3D프린터운용기능사 필기 모의고사-메카피아

[1] 적층 제조(AM) 방식의 단점이 아닌 것은?

① 제작 속도가 느리다.

② 사용가능한 소재가 제한적

③ 조형 크기 제한적

④ 절삭가공 대비 칩 발생이 없어 낭비되는 재료가 적다.

[해설]

3D프린팅은 적층가공, 부가가공, 첨삭식 제조, RP System, 신속(쾌속))조형시스템, Additive Manufacturing 등으로 불리우며, 재료를 절삭가공하는 방식에 비해 쌓는 방식인 적층제조는 칩(Chip)발생이 없어 낭비되는 재료가 적다는 장점을 가지고 있다.

 

[2] 3D 프린팅 방식 중 고체 기반형 소재를 사용하는 기술에 해당되는 것은?

① FDM

② DLP

③ SLA

④ 3DP

[해설]

㉠ FDM : 고체 기반, 열가소성 수지, PLA, ABS, TPU, PVA(수용성), PC 등의 필라멘트를 사용하는 재료압출(ME)방식

㉡ DLP : 액상 기반, 광경화성수지(레진), 포토폴리머, 빔프로젝트 광원을 사용하는 광중합(PP)방식

㉢ SLA : 액상 기반, 광경화성수지(레진), 포토폴리머, 자외선 레이저를 사용하는 광중합(PP)방식

㉣ 3DP : 분말 기반, CJP, 석고분말, 접착제 분사(Binder Jetting)방식

 

[3] 3D 프린팅 기술 방식 중 재료압출(Material Extrusion) 방식에 해당하는 것은?

① FFF

② SLA

③ SLS

④ CJP

 

[해설]

㉠ 재료압출(Material Extrusion) 방식 : FDM(Fused Deposition Modeling), FFF(Fused Filament Fabrication)

㉡ 광중합방식(Photo polymerization) : DLP(Digital Light Processing) 또는 수조광중합방식, Vat(액상 소재를 담는 통)

㉢ 광중합방식 : SLA(Stereo Lithography Apparatus), UV 레이저 빔 사용

㉣ 접착제분사(Binder Jetting)방식 : 3DP(3Dimension Printing), CJP

㉤ 재료분사(Metrial Jetting)방식 : MJM, MJP, 폴리젯(PolyJet)

 

 

[4] 3D 프린팅 제작 방식의 장점으로 거리가 먼 것은?

① 복잡한 형상의 구현 가능

② 절삭가공 대비 소재 절감

③ 구조 경량화

④ 다품종 대량생산에 유리

[해설] 3D프린팅 기술은 다품종 소량생산 방식에 유리하다.

 

[5] (     ) 파일이란 3차원 데이터를 표현하는 국제 표준 형식 중 하나로써 입체 물체의 표면 형상에 무수히 많은 3각형 면으로 구성하여 표현해 주는 일종의 폴리곤 포맷이다.

(    )안에 들어갈 알맞은 용어는?

① IGES

② STL

③ AMF

④ OBJ

[해설] STL(Standard Tessellation Language)은 3D System사에서 개발한 파일 형식으로 STereoLithography 소프트웨어용 기본 확장자로 3D프린팅 시스템의 파일 포맷으로 표준 데이터 전송 형식어 되어 널리 사용되고 있다. STL은 입체 물체의 표면 즉, 3차원 형상을 무수히 많은 삼각형 면으로 구성하여 표현해 주는 일종의 폴리곤 포맷이기 때문에 삼각형의 크기가 작을수록 고품질의 출력물 표면을 얻을 수가 있다.

 

[6] 3D 프린팅 재료 중 옥수수나 사탕수수 같은 농작물을 원료로 만들며, FFF 방식의 3D 프린터에서 많이 사용하는 소재로 강도가 단단하며, 표면에 광택이 있는 특징을 가지는 재료는 무엇인가?

① ABS

② PLA

③ PVC

④ PC

[해설] PLA(PolyLactic Acid, 폴리 유산)필라멘트는 옥수수와 같은 작물을 원료로 만들며 자연분해가 가능한 친환경소재로 알려져 있으며, 수축률이 비교적 적은 편이지만 습기를 빨아들이는 특성이 있다. 보통 1.75mm의 직경을 가지며 용융온도는 170~230℃로 압출기 노즐의 적정 온도는 약 210℃ 정도이다.

 

[7] 3D 프린팅 제작 방식과 가장 관련이 깊은 것은?

① 첨가식 가공

② 절삭식 가공

③ 소품종 대량 생산

④ 금형기반 생산

[해설]

3D프린팅 : 첨가식 제조, 부가 가공, 신속조형시스템, AM(Additive Manufacturing), 다품종 소량생산방식

 

[8] 대표적인 수용성 플라스틱 폴리머로 출력물 재료보다는 출력물을 받쳐주는 서포트(지지대)에 사용되며 따뜻한 물에 쉽게 녹아 서포트를 제거하는 과정이 비교적 쉬운 듀얼 압출기의 3D 프린터에 사용하기 적합한 소재는?

① PVA 필라멘트

② PLA 필라멘트

③ ABS 필라멘트

④ HIPS 필라멘트

[해설] PVA(PolyVinyl Alcohol, 폴리비닐 알콜)는 물에 녹는 수용성 소재로 주로 FDM 방식 3D프린터에서 서포트용 소재로 사용된다.

 

[9] 3D 프린터의 조형 방식은 시제품 제작에 소요되는 시간과 비용을 혁신적으로 절감할 수 있는 방식이다. 신속 조형법으로 제품 개발에 필요한 시제품을 빠르게 제작할 수 있도록 지원해 주는 전체 시스템을 말하는 기술 용어는 무엇인가?

① NC(Numeric Control)

② CNC(Computer Numerical Control)

③ RP(Rapid Prototyping)

④ High-Fidelity Prototyping

[해설] 1990년대 당시 RP(Rapid Prototyping)는 3D CAD 시스템에서 바로 부품을 적층제조하는 기술을 의미했다. CAD 파일 또는 디지털방식으로 스캔된 데이터로부터 3차원의 시제품을 제작하는 다양한 기술에 붙여진 일반적인 통칭으로 제품 개발 평가와 의사 결정 단계를 지원하는 목적으로 신속하게 컨셉 모델, 프로토타입을 제작하는 방식을 의미한다.

 

[10] 색상 및 질감 정보를 갖고 있는 것이 특징이며 3D 프린팅에도 적용하는 파일 형식은?

① step

② stl

③ dwg

④ obj

[해설] OBJ(Wavefront file format specification)

Wavefront의 Visualizer 고유 파일 포맷으로 DXF나 IGES처럼 ASCII 형식(확장자 .obj)으로 저장할 수도 있고 Binary 형식(확장자 .mod)으로 저장할 수도 있다. OBJ 파일에는 사용된 재료와 색상을 나타내는 MTL(Material Library)파일이 수반될 수 있으며, 3차원 객체로 색상이나 재질에 대한 정보가 필요한 경우 STL 파일 대신에 여러 3D CAD 소프트웨어에서 교환 형식으로 사용된다.

 

 

[11] CMM(Coordinate Measuring Machine) 측정 방식의 특징으로 올바르지 못한 것은? ①

① 측정 대상물의 크기에 제한이 없다.

② 측정 정밀도 우수

③ 숙련 기술자 필요

④ 전용 항온·항습실 필요

[해설] CMM(Coordinate Measuring Machine) 3차원 측정기는 피측정물과의 접촉을 감지하는 터치 프로브(Prove)가 장착되어 있어 피측정물의 치수와 기하학적 양을 감지 신호로 받은 시점에서 접촉점의 3차원 공간 좌표값(X, Y, Z)으로 변환하는 작업을 기본 기능으로 하는 측정기로 정의하며, 이는 측정물의 치수, 위치, 기하편차, 윤곽형상 등의 측정이 현재의 어느 측정기보다도 신속하고 정확하게 측정이 되는 만능형 측정기이다. 복잡한 형상이나 정밀한 측정이 가능하지만 측정 대상물의 크기에 제한이 따른다는 단점이 있다.

 

[12] 비접촉식 3D 스캐너에 대한 설명이 아닌 것은?④

① 레이저 또는 백색광을 대상물에 투사하여 형상정보를 취득, 디지털 데이터로 생성하는 장비

② 흠집발생의 우려가 없어 무르고 연한 제품도 측정 가능

③ 렌즈 배율에 따라 물체 확대 가능하므로 초소형 물체 측정 가능

④ 온도 및 진동에 민감하고 숙련된 기술을 요함

[해설] 접촉식 3D스캐너(3차원 측정기)는 시스템이 복잡하고 유지보수를 위한 노력이 필요하며 관련 분야의 전문지식이 요구된다. 또한 온도나 진동 등에 민감하기 때문에 설치 주변 환경을 잘 관리해야 한다.

 

[13] 다음 스캔 측정 방식 중 가장 먼 거리의 피사체를 측정할 수 있는 방식은?①

① T.O.F 방식 (레이저) Time of Flight

② 백색광 방식

③ 변조광 방식

④ CMM 방식

[해설] TOF(Time of Flight)방식 3D 스캐너는 레인지 파인더(Range Finder 또는 Laser Range Finder)라고 불리는 빛을 물체 표면에 조사하여, 그 빛이 돌아오는 시간을 측정해서 물체와 측정 원점 사이의 거리와 형상정보를 구하고 디지털 정보로 전환하는 기술을 바탕으로 하는 스캐닝 방식으로 현재 약 3.3피코초(1조분의 1초)의 측정이 가능하며 토목 측정이나 건물 등 대형물 측정에 많이 활용된다.

 

 

[14] 스캔 데이터는 일반적으로 여러 번의 스캔 과정을 통해 얻어진 점군 데이터를 서로 합친 데이터로 개별적인 스캐닝 작업에서 얻어진 점군 데이터들이 합쳐지는 과정을 무엇이라고 하는가?①

① 정합

② 병합(머징)

③ 데이터 클리닝

④ 노이즈 제거

[해설] 정합(Registration) : 여러 번 스캔 후 얻은 점군의 데이터를 합치고 다듬는 과정이 필요한데 스캔 데이터를 합치는 과정을 정합이라고 한다.

 

 

[15] 바닥 출력 보조물 설정 중에 출력 모델과 베드와의 접착력이 가장 좋아 출력 중 쓰러짐을 방지할 목적으로 사용하는 기능은?

① 라프트

② 브림

③ 스커트

④ 서포트

[해설] 라프트(Raft)는 출력물과 빌드 플랫폼과의 고정력을 강화시키고 출력 중 뒤틀리거나 쓰러짐을 방지할 목적으로 모델 밑면과 베드 바닥 면에 몇 개의 격자라인을 출력하고 그 위에 모델을 출력시키는 기능이다.

 

[16] 스캐닝 작업에서 중복되는 부분을 서로 합치는 과정으로 데이터를 하나의 파일로 통합하는 과정을 무엇이라고 하는가?②

① 정합(Registration)

② 병합(Merging)

③ Alignment

④ Noise Removal

[해설] 병합(머징)은 정합을 통해서 중복되는 부분을 하나로 합치는 과정으로 정합은 전체 데이터를 회전이송하면서 같은 좌표계로 통일하는 과정이며, 병합은 이러한 데이터를 하나의 파일로 통합하는 과정이다.

 

[17] 적층값에 대한 설명으로 틀린 것은?③

① 3D 프린터가 형상물을 출력하는데 적층하는 수치를 뜻한다.

② 적층값은 3D 프린터마다 각각 다르다.

③ 적층값이 높을수록 정밀도가 좋다.

④ 3D 프린터 종류마다 지원하는 적절한 적층값의 범위를 파악하는 것이 중요하다.

[해설] FDM 방식 3D프린터의 경우 적층값인 레이어 두께(높이)는 보통 0.05, 01, 0.2~0.4mm 정도이며 적층값 즉 적층두께값이 클수록 출력시간은 단축되지만 출력물의 표면은 거칠어진다.

 

[18] 노즐이 다음 출력할 곳으로 이동할 때 재료가 실처럼 흘러나오게 되는 것을 방지하기 위해 역회전하여 일정 부분을 빨아들이고 나오게 하는 기능은?

① 내부 채우기

② 스트링

③ 채움 밀도

④ 리트랙션

[해설] 리트랙션(Retraction, 역회전)은 슬라이싱 프로그램에서 설정할 수 있으며, 출력물에 스트링(String, 일명 거미줄)이 발생하는 경우가 있는데 필라멘트를 핫엔드(Hotend)로 밀어주는 익스트루더의 회전 방향을 순간적으로 역회전시켜 필라멘트의 압출을 일시적으로 멈추게 하는 것으로 주요 설정 항목은 리트랙션 거리(프린트 헤드 이동시 필라멘트를 몇 mm 뒤로 당길지 설정하는 항목)와 리트랙션 속도(어느 정도의 빠르기로 당길지 설정하는 항목)가 있다.

 

 

[19] Layer height에 대한 설명으로 옳지 못한 것은? ①

① 레이어 높이 설정값이 높을수록 출력시간이 길어진다.

② 모델의 전체높이를 설정 레이어 높이로 나누면 전체 적층해야 할 층수를 알 수 있다.

③ 3D 프린터에서 출력시 한 층의 높이를 설정하는 옵션이다.

④ 레이어 높이 설정값이 낮을수록 출력물의 품질이 좋다고 할 수 있다.

[해설] FDM 방식 3D프린터의 경우 적층값인 레이어 두께(높이)는 보통 0.05, 0.1, 0.2~0.4mm 정도이며, 레이어 두께를 0.1mm로 한 경우에 0.2mm로 한 경우보다 2배의 출력시간이 걸린다.

 

 

[20] 수치제어(NC)에서 기계를 제어 조정해 주는 코드로 보조 기능이라 불린다. 프로그램을 제어하거나, 기계의 보조 장치들을 On/Off 해 주는 역할을 수행하는 이 코드는 무엇인가?②

① G 코드

② M 코드

③ NC 코드

④ Z 코드

[해설] 아두이노 기반의 3D프린터는 G 코드(General Code)와 M 코드(Niscellaneous Code)로 이루어진 툴패스(ToolPath)를 만들어서 작동한다. M 코드는 3D프린터의 노즐, 베드, 냉각팬 등의 기계 동작부의 On/Off 제어명령을 하는 보조 기능이며 G 코드(이동 형태 : 직선, 원호 등)는 준비기능을 담당한다.

 

 

3d프린터운용기능사 필기 기출문제 복원 문제 및 해설집