역설계 기술을 활용한 한국 전통 삼베문양 도자제품 제조방법

Manufacture Method of Porcelain Products with Korean Traditional Hemp Cloth Patterns Using Reverse Engineering Technology

최근 직물의 패턴을 활용한 디자인 제품이 시장에서 주목받고 있으며, 이러한 시장수요를 반영하여 도자기에 직물패턴 디자인을 적용한 제품들이 출시되고 있다. 전통적인 도자제품 제조공정에서 직물패턴을 도자기 문양으로 활용하기 위해서는 연질소지 표면에 직물을 직접 가압하거나 수작업을 통해 문양을 획득하였다. 그러나 이러한 방법은 문양 획득과정에서 균질한 압력조절과 획득된 문양의 편집이 불가능 하다. 본 연구는 직물패턴을 도자기표면에 적용하기 위해서 역설계 기술을 활용한 문양 적용과정에 관하여 연구하였다. MicroScribe社의 G2X LASER 3D Scanner를 활용하여 삼베 직물 Texture를 추출하였다. 실험은 데이터의 취득과 데이터의 적용으로 구분하여 단계별 직물 Texture에 최적화된 조건을 실험하였으며 최종적으로 Stratasys社의 Eden350 3D Printer를 활용하여 제품 원형을 만들어 냈다. Texture 품질을 정량적으로 평가하기 위해, 삼베 직물 원본과 3D Printer로 조형된 제품 원형을 비교 Simulation하여 표면을 구성하는 Point의 이격비율을 확인하였다. simulation은 Delcam社의 powershape와 Dassault社의Solidworks를 사용하였다. 실험결과 표면 열처리 후 30Hz scanrate, 0.7ms exposure, 10pixel tolerance의 조건에서 가장 우수한 데이터 취득이 가능하였다. 또한 디지털 데이터로 획득된 삼베 Texture에 Bump map를 적용할 경우 보다 우수한 해상도의 Texture pattern 가공이 가능함을 확인하였다. 마지막으로 표면곡률에 따라 획득된 Texture가 왜곡되는 현상을 억제하기 위해서는 표면을 구성하는 Surfaec의 longitudinal과 lateral의 비율을 1:1로 유지하고, 표면 법선벡터를 참조 연산하였을 때 Texture의 왜곡이 억제되는 것을 확인하였다. 추가적으로 유약으로 인해 감소되는 texture 해상도를 상쇄하기 위해 2 중 경계를 추가하였을 때 최종 제품에서 texture 해상도가 향상됨을 확인하였다. 전통적인 제조공정에서 생산된 제품의 Texture 구현비율이 60% 미만인 것에 대비하여 역설계기술을 활용한 제품은 최대 75%까지 texture 해상도가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를통해 직물 패턴을 활용한 도자제품 제조과정에서 역설계 기술의 활용이 최종 제품의 질의 향상과 문양객체화를 통한 생산성 증대가 가능한 것으로 판단되었다.

Recently, design products using cloth patterns are being taken notice of. By reflecting market demands, goods that fabric designs are applied to porcelain are being released. In the production process of traditional ceramic products, to use fabric patterns as porcelain patterns, cloth was directly pressurized on the original soft surface of pottery or patterns were gained through manual work. But, these methods are impossible to control uniform pressure in the course of acquiring patterns and edit the acquired patterns. In this study, a course of pattern application using reverse design technology to apply fabric patterns to the surface of porcelain was studied. By using the MicroScirbe G2X Laser 3D Scanner, texture of hemp cloth was extracted. By dividing an experiment into three stages such as acquisition, process, and application of data, maximized conditions of cloth texture per stage were tested. Finally, by using the Stratasys Eden350 3D Printer, the original form of products was made. To evaluate texture quality quantitatively, the original copy of hemp cloth and the original form made by the 3D printer were compared. Then, a separation ratio of points which compose the surface was checked. For the simulation, Delcam PowerShape and Dassault SolidWorks were used. At the test result, to gain the most excellent data was possible in conditions of 30Hz scan rate, 0.7ms exposure, and 10-pixel tolerance after surface heat treatment. Also, in case of applying bump mapping to the texture of hemp cloth, it was confirmed that a texture pattern process with more outstanding resolution was possible. Lastly, in order to suppress a phenomenon that the acquired texture according to surface curvature is distorted, longitudinal and lateral rates of the surface are maintained 1:1. When a normal vector of the surface was operated referentially, it was confirmed that the distortion of texture was suppressed. In addition, when double boundaries were added to porcelain so as to offset resolution which is lessened due to glaze, it was confirmed that the most excellent texture resolution was realized at final goods. Through the study, in the manufacture course of pottery products using cloth patterns, use of the reverse design technology was judged to be possible in enhancing quality of final goods and increasing productivity through pattern objectification.