[헬로티]
하가 츠요시 (芳賀 剛), 하야시 타카유키 (林 孝之) ㈜BUKI
일본의 사출성형 금형 업계가 쇠퇴한지 약 10년이 지나고 있다. 이것은 메이커의 해외 현지 제작과 함께 부품도 현지 조달하는 흐름이 발단이다.
금형 그 자체를 현지 제작하는 글로벌화가 추진되어 일반 금형이라면 선진국 이외에서도 만들 수 있게 됐다. 또한 2008년의 리먼 쇼크를 계기로 일본 제조 거점의 해외 이전과 OEM화에 의해 일본 금형 산업도 큰 타격을 입었으며, 현재는 거의 회복 경향에는 있지만 여전히 어려운 상황이다. 특히 가전 업계에서는 그 영향이 막대했다.
이와 같은 배경에서 동사도 예외 없이 실적 회복을 위해 기존의 제조에 ＋(플러스)해서 6개의 키워드로 대응을 하고 있다. ①카 메이커와 직접 거래 실현, ②하이사이클 기술 컨설팅, ③공장의 디지털화/IoT화, ④자사 브랜드 제품 개발, ⑤AI를 활용한 기능 전승, 업무 개선, ⑥지역이나 차세대로 이어지는 공헌 사업이다.
이 글에서는 주로 ①의 ‘카 메이커와 직접 거래 실현’을 시키는 ‘장식 기술’에 대해 소개한다.
회사 개요
동사는 설립이 1956년인 오래된 금형 메이커로, 내년에 설립 64주년을 맞이한다. 2014년에 제조업 컨설팅 회사 (주)O2(오투)의 그룹 회사가 됐다.
주된 사업 내용은 사출성형 금형의 설계․제조, 각종 플라스틱 성형품의 제작 및 양산, 미세한 특수가공의 연구 개발이다. 주로 차재용 사출성형 금형을 취급하고 있다.
주된 기술은 금형의 표면에 직접 모양을 가공하는 장식가공 기술과 세부까지 깨끗하게 성형품에 전사하는 성형 기술이다. 이 기술에 의해 지금까지 모양을 표현하는데 필요했던 인쇄, 도장 등의 2차 가공을 하지 않고 가공을 하는 것이 가능해진다.
또한 단순히 모양을 내는 것만이 아니라, 고급감이나 광택감 등을 연출해 제품에 부가가치를 부여할 수 있다. 최근에는 엔지니어링 서비스(각종 기술 지원 업무), 디지털 팩토리 서비스(IoT/AI 지원 판매 업무) 등에도 대응하고 있다.
IBUKI 브랜드로서는 2017년, 수지로 만든 샴페인 글라스, 와인 글라스를 개발했다. 2019년에는 ‘수지인데 두께 0.8mm! 유리를 넘어서는 맥주 글라스를 만들자’라는 구호 하에, 맥주 글라스 개발에 도전했다. 완성된 글라스는 크라우드 펀딩으로 판매를 했으며, 지원액은 예상을 크게 상회하는 인기 상품이 됐다.
동사의 장식 기술의 특징
일반적으로 장식가공이라고 하면 미세 가공으로 생각되기 쉽다. 그러나 엄밀히 말하면, 장식은 ‘얼마나 멋지게 보여지는지’가 중요하다.
그 품질을 평가하는 것은 고객 및 디자이너나 구입해 사용하는 엔드 유저인데, 요구하는 이미지에 근접하고 부가가치․구매 의욕을 제공하고 있는 것이 ‘IBUKI 장식’이다.
예를 들면 이미 만들어진 제품의 디자인을 제안하는 경우라도 여러 가지 패턴의 디자인을 제시하거나, 요구하는 이미지를 듣고 가능한 한 구현화하는 활동을 하고 있다. 이것은 리먼 쇼크 이전의 주요 거래처였던 가전 메이커와 개발 활동을 한 것이 근간이 됐다.
동사는 10년 이상 전부터 가전의 외관에 요구되는 디자인의 특징과 섬세함을 표현하는 방법을 추구하고 있었다. 그 마인드가 현재에도 계승되어 헤어라인이나 허니콤 무늬 개발로 이어지고 있다.
2차가공 없이 고급감을 낼 수 있는 장식에 의해 금형의 이니셜 코스트 자체는 비교적 높아지지만, 성형 양산까지 포함한 토털 코스트에서 생각하면 2차가공을 하지 않고 끝내는 만큼 오히려 코스트를 억제할 수 있다.
디자인의 종류는 헤어라인, 카본 양식, 허니콤 모양, 울타리 모양, 기하학 모양, 에도(江戶) 유리공예 모양 등 여러 종류로 다양하다(그림 1). 앞에서 말한 무늬에 대해서 몇 가지 특징을 소개하기로 한다.
그림 1의 중앙에 있는 것은 기하학 모양으로, 격자 무늬, 허니콤 무늬 등 여러 가지가 있다. 규칙적으로 배열된 기하학 모양이 만들어내는 조화로운 콘트라스트가 독특한 질감을 준다.
그 외에도 빛의 가감으로 여러 가지 표정을 표현시키기 위해 곡면에 대해 다면체 가공을 실시하는 가공이나, 기술자의 기능을 충실히 재현한 울타리 모양이나 유리공예 모양 등도 취급하고 있다.
무늬, 모양은 여러 종류로 다양하지만, 어느 것이나 모두 세부까지 신경을 쓴 가공을 함으로써 고급감과 독특한 질감을 연출한다. 형상은 평면 형상, 경사면 형상(2축), 곡면 형상(3축) 모두 대응 가능하다.
지금까지의 실적은 5×30mm(카 오디오), 70×460mm(자동차 계기판 화장판), 150×350mm(자동차 미터 패널) 등이 있다. 자동차 프론트의 계기판 화장판 전체에 대한 장식가공 등 대형 제품에 장식가공을 실시할 수 있는 것은 동사 장식가공의 매력 중 하나라고도 할 수 있다.
동사 장식 기술에는 고속 머시닝센터(MC)에 의한 밀링 가공을 주로 하는 특징도 있다. 가공기는 ㈜마키노후라이스제작소의 ‘V56i’를 메인으로 사용하고, 사용 공구 지름은 ø3～0.2mm로 공구 재질 등도 가미해 용도에 맞춰 구분 사용하고 있다.
장식의 용도는 약전 관계에서부터 자동차 내장 부품, 카 오디오, 코스메틱 관계 등 여러 방면에 걸쳐 있으며, 그 수요는 확대되고 있다.
동사의 금형 설계․제조는 굳이 3축 MC에 한정되어 있으며, 가공 범위는 빼기 각도로 정해진다. 그렇기 때문에 고객과의 제품 형상, 빼기 각도의 사전 협의가 중요하다. 또한 공구 간섭을 회피하기 위해 볼록부의 인서트화 등 가공성을 배려한 설계도 중요 포인트가 된다(그림 2).
장식은 전사성을 좋게 하는 배려가 필요하기 때문에 그 대책을 모델 형상이나 금형 구조에 반영하고 있다. 이와 같이 고객과의 조정(제안), 가공 준비의 고려, 성형성 고려를 한 제안까지 하고 있는 것도 동사의 특징이라고 할 수 있다.
최근에는 자연계의 것을 스캐닝해 재현하는 장식도 하고 있다. 자연계의 여러 가지 모양을 세부까지 표현한다. 예를 들면 나뭇잎의 잎맥, 돌결이나 나뭇결, 가죽 모양을 3차원 스캔으로 데이터화해 가공을 실시함으로써 보다 실물에 가까운 질감을 표현한다. 이 작업에는 이미지력과 어레인지력이 필요하다.
장식 기술의 적용 예
1. 전시회에서 샘플 제안
동사는 장식 기술을 다방면으로 어필하기 위해 각종 전시회에 적극적으로 참가하고 있다. 그림 3은 아이치현((愛知縣)에서 개최된 ‘토호쿠 홋카이도 자동차 관련 기술전시상담회’에서 전시한 육각형 형상으로 장식을 실시한 샘플이다.
가공에 있어서는 곡면에 대한 장식가공, 인접한 면과 면의 연결부 데이터 처리에 신경을 썼다. 편집적이긴 하지만, 동사로서 프라이드를 가지고 고집스럽게 집착한 부분이다.
도쿄도 미나토구 아오야마(東京都港區靑山)에서 개최된 ‘CMF TOKYO SENSE’에서는 돌결 모양을 케이스품에 가공해 전시했다(그림 4). CMF TOKYO SENSE는 디자이너를 위한 전시회로, 이와 같은 전시회에 지방의 금형 메이커가 참가할 기회를 얻을 수 있었던 것도 동사의 장식 기술이 높게 평가받고 있기 때문일 것이다.
가공하는데 있어 고집스럽게 주력한 포인트는 빅데이터 처리와 엔드밀의 날끝 수명 컨트롤이다. 이 출품은 ①‘카 메이커와 직접 거래 실현’을 위한 대응의 일환이기도 하다.
2. 자동차 부품의 사례
다음으로 자동차 부품에 실제 채용한 사례를 소개한다. 첫 번째는 미터 패널의 틀 부분에 헤어라인 모양을 탑재한 것이다. 헤어라인 장식(그림 1 왼쪽)은 무지개색을 표현할 수 있다.
이 무지개색은 빛의 각도에 따라 여러 가지 표정을 보이기 때문에 고급감을 연출할 수 있다고 높은 평가를 얻었다. 이것은 일반적인 주름가공으로는 표현할 수 없고, NC 가공이기 때문에 표현이 가능한 기술이다.
또한 이 무지개색은 외관이 아름다울 뿐만 아니라, 반사가 누그러지는 효과가 있어 기능적으로도 평가받았다. 따라서 운전기사의 눈이 제일 먼저 가는 미터 부분에 대한 채용이 실현됐다.
자동차 부품 채용 사례의 두 번째는 계기판 화장판에 허니콤 모양을 탑재한 것이다. 평면이 아니라 곡면에 대한 가공 시에, 외관의 아름다움을 유지하면서 균일하게 가공을 실시해 가는 것은 난이도가 높다.
이 무늬는 광택을 내기 위해 경면 연마를 실시하는데, 광택이 너무 많이 나면 외관이 아름답지 못하게 된다. 적당한 광택을 유지하면서 균일한 가공을 실시할 수 있는 절묘한 균형을 찾아내기 위해 반복적으로 테스트 가공을 했다.
헤어라인에 가까운 무지개색도 표현할 수 있는 가공이기 때문에 보는 각도에 따라 표정을 바꿔 광택감과 고급감을 양립할 수 있게 됐다.
어느 쪽 무늬나 휘도의 컨트롤과 장식가공을 실시한 가공면이 만에 하나 파손된 경우의 복구 방법 확립에는 신경을 썼다. 특히 신속하게 메인티넌스 대응을 할 수 없는 해외 거점의 복구 방법에 대해서는 고생했지만, 반드시 필요한 사항이기 때문에 극진하게 했다(복구 방법 : 특허 출원 중)
어떠한 경우나 카 메이커와 동사가 공동 개발한 것이다. 자동차 부품에 부가가치를 부여하고, 새로운 매력을 추구하고 싶다는 양쪽 생각의 결정체가 이 장식가공이 되어 세상에 나왔다.
외관미, 기능성, 다른 부품과의 조화, 가공 재현성 등 여러 가지 벽이 있었지만, 카 메이커와 공동 개발함으로써 많은 것을 흡수할 수 있었다. 결과적으로 장식가공의 성공뿐만 아니라, 장식가공을 더 탐구하는 자세가 사내에 생겼다. 아직 과제도 있지만, 한 단계 더 비약하기 위해 연구를 계속해 간다.
2차 가공 없이 기능을 부여하는 ‘기능계 장식’
다음으로 장식에 관한 기술 개발의 대응을 소개한다. 앞에서 말한 장식 기술을 동사에서는 ‘디자인 장식’이라고 부른다. 해외에서는 아직 흉내 낼 수 없지만, 가까운 장래에 가능하게 될 것으로 쉽게 예상된다(실제 해외에서도 몇 회사는 대응해 실적을 남기고 있다)
이에 동사에서는 더욱 미세 장식 기술의 연구 개발에 대응하고 있다. 이것을 동사에서는 ‘기능계 장식’이라고 부른다. 2차 가공 없이 고급감을 연출하는 디자인 장식과는 달리, 2차 가공 없이 ‘고기능’을 부여하는 것이다. 이번에는 친수․발수 기술 및 금속의 수지화 기술의 연구, 개발 사례를 소개한다(특허 출원 중).
첫 번째는 미세 가공 기술을 이용해 금형 표면에 친수․발수 패턴을 가고하는 것으로, 수지성형품의 표면에 친수․발수 패턴을 전사하는 기술이다.
이 기술을 이용해 도금 처리가 가능한 부분(친수가공 부분)과 불가능한 부분(발수가공 부분)을 제작함으로써 수지 표면 상에 예를 들면 전기회로 패턴 등을 형성하는 것이 가능해진다(그림 5).
성형 후의 도금 처리만으로 전기회로 등을 형성하는 것이 가능하기 때문에 기존의 기술과 차별화(양산화)가 가능하다. 이 기술은 ㈜마츠오(松尾)제작소, ㈜IMUZAK, 엘레판테크(주), 동사 등 4사에 의한 공동 개발이다.
두 번째는 금속 특유의 성질을 갖는 수지 구조에 대해 소개한다(특허 출원 중). 전기자동차의 보급을 위해 경량, 저코스트의 관점에서 금속을 수지로 대체하는 검토가 활발히 이루어지고 있는데, 금속 특유의 성능을 만족시키는 수지의 개발에는 이르지 못했다.
이에 동사에서는 금속 특유의 실드 성능, 방사 성능의 2점에 착안, 이들 성능을 동시에 만족시키는 수지 구조의 개발을 했다(그림 6).
앞으로의 전개
지금까지 동사가 대응해 온 장식 기술의 연구․개발에 의해, 거래처가 증가하고 수주가 늘어 경영의 안정으로 이어졌던 경험이 있다. 앞으로도 새로운 장식 기술의 연구․개발에 적극적으로 도전, 동사의 경영 이념으로 강조하고 있는 ‘금형 업계의 풍운아’로서 업계의 발전에 기여해 가고 싶다.
