일본산업뉴스요약

군마대학, 발포금속의 제조 비용 10분의 1로
자동차 및 건축 분야에서 활용 촉진

군마대학은 다공성 메탈(발포금속, 금속 다공질체)의 새로운 제조법을 개발했다. 군마대학 대학원 이공학부의 한가이(半谷) 교수는 “기존 대비 제조 비용을 약 10분의 1로 할 수 있을 것이다”라고 말한다. 비용 절감을 통해 자동차, 항공우주, 건축 분야 등에서 다공성 메달의 채택을 촉진하고자 한다.

해당 기술은 2025년 11월 20~21일에 ‘시티홀 & 갤러리 고탄다’에서 열린 전시회 ‘제조 파트너 포럼 TECH LIVE 도쿄 2025’(이하 MPF 도쿄, 주최: 닛케이 모노즈쿠리)에 출품했다. 이 전시회에는 다양한 금속 가공 기술이 한자리에 모였다.

군마대학의 한가이 교수에 따르면, 자동차나 건축물에서 다공성 메탈의 이용 실적이 있지만 비용이 높아 보급이 확산되지 못하고 있다고 한다. 그래서 시료를 녹이지 않고 고체 상태에서 접합할 수 있는 ‘마찰 교반 접합(FSW)’이라는 기술을 적용해 비용 절감을 꾀했다. 구체적인 공정은 다음과 같다.

먼저 발포제를 2장의 알루미늄(Al) 합금판으로 끼운다. 다음으로 FSW를 적용해 알루미늄과 발포제가 결합된 복합재료인 ‘전구체(precursor)’를 만든다. 이어 전열기를 사용해 600~700℃ 정도로 가열하면 팽창하면서 알루미늄 다공성 메탈(발포 알루미늄)이 된다. 알루미늄의 분말과 발포제 분말을 혼합하는 방법에 비해 생산성이 높고, 제조 비용을 절감하기 쉽다고 한다.

발포 알루미늄을 프레스 성형할 수 있는 기술도 개발했다. 발포 직후에 프레스를 하면 기공을 손상시키지 않고 성형할 수 있다. 앞에서 말한 대로, 전열기를 사용하기 때문에 프레스기 근처에 배치할 수 있고, 발포 알루미늄이 식기 전에 프레스가 가능해 다양한 모양으로 성형하기 쉽다고 한다. 녹는점이 서로 다른 알루미늄을 재료로 발포 알루미늄을 성형할 수 있다고 한다. 현시점에서 3종류의 녹는점이 서로 다른 알루미늄으로 발포 알루미늄을 성형할 수 있었다고 하자.

이 밖에 강철과 알루미늄 등 서로 다른 종류의 금속을 접합한 이종금속접합체를 쉽게 분리할 수 있는 기술도 전시했다. 이는 주로 재활용을 염두에 둔 기술이다. 예를 들면, 발포를 이용한 분리 기술이 있다. 강철과 알루미늄의 접합면(계면)에 발포제 시트를 배치하고, FSW 기술로 발포제를 계면에 분산시켜 접합한다. 분리시킬 때는 계면을 가열하면 발포가 일어나 쉽게 분리할 수 있다고 한다.

-- 15㎛ 극세선 철망, 산업용 필터에 활용 --
극세 금속선을 엮어 만드는 철망 등을 출품한 업체는 야오카나아미제작소(오사카부)다. 가장 가는 제품은 15마이크로미터(㎛)에 불과한 미세한 철망을 엮어, 산업용 필터와 체, 전자파 차폐용 부품 등 다양한 용도에 대응할 수 있는 것이 강점이다. 수소 제조 장치의 부품이나 촉매 담지용 부품 등과 같은 수요도 최근 들어 증가하고 있다고 한다.

야오카나아미제작소의 철망은 천을 짜는 것과 마찬가지 방식으로 직조해 만든다. 주로 스테인리스제를 사용하지만 용도에 따라 구리선이나 티타늄선도 사용한다고 한다. 직조 방식은 크게 평직과 능직의 2종류가 있다.

그리고 날실을 일정 간격으로 띄우고, 씨실을 밀착시켜 짜는 ‘다다미 직조’라는 기법도 조합해, 고객의 요구에 맞춘 철망을 제작한다. 산업 기기로서의 내구성과 강도를 확보하기 위해 여러 장의 철망을 적층해 소결한 필터를 제조하는 것도 가능하다.

부스에서는 능직으로 짠 철망을 5층으로 겹친 필터 부품의 샘플을 전시하고 있었다. 필터 기능을 담당하는 것은 중앙에 배치한 철망 층이며, 그 양면을 각각 보호층과 분리층으로 쓰이는 2장의 철망이 감싸는 구조를 채택한다. 이 5층 구조의 철망을 소결에 의해 확산 접합시켜 강도를 높였다.

야오카나아미제작소는 지금까지 주로 산업 분야 기업과 거래해 왔다. 한편, 최근에는 램프셰이드(램프 갓) 등에 사용하고 싶다는 수요도 있다고 한다. 실제로 부스에서도 램프셰이드를 본뜬 제품을 전시하고 있었다. 앞으로는 그러한 디자인성을 높이기 위한 민생용 재료로서의 수요도 발굴해 나갈 계획이라고 한다.

-- 3D 모델을 쉽게 공유할 수 있는 뷰어, 의료에서 수요 --
3D 기능 개발을 전개하는 기카라보(시즈오카현 하마마쓰시)는 3D 모델 협업 도구를 MPF 도쿄에 참고 출품했다. 멀리 떨어진 거점에 있는 설계자들끼리, 혹은 설계자와 고객 사이 등 여러 사용자가 동일한 3D 모델을 보면서 소통하기 위한 뷰어다. 사용자 중 1명이 모델을 확대, 축소하거나 회전하는 등의 조작을 하면, 그 조작이 다른 사용자의 화면에도 실시간으로 반영된다. 떨어져 있어도 같은 모델을 보면서 대화하거나 채팅할 수 있어 원활한 의사소통이 가능하다고 한다.

이번에 개발한 뷰어는 웹 기반 애플리케이션이다. 3D CAD 모델을 보유하고 있는 메인 사용자 외에는, 지정된 URL을 웹 브라우저에 입력하기만 하면 사용할 수 있다. 웹 브라우저에서 가동하기 때문에 PC뿐만 아니라 스마트폰이나 태블릿에서도 이용 가능하다.

기카라보는 3D 모양을 다루는 계산 엔진 기술을 강점으로 삼고 있으며, 자체 3D CAD 기능과 대형 3D CAD 도구용 자체 애드온 기능 등의 수탁 개발을 담당하고 있다. 대형 PLM(제품 라이프사이클 관리) 벤더 등도 비슷한 협업 기능을 가진 뷰어를 제공하고 있지만, 기카라보가 개발한 도구는 URL만 알면 간단하게 공유할 수 있고, 서버 부하도 가볍기 때문에 관리 비용도 낮다고 한다.

이 뷰어는 고객인 의료기기 개발 제조사로부터 “개발 중인 제품의 수정·확인을 위해 의사와 3D 모델을 여러 차례 주고받는 것이 힘들다”라는 의견을 듣고, 간단하게 3D 모델을 공유할 수 있도록 개발했다고 한다. 우선, 2026년에 의료기기 개발용 전용 뷰어로 제품화를 목표로 하고 있다. 범용적인 뷰어의 개발은 그 후에 검토한다.

 -- 끝 --
 

Copyright © 2025 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.