일본산업뉴스요약

3D프린터, 중형 부품 제작에 활용
스와니와 IBUKI, 수지 금형을 대형화

금형 제조사 스와니(나가노 현)와 IBUKI(야마카타 현)가 3D프린터를 이용한 첨단 금형의 고도화를 위해 손을 잡는다. 스와니가 독자적으로 개발한 수지제 금형을 IBUKI의 생산 라인을 활용해 대형화하는 것이다. 양사의 전문 분야를 서로 공유해 문제를 개선, 자동차 부품 및 가전의 시작품으로의 활용을 제안해나간다.

-- 스와니∙IBUKI, 차량 및 의료용 개척 --
스와니는 7년 전부터 제조 과정에 3D프린터를 활용하고 있다. 첨단 금형 ‘디지털 몰드’는 3D프린터로 제조한 수지제 틀을 알루미늄제 토대에 부착해 낮은 가격으로 양산용과 동일한 기능의 금형을 제조하는 독자적인 기술이다. 주로 시작품과 다종 소량 생산 부품용으로 사용되고 있다.

수지제 금형의 특징은 높은 정밀도의 부품을 저렴한 가격에 신속하게 제조할 수 있다는 효율성이다. 빠르면 수주로부터 하루 이내에 틀이 완성된다. 3D프린터 공정에 필요한 시간도 2시간 반 정도. 기존과 같이 금속만으로 이루어진 금형을 만드는 것에 비해 비용을 6분의 1 정도로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

양산품에 가까운 성형품을 시작 단계에서 재현할 수 있다는 장점도 있다. 양산용과 동일한 재료와 온도로 성형이 가능하고, 제품의 강도도 확인할 수 있다. 3D프린터으로 직접 시작품을 만드는 경우는 형태의 확인에 그치지만, 수지제 금형은 강도 등의 상세한 부분도 설계에 반영할 수 있다.

스와니가 IBUKI와 함께 목표로 하는 것은 대형화이다. 지금까지는 한 면의 최대 길이가 20x15cm 이하의 소형 부품용이 중심이었지만, 24x17cm의 중형 부품용 금형에도 도입할 계획이다. 스마트폰 정도의 크기가 한계였지만 자동차 팔걸이도 성형할 수 있도록 한다.

스와니의 하시쓰메(橋爪) 사장은 “디지털 몰드의 대형화를 위해 제조 설비를 가진 파트너가 필요했다”라고 말한다. IBUKI는 약 5,000만엔을 투자해 미국 스트라타시스의 대형 3D프린터를 도입했다. ‘3L’이라고 하는 중형 이상의 수지제 금형 제조를 IBUKI가 담당, IBUKI의 제조 라인을 이용해 완벽하게 성형할 수 있는지를 검증한다.

양 사는 자동차와 의료용에서 중형 이상의 금형을 타깃으로 한다. 기존 크기는 소형 부품이나 키홀더 등 노벨티(Novelty)용 등이 많았지만, 대형화의 성공으로 이미 자동차 제조사의 시작용 금형으로의 채택도 결정되었다고 한다.

한편, IBUKI에게도 신규 고객을 개척할 수 있는 등, 효과가 크다. “지금까지 ‘금형의 라이벌’이라고 여겼던 3D프린터를 금형에 도입해 공존을 도모해나가고 싶다”라고 말하는 IBUKI의 마쓰모토(松本) 사장. 현재의 한 변에 24cm에서 향후 70cm를 목표로 하고 싶다고 한다.

수지제 금형으로는 양산용 부품과 동일한 품질을 재현할 수 있고, 시작품뿐만이 아니라 소량의 생산에도 대응할 수 있다. 소량 생산용 금형은 아직 전체의 10% 정도에 머물러 있지만, 생산 대수가 적은 고급차용 등 새로운 판로를 모색한다.

하지만 1개의 디지털 몰드로 성형할 수 있는 부품 수는 200개가 한계로, 수 천~수 만개 단위의 생산에는 적합하지 않다. 다양한 개수에 대응하기 위해서는 강도가 과제이다. 수지제 금형이기 때문에 열전도성이 낮아 성형 과정에서 내부의 부품을 냉각하는데 시간이 걸리는 것도 문제이다.

마쓰모토 사장은 “중소기업은 자금과 인맥이 한정적이다. 협력이 매우 중요하다”라고 말한다. 양사가 추진하는 대형화는 기술력 향상이 첫 번째 과제이다. 스피드와 비용 면에서 우수한 3D프린터와 높은 정밀도의 디지털 몰드라고 하는 일견 상반된 요소를 공존시켜 제조 현장을 바꿔나가는 것이 양사의 목표이다.

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