DEFORM은 FEM(Finite Element Method)를 이용하여 소성가공 공정을 해석할 수 있는 전용 프로그램으로서, 현재 전세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 소성가공 해석용 소프트웨어입니다.
DEFORM은 1970년대말 미공군의 지원아래 Battelle연구소에서 ALPID라는 이름으로 최초 개발되어 관련 산업체에 널리 보급되었으며, 이후 1991년 SFTC사가 설립되고 기능을 크게 보완하여 현재에 이르고 있습니다.
개발초기에는 탄소성해석의 한계를 극복하기 위하여 강소성을 기반을 시작하여 현재는 사용자가 원하는 소재타입을 설정할 수 있도록 폭넓게 개발되어 있습니다.

DEFORM은 자동차, 항공, 수송, 기계 등의 소성가공 분야에서 제품 설계에 필요한 여러 정보들을 시뮬레이션을 통하여 예측할 수 있습니다. DEFORM을 이용한 공정해석은 십여년 이상 선진기업에서 개발비용 및 개발기간 단축, 품질 개선에 크게 기여해 왔으며, 광범위의 연구와 산업적용에서 효율성의 극대화가 입증되었습니다.

적용사례로는 Connecting rod, Crankshaft, Hand tools, Rib-web structural part, Pump case, Valve body 그리고 수많은 축대칭 제품과 금형이 성공적으로 분석되었습니다.

자동격자구성(Automatic Remeshing)
- 2D(사변형 요소), 3D(사면체 요소)

Material Database(약 150개의 유동응력 데이타)
- AISI, Aluminum, Titanium, Din, Stainless

Coupled Analysis
- 변형+열전달

Press System
- Hammer, Screw, Mechanical, Hydraulic Press

(www.deform.com)

   CATIA 국내외 사용현황

   CATIA는 전세계 항공 자동차, 소비재 산업분야에서 매우 광범위하게 적용되는 CAD/ CAM/CAE 시스템이다. 그 예로 미국의 항공사인 보잉은 8,000여 시트(seat)의 CATIA를 설계 업무에 사용하고 있으며, 미국의 자동차 회사인 크라이슬러와, 일본, 유럽 등지의 많은 자동차 회사들이 CATIA를 이용하여 설계 업무를 수행하고 있다. 한 통계 자료에 의하면 전세계적으로 매년 생산되는 자동차의 약 1/3이 CATIA로 설계되고 있다고 한다. 참고로 시트란 메인프레임에서 동시에 몇 명의 사용자가 개별적으로 CATIA를 사용할 수 있는지를 나타내는 것으로서 대수와 같은 개념이다.

  국내에서는 1982년 현대자동차가 현업에 처음으로 CATIA를 사용하기 시작한 이래로 급속히 보급되기 시작하였으며, 현재 국내 대부분의 자동차 회사들의 주력 CAD/CAM/CAE 시스템으로 자리잡아가고 있다. 공식적인 자료는 아니지만 1998년 현대, 대우, 기아, 삼성자동차가 각각 2000, 1000, 500, 200 시트 이상의 CATIA를 자동차 설계 및 생산에 사용하고 있는 것으로 추정된다.

  항공기 부품 설계 및 생산에도 CATIA가 활발히 사용되고 있는데 대한항공, 삼성항공, 현대우주항공에 모두 250여 시트의 CATIA가 보급되어 있다. 또한 철도차량, 자동차 부품, 산업용 중장비 등을 생산하는 현대정공, 삼립산업 그리고 대우, 삼성, 현대중공업에 도합 600여 시트의 CATIA가 설계 및 생산에 활발히 사용되고 있다. 그 외에도 여러 기업에서 CATIA를 현업에 적용하고 있으며 이러한 국내 산업분야의 추세에 발맞추어 CATIA를 정규수업의 교육도구로 채택하고 있는 대학교가 국내에 20여 곳이 있다.

                             국외 CATIA 사용현황

Industry	Number of Seats
BMW Group	> 1200
Boeing	> 8000
Bombardier	> 1150
Chrysler	> 3500
Daimier Benz	> 2200
Dassault Aviation	>  800
Fiat	>  400
Honda	> 2200
Mitsubishi	>  400
Peugeot/Citroen	>  800
Volkswagen	> 1200
Volvo	>  900
Renault	>  100

 발전 과정

  기존의 진공관보다 우수한 성능과 높은 신뢰성을 보장하는 트랜지스터의 발명으로 인해 1960년대에는 2세대 메인프레임(대형 컴퓨터)이 등장하였다. 그 결과 기술적이고 과학적인 응용 프로그램 개발이 가능해졌다. 2세대 대형 컴퓨터의 혜택을 처음으로 받은 분야는 기체 최적화가 설계의 중요 관건인 항공기 제작 분야였다. 항공기 설계자들은 기류 및 강성 계산 프로그램을 최초로 개발하여 비행기 기테 형상의 최적화 및 중량의 최소화 등을 시도하였다. 한예로, 프랑스의 항공기 제조회사인 Dassault Aviation은 비행기 기체와 날개에 해당되는 곡면들을 컴퓨터 그래픽으로 구현하는 방법을 연구하였으며, 마침내 1969년에는 대화식 그래픽 프로그램을 이용, 기체와 나랙곡면을 성공적으로 설계하였으며 그 곡면 데이터를 항공 역학, 구조 해석, NC가공 등에 사용하였다.

  1975년 Dassault Aviation은 미국의 항공기 제조회사인 록히드로부터 2-D 도면 작성 프로그램인 CADAM의 소유권을 사들였다. 또한 Dassault Aviation은 그 동안의 대화식 그래픽 프로그램 개발 경험을 바탕으로 3D 형상 설계를 위한 자체적인 소프트웨어를 개발하기로 결정하고 CATIA의 전신인 CATI라는 프로그램을 개발하였다. 1979년 최초로 CATI를 이용하여, 그 이전에는 6개월이나 소요되던 품동 모델을 단 4주만에 설계, 제작하였다.

  몇 년이 지난후, Francis Bernard가 이끌던 3명의 개발자로 구성된 최초의 CATI 개발 구릅은 15명의 전임 연구원들로 확장되었으며, CAD시스템을 자체 개발할 경우 막대한 비용이 드는 것을 경험한 Dassault Aviation은 CATI를 상용화하기로 결정했다. 1981년, Dassault Aviation은 CATI 개발이 주 목적인 Dassault Systems라고 불리는 독립적인 자회사를 설립하였다. 그리고, 같은 해, IBM에 의해서만 이루어지게 되었다. 재미있는 사실은 그 당시 프랑스에 CATI라는 이름의 제품이 이미 있었기 때문에 CATI는 지금의 이름인 CATIA(Computer- Aided Three-Dimensional Interractive Applications)로 변경되었다. 또한 현재 사용되는 CATIA 기능중 하나인 spline은 초기버전 CATIA부터 사용되던 것으로 이를 비롯 일부 서브루틴은 오늘날까지도 거의 변경되지 않고 사용되고 있다. 1981년 11월, IBM은 메인프레임에서 실행되는 CATIA버전 1을 출시하였다. 당시 하드웨어 발전에 의한 컴퓨터의 가격 하락과 CATIA의 기술적인 장점이 잘 일치되어 CATIA는 급속한 성장을 이룰 수 있었으며, 곧 이어 1985년 CATIA 버전 출시되었다. 버전 1, 2가 메인프레임에서만 실행되는 것과는 달리 웨크스테이션에서 실행되도록 설계된 버전 3의 제작이 1988년 시작되었으며, 현재의 CATIA 버전 4는 1993년 출시되었다. 이 즈음, Dassalut Systems는 고용된 프로그래머가 1000명이 넘는 큰 회사로 성장해 있었다.

  1998년, CATIA 버전 5에 해당하는ㄴ PC용 NT버전 CATIA가 Dassault Systems에 의해 개발중이었다. CATIA 버전 5는 C++로 짜여진 객체지향구조로 되어 있다. 아이콘 위주의 사용자 인터페이스와 OLE 등을 지원하며 PC 환경을 십분 활용하고 있는 차세대 PC기반 CAD/ CAM/CAE 통합시스템으로 신세대 사용자들의 관심이 집중되고 있다.

GAMBIT은 Fluent.Inc에서 제공하는 다양한 FVM/FEM solver 와 호환하는 범용 전처리기 이다. ACIS 커널을 사용하는 CAD 기능을 탑재하고 있으며, 전문 CAD software와의 호환이 가능하여 쉽고 빠르게 형상을 구현할 수 있으며, 강력한 격자 생성 기능을 보유 하고 있다.

CAD 기능
Gambit 은 자체적인 CAD 커널(ACIS Kernel)를 장착하고 있어서 다양한 형상을 쉽게 구현할 수 있다.

i) top down menu

원기둥, 구, 육면체, 사면체, 토러스 등의 수학적으로 간단한 도형 생성이 가능하다.
도형간의 집합 연산이 가능하게 하는 Boolean operation이 지원된다.
고품질의 격자생성을 위해서 도형을 분할할 수 있는 기능을 탑재하고 있다.

ii) bottom up menu

도형 구성의 기본 요소인 점, 선, 면을 다양한 방법으로 구성할 수 있는 기능을 지원한다.
선과 면은 top down menu에서 제공되지 않는 자유곡선이나, 자유곡면의 생성을 지원한다.
수학적 정보를 소실한 도형을 복구할 수 있는 healing 기능을 탑재하고 있다.

CAD 호환 기능
Gambit은 다양한 CAD 프로그램과 호환을 할 수 있다. 또한 , 대부분의 CAD 프로그램에서 export할 수 있는 iges나 step파일에 대한 호환을 지원하고 있다.

i) Direct Options

a) ACIS-based CAD programs
AutoCAD(solid), Cadkey, TurboCad

b) Parasolid-based CAD programs
Unigraphics, SolidWorks, Solid Edge, PATRAN, ANSYS
확장자가 .x_t, .xmt_txt인 파일 통해서 호환
Pro/E 는 Gambit 2.0에 Direct Interface 모듈을 장착할 경우 part파일을 직접 읽어 들일 수 있다.

c) Direct translators for native CAD systems
Pro-E/ACIS, Catia/ACIS

ii) Standard-based options
대부분의 CAD 프로그램에서 export를 지원하는 STEP, IGES파일을 호환 할 수 있다.

Meshing 기능
Gambit은 육면체, 사면체, 삼각기둥, 피라미드 등의 다양한 형태의 격자를 지원한다.
Gambit의 격자는 solid의 형상에 의존하므로 정렬격자를 생성하려면 형상이 육면체에
상응하는 모양이어야 한다.

i) Hexahedral mesh
a) Map : 단일 블록에 육면체 정렬 격자를 생성한다.
b) Sub-Map : 멀티 블록에 육면체 정렬 격자를 생성한다.
c) Tet-primitive : 사면체 형상을 자동으로 멀티 블록화하여 육면체 격자를 생성한다.
d) Cooper : 정렬 또는 비정렬의 source면을 sweeping하여 사각기둥 형태의 격자를 만든다.

구분된 형상에 쉽고 빠르게 정렬 격자계 구성 가능

ii) Wedge mesh
a) Cooper : 삼각형 비정렬 source 면을 sweeping 하여 삼각기둥 형태의 격자를 만든다.

iii) Tetra/Hybrid mesh
a) Tgrid : 사면체 요소를 사용하여 비정렬 격자를 생성하며, 거의 실패하는 법이 없다.

iv) Boundary layer mesh
a) 주로 비정렬 격자와 함께 쓰이며, 관심 대상 영역 주변의 속도 경계층을 모사하기에 적합한 격자이다.

Pyramid cell을 이용한 육면체와 사면체의 혼합 격자계

이외에도 default를 조정하면 복잡하게 연결되어는 분지관들에 대해서 자동적으로 cooper
mesh를 할 수 있는 기능을 탑재하고 있으며, size function 기능을 사용하면, edge bunching을
할 필요 없이 정렬 또는 비정렬 격자의 분포를 제어할 수 있다.

복잡한 형상의 tetra mesh

사용이 편리하게 구성된 GUI 환경

GAMBIT Turbo는 터보기계를 쉽게 설계하고 해석하기 위한 회전체 전문 전처리기이다. 터보기계의 형상의 구성을 용이하게 할 수 있으며, 전문 CAD software와 호환이 가능하며, H, H-C, H-O type의 정렬 격자계 및 비정렬 격자를 생성할 수 있다. 기본적인 turbo profile(Hub, Blade, Shroud, tip clearance edge)을정의하여 주면, 이로부터 형상의 생성과 분할, meshing은 자동으로 할 수 있으며, 항상 periodic condition을 만족시킨다.

Turbo Profile 정의 i) Point data import Native ".tur" format (curves create automatically) ProE ".ibl" format(curves created automatically) Plain vertex data ii) Edge import Parasolid ACIS STEP STL Mesh

블레이드 주변에 생성된 사각형 비정렬 격자계

GAMBIT turbo로 구현한 Rotor 37의 정렬 격자계