일본산업뉴스요약

금속 3D프린터용 경량∙저비용 소재 개발
비철강업체, 티탄합금 및 알루미늄 분말 실용화 목표

비철강업체들이 금속부품을 생산할 수 있는 3D프린터용 소재 개발에 주력하고 있다. 도호(東邦)티타늄은 항공기용으로 원료 비용을 약 30% 낮춘 분말을, 일본경금속(日本軽金属)은 경량화에 우수한 알루미늄 분말의 실용화를 각각 목표로 하고 있다. 금속 3D프린터는 내구성이 높아 복잡한 형태의 부품을 쉽게 생산할 수 있다. 앞으로 수요가 높아질 것으로 보고 소재기업들도 고품질 소재 개발을 서두르고 있다.

도호티타늄 산하의 도호테크(시나가와 현)는 3D프린터용의 새로운 티탄합금 분말을 개발했다. 2024년까지 실용화해 톤 단위의 양산을 목표로 한다.

기존에는 희소금속인 바나듐(Vanadium)을 티탄에 혼합했지만, 그 대신 철을 이용함으로써 원료 비용을 약 30% 절감했다. 판매 가격도 기존 제품보다 낮출 수 있을 것으로 보고 있다. 강도 등도 기존 제품과 같은 수준이다.

도호테크는 새로운 티탄합금 분말을 항공기 엔진 및 날개의 나사부품 소재로서 판매할 계획이다. 절삭 등 기존 가공법에 비해 품질을 균등하게 할 수 있다는 점도 특징이다. 항공부품의 제조 공정에서의 수율을 약 20% 정도 개선할 수 있다고 한다.

일본경금속은 자동차와 철도, 기계용 부품 생산에 사용되는 알루미늄 분말을 개발 중이다. 알루미늄의 특징인 가벼움과 높은 방열성 등이 강점으로, 철 등 다른 소재 부품의 대체 수요 확보를 목표로 한다. 빠르면 2022년 안에 발매할 계획이다.

금속 3D프린터는 소재인 금속 분말을 레이저나 전자빔 등을 이용해 3차원 형태로 쌓아 올려 부품 등을 성형한다. 주로 수지를 이용해 성형하는 일반적인 3D프린터에 비해 내구성이 높은 부품을 만들어낼 수 있어, 항공기와 자동차, 의료용 등으로의 도입이 서서히 확대되고 있다.

테이진(帝人)이 50%를 출자한 인공관절을 개발하는 테이진나카시마메디컬(오카야마 시)도 금속 3D프린터를 활용해 인공무릎관절 부위와 허리뼈를 구성하는 척추 뼈의 고정 부위 제조기술 개발을 목표로 한다. 티탄합금을 소재로 이용, 앞으로 3년 내에 상용화하는 것을 목표로 한다.

테이진나카시마메디컬은 3D프린터를 이용해 골반의 관절구(關節臼)에 사용되는 제품을 제조∙판매하고 있다. 복잡한 형태의 설계가 가능해 뼈와 친화성이 있는 다공질 재질의 설계가 용이하다고 한다.

이처럼 소재업체들이 소재 비용 절감 및 품질 향상을 추진한다면 수요 측의 이점도 되고, 금속 3D프린터 보급도 더욱 가속화될 것으로 보인다.

신에너지∙산업기술종합개발기구(NEDO)에 따르면 금속 3D프린터 관련 장치, 소재, 성형제품 등 3개 분야의 세계시장은 2030년에 2017년의 약 25배인 약 3조 3,000억엔으로 확대될 전망이다.

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