차 세계 대전 이후 유대인 공동체가 쇠퇴하면서 궤는 예루살렘으로 보내져 현재의 보금자리에 놓였습니다. 그곳에 도착한 후 대대적인 개조, 보존 및 복원 작업을 거쳐 멋진 현재 상태를 되찾았습니다.

그러나 미술관의 일반 방문개과 웹 사이트 방문객에게는 이 궤의 상징성과 특징에 관한 특별한 역사는 아직 알려지지 않았습니다. 그 크기와 위치 때문에 정밀 검사가 불가능하고 눈에 보이는 특징조차 충분히 감상할 수 없습니다.

 

▲ 궤가 원래 있었던 만투아의 스콜라 그란데(Scola Grande) 회당

20세기 초에 찍은 사진, Nohon 미술관 제공

 

2015년에 Nahon 미술관은 궤의 이야기와 그 여정, 그리고 유대계 이탈리아인의 삶의 맥락에서 그 역사적 의미를 전하는 프로젝트를 시작했습니다. 웹사이트 예루살렘의 만투아는 만투아 유대인 공동체의 역사, 삶, 문화와 이 궤가 여러 세대를 거쳐 공동체 사람들에게 의미하는 중요성을 설명합니다. 

이러한 이유로 인해 미술관은 3D로 궤를 스캔하여 방문객들이 직접 또는 가상에서 궤에 완전히 접근할 수 있도록 하는 야심 찬 노력을 시작하게 되었습니다.

 

▲ 궤의 반짝이고 대칭적이며 반복적인 패턴

(이미지 제공 : Moshe Caine 교수)

크기, 형상 및 텍스처의 복잡성으로 인해 만투아 궤를 스캔하는 데는 다음과 같은 특정 문제가 야기되었습니다.

• 궤의 윤곽 - 매우 복잡하며, 직접적인 시각적 접근이 불가능한 수많은 영역. 또한, 궤는 미술관 벽에 너무 가까이 서 있어서 스캐너가 차단된 표면에 도달하는 데 필요한 각도에 배치할 수 있는 공간뿐만 아니라 스캔 장비가 작동할 수 있는 공간이 거의 남아있지 않습니다.

• 궤는 처음에는 나무로 만들었습니다. 그러나 금박으로 코팅되어 있어 매끄럽고 반짝이는 궤의 전체 표면은 3D 스캐너로 캡처하기 가장 어려운 표면 중 하나입니다. 스캔할 시간이 되었을 때, 표면은 무광 분말로 코팅하는 것은 허용하지 않았고 실용적이지도 않았습니다. 설사 그랬다고 해도 궤 표면의 질이 달라졌을 것 입니다.

• 셋째, 궤의 윤곽은 복잡하면서 패턴이 반복적이어서 여러 스캔을 정렬하고 융합하는 작업이 다소 복잡합니다.

• 마지막으로 궤의 크기(3m 이상의 높이)는 스캔 과정을 더욱더 어렵게 만들었습니다.

작업의 복잡성을 평가한 후 궤를 디지털화하는 데에는 최고 품질의 도구가 필요하다는 것이 명백해졌으며, 미술관은 Artec 3D의 공식 골드 파트너인 텔아비브의 Caliber Engineering and Computers Ltd에 눈을 돌렸습니다. 당시 Caliber의 책임자였던 Zvi Gritberg는 즉시 프로젝트에 투입되었습니다. 회사에서 일반적으로 수행한 기술 엔지니어링 CAD 프로젝트와는 너무 다르기 때문에 그는 이 프로젝트의 전문적 과제와 독특한 문화적 가치를 모두 인식하여 무료로 자원하여 수행했습니다.

 

▲ Artec Eva 스캐너로 궤 스캔하기(이미지 제공 : Nahon 미술관)

궤를 철저히 조사한 후 Caliber 팀은 Artec Eva가 작업에 가장 적합한 스캐너라고 결정했습니다. "휴대용 스캐너 중 괴물"이라고 불리는 이 구조 광 3D 스캐너는 최대 0.1mm의 뛰어난 정확도와 탁월한 해상도로 중대형 물체를 캡처하는 데 탁월하며, 심지어 검은색과 광택이 있는 표면에서도 뛰어난 해상도로 시중의 다른 스캐닝 솔루션보다 뛰어난 성능을 제공합니다.

게다가, Eva는 가볍고 빨라서 햇살이 좋은 날 외부에서도 불빛이 희미한 갤러리 내부 깊은 곳에서든 이상적인 환경과는 거리가 먼 스캔 환경에서 역사적 물품, 조각, 기념물들을 캡처할 때 특히 유용합니다.

 

궤를 근본적으로 철저히 캡처하고 스캐닝 팀이 물체 상단에 쉽게 접근할 수 있도록 미술관에 특수 비계가 설치되었습니다. 일반적으로 중간 크기의 물체에 사용되었던 Eva가 그렇게 큰 물체를 캡처하는 것은 개인적인 도전이었습니다. 팀이 스캔을 완료하는 데 3일에 걸쳐 15시간이 걸렸고, 이후 여러 스캔을 정렬, 청소 및 융합하는 데 몇 시간이 더 걸렸습니다. 전체적으로 78개의 개별 스캔이 만들어 졌습니다. 최종 모형은 700MB가 넘었고 다각형의 수는 1,600만 개가 넘었습니다.

▲ 위에서 궤 스캐닝(이미지 제공 : Nohon 미술관)

"궤의 큰 크기에도 불구하고 우리는 궤의 텍스처와 형성 덕분에 첫 번째 시도부터 Artec Eva로 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다. 스캔 후 Artec Studio 소프트웨어를 사용하여 사무실에서 모든 작업을 완료할 수 있었습니다. 추가로 스캔과 수리를 하기 위해 다시 올 필요가 없었습니다."라고 Caliber Engineering의 CEO인 Guy Engel이 말했습니다.

▲ Artec Studio에서 결과 미리 보기(이미지 제공 : Nahon 미술관)

초기 처리 단계 이후 Caliber 팀은 원본 스캔의 품질을 유지하면서 파일 크기를 줄였고, 3D 모형을 보정하여 공개용으로 준비했습니다. 이 시점에서 파일은 Caliber에서 예루살렘에 있는 Hadassah Academic College의 사진 통신학과의 Moshe Caine  부교수에게 전달 되었습니다. 문화유산 보존을 위한 3D스캐닝 및 사진 측량 솔루션에 대한 폭넓은 지식과 경험을 가진 Caine 교수는 궤의 3D 모형을 완벽하게 다듬었습니다.

 

Caine 교수의 스캔 처리 작업 흐름은 다음과 같이 진행되었습니다.

Autodesk(베타) Memento 소프트웨어를 사용하여 메시의 사소한 결함을 미세 조정, 청소

뒷벽과 바닥 추가. 궤는 미술관 벽에 설치되어 있어서 밑면을 스캔할 수 없었습니다. 이러한 것들을 거짓으로 표현하기보다는 컴퓨터로 간단한 벽과 바닥을 만들어 모델에 추가하기로 했습니다.

텍스처 맵의 이미지 처리. 스캔 단계 동안 세심하게 작업을 했음에도 불구하고, 작은 결함은 여전히 남아 있고 궤의 색상은 부정확했습니다. 이후 DSLR 니콘 카메라를 이용하여 추가 촬영을 진행하였고, 보정된 표면은 원래의 UV앱에 융합하였습니다. 이러한 목적을 위해 다음과 같은 다양한 방법을 테스트했습니다.

• Meshlab의 래스터에서 매개 변수화 및 텍스처링

• 맵을 PSD(Photoshop) 파일로 내보내고, Photoshop에서 수정 후, 수정된 모형을 다시 가져온 다음 내보내기

• Photoshop에서 OBJ 파일을 열고 텍스처 레이어에서 직접 작업하기. 궁극적으로 만족스러운 결과가 나올 때까지 위의 기법들을 병행해서 사용했습니다.

• Photoshop 소프트웨어로 최종 텍스처 맵에서 컬러 보정을 하였으며, 유일하게 실제 궤만 참조하였습니다.

수십 개의 역사적 유물을 스캔한 후 Caine 교수는 3D 스캔 및 처리 작업 흐름에 대한 자신의 접근 방식을 다음과 같이 상세히 설명했습니다.

"문화 유산을 3D 스캔하려는 사람들을 위해 한 가지 중요한 조언을 하겠습니다. 천천히 신중하게 작업하십시오. 서두르지 마십시오. 가능한 한 물체에 가깝게 이동하십시오. 소프트 라이트를 많이 사용하십시오. 그리고 다음 말을 기억하십시오. '쓰레이가 들어가면, 쓰레기가 나온다.' 결과는 그 작업에 쏟는 노력과 주의만큼 좋을 것입니다."

 

▲ Caliber와 Moshe Caine가 제작한 Sketchfab상의 만투아 궤

Caine 교수가 꼼꼼한 스캔 처리 과정을 마치자, 최종 모형은 대중이 볼 수 있도록 만투아 유대인 공동체의 예술에 전념하는 예루살렘의 Nahon 미술관 웹 사이트 예루살렘의 만투아에 업로드되었습니다. 또한, 궤 옆에는 터치스크린이 장착된 현장 키오스크가 설치되어 미술관 관람객들이 모든 각도에서 웅장한 역사 전시물을 보고, 확대 및 축소하여 모든 세부저인 부분을 자세히 볼 수 있으며, 가장 중요한 것은 핫스팟을 통해 역사적 인공물의 다양한 면에 대한 관련 정보에 즉시 접근할 수 있도록 하였습니다.

모형에 대한 전반적인 반응은 매우 긍정적이고 열정적입니다. 미술관 직원과 케인 교수에 따르면 사람들은 특히 궤를 모든 각도에서 가까이서 살펴볼 수 있다는 점을 높이 평가합니다. 

이는 3D 모형의 마술이며, 2D 이미지나 만투아 궤만큼 큰 물리적 물제는 일반적으로 경쟁할 수 없습니다. 이와 같은 프로젝트는 3D 스캐닝 기술이 어떻게 우리가 인지하는 방식을 변화시키고 문화 유산을 보존할 수 있는지를 보여주는 놀라운 예입니다.

1,500년대에 만투아 유대인 공동체의 시민과 구성원은 그들의 후손들이 500년이 지난 후에도 그들 공동체의 상징적인 유물을 안전하게 볼 수 있을 뿐만 아니라 집을 떠나지 않고도 360도로 가까이에서 볼 수 있을 것이라고는 상상조차 할 수 없었습니다.