다나까 귀금속공업 주식회사가 분말 소결식 적층법에 의한 3D 프린터에 대응하는 백금 금속 유리의 분말을 세계 최초로 개발하여 조형에 성공했다고 TANAKA 홀딩스 주식회사가 밝혔다. 또한 백금 및 이리듐 첨가 니켈 합금의 백금족 금속 분말 재료도 개발하여 조형물 제작에 성공했다. 다나까 귀금속공업은 2014년 11월 26일(수)부터 삼 일 동안 도쿄 빅사이트에서 개최되는 전시회 ‘국제 분체 공업전 도쿄 POWTEX TOKYO 2014’에 백금족 금속 분말 재료를 첫 전시한 후 2014년 12월 1일부터 샘플 제공을 개시한다.
다나까 귀금속공업은 2004년에 백금 금속 유리의 조성으로 특허를 취득했지만 이번에 독자적인 가공 설비를 이용하여 입경이나 유동성 등을 조정해 기존의 분말 소결식 적층법에 이용되는 3D 프린터 장치에서 사용 가능(※)한 백금 금속 유리의 분체화에 세계 최초로 성공했다. 이와 더불어 백금과 이리듐 첨가 니켈 합금의 2종 분말 재료도 함께 개발했다. 또한 오사카 부립 산업기술종합연구소와 공동 연구를 실시하여 분말의 재질과 형상에 적합한 레이저 에너지의 조사 조건을 규명하여 백금, 백금토대의 금속 유리, 이리듐 첨가 니켈 합금의 조형물 제작에 성공했다. 3D 프린터를 이용한 백금 금속 유리의 조형은 세계 최초이다. 다나까 귀금속공업은 백금족 금속 분말 재료의 제공과 더불어 고객의 요구에 맞춘 백금족 금속 분말의 입경 사이즈 가공, 백금족 합금 제조의 조성 제안 및 조형물 제조를 실시한다.
백금족 금속은 고융점으로 내구성이 있지만, 합금은 절삭 가공이나 소성 가공 등의 가공성이 낮을 때가 많아 기존의 조형법으로는 형상에 한계가 있었다. 이제 이러한 재료를 3D 프린터로 조형할 수 있으므로 복잡한 형상의 조형이나 용융 온도가 다른 이종 재료를 복합한 제품을 제작할 수 있다. 이번 개발로 내식성이 요구되는 의료 재료의 다품종 소량 제조나 내열성이 요구되는 자동차 산업 및 항공 우주 산업 분야의 특수 부품인 공업용 제품의 제조에 큰 도움이 기대됩니다. 다나까 귀금속공업은 3D 프린터용 백금족 금속 분말 재료의 제공으로 2020년도까지 연간 매출 4억 엔을 목표로 하고 있다.
- 백금 금속 유리의 가능성
금속 유리는 종래의 금속과 달리 결정 구조가 없는 비정질 금속의 일종으로 고강도, 고경도, 저탄성률, 초고내식성, 고투자율, 고성형 가공성, 표면 평활성, 내마모성, 내상성, 정밀 주조성, 저진동 감쇠성 등의 특성이 있는 차세대를 재료로 주목을 받고 있다. 다나까 귀금속공업은 업계에서 가장 빠르게 귀금속인 백금을 사용한 백금 금속 유리의 소재 개발이나 팔라듐 금속 유리 개발에 가장 빨리 착수했으며, 2004년에는 백금, 구리, 인의 조성으로 특허를 취득했다. 이 밖에도 널리 알려진 조성을 포함하여 폭넓게 귀금속을 포함한 금속 유리 개발 및 재료 공시(供試)를 실시하고 있으며, 이번에 3D 프린터에 대응하는 재료로 분체화를 실현했다.
현재 주류를 이루고 있는 금속 유리 제조방법은 용융 금속을 주형에 주입하고 이를 급냉각하여 응고시키는 주조법이다. 주조법에서는 조형물의 형상이 바뀔 때마다 주형을 다시 만들어야 하지만 빠른 냉각 속도가 요구되는 금속 유리 제조에는 열전도율이 높은 고가의 금속제 주형이 필요하다. 그러나 이 금속제의 주형을 복잡한 형상으로 가공하기 어렵기 때문에 조형물의 형상이 제한된다는 점이 실용화의 과제 중 하나이다.
이번에 백금족계 분말 재료를 개발한 3D 프린터에 의한 제조법은 분말 재료의 위에서부터 각 층마다(약 60μm) 레이저 빔을 조사하여 조형하므로 각 층의 표면을 조형하면서 급냉각할 수 있다. 또한 복잡한 조형에도 대응할 수 있다는 점에서 향후 백금 금속 유리의 대폭적인 활용과 실용화가 기대된다.
다나까 귀금속공업은 향후 3D 프린터에 대응한 각종 백금족 합금 분말 재료의 개발을 통해 귀금속의 효율적인 이용 확대를 목표로 한다
이수정 기자 <무단전재 및 재배포금지>
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