레이저 빔 가공에 대한 완벽한 가이드

초기 1960에서는, 레이저 빔 가공 (LBM)은 레이저가 발명된 직후에 등장했습니다. 주로 마킹과 조각이었던 레이저 응용 분야의 기술적 개선으로 등장했습니다. 이 발명은 금속 및 비금속 재료를 가공하는 레이저 빔 기술의 기조를 정했습니다. 그 구성 요소와 작동 방식에 대해 알고 싶으신가요? 이 글은 레이저 빔 가공에 대한 궁극적인 가이드입니다. 

레이저 빔 가공이란?

LBM은 고도로 집중된 레이저 빔을 사용하여 작업물에서 재료를 절단하고 제거하는 비전통적인 가공 공정입니다. 이 방법은 다음을 제공하는 것으로 알려져 있습니다. 높은 정밀도 재료를 절단하고, 구멍을 뚫고, 조각하는 작업. 

이것이 에너지 부문, 항공우주, 자동차, 연구 및 고정밀 가공이 중요한 여러 산업에 서비스를 제공하는 이유입니다. LBM 프로세스는 고급 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 시스템은 레이저 빔이 원하는 경로를 정확하게 따라가고 일관된 품질을 유지하도록 보장합니다.

레이저 빔 가공은 어떻게 작동하나요?

레이저 빔 가공은 작업물에서 재료를 제거하는 데 효과적인 도구입니다. 이는 최적화 및 비전통적 가공 공정 덕분에 여러 고급 제조 산업에 서비스를 제공하고 있습니다. 하지만 어떻게 작동할까요?

레이저 생성

레이저 생성 공정은 CO2, 섬유 또는 고체 상태 재료와 같은 매체를 통해 레이저를 생성하는 것을 포함합니다. 이 매체가 전기에서 에너지를 흡수하고 광 에너지를 증폭할 때 발생합니다. 이 공정은 CO2 장치에서 널리 퍼져 있으며, 여기서 추가 에너지 공급은 최종 제품이 레이저 광인 기체 혼합물을 자극합니다. 

이 방법은 파이버 레이저 생성에는 적용할 수 없지만 대신 레이저가 생산됩니다 다이오드를 통해 전달되고 광섬유를 통해 증폭됩니다.

재료 상호작용

레이저 생성 후, 흥미로운 일이 일어나는 재료 상호 작용 단계가 있습니다. 레이저 빔과 재료 상호 작용 중에 재료가 녹거나 증발하거나 소거되는 강렬한 가열이 발생합니다. 제어된 재료 상호 작용 덕분에 제조 엔지니어, 기계공, 연구자 및 기타 전문가는 정밀한 조각이나 절단을 할 수 있습니다.

빔 조작

빔 조작에는 레이저 빔을 방향 지정하고 초점을 맞추는 데 도움이 되는 렌즈와 거울을 사용해야 합니다. 레이저 빔 기계 조작자원하는 강도로 작업물을 직접 정확하게 타격하도록 보장합니다.

공정 제어

공정 제어는 고급 컴퓨터 시스템의 도움으로 기계적인 측면이 덜하고 계산적인 측면이 더 강합니다. 이 단계는 생산 중 공정의 정밀성과 반복성을 관리하고 강화합니다.

가공에 사용되는 레이저의 종류

CO2 레이저

이 레이저는 높은 효율성과 전력으로 인해 목재, 플라스틱, 유리와 같은 비금속 재료를 절단하는 데 사용됩니다. 절단, 용접 또는 조각에 필요한 전력에 따라 1킬로와트에서 20킬로와트의 전력 범위를 제공합니다. CO2 레이저는 유리, 금속, 플라스틱과 같은 재료가 가공되는 작업물의 일부인 다양한 사용 사례와 산업에 사용됩니다. 

고체 레이저

솔리드 스테이트 레이저는 유리나 크리스털과 같은 솔리드 스테이트 이득 매체를 활용합니다. 이러한 재료는 전이 금속 이온 또는 희토류와 결합되어 원하는 에너지 출력을 제공합니다. 이들은 1밀리와트에서 수 킬로와트까지의 출력 전력을 생성할 수 있습니다. 솔리드 스테이트 레이저의 고출력 버전에서는 연속 빔 출력이 수천 와트에 도달할 수 있습니다.

파이버 레이저

파이버 레이저는 레이저 절단 산업에서 더 진보된 것으로 간주됩니다. 절단에 대한 이러한 다른 접근 방식은 어떤 형태의 광섬유를 통해 증폭된 다이오드 뱅크에 의존하여 레이저 빛을 생성합니다. 파장이 약 1070nm이므로 비교적 효율적이고 유지 관리가 쉽습니다. 

조각이나 미세 절단을 위한 정밀 가공을 원한다면 이것이 최고의 선택일 수 있습니다. 제조업체나 응용 프로그램의 선택에 따라 파이버 레이저는 10kW에서 100kW의 전력 수준에 도달할 수 있습니다.

액체 레이저

액체 레이저는 조절 가능한 파장 덕분에 레이저 광을 생성하여 레이저 소재를 가공하는 데 사용됩니다. 이 유형의 레이저는 유기 염료를 사용하고 조절 가능한 파장은 전자기 스펙트럼의 특정 영역에 속합니다. 

액체 레이저는 레이저 의학과 분광학에 응용되며, 제조업체의 선택이나 응용 분야에 따라 1W에서 수 킬로와트에 이르는 출력을 제공할 수 있습니다.

반도체 레이저

반도체 또는 다이오드 레이저는 작은 칩을 활성 매체로 사용하는 레이저입니다. 이 칩은 반도체 재료로 만들어집니다. 반도체 레이저는 최대 50mW까지 수 킬로와트의 전력 출력을 낼 수 있습니다. 이 레이저는 광 디스크 기록 또는 블루레이 애플리케이션에 필요합니다.

레이저 빔 가공에 사용되는 재료

빔 가공은 다양한 종류의 재료를 처리하며 레이저 빔도 다르지 않습니다. 적응성이 뛰어나 여러 작업 재료를 사용하는 다양한 제조 설정에 필수적입니다. 레이저 빔 가공에 사용되는 재료는 다음과 같습니다.

금속

비금속

특수소재

레이저 빔 가공 시스템의 구성 요소는 무엇입니까?

레이저 빔 기계를 절단이나 조각, 기타 사용 사례에 적합한 시스템으로 만드는 데는 많은 중요한 부품이 들어갑니다. 

전원 공급 장치

전원 공급 장치는 기계의 중요한 구성 요소입니다. 기계에 전원을 공급하고 레이저 빔을 생성하는 데 필요한 적절한 양의 전기 에너지를 제공합니다. 

플래시 램프

고강도 빔으로 변환하는 데 필요한 열을 생성하려면 플래시 또는 아크 램프가 필수적입니다. 이 램프는 이온으로 변환될 가스로 덮여 있습니다. 이 변환은 재료를 녹이거나 증발시키는 데 충분한 에너지를 생성하는 데 필요합니다. 

레이저 광선

집중되고 제어되는 레이저 광선 빔 복사. 광학 증폭 프로세스는 활성 재료에 초점을 맞춰 생성된 빛의 응집성 덕분에 이 매우 중요한 구성 요소를 생성합니다.

렌즈

렌즈는 빔이 최상의 정밀도를 위해 가공할 소재에 초점을 맞추는 데 도움이 됩니다. 빛은 렌즈에 여러 레벨로 들어갑니다. 평행하게 정렬하면서 확장 렌즈 또는 콜리메이팅 렌즈로 들어갑니다. 기계공은 확장 렌즈로 레이저 빔을 완벽한 크기로 조정할 수 있습니다.

콘덴서

커패시터는 레이저 빔 가공 공정의 또 다른 중요한 구성 요소입니다. 이들은 플래싱이라고 하는 공정 동안 생성된 에너지를 충전하고 방출합니다. 커패시터는 펄스 모드에서 충전된 메모리 장치로 기능합니다. 이는 효과적이고 일관된 에너지 충전 및 방전을 보장합니다.

반사거울

이 구성 요소는 외부 또는 내부 유형입니다. 내부 옵션은 생성된 레이저 빔을 증폭하거나 유지하는 데 필요합니다. 렌즈와 마찬가지로, 가공을 위해 레이저 빔을 작업물로 향하게 합니다.

공작물

공작물은 레이저 빔 가공 시스템에서 가장 중요한 부분으로 간주됩니다. 플라스틱과 같은 다양한 재료 유형을 처리하는 공정을 거치는 경우 비금속 또는 금속일 수 있습니다. 스테인레스 스틸 부품, 목재, 티타늄 등이 있습니다.

레이저 빔 가공의 주요 매개변수는 무엇입니까?

레이저 빔 가공의 경우 좋은 결과와 매우 좋은 결과 사이에는 몇 가지 요소가 존재합니다. 

빔 파워 

빔 파워는 작업물에 향하는 레이저 열의 양을 측정합니다. 이 측정은 와트로 기록됩니다. 예를 들어, 2000W 이상은 티타늄 및 스테인리스 스틸과 같은 두꺼운 재료에 필요한 에너지 범위입니다. 반면 플라스틱과 같은 중간 크기의 재료의 경우 약 500W~2000W의 에너지 범위가 필요합니다.

절단 속도

레이저 빔 가공 시 재료에 더 적합한 속도 비율을 이해하는 것이 중요합니다. 절단 속도는 절단 품질과 가공 프로세스의 전반적인 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다.

관용

레이저 빔 가공 시스템의 허용 수준은 다양한 지루한 응용 분야에서 내구성을 제공하는 데 큰 자산입니다. 공차 수준은 일반 제조 허용 오차부터 고정밀, 초정밀 제조까지 다양합니다.

표면 처리

레이저 빔 가공 시스템은 작업의 정확성과 다양성 덕분에 뛰어난 표면 마감을 제공합니다. 이는 추가 처리 단계의 필요성을 낮춥니다.

레이저 빔 가공의 장점

레이저 빔 가공은 속도와 안전성 면에서 최고 등급을 받았지만 얼마나 많은 이점을 얻을 수 있을까요? LBM의 많은 장점을 살펴보겠습니다.

정밀도와 정확도

레이저 빔 커팅은 매우 정확하고 정밀한 수준을 낼 수 있습니다. 이 기능은 어려운 디자인을 작업할 때 매우 좋습니다. 미세한 특징을 만드는 데 있어서 이러한 정밀성은 마이크로엔지니어링 산업에 큰 도움이 됩니다. 레이저 마이크로 가공 미세한 수준에서 작업물의 표면 마감을 정밀하고 정확하게 하는 데 사용됩니다.

다재

레이저 빔 가공은 플라스틱, 유리 또는 목재와 같은 비금속을 포함한 다양한 재료를 처리할 만큼 적응력이 뛰어납니다. 재료의 밀도나 두께에 관계없이 레이저 빔 가공은 운영의 역동성을 유지합니다.

비접촉 프로세스

레이저 빔 가공은 비접촉 공정입니다. 즉, 레이저 빔 기계의 부품과 물리적 상호 작용이나 충돌 없이 작업물에 절단, 성형, 표시 및 조각 작업을 수행할 수 있다는 것을 의미합니다. 식품 가공에 사용할 때 오염 위험을 줄이고 기계 부품의 기계적 마모를 최소화합니다.

맞춤화 및 설계 유연성

레이저 빔 가공은 기존 가공으로는 만들기 어려울 수 있는 복잡하고 정교한 디자인을 제조할 수 있게 해줍니다. 이러한 맞춤형 및 디자인 유연성을 위한 창의적인 자유는 레이저 빔 절단 이 기계는 다양한 사용 사례에 맞춰 독특한 기하학적 모양이나 조각을 만들어냅니다.

에너지 효율성 및 지속 가능성

레이저 빔 시스템은 에너지 소비 수준이 낮아 에너지 효율적입니다. 이러한 독특함은 제조 중에 최소한의 폐기물을 생성하는 데 도움이 되어 LBM을 환경 친화적인 가공 프로세스로 만듭니다.

속도

레이저 빔 가공은 매우 빠른 가공 방법입니다. 이 속도는 대량 생산과 낮은 생산 비용을 가능하게 합니다. 이 과정에서 시간, 비용 또는 노동력을 덜 소모합니다.

향상된 안전 및 인체공학

레이저 빔 가공은 비접촉 방법을 사용하는 비전통적인 기술이기 때문에 날카롭거나 무거운 물체와 상호 작용할 가능성이 전혀 없습니다. 작업장 사고 위험을 줄여줍니다.

산업용 레이저 빔 가공 응용 분야

레이저 빔 절단기의 효율성과 정밀성은 아래의 응용 분야에서 저수준 및 고수준 목적을 모두 충족합니다.

우주항공

항공우주 산업은 공기 역학의 법칙을 따르는 복잡한 항공기 또는 우주선 부품을 제작하기 위해 정확한 레이저 가공이 필요합니다. 또한 우주 장비 및 위성 시스템 구성 요소의 맞춤화에도 도움이 됩니다. 

건축 및 건물

건축 및 건물/건설 분야에서 레이저 빔 절단기는 전문가가 유리나 강철과 같은 정밀하게 절단된 건축 자재를 제공할 수 있도록 해줍니다. 복잡한 재료나 프로토 타입 건물의 미적 매력을 향상시킵니다.

자동차

자동차에는 매우 복잡하고 섬세한 부품이 많이 들어가기 때문에 레이저 빔 가공 공정으로 쉽게 처리할 수 있습니다. 이러한 부품 중 일부는 외부 또는 내부이며, 이를 제작하면 자동차의 연료 효율이 향상됩니다. 차체 및 섀시, EV 배터리 커넥터도 레이저 빔의 이점을 얻습니다.

마이크로 홀 가공

레이저 빔 용접은 미세 구멍 및 경량 조인트 구조의 추가 정밀 드릴링에 적합합니다. 이것은 고응력 가공에 이상적인 가공 도구입니다. 구성 요소들.

매크로 가공 생산

매크로 가공 생산에서 고출력 레이저 빔은 작업하는 모든 작업물의 큰 특징을 수정, 절단 또는 성형하는 데 사용됩니다. 매크로 가공 생산으로 생성된 특징과 치수는 비교적 크고 더 많은 전력이 필요합니다. 마이크로 가공.

전자

고정밀 공정에서 레이저 빔은 핵에너지 시설의 부품을 제작하거나 파이프라인을 레이저로 절단하는 데 사용되며, 터빈과 태양광 구성 요소를 제조하기도 합니다.

에너지 부문

글로벌 에너지 부문에서는 회로 기판을 절단하거나 용접할 수 있는 레이저 빔 기계에 대한 수요가 있습니다. 또한 섬세한 부품에 일련 번호나 ID 번호를 새기는 데도 도움이 됩니다. 전자 부품컴퓨터, 스마트폰, 태블릿, 인쇄 회로 기판 제조업체도 레이저 빔의 정밀 절단 및 레이저 드릴링을 사용합니다.

연구 및 개발

레이저 빔 가공은 다양한 산업에서 프로토타입을 제작하고 새로운 기술을 개발하는 데 필수적입니다. 일부 특수 실험실 구성 요소는 레이저 빔 기계를 통과해야 합니다. 품질 관리 상업적 사용에 대한 적합성을 확인하기 위해서입니다. 

레이저 빔 가공의 한계

여러 산업에 많은 이점이 있음에도 불구하고 이 기술은 구현 및 장기 사용에 몇 가지 제한이 있습니다. 높은 초기 비용은 레이저 빔 가공을 설정하는 데 가장 큰 어려움 중 하나입니다. 

그러나 이 높은 비용은 컴퓨터 제어 시스템, 렌즈, 작업물 또는 커패시터의 조달 및 설치를 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다.

레이저 빔 가공과 전자 빔 가공의 차이점

레이저 빔과 전자 빔 기계를 비교할 때, 두 가지 결정적 요소는 응용 및 작동 원리에 있습니다. 레이저 빔 가공은 레이저 빔을 사용하여 작업물을 절단, 조각 및 용접하는 것을 포함합니다. 전자빔 가공 공정은 가공에 전기를 사용합니다. 가장 중요한 차이점은 레이저 가공은 작동하기 위해 집중된 광 에너지가 필요한 반면 전자 빔은 전자를 사용한다는 것입니다.

맺음말

LBM은 다양한 산업 분야에서 탁월한 정밀성, 효율성, 그리고 다재다능함을 제공하는 혁신적인 기술입니다. 레이저 기술의 지속적인 발전과 함께 이 공정은 현대 제조에 필수적인 도구로 자리 잡고 있습니다. 레이저 빔 가공을 시작하기 위한 견적이 필요하신가요? 빠르고 간편하게 견적을 받아보세요. 저희에게 연락하십시오.