GD&T

설계 및 제조의 기하학적 치수기입 및 공차기입

산업 표준 GD&T 설계 언어의 심볼릭 주석은 적절한 교환 가능성, 맞춤, 형태, 기능 등 부품 제조를 위해 설계 의도를 전달합니다.

부품 설계 일러스트레이션.

GD&T(기하학적 치수기입 및 공차기입) 개요

GD&T(기하학적 치수기입 및 공차기입, GDT라고도 함)는 측정값에서 허용 가능한 제조 변형을 포함하여 부품의 쉐이프와 크기에 대한 설명을 추가해 부품 설계에 주석을 다는 심볼릭 시스템입니다. 과거에는 이러한 정보가 2D 기술 도면을 통해 전달되었습니다. 최신 GD&T 소프트웨어는 3D CAD 모델에 정보를 포함해 과거에 설계에 사용하던 2D 기술 도면을 대체합니다.

부품 설계 일러스트레이션.

GD&T 및 제조

ASME(American Society of Mechanical Engineers) 및 ISO(International Organization for Standardization) 무역 조직의 표준화된 GD&T 시스템은 오늘날 제조 분야에서 설계자, 제조업체, 검사자 간에 제품의 치수에 대한 기능적 이유를 보다 효과적으로 커뮤니케이션하기 위해 사용되고 있습니다. GD&T를 올바르게 사용하면 오류, 재작업, 제품 출시 시간을 단축할 수 있습니다. 또한, 부품의 형상에 대해 허용 가능한 공차를 파악하면 검사 및 부품 거부율을 낮추고 제작 비용을 절감할 수 있습니다.

 

GD&T 표준은 설계 도면에 기록된 선형 치수나 긴 메모에만 의존했던 기존 방식보다 효과적이며 기존 좌표 측정 시스템보다 설계 의도와 검사 요구사항을 더 잘 정의합니다. 프로세스에 참여한 모든 사람이 필요에 따라 GD&T를 인코딩하고 해석하는 방법을 알 수 있다면 GD&T는 다양한 분야와 팀에 걸쳐 명확하고 간결한 커뮤니케이션 방식으로 활용될 수 있을 것입니다.

 

1940년, 해군 엔지니어인 스탠리 파커(Stanley Parker)는 좌표 측정 및 더하기/빼기 공차를 사용하여 부품 형상을 지정하는 것보다 안정적이고 비용 효율적인 최초의 GD&T 시스템을 개발하기 시작했습니다. 이로 인해 군사 표준이 제정되었고, 오늘날 전 세계 제조업체는 2010년 말에 업데이트된 무역 GD&T 표준을 따르고 있습니다.

 

현재 GD&T는 GD&T 소프트웨어가 3D 모델에 포함하는 정보의 형태로도 제공되는 경우가 많습니다. 표준을 준수하는 GD&T에는 ‘의미론적’ 공차가 포함되어야 합니다. 즉, ASME 및 ISO 표준의 논리를 준수해야 합니다. 그러나 GD&T 소프트웨어는 일반적으로 의미론적 GD&T를 적용하지 않으므로 설계자는 최상의 결과를 위해 설계에 맞게 주석을 달아야 합니다.

 

제너레이티브 디자인 방식으로 설계된 부품의 유기적 형상으로 인해 GD&T를 적용하는 것이 비현실적으로 여겨질 수 있지만 활용할 수 있는 기회는 존재합니다. 이 경우, GD&T를 사용하여 다른 부품에 연결되는 형상을 개발하고 기존에 정의된 데이텀과 표준 형상 쉐이프를 사용하여 형상을 정의할 수 있습니다.

 

CAD 모델은 이론적으로 완벽한 형상 치수를 생성하지만, 물리적으로 생성된 부품은 절대로 완벽할 수 없습니다. GD&T는 모든 부품 형상에 대해 허용 가능한 공차 범위를 정의하므로 형상이 조립품에 잘 맞고 엄격한 공차로 인한 비용 부담 없이 제대로 작동할 수 있습니다. 잘 설정된 GD&T는 비용과 시장 출시 기간을 줄이는 동시에 품질을 개선해 간결한 심볼릭 언어를 통해 설계자, 기계 기술자, QA의 노력을 구현할 수 있습니다.

GD&T를 사용하는 산업 분야

미래 지향적인 자동차가 도크에 전시되어 있습니다.

자동차

GD&T는 수천 곳의 공급업체와 거래하고 수백만 개의 복잡한 부품을 생산하여 표준을 충족하고 검사를 통과해야 하는 대규모 자동차 OEM에 매우 중요합니다.

 

자동차 솔루션
한 사람이 설계한 제품을 손으로 검사하고 있습니다.

소비자 제품 설계

GD&T는 기능, 심미성, 인체 공학 등의 측면에서 균형이 잡힌 제품의 설계 반복을 프로토타이핑할 때 보다 원활한 프로세스를 보장합니다.

 

제품 설계
복잡한 전자 제품 일러스트레이션.

전자 제품

기계(영문), 전자, PCB 설계로 구성된 복잡한 전자 제품에서 GD&T는 공급업체와 엔지니어들이 동일한 정보를 얻을 수 있도록 지원합니다.

 

완전한 전자 제품 설계
산업 기계의 클로즈업.

산업 기계

대형 기계에는 극단적인 조건에서 작동하는 작은 부품이 많이 필요하므로 설계와 제조 간에 GD&T 연결을 설정하는 것이 매우 중요합니다.

 

기계 설계
공장 내부에 있는 바퀴 달린 로봇.

로보틱스

로보틱스 부품에는 반복적이고 정확한 동작을 구현하기 위해 복잡한 부품이 많이 사용되기 때문에 교정, 검증, 검사를 위해서는 정확한 GD&T가 필요합니다.

 

로보틱스 제조(영문)
한 사람이 목공 작업을 하는 동안 노트북에서 설계를 검사하고 있습니다.

목공 및 가구 설계

대량으로 생산하는 가구 또는 맞춤형 부티크 가구를 제작할 때 목공에 적합한 GD&T를 사용하면 폐기물과 재작업을 줄일 수 있습니다.

 

가구 설계

GD&T 사용의 이점

GD&T를 잘 사용하면 오류와 폐기물을 줄이면서 신뢰할 수 있는 부품을 비용 효율적으로 적시에 제작하는 것을 비롯해 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.

표준화된 설계 언어

GD&T는 선형 치수보다 부품의 공차를 더 잘 표현하므로 제조업체가 프로토타입 제작에 많은 비용을 투입하지 않고도 설계 의도를 충족할 수 있습니다.

 

프로세스 제어

우수한 GD&T를 사용하면 보다 원활한 운영을 통해 여러 부서가 동시에 작업할 수 있습니다(예: 성공적인 조립 및 빠른 품질 제어).

 

신뢰할 수 있는 조립품 제작

GD&T는 거부율이 낮은 인증된 부품을 생산하는 데 도움을 주며 이러한 부품은 조립품에 꼭 들어맞습니다.

 

명확한 커뮤니케이션

GD&T는 심볼릭 시스템이므로 각기 다른 언어를 사용하여 쓰고 말하는 사람이 모두 정확히 이해할 수 있습니다. 따라서 GD&T는 국제적인 프로젝트에 매우 효과적입니다.

 

비즈니스에 적절한 공차

공차가 지나치게 엄격해 새로운 툴에 투자해야 하고 거부율이 불필요하게 높아지면 비용과 제작 시간이 늘어납니다. GD&T는 더 낮은 비용으로 기능을 유지할 수 있는 허용 가능한 공차를 탐색합니다.

 

쉽게 반복할 수 있는 프로세스

안정적인 GD&T 문서화 기능이 확보되면 대규모의 생산 및 검사 프로세스를 효율적으로 반복할 수 있습니다. 감사 추적을 위해 포착된 데이터를 사용하여 검사가 디지털화되고 자동화됩니다.

 

GD&T를 위한 오토데스크 소프트웨어

Product Design & Manufacturing Collection

Inventor, AutoCAD, Autodesk Fusion 등 다양한 기능을 제공합니다. 제품 개발 및 제조 계획 수립을 위한 전문가 수준의 도구를 활용할 수 있습니다.

제품 정보
Autodesk Fusion

제품 설계를 위한 클라우드 기반 3D CAD/CAM/CAE/PCB 소프트웨어

제품 정보

GD&T(기하학적 치수기입 및 공차기입) 리소스

모든 사람이 완성된 부품의 형태를 동일하게 파악하는 것이 중요한 이유와 동일한 정보를 제공하기 위해 GD&T를 사용하는 방법을 알아보세요.

 

구멍 패턴에 GD&T를 추가해 부품의 검사 실패율을 낮추는 방법을 알아보세요.

 

제작 엔지니어링 및 CAM 시스템에서 CAD 데이터를 사용하는 방법과 중심 공차 모형이 제조에 CAD 데이터를 제공하는 데 가장 적합한 방법인 이유를 알아보세요.

 

GD&T에 대한 FAQ(자주 묻는 질문)

공차란 무엇인가요?

ISO에 따르면 GD&T의 공차는 ‘허용되는 최대값과 허용되는 최소값의 차이로 표현되는 지정된 수량 값의 허용되는 차이’입니다. GD&T 기호의 5가지 범주(형태, 프로파일, 방향, 위치, 런아웃)는 공차의 다양한 범주를 정의합니다. GD&T 공차는 매우 다양하지만, 부품의 형태, 기능, 맞춤과 관련이 있습니다.

데이텀이란 무엇인가요?

ISO는 데이텀을 ‘개념을 값으로 하는 지정’으로 정의합니다. 예를 들어, 데이텀은 GD&T 문서의 3차원 DRF(데이텀 참조 프레임) 내 점, 선, 평면 또는 이들의 조합입니다. 차트의 데이텀은 이론적으로 완벽하지만, 데이텀 형상은 제조된 부품의 물리적 슬롯, 구멍, 면, 기타 형상이며, 측정값은 GD&T에서 허용되는 공차의 이론적인 숫자와 다를 수 있습니다.

GD&T의 역사는 어떻게 되나요?

GD&T 이전에는 엔지니어가 좌표 측정값, 더하기/빼기 공차, X/Y 영역과 같은 도구를 사용하여 제조 부품의 형상을 지정했습니다. 1940년에 스탠리 파커(Stanley Parker)라는 해군 엔지니어가 최초의 GD&T(기하학적 치수기입 및 공차기입) 연구 결과를 발표했습니다. 그는 ‘진정한 위치’라는 아이디어를 이용해 최초의 GD&T를 개발하여 오류를 줄이고 제2차 세계 대전 중에 많은 부품 제작 업체들이 안정적이고 비용 효과적으로 작업할 수 있도록 했습니다.

 

MIL-STD-8은 GD&T의 군사 표준이 되었지만, 나중에 취소되었습니다. 하지만 GD&T는 계속 유지되었습니다. 현재 미국 GD&T 표준은 American Society of Mechanical Engineers의 ASME Y14.5-2018이며, 전 세계 나머지 국가의 GD&T 표준은 ISO 1101:2017입니다.

GD&T는 어디에 사용되나요?

GD&T는 제품 설계자, 개발자, 조립품, 검사 작업자 모두에게 부품의 형상만이 아닌 설계 의도를 전달하는 데 사용됩니다. GD&T는 부품의 제조 가능성과 기능을 단순한 선형 치수보다 더 잘 전달할 수 있습니다.

 

적절한 GD&T를 사용하면 제품 설계에 참여하는 각 당사자가 부품의 공차를 정의하는 명시적인 심볼릭 언어를 공유하여 폐기 부품, 재작업, 기타 오류를 줄이는 동시에 각 부품에 대해 가장 비용 효율적인 도구 및 제작 경로를 찾을 수 있습니다.

GDT가 중요한 이유는 무엇인가요?

  • GDT는 설계자/엔지니어, 기계 기술자, 품질 엔지니어 모두에게 부품의 적절한 모양과 기능을 전달한다는 측면에서 중요한 의미를 가집니다. 과거에 사용한 치수 및 공차기입 방법은 부품이 조립품에 꼭 맞게 만드는 데만 집중했습니다.
  • GDT는 부품에 대한 자세한 정보를 전달하고 QA와 검사를 더 쉽게 수행할 수 있게 합니다. 형상 및 허용되는 변형에 대한 지침이 일관되고 명시적이기 때문입니다. GD&T는 측정을 위해 부품을 배치하는 방법도 정의합니다. 
  • GD&T 소프트웨어는 설계자가 산업 표준에 따라 기하학적 치수기입 및 공차기입 정보를 입력하고 활용할 수 있도록 지원합니다.

GD&T 기호의 5가지 범주는 무엇인가요?

GD&T 기호의 5개 범주는 형태, 프로파일, 방향, 위치, 런아웃에 대한 공차 제어입니다.

  1. 형태 제어는 원형, 원통형, 직선, 평면도와 같은 형상의 쉐이프를 정의합니다.
  2. 프로파일 제어는 표면의 3D 공차 영역을 정의합니다.
  3. 방향 제어는 각도 치수(직각, 평행, 경사)를 다룹니다.
  4. 위치 제어는 위치, 동심, 대칭 등으로, 선형 치수를 사용하여 형상의 위치를 나타냅니다.
  5. 런아웃 제어는 원형 런아웃 및 전체 런아웃 등으로 표면의 동축을 다룹니다. 즉, 형상 축이 데이텀 축과 얼마나 다를 수 있는지를 나타냅니다. 

GD&T용 3D 주석이 제공하는 이점에는 어떤 것이 있을까요?

CNC 프로그래머는 3D 주석 형태(예: Autodesk Inventor)로 GD&T를 사용하여 부품을 프로그래밍하는 동안 GD&T를 참조할 수 있으며 CNC 코드에 공차 검사를 프로그래밍하는 데 도움을 받을 수 있습니다. 예를 들어, 절단 도구는 기계가공 도중에 마모되어 절단 정확도가 감소할 수 있습니다. 이러한 경우 프로그램 내 검사 기능은 문제를 파악하고 프로그램을 중지하여 절단 도구를 교체하고 프로그램을 다시 시작할 수 있도록 합니다.  

 

계측 하드웨어는 기계가공 후 부품을 수동으로 검사하는 데 사용되며 Autodesk Fusion의 GD&T에서 공차를 자동으로 가져올 수도 있어 반복적인 데이터 입력을 방지합니다. Autodesk Fusion은 보고서에 검사 결과를 포함하여 추후 참조할 수 있도록 PDM 또는 PLM 시스템에 저장할 수 있습니다.

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