초등 및 중학교 방과후 3D 모델링 교실(2~6학년, 7~12세)에서 강사들은 매주 두 가지 현실적인 어려움에 직면합니다:
- 학생들은 마인크래프트와 게임 아이템을 매우 좋아하지만, 팅커캐드(Tinkercad)에서 처음부터 복잡한 다층 복셀 입체 부조나 착시 조형물, 유연 메커니즘을 모델링하기에는 첫 수업 진입 장벽이 높습니다.
- 학교의 보급형 및 노후 FDM 3D 프린터는 물리적 한계가 뚜렷합니다: 가파른 오버행은 서포트 생성을 강제하여 후가공 중 파손 위험이 크고, 미세한 기어는 작은 압출 불량에도 단단히 융합되어 작동하지 않습니다.
이 두 가지 문제를 해결하기 위해, 우리는 구형 프린터에서도 100% 서포트 없이 안정적으로 출력 가능한 절차적 기하 생성기 3D 클럽 스튜디오 (3D Club Studio)를 개발했습니다.
네 가지 절차적 3D 생성기
별도의 소프트웨어 설치 없이 웹 브라우저에서 바로 실행되며, 4개의 전용 모듈을 제공합니다:
1. ⛏️ 마인크래프트 대장간 (다층 복셀 입체 부조)
- 16×16 블록 그리드: 팔레트 색상마다 실제 물리적 높이(
2.5mm~10mm+)가 매핑되어 입체적인 계단식 3D 부조를 형성합니다. - 파손 방지 베이스: 자동 생성되는
2mm두께의 일체형 베이스 플레이트가 검이나 곡괭이의 대각선 픽셀을 결합하여 베드 분리 시 파손을 방지합니다. - 8가지 기본 프리셋: 다이아몬드 검, 곡괭이, 크리퍼, TNT, 하트, 방패, 불사의 토템, 드래곤.
2. 🔮 옵티컬 쉬프터 (0° / 90° 직교 듀얼 3D 텍스트)
- 두 단어의 직교 교차점을 계산하여 일체형 조각 모델을 생성합니다.
- 정면(
0°)에서는 학생 이름(예:MINHO)이 보이고, 옆으로90°회전하면 동일한 복셀이 두 번째 단어(예:★BOSS★또는CRAFT)로 나타납니다. - 다국어 및 글리프 지원: 한글, 알파벳, 키릴 문자, 숫자, 3D 아이콘.
- 서포트 제로 보장: 바닥 지지가 없는 공중 복셀 하단에 수직 지지 기둥을 알고리즘이 자동으로 결합 생성합니다.
3. 🎯 기어 없는 물리 메커니즘 (유연 투석기 & 밸런스 드래곤)
- 일체형 미니 투석기 (Compliant Mechanism): 한 부품으로 눕혀서 출력되며 20~25분 만에 완성됩니다. 넓은 간극(
23mm)의 탄성 C형 판스프링 구조로 압출 융합을 원천 차단합니다. - 무게중심 밸런스 “손가락 위 드래곤”: 무게중심을 수학적으로 계산하여 손가락 끝이나 연필 위에 안정적으로 균형을 잡습니다.
4. 👾 몹 & 보스 뮤테이터
- 절차적 캐릭터 생성기 (골렘, 크리퍼, 성기사, 엔더 로드, 로봇).
- 무기와 방패가 바닥 베이스까지 닿도록 설계되어 출력 중 자연스러운 지지대 역할을 수행합니다.
- 팅커캐드 블랭크 모드: 얼굴 디테일을 생략한 기본 바디를 생성하여 수업 중 학생들이 직접 커스텀할 수 있도록 지원합니다.
아키텍처 및 교육 워크플로우
- 즉시 바이너리
.STL내보내기: 브라우저 메모리 내에서 수 밀리초 만에 바이너리 STL을 생성하여 Cura, PrusaSlicer, OrcaSlicer 또는 Tinkercad로 바로 전송할 수 있습니다. - 3D 프린트 패스포트: 학생 이름, 예상 출력 시간, 검수 체크박스가 포함된 출력용 프로젝트 슬립을 생성합니다.
- 100% 오프라인 작동: 로컬 Three.js 라이브러리를 내장하여 인터넷 연결이 제한된 학교 실습실에서도 완벽히 작동합니다.
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