NX Generative Design 기능 소개 - 최적화 설계
Siemens NX Generative Design
AI가 스스로 최적의 형상을 찾아내는 생성설계(Generative Design)는 제품 개발 속도를 높이고, 강성과 효율을 동시에 극대화하는 새로운 패러다임입니다. Siemens NX는 이 기술을 ‘설계–해석–제조’의 하나의 연속된 워크플로로 구현합니다.
지멘스의 NX는 단순히 형상을 모델링하는 도구를 넘어, 디지털 엔지니어링 환경 전반을 통합하는 플랫폼으로 발전했습니다. 특히 생성설계(Generative Design)는 설계자가 목표와 제약조건만 지정하면 NX가 최적의 형상과 재료 배치를 스스로 탐색합니다. 이는 반복적이고 비효율적인 수작업 모델링을 대체하며, 더 가볍고 강한 구조를 단시간에 얻을 수 있는 혁신적인 접근입니다.
하중과 구속조건, 설계 공간, 목표(예: 무게 최소화, 강성 유지)를 설정하면 NX의 알고리즘이 재료를 점진적으로 제거하고 남길 부분을 결정합니다. 그 결과물은 자연물처럼 유기적인 형상을 띠며, 설계자가 생각하기 어려운 효율적인 구조를 제안합니다.
토폴로지 최적화(Topology Optimization)
NX의 생성설계는 토폴로지 최적화 기능을 중심으로 작동합니다. 이 기술은 구조적 강도를 유지하면서 재료를 최소화하는 방법을 자동으로 계산하여, 항공·자동차·의료 기기 분야에서 경량화 설계의 핵심으로 활용됩니다.
Topology Optimization for Designers (NX30556)은 설계자를 위한 간소화된 환경으로, 복잡한 해석 지식 없이 하중과 제약조건을 정의해 손쉽게 최적화를 실행할 수 있습니다. 결과는 바로 편집 가능한 CAD 지오메트리로 변환되어 세부 설계와 제조 준비에 활용됩니다.
NX Nastran Topology Optimization (NXN016)은 해석 전문가를 위한 고급 모듈로, NX Nastran 솔버를 기반으로 세밀한 경계조건, 재료 모델, 복수 하중 케이스를 정밀하게 다룰 수 있습니다. 정교한 시뮬레이션 기반 구조 최적화가 필요한 프로젝트에 이상적입니다.
Convergent Modeling – 해석과 설계의 통합
토폴로지 최적화 결과물은 일반적으로 메쉬 형태의 데이터로 생성됩니다. NX의 Convergent Modeling 기술은 이러한 메쉬 데이터를 NURBS 기반의 정밀 CAD 모델과 동일한 환경에서 다룰 수 있게 해 줍니다. 덕분에 필렛, 홀, 트림 같은 일반 CAD 작업을 최적화 결과물에도 그대로 적용할 수 있습니다. 설계와 해석, 그리고 제조 준비 사이의 단절을 없애며 완전한 데이터 연속성을 제공합니다.
Lattice Designer와 Implicit Modeling
생성된 최적화 형상 위에 내부 구조를 부여하는 단계에서는 Lattice Designer (NXN017)가 사용됩니다. 내부에 미세한 격자 구조를 자동으로 생성하여 무게를 더욱 줄이면서 강성을 유지할 수 있습니다. NX는 다양한 격자 타입(정육면체, 팔면체, 혼합 패턴 등)과 밀도 제어를 지원해 목적에 따라 유연하게 설계할 수 있습니다.
또한 Implicit Modeling (NXN020)은 복잡한 수학적 함수를 이용해 유기적인 형상을 생성하는 기술로, 토폴로지 결과물이나 래티스 구조와 결합해 기존 CAD 모델링으로는 표현하기 어려운 자유로운 형태를 만들어냅니다. 이를 통해 설계 자유도는 극적으로 확장됩니다.
DfAM(Design for Additive Manufacturing)
NX는 생성된 형상을 적층 제조(Additive Manufacturing)로 직접 이어갈 수 있는 DfAM 환경을 제공합니다. 프린팅 장비 템플릿, 3MF/STL 파일 출력, 빌드 볼륨 관리, 서포트 생성, 후처리 시뮬레이션까지 한 곳에서 수행할 수 있습니다. Powder Bed Fusion, Multi Jet Fusion, DMD 등 다양한 장비를 지원하며, 실제 제조 이전에 출력 가능성·기계 충돌·재료 효율까지 시뮬레이션합니다.
- 제품 개발 리드타임 단축
- 재료 절감 및 부품 경량화
- AI 기반의 반복 자동화로 설계 품질 향상
- 해석–제조 간 데이터 일관성 유지
- 적층제조(AM) 친화 설계 최적화
NX의 생성설계 기술은 단순히 ‘형상을 만드는 도구’가 아니라, 엔지니어링 프로세스 전체를 혁신하는 플랫폼입니다.
설계자는 창의적 목표를 정의하고, AI와 시뮬레이션은 그 목표를 현실로 구현합니다. 결과적으로 더 가볍고, 더 빠르며, 더 강한 제품이 만들어집니다.
출처: CIMdata eBook “Siemens PLM Software Advances Generative Design Technology in NX” 및 NX 2406 Generative Engineering 기능 정리 참고.