레이저 가공의 종류와 방법

레이저 가공 방법은 다양한 산업 분야에서 없어서는 안될 필수품이 되어 제조, 연구 및 의료 분야에 혁명을 일으키고 있습니다. 레이저 기술은 처음부터 크게 발전하여 커팅, 용접, 제판 및 절제와 같은 다양한 기능을 제공합니다. 레이저 가공의 기초를 이해하는 것은 생산성을 극대화하고 낭비를 최소화하며 제품 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다.

 

1. 레이저 커팅

레이저 커팅은 작고 집중된 레이저 빔으로 판금과 같은 재료를 태우고 커팅하여 고품질의 치수가 정확한 설계를 생성하는 비접촉 제조 방법입니다.

이 제조 공정은 레이저를 사용하여 디자인을 재료로 커팅합니다. 레이저 빔은 재료를 태우거나 녹거나 증발시킬 수 있을 만큼 충분히 강하여 재료에 원하는 모양을 제공합니다.

 

 

레이저 커팅 공정에서 레이저 빔을 재료 쪽으로 향하게 하는 노즐을 통해 열열을 가하여 재료를 커팅합니다. 레이저 헤드는 재료 표면을 가리킬 때 가열하여 대상 영역을 녹이거나 증발시킵니다. 커팅 작업은 이러한 열과 압력의 조합에 의해 가능합니다.

 

1) 레이저 커팅 작동 방식

레이저 가공 커팅 공정은 개념에서 시작됩니다. 현상이 끝나면 CorelDRAW 또는 기타 2D 프로그램을 사용하여 그래픽을 준비하여 데이터를 레이저로 보낼 수 있습니다. 레이저 커팅기는 재료를 향하는 강력한 레이저 빔을 생성합니다. 레이저의 출력과 재료의 특성에 따라 빔은 레이저를 통해 녹거나 기화되거나 연소됩니다.

 

레이저의 움직임은 일반적으로 모션 제어 시스템 또는 G-code로 알려진 프로그래밍 시스템에 의해 제어됩니다. 레이저 가공 공정은 G 코드가 어디로 이동해야 하고 얼마나 많은 전력을 사용해야 하는지 알려주기 때문에 재료를 정밀하게 커팅할 수 있습니다. 예를 들어, G 코드 파일은 레이저가 직선으로 나무 조각을 가로질러 이동하는 동안 수천 개의 작은 구멍을 커팅하도록 지시할 수 있습니다.

 

시술로 인해 생성된 정확하고 깨끗한 커팅면에 화상이나 그을린 자국이 없습니다. 커팅이 완료되고 재료가 냉각되면 완제품이 기계에서 제거되기 때문에 재료를 재작업할 필요가 없습니다.

 

 

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2)  커팅 재료

다음은 레이저 커팅 기술을 사용하여 커팅할 수 있는 일반적인 재료 중 일부입니다.

2-1) 금속

다음은 커팅할 수 있는 몇 가지 일반적인 금속입니다.

• 강철: 레이저 커팅은 자동차 부품에서 구조 부품에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 다양한 두께의 강판을 커팅하는 데 일반적으로 사용됩니다.
• 알류미늄: 알루미늄 합금은 레이저를 사용하여 효율적으로 커팅할 수 있어 항공 우주, 자동차 및 건축 응용 분야에 적합합니다.
• 스테인리스: 레이저 커팅은 높은 반사율과 열전도율로 인해 스테인리스강에 특히 효과적입니다. 주방용품, 의료 기기 및 자동차 부품에 사용됩니다.

 

2-2) 플라스틱

다음은 커팅할 수 있는 몇 가지 일반적인 플라스틱입니다.

• 아크릴(PMMA): 레이저 커팅은 아크릴 시트에 깨끗한 가장자리를 생성하여 간판, 진열장 및 건축 모델에 이상적입니다.
• 폴리카보네이트: 레이저 커팅은 안전 실드 및 기계 가드와 같이 내충격성과 광학적 선명도가 필요한 응용 분야의 폴리카보네이트 시트에 적합합니다.
• 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP): 레이저 커팅은 포장, 자동차 부품 및 소비재의 플라스틱 시트를 커팅합니다.

 

2-3) 목재 및 목재 기반 재료

다음은 커팅할 수 있는 몇 가지 일반적인 목재 재료입니다.

• 합판: 레이저 커팅은 가구, 캐비닛 및 건축 모델용 합판 부품을 제작하는 데 널리 사용됩니다.
• MDF(중밀도 섬유판) 및 HDF(고밀도 섬유판): 레이저 커팅은 간판, 장식 요소 및 신속한 프로토타이핑과 같은 응용 분야를 위해 MDF 및 HDF 패널을 정밀하게 커팅합니다.
• 단단한 목재: 레이저 커팅은 단단한 목재 재료의 복잡한 디자인에 사용할 수 있지만 목재 표면이 탄화되거나 타는 것을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다.

 

3) 레이저 커팅 응용분야

여러 산업 분야에서 다양한 목적으로 레이저 커팅 기술을 사용합니다. 이 정밀 기술을 사용하는 일부 산업은 다음과 같습니다.

- 자동차 및 운송

이 산업은 레이저 커팅으로 합리적인 가격과 짧은 리드 타임으로 정밀 제품을 얻을 수 있습니다. 아연 코팅이 된 연강으로 만든 스테인리스강 부품 및 패널부터 농업, 해양, 철도, 항공 우주 및 중공업 운송에 사용되는 도구 부품에 이르기까지 다양합니다. 레이저 커팅은 대부분의 자동차 섀시를 만드는 데 사용되지만 여전히 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다.

 

- 전자 및 보안

레이저 커팅은 보안 카메라 및 그와 함께 제공되는 시스템을 포함하여 전자 제품에 필요한 부품 및 재료의 정확한 특성 때문에 전자 제품에 유용합니다. 속도, 정확성 및 빠른 처리 시간은 수만 개의 도어 핸들 씰과 수백 개의 컴퓨터 장착 브래킷이 필요한 보안 및 전자 산업에서 필수적입니다.

 

- 의료 장비 산업

MRI 및 X선 기계와 같은 의료 진단 장치는 여러 제조 기술을 결합한 복잡한 장치입니다. 판금 하우징을 포함한 이러한 기계의 여러 부품은 레이저 커팅으로 만들 수 있습니다.

 

 

 

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2. 레이저 용접

레이저 용접 기술은 좁은 공간에 집중되는 일관된 광선을 사용하여 고정밀 용접 공정을 수행합니다. 일반 용접 기술에 비해 낮은 왜곡 수준, 높은 용접 속도, 주어진 열에 대한 더 많은 제어와 같은 몇 가지 이점이 있습니다. 레이저 용접은 자동차, 항공, 전자 기기 및 의료 기기와 같은 많은 산업 분야에서 사용됩니다.

 

1) 레이저 용접의 과정

레이저 용접의 과정은 조각을 적절하게 준비하고, 조각이 서로 어떻게 맞는지 결정하고, 청소하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 용접 스탠드에 올바르게 설정하면 광학 장치 및 매개변수를 포함한 레이저 용접 장비가 고려됩니다. 그런 다음 물질 빔은 렌즈 또는 거울에 의해 조인트 설정에 초점을 맞추고 재료를 녹는점까지 가열합니다. 열원은 접합부의 재료를 녹이기 시작하고 빔이 이동함에 따라 용융 풀이 생성되어 응고되어 용접 된 이음새를 만듭니다.

 

용접 공정 중에 레이저 출력, 용접 속도 및 빔 초점과 같은 매개변수는 필요한 용접 특성을 달성하기 위해 매우 신중하게 검사되고 제어됩니다. 레이저 용접은 정밀도, 적응성 및 정교함의 이점과 높은 운영 비용의 단점 및 종종 전문 작업자의 요구 사항을 결합합니다. 대조적으로, 복잡한 형상을 정밀하게 용접할 수 있으므로 변형을 줄이고 용접 프로세스를 크게 가속화할 수 있는 잠재력이 있습니다.

 

 

 

 

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2) 레이저 용접의 종류

다음은 레이저 용접 공정의 일반적인 내용입니다.

 

2-1) 키홀  모드 레이저 용접

열쇠 구멍 모드 레이저 용접은 빔이 열쇠 구멍이라고 하는 깊고 수축된 다리를 뚫도록 지시하는 것을 의미합니다. 열쇠 구멍의 바닥을 녹여 열을 가함으로써 용융 재료의 침투 깊이를 높이고 강한 용접을 만들 수 있습니다. 이러한 종류의 용접은 두꺼운 재료와 고속 용접 응용 분야에서 일반적입니다.

 

2-2) 펄스 레이저 용접

펄스 레이저 용접은 연속 에너지를 사용하지 않고 펄스에 의한 레이저 에너지만 공작물에 전달합니다. 동시에, 이를 통해 미리 결정된 열 입력으로 작업할 수 있으며 열 변형 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 펄스 레이저 용접은 손상 없이 매우 빠른 속도로 접촉 지점에서 반응을 생성할 수 있기 때문에 얇은 재료와 섬세한 부품을 용접하는 데 이상적입니다.

 

2-3) 연속파(CW) 레이저 용접

지속파 레이저 용접은 레이저 빔이 지속적으로 전달되기 때문에 공작물에 접근하는 일반적인 방법입니다. 용접 공정을 위해 공작물을 장시간 가열합니다. 이는 깊은 침투를 위해 더 무거운 재료 등의 고층 용접이 필요한 경우의 표준 관행입니다.

 

3) 레이저 조각의 장점

다음은 레이저 조각의 장점 중 일부입니다.

- 정밀도 및 제어

레이저 용접은 다른 용접으로 정확한 정밀도와 주변 환경에 대한 제어가 불가능한 경우 용접에 가장 적합한 선택입니다.

 

- 빠른 속도와 효율성

레이저 용접은 기존 용접 방법에 비해 높은 용접 속도와 향상된 생산성을 달성할 수 있는 공정의 능력으로 인해 빠르고 효율적인 용접을 지원합니다.

 

- 최소 열 영향 영역(HAZ)

레이저 용접은 공작물에 약간의 가열을 생성합니다. 그 결과, 기존 용접 방법보다 열 영향 영역이 좁아져 원료 재료의 면적 변형을 줄일 수 있습니다. 이러한 유형의 장비는 얇은 재료 및 내열성 부품 용접과 같은 문제를 제거하는 데 유용합니다.

 

- 다용도

금속, 플라스틱, 세라믹 및 복합 재료에 적합한 레이저 용접은 더 많은 소모품이나 충전재를 추가하지 않고도 달성할 수 있습니다.

 

 

 

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3. 레이저 조각

레이저 조각은 정밀하게 초점을 맞춘 레이저 빔이 일반적으로 일부 재료에 디자인을 생성하거나 패턴을 조각하는 정확하고 다목적 프로세스입니다. 이 적층 제조 공정은 공작물 표면의 재료를 커팅하여 오래 지속되는 고화질 조각을 생성합니다. 레이저 조각이 사용되는 방식은 예를 들어 제조, 간판, 보석, 전자 제품 및 개인화 된 현재 생산과 같은 다양한 분야에 침투합니다.

 

 

1) 레이저 조각의 과정

레이저 조각은 레이저 소스에서 재료 표면을 향한 스포트라이트가 포함됩니다. 재료의 제거는 절제 또는 기화를 통해 이루어지며 이는 새겨진 마크를 남깁니다. 주로 디자인은 컴퓨터 소프트웨어의 도움으로 제작됩니다. 컴퓨터는 이 예술을 조각할 수 있는 기계에 투사합니다.

 

레이저 조각은 매우 정밀하며 복잡한 세부 사항, 미세한 선 및 제품 개별화가 포함된 디자인을 쉽게 만들 수 있습니다. 간판, 제품 개인화 및 산업 마킹에 사용할 수 있습니다. 정확성, 다양한 시나리오에 맞는 유연성, 최소한의 수동 작업으로 사용자 간에 일관된 결과를 제공할 수 있는 능력으로 인해 매우 좋은 평가를 받고 있습니다.

 

2) 레이저 조각용 재료

다음은 레이저로 조각할 수 있는 일반적인 재료 중 일부입니다.

• 금속: 생명 레이저 기술은 유연합니다. 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 구리 및 티타늄에 이르기까지 다양한 금속에 사용할 수 있습니다. 금속 부품, 도구, 보석 또는 판촉물에 대해 이러한 작업을 수행하는 것이 일반적입니다.
• 플라스틱: 아크릴(PMMA), ABS, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌과 유사한 플라스틱은 레이저 조각에 좋은 결과를 제공합니다. 플라스틱에 레이저를 조각하는 것은 간판, 라벨, 명판 및 기타 장식 품목에 사용되며 많은 소비자들에게 인기가 있습니다.
• 목재: 레이저 조각은 모든 목재 표면에 로고, 텍스트 및 디자인을 브랜딩하는 데 가장 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 예를 들어, 여기에는 경재(경질) 합판, MDF, 베니어 등이 포함될 수 있습니다. 그것은 목공, 예술 및 공예품 매장, 가구 제작 및 개인화 된 선물 제작 작업에서 널리 발견되었습니다.

 

 

 

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4. 레이저 드릴링

집중된 레이저 빔을 사용하여 다양한 재료에 개구부나 천공을 생성하는 레이저 드릴링은 매우 효율적이고 탁월합니다. 마찬가지로 레이저 드릴링과 마찬가지로 기계식 드릴링에는 기계식 드릴링 장비가 필요하며 직경이 작은 구멍으로 만들면 열 영향 영역이 생성되며 그렇지 않으면 복잡한 형상이 불가능합니다.

 

1) 레이저 드릴링의 과정

레이저 드릴링은 레이저를 사용하여 재료가 제거될 위치에 광선을 정확하게 집중시켜 상호 작용 지점에서 재료의 즉각적인 가열 및 재기화로 이어집니다. 레이저 광선이 레이저 빔처럼 움직이면 정확한 모양과 크기의 구멍이 만들어집니다. 일반적으로 만들 수 있는 구멍의 크기로 제한되는 기존 드릴링 방법과 달리 레이저 드릴링은 직경이 1미크론만큼 작은 구멍을 만드는 데 도움이 됩니다.

 

 

재료 선택은 레이저 드릴링의 영향을 거의 받지 않으며 드릴링 속도도 기존 방법에 비해 크게 증가했습니다. 이 장소는 항공 우주, 전자 및 의료 기기 생산을 포함한 분야에서 널리 사용되며 정확하고 고품질의 구멍 제조업체를 요구 사항에 맞게 만듭니다.

 

 

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2) 레이저 드릴링의 응용

다음은 레이저 드릴링의 일부 응용 분야입니다.

- 항공우주 산업

레이저 드릴링은 일반적으로 항공 우주에서 터빈 블레이드, 엔진 구성 요소 및 항공 우주 구조물에 냉각 구멍을 뚫는 데 사용됩니다. 이 구멍은 공기 흐름을 개선하고 작동 온도를 낮추며 항공기 엔진 및 가스 터빈의 성능을 향상시킵니다.

 

- 의료 기기 제조

이 경우 수술 기구, 임플란트, 카테터 및 미세유체 장치에 정확한 구멍을 만들기 위해 의료 기기 산업에서 자주 사용되는 레이저 드릴링도 활용됩니다. 이러한 다공성 구조는 액체의 이동성을 증가시키고 신속한 약물 전달을 보장하며 최소한의 의료 개입을 가능하게 합니다.

 

- 전자 및 마이크로일렉트로닉스

레이저 드릴링은 인쇄 회로 기판(PCB) 및 반도체 기판의 마이크로 비아, 스루홀 및 블라인드 바이어스를 드릴링하기 위한 전자 제품 제조에서 매우 중요합니다. 이 구멍은 전자 부품의 상호 연결을 가능하게 하고 전자 장치의 소형화를 용이하게 합니다.

 

- 자동차 및 기계 공학

자동차 제조 산업을 위한 레이저 드릴링은 인젝터 노즐 드릴링에서 연료 필터 및 배기 라인의 여러 구성 요소 제조에 이르기까지 여러 작업을 수행합니다. 이 절차는 또한 엔진 구성 요소에 정밀한 구멍을 뚫는 방법도 다룹니다. 따라서 기어 정밀도와 베어링 공차의 정확성을 위해 드릴링의 기계 제조에도 사용됩니다.

 

3) 레이저 드릴링의 주요 특성

다음은 레이저 드릴링의 주요 특성 중 일부입니다.

• 높은 정밀도: 레이저 드릴링은 수행할 작업에 따라 마이크로에서 밀리미터에 이르는 직경의 구멍을 생산하는 데 필요한 정밀도와 정확성 측면에서 탁월합니다. 이러한 정밀도는 편차가 거의 필요하지 않고 보다 정확한 사양이 필요한 응용 분야에 필수적입니다.
• 최소 열 영향 영역(HAZ): 레이저 드릴링은 다른 열 처리보다 눈에 띄게 낮은 작은 열 입력을 생성합니다. 이는 좁은 열 영향 영역의 생성에 영향을 미치므로 열 손상 또는 변형의 위험이 줄어듭니다. 이러한 특성 덕분에 우리는 얇음과 짧은 작업주기를 정복 할 수 있습니다.
• 비접촉 프로세스: 레이저 드릴링은 비접촉 절차이므로 작업 영역 안팎에 공구를 도입할 필요가 없습니다. 공구 회전과는 관련이 없습니다. 그 결과 공구 마모가 적고 오염 물질의 블라스팅이 발생하지 않으며 충분한 주의를 기울이지 않는 영역에서 복잡한 작업 드릴링이 가능합니다.
• 고속: 레이저 드릴링은 기존 드릴링 방법에 비해 높은 드릴링 속도를 생성하고 시장에서 생산성을 높일 수 있는 고속의 고속 도구입니다. 이 기술은 대규모 제조 및 빠른 프로토 타입 구현에 매우 적합합니다.

 

 

 

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5. 레이저 마킹

집중된 레이저 빔의 사용을 기반으로 하는 절차인 레이저 마킹은 재료 표면에 영구적인 마킹을 배치하는 널리 사용되는 정확한 마킹 기술입니다. 인쇄, 제판 또는 스탬핑과 같은 전통적인 마킹 기술과 잉크나 페인트 색상을 소비하지 않는 비접촉식 프로세스 간의 차이는 엄청납니다. 이러한 발전은 품목 식별, 공급망 추적, 브랜딩, 일련화 및 장식 사용과 같은 여러 산업 분야에서 응용 프로그램을 찾습니다.

  

 

1) 영구 및 비접촉식 마킹

레이저 에칭은 국소 열처리 및 절제를 통해 탄성 영역에서 재료의 특성을 영구적으로 심화시키고 변경합니다. 표시는 마모, 부식 및 퇴색에 대한 큰 저항력을 가지고 있습니다. 설치 상태를 오래 유지할 수 있으며 추적에 볼 수 있고 액세스할 수 있습니다.

레이저 마킹은 비접촉식 기술로, 마킹 도구(레이저 빔 자체)와 공작물을 만지지 않습니다. 따라서 이것은 그러한 재료의 섬세함과 표면의 고르지 않음 및 불규칙성을 절약하여 왜곡을 방지합니다.

 

2) 레이저 마킹의 재료

• 금속: 스테인리스강, 알루미늄, 황동, 구리, 티타늄, 금, 은 및 합금.
• 플라스틱: 여기에는 아크릴, 폴리카보네이트, ABS, PVC, PET, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이 포함됩니다.
• 유리: 이탈리아산 붕규산 유리, 소다석회 유리, 강화 유리 및 광학 유리.
• 도자기 : 유약 타일, 도자기, 알루미나, 지르코니아 및 탄화 규소.
• 목재: 경재, 소나무, 합판, MDF(중밀도 섬유판) 및 베니어판.