[헬로티] 호리우치 신지(堀內 愼司), 사사하라 히로유키(笹原 弘之) 東京농공대학 1. 서론 Co-Cr-Mo 합금은 생체친화성이 높기 때문에 주로 의료 분야에서 이용되고 있다. 또한 고경도, 고내식성, 내마모성 등의 높은 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 공업 분야에 대한 응용도 예상되는데, 그 높은 기계적 특성 때문에 난삭재로 여겨지고 있다. 그러나 인공관절이나 수술기구 등의 의료기기 이외에 대한 응용 예가 적기 때문에 충분한 가공 데이터가 없다. 그렇기 때문에 공업 분야에서 실용화하기 위해서는 가공 특성을 명확하게 할 필요가 있다. 또한 Co-Cr-Mo 합금의 연구 현황으로서 일반적으로 다듬질가공에 이용되는 연삭가공에 관한 선행 연구가 적은 것을 들 수 있다. 동 연구실에서는 숫돌 내부에서 연삭액을 공급, 동시 다축 제어 공작기계로 연삭가공을 하는 숫돌 내 연삭액 공급기구(Hyper 연삭)의 연구․개발을 추진하고 있다. 이 기구에 의해 연삭액 공급용 노즐이 불필요하고, 숫돌 주변에 발생하는 공기층 영향을 잘 받지 않으며 연삭액을 가공점에 직접적으로 공급할 수 있게 된다. 기존의 연구에서 강이나 내열합금에 대해 동 방법과 연삭액을 외부 노즐에서
[헬로티] 사토 히로키(佐藤 大樹), 사와자키 타카시(澤崎 隆) ㈜소딕 1. 서론 오늘날 급속하게 확대되고 있는 자동차의 EV화에 따른 모터 코어 금형가공에 관련된 수요가 급증하고 있으며, 와이어 방전가공기에 의한 금형의 고속․고정도 가공과 공정 단축 등에 기여하는 성능 향상과 고부가가치화가 기대되고 있다. 또한 인력 절감을 목적으로 한 자동화가 요구되고 있다. 동사는 이러한 기대에 대응하기 위해 자사에서 개발․제조한 리니어모터, 방전 전원, NC 장치, 모션 컨트롤러, 세라믹스 등의 코어 기술을 구사해, 보다 고성능의 방전가공기를 개발하고 있다. 이 글에서는 모터 코어 금형 등의 사각형 금형의 가공에 최적인 신형 오일 와이어 방전가공기 ‘AP350L’과 물 와이어 방전가공기 AL 시리즈에 탑재할 수 있는 새로운 코어 처리장치 ‘S3CORE(스코어)’에 대해 소개한다. 2. 신형 오일 와이어 방전가공기 AP350L 동사는 이번에 리니어모터 구동 초정밀 와이어 방전가공기 AP 시리즈의 라인업으로서 오일 방전가공기 AP350L을 개발했다(그림 1, 표 1). 이 AP350L은 사이즈가 지금까지의 A
[첨단 헬로티] 우츠미 사토시(內海 聰) ㈜일본제강소 최근 유럽 시장을 중심으로 다색․이재질 성형이 주목을 받고 있다. 다색․이재질 성형이란 성형품의 사용 용도에 따라 색깔이나 재질이 다른 수지를 이용해 일체 성형을 하는 사출성형 기술로, 여러 색깔의 수지를 이용함으로써 디자인성 향상과 각각의 수지 성질을 활용한 고기능화, 사람에 의한 설치 작업 등 조립 공정 절감의 장점이 있다. 이와 같은 성형품의 부가가치 향상과 타사와의 차별화를 목적으로 자동차·잡화·용기 등 다양한 업계에서 이용되는 기술로, 시장 요구가 증가하고 있다. 기존 다색·이재질 성형을 하기 위해서는 하나의 형체결장치에 대해 주사출 유닛과 부사출 유닛을 갖춘 전용 사출성형기가 필요했다. 전용기에는 성형품에 매치한 스펙을 탑재할 수 있는 장점이 있는 한편, 기계 본체가 고가이고 넓은 설치 공간이 필요하며 또한 다색․이재질 성형 전용 기계이기 때문에 범용성이 낮아 기피하는 경향이 있었다. 이에 표준적인 사출성형기에 대해 독립된 사출 유닛을 조합함으로써 다색·이재질 성형의 실현을 가능하게 하는 전전동 사출 서브 유닛 &
[첨단 헬로티] 류 신타로(龍 信太郞) DSM재팬엔지니어링플라스틱(주) DSM의 개요 DSM(이하 동사)은 영양, 건강, 지속 가능한 생활 분야에서 의욕적으로 사업을 전개하는 목적주도형 글로벌 기업이다. 모든 사람들의 생활을 풍요롭게 하는 것을 기업으로서 지향하고 있으며, 라이프 사이언스와 머티리얼 사이언스 분야에서 자사의 제품과 솔루션을 구사해 세계에서 가장 중대한 과제 해결에 대응하고 있다. 엔지니어링 플라스틱(이하 엔플라) 사업은 머티리얼 사이언스 분야의 중핵 사업으로 자리매김되어 있다. 원재료로부터 엔드 유저에게 최종 제품이 넘어가기까지의 밸류 체인을 이해한 후에, 폭넓은 제품 라인업과 솔루션을 제공하고 있는 것이 특징이다(그림 1). 동사는 고내열 폴리머를 중심으로, 제품 포토폴리오를 전개시키고 있다. 동사가 개발한 제품으로 4개의 탄소 직쇄 폴리머로 구성되는 PA4T, PA46, PA410 등의 소재가 있다. 이들은 엔플라의 대표적인 소재로서 알려진 PA66을 내열성, 내약품성, 강도의 면에서 크게 능가하는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(이하 슈퍼엔플라)로서 자리매김되어 있다. 최근 자동차 용도에서 내열성, 내유성 등의 특성에 더해, 그 경량성에서 폴리
[첨단 헬로티] 하마 타카시(濱 隆司) 三井화학(주) 환경에 대한 부담 경감은 급선무의 과제이다. 다른 한편으로 인간 생활의 쾌적성이나 편리성에 대한 추구는 멈추지 않는다. 우리들이 이용하는 인프라나 서비스의 기능은 점점 더 고도화 및 다양화되고 있다. 그에 따라 사용되는 수지 소재의 위치는 중요도가 높아지고, 메이커 각사는 이 기회를 잡기 위해 혼련, 함침, 접합 등의 여러 가지 기술을 구사해 날마다 최선을 다해 소재 개발을 추진하고 있다. 동사는 슈퍼엔프라로 분류되는 ‘반방향족 폴리아미드(이하 PPA)’를 1986년에 세계에 앞서 제품화, ‘아렌’이라는 이름으로 출시했다. 이후 전기․전자제품이나 자동차를 중심으로 한 모빌리티 부품 등 여러 방면에 걸친 용도에 채용되고 있다. 그 후 새롭게 PPA 메이커도 가담해 그 지명도가 높아져, 오늘날에는 연율 5% 정도로 견실하게 성장하는 시장에서 반드시 필요한 소재가 됐다. 이 글에서는 아렌의 특징을 채용 사례를 중심으로 소개한다. 특징 아렌은 베이스 폴리머에 여러 가지 부자재를 배합, 컴파운드한 소재이다. 1. 베이스 폴리머 폴리아미드는 엔플라 중에서도 강도,
[첨단 헬로티] 카지하라 유스케(梶原 優介) 東京대학 수송기기 산업에서 경량화는 오랜 과제이며, 항상 주요 개발 테마로 되어 있다. 최근의 경량화 트렌드로서 금속 부재를 수지로 대체하는 것은 알고 있듯이 활발하게 추진되고 있다. 모든 금속 부재를 수지로 전환하는 것은 불가능하기 때문에 반드시 금속과 수지의 접합 부분이 존재하게 된다. 예를 들면 자동차에서 말하면, 필러, 빔이나 와이어 하네스부, 수송기기 산업 이외에도 스마트폰의 내부 배선이나 이온전지 전극의 실장 등이다. 그렇기 때문에 금속과 수지의 인접 부분을 강고하게 접합하는 기술이 반드시 필요하게 되고 있다. 볼트나 리벳에 의한 기계적 체결이나 접착제를 사용한 화학적 접합으로는 공정이나 처리 시간이 늘어나 버리기 때문에 금속과 수지를 직접 접합하는 기술이 각광을 받고 있으며, 여러 가지 연구 개발이 추진되고 있다. 금속과 수지를 직접 접합하는 방법으로서는 금속 부품, 수지 부품을 독립적으로 제작, 그 후 양 부품을 가열해 접합하는 ‘성형 후 접합’ 및 금속과 수지의 복합체를 금형 내에서 일체 성형하는 ‘성형 접합’이 있다. 성형 후 접합의 예로서는 금속-수지계
[첨단 헬로티] 아가리 야스유키(上利 泰幸) 大阪산업기술연구소 기능성 고분자는 1970년대에 오사카(大阪) 대학의 타케모토 키이치(竹本 喜一) 선생이 제창한 역사가 오래된 테마인데, 새로운 고분자를 개발해 그 성질로부터 응용을 생각하지 않고 응용의 요구(기능)를 가진 고분자를 개발한다고 하는 지금에는 상식적이지만 당시에는 매우 획기적인 개념이었다. 그 요구는 생체계 고분자를 의식한 것이었지만, 점차적으로 응용 분야가 빛이나 전기 등으로 확대되어 고분자 자체뿐만 아니라, 복합 고분자 재료까지 활용해 기능성 수지가 개발되게 됐다. 우선, 고분자의 우수한 성형성을 활용해 광학적 기능이나 전기․전자 기능을 부여한 기능성 수지와 생체 적합성을 높인 의료용 기능성 수지 등이 개발되어 왔다. 그리고 21세기에 들어, 자동차 업계의 차체 경량화 요구에 대응해 금속 부품을 수지 부품으로 대체하기 위해 내열성과 강인성, 기계적 성질 등의 향상을 도모한 고기능 수지와 금속의 장점과 수지의 장점을 겸비한 기능성 복합체가 전개되어 왔다. 또한 자동차 전화의 진화를 위한 각종 기능성 수지와 디스플레이 해상도 등을 향상시키기 위한 기능성 수지 필름 등이 현격한 진보를 이루어
[첨단 헬로티] 스와 오사무(諏訪 修) C&G시스템즈(주) 금형 제조에서 QCD(품질, 코스트, 납기)를 달성하기 위해서는 가공 공정의 삭감과 수정이 필요하다. 기계가공 공정에서는 5축가공기를 도입해 직조가공의 범위를 확대함으로써 그 후의 방전가공에 걸리는 시간을 줄인 사례를 수년 전부터 접했다. 그러나 절삭 후의 다듬질면이 요구 품질을 만족시키지 않은 경우, 손다듬질에 의한 수정 작업이 필요하고, 다듬질 공정의 작업 공수가 증대한다. 또한 과도한 수정, 연마는 금형의 정도 저하가 우려되기에 기계가공 후의 가공면 품질(가공 정도, 가공면 품위)의 향상이 요구된다. 다듬질면의 문제 원인과 현상 절삭하기 위해서는 공작기계, 공구, 절삭 데이터를 사용하기에 그들의 특성이 조합돼 여러 가지 원인에서 다듬질면의 문제가 발생한다. 그림 1에 나타낸 가공 형상이 급격하게 변화하는 형상 곡률이 큰 부위로, 공구경로의 제어점열의 방향 변화각이 커지면 CNC 공작기계가 공구경로의 코너 앞에서 이송 속도를 감속시킨다. 또한 제어점의 간격이 전후의 제어점에 비해 극단적으로 짧은 부위도 감속이 발생한다. 감속한 부위는 공구의 전도 상태가 변하고, 커터 마크가 발생하는 원인이
[첨단 헬로티] 이누이 마사토모(乾 正知) 茨城대학 지금까지의 금형가공은 숙련된 가공기술자가 경험에 기초해 CAM 소프트웨어를 구사, 고품질이고 효율적인 가공 명령을 생성해 왔다. 그러나 디지털 기술의 진보에 의해 보다 좋은 가공 방법을 수리적인 방법으로 해석, 최적의 가공을 계산에 의해 구하는 기술이 보급되기 시작하고 있다. 일본에서는 앞으로 숙련기술자가 대거 퇴직하는 시대를 맞이하게 된다. 수리적인 최적화 방법으로 전환하는 것은 일본의 금형산업에 있어 긴급한 과제라고 할 수 있다. 이 글에서는 필자가 전문으로 하는 도형 처리 기술의 응용을 중심으로, ①공정 설계 지원, ②5축가공 지원, ③절삭가공 시뮬레이션의 3분야에 관해 금형가공의 최적화에 공헌하는 기술의 현황을 소개하고 싶다. 공정 설계 지원 금형가공 공정 설계의 기본은 금형 형상과 공작물 형상을 비교, 필요한 공구와 가공 부위, 그리고 가공 방법을 선택하는 작업이다. 가공의 진행에 의해 공작물 형상이 변화하므로 공정 설계 기술자는 가공 후의 공작물 상태를 추정하면서 공구, 가공 부위, 가공 방법 선택 작업을 반복하게 된다. 이와 같은 작업을 효율화하기 위해 금형 형상
[첨단 헬로티] 요네타니 츠요시(米谷 强) ㈜米谷製作所 동사는 1934년에 목형 제작으로 창업한 금형 전업 메이커이다. 현재는 주조․다이캐스트에 관한 위탁 해석～금형 제작, 시제작 트라이, 양산 투입 후의 애프터서비스까지 종합적으로 사업을 전개하고 있다. 특히 그림 1에 나타낸 자동차 엔진용 알루미늄 주조 부품용 금형에 주력하고 있으며, 다이캐스트는 3,500t까지의 대형에도 대응할 수 있다. 자동차 메이커나 Tier1 부품 메이커에 직접 금형을 납품(직거래), 자동차 메이커에 가까운 존재로서 고도화되는 고객 요구의 해결에 날마다 대응하고 있다. 니가타(新潟)현 가시와자키(柏崎)시에 본사(직원 수 110명)를 두고 있으며, 자동차 관련 기업이 집적한 도카이(東海) 지구에도 중부영업소(아이치(愛知)현 미요시시)가 있어 민첩하게 움직이는 영업 활동을 하고 있다. 금형에 한하지 않고 제조업에 요구되고 있는 기본 요소는 QCD(품질․코스트․납기)이다. 특히 자동차 메이커는 경쟁 각사와 치열한 개발․판매 경쟁을 하고 있으며, 그러한 가운데 금형 메이커에 개발에서 시제작, 양산까지의 품질 확보와 리드타임 단축에 대한 요구는 매
[첨단 헬로티] 마루야마 타카히로(丸山 貴弘) 지멘스(주) 어댑티브 매뉴팩처링의 현상과 과제 최근 여러 가지 매체에서 어댑티브 매니팩처링(이하 AM)이라는 단어를 볼 기회가 많아지고 있는데, 일본에서는 본격적인 보급에는 이르지 못한 것 같다. 일본에서는 20년 정도 전부터 수지의 조형 기술이 유행해 제조가 이루어지고 있었다. 그렇지만 주로 시제작(래피드 프로토타입)으로 한정적인 이용이 목적이었다고 기억하고 있다. 그런 의미에서 일본은 세계에 앞서 조형 기술을 이용해왔지만, 오늘날 양산품에 적용하는 AM에 대응하는 것은 유럽이나 미국보다 뒤쳐져 있는 것은 분명하다. 또한 앞서 있는 유럽이나 미국의 AM 업계도 인프라의 시점에서 보면, 워크 플로에서 이용되는 툴군이 그 장소에서만 사용할 수 있는 포인트 솔루션으로서 도입･운용되는 특징적인 업계는 아닐까 생각되며, PLM으로 대표되는 데이터센트릭(데이터 이동을 최소한으로 하는 데이터의 집중화) 제조에는 아직 먼 상태이다. 즉 그림 1에 나타냈듯이 상류 공정(버추얼 영역)에서부터 하류 공정(리얼한 영역)의 워크 플로에서 정보의 불연속이 생기고 있으며, 일관성 없는 프로세스로 여러 개의 파일 교환이 이루어
[첨단 헬로티] 다니엘 피작(Daniel Pyzak) 다쏘시스템즈 이 글에서는 3DEXPERIENCE 플랫폼을 이용하는 제조(적층조형을 포함) 분야의 유저가 여러 가지 최신 테크놀로지의 메리트를 어떻게 활용할 수 있는지를 소개한다. 또한 컴포멀 냉각이나 경량화(토폴로지 최적화), CAE의 완전 검증, 궁극의 자동화를 실현하는 템플레이트 베이스의 설계 등 유저가 금형을 설계․제조하는 새로운 방법을 고안할 때에 3DEXPERIENCE 플랫폼이 어떻게 지원할 수 있는지도 설명한다. 금형 메이커를 둘러싼 어려운 상황 오늘날 금형 시장에서는 치열한 경쟁이 반복되고 있으며, 글로벌화도 추진되어 금형의 가격은 가급적 낮춰야 한다. 금형 메이커의 고객이 요구하고 있는 것은 품질을 희생하지 않고, 사이클타임을 단축해 자사의 생산 최대화가 가능한 신뢰성과 내구성이 우수한 생산 설비이다. 금형 메이커나 대기업의 금형 부문에서 경쟁을 계속 리드해 시장 점유를 획득하고, 품질을 향상시키면서 최단기간에 저코스트에 의한 생산을 실현하는 것은 쉽지 않다. 그러나 제조 분야에서도 IT(정보 기술) 분야에서도 이러한 과제의 실현을 촉진하는 여러 가지 새로운 테크놀로지가 등장하고
[첨단 헬로티] 마루야마 토모히로(丸山 智大) 碌碌산업(주) 최근 스마트폰, 태블릿형 단말 등의 모바일 기기는 급속하게 소형화․박육화가 추진되고 있으며, 기기에 탑재되는 부품도 고정도화, 미세화 요구가 높아지고 있다. 이것에 동반해 금형에 대한 요구 정도도 높아지고 있으며, 일본 제조업에서는 고정도, 고면품위 등 부가가치가 높은 가공을 실현해 고정도화, 미세화의 길을 추진해왔다. 동사에서는 1996년에 고정도 고속 소경 미세 가공기 ‘MEGA’를 개발, 현재 제5 세대에 이르기까지 항상 진화를 계속해왔다. 또한, MEGA의 상위 기종으로서 2010년에 ‘Android’를 개발했으며, 2016년에는 브러시업이 실시된 ‘Android Ⅱ’로 계승해 시대와 함께 엄격해지고 있는 고정도 미세 가공의 요구에 대응하기 위해 개발을 계속하고 있다. 이번에 발표한 신기종 ‘Vision’은 MEGA나 Android Ⅱ로는 가공할 수 없는 크기의 워크에 대응, HSK-E40을 채용한 주축에 의한 중절삭 가공을 가능하게 하면서도 지금까지 축적한 미세 가공기의 DNA를 계승한 기계이다
[첨단 헬로티] 토요시마 나오키(豊島 直樹) 日進공구(주) 최근 자동차의 자동 운전 기술이나 스마트폰 등은 점점 더 고기능화 수요가 높아져, 구성하는 부품의 미세 정밀화와 고정도화가 요구되고 있다. 그리고 이들 부품을 양산하기 위한 여러 가지 금형도 내구성을 높이기 위해 금형재의 고경도화와 고정도화 등이 추진되고 있다. 또한, 생산성 향상 대응의 일환으로서 가급적 사람이 개입하지 않는 가공 기술 등도 요구되고 있다. 동사에서는 여러 가지 요구에 대응하는 공구로서 고정도화, 미세화에 대응하는 동전극 가공용 엔드밀과 초경합금, 고경도 담금질강 등에 대한 경면가공이 가능한 PCD 볼 엔드밀을 개발, 가공 기술에 대해서도 연구를 거듭해왔다. 이 글에서는 이들 엔드밀 및 가공 사례와 경면가공의 절삭가공 기술에 대해 소개한다. 동전극 가공용 롱 넥 엔드밀 시리즈 1. 동전극 가공용 엔드밀의 특징 동전극 가공 전용으로서 스퀘어 DHR237, 볼 DRB230, 라디우스 DHR237R의 3타입(그림 1)을 개발했다. 모두 고애스펙트비의 전극을 생각해 롱 넥 형상을 채용하고 있다. 이하에 특징을 나타냈다. ① 버를 최소한으로 억제하는 예리한 날끝 형상. ②
[첨단 헬로티] 야베 카즈토시 (矢部 和壽) ㈜牧野후라이스제작소 머시닝센터(MC)에 의한 고경도 재료의 고속 안정가공이 제창된 이후, 직조가공에서 정도, 표면 성상의 품질, 가공 효율은 현저하게 향상됐다. 그러나 자동차 운전 지원 기술이나 스마트폰 등으로 대표되는 선진 디바이스의 다기능, 소형화와 대규모의 양산에 대응하는 생산 기술에는 보다 높은 품질이 요구되기 때문에 가공, 성형 기술의 능력을 최대한으로 이끌어낼 필요가 있다. 동사는 미세 가공 분야에서 가공기는 물론이고 공구, 가공 조건, 공구 궤적 등의 가공 기술, 측정 기능 등 일련의 개발을 하고 있다. 더불어 앞으로 이들 기술은 가공 환경, 가공자의 기량에 의존하지 않고, 또한 안정되게 성능이 발휘되며 가공 프로세스의 부하 저감, 자동화에 기여하는 종합 기술이 트렌드가 될 것으로 생각하고 있다. 이 글은 이러한 요구에 대응하는 미세 정밀 가공기 iQ 시리즈와 그 가공 사례 및 주변 기술의 대응을 소개한다. iQ 시리즈의 개요 그림 1에 ‘iQ300’의 외관을 나타냈다. iQ 시리즈는 이송축이 리니어모터와 고정도 저진동의 직동 베어링으로 구성되며, 주축 회전 속도 45,000min
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