금속을 순간적으로 녹이고 복잡한 디자인을 미크론 수준의 정밀도로 구현하는 방법은 무엇일까요? 높은 정확성, 효율성 및 다양성을 결합한 고급 제조 방법인 레이저 가공 기술은 점점 더 다양한 산업에 침투하고 있습니다. 이 보고서는 레이저 가공 원리, 레이저 유형, 응용 분야 및 경쟁 환경에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다.
레이저 가공에서는 재료 절단, 용접, 조각, 마킹 및 드릴링에 고에너지 밀도 레이저 빔을 활용합니다. 핵심 장점은 비접촉식 가공에 있으며, 기존 기계 도구와 관련된 응력, 압력 및 재료 변형을 제거하는 동시에 뛰어난 정밀도를 보장합니다. 또한 레이저 시스템에는 최소한의 소모품과 유지 관리가 필요하므로 생산 비용이 절감됩니다.
기본 원리는 레이저 에너지를 흡수하는 물질 원자와 관련되어 열을 생성하는 강렬한 진동을 유발합니다. 재료의 녹는점 또는 기화점을 초과하면 국부적인 용융 또는 기화가 즉시 발생합니다. 효율성을 높이기 위해 보조 가스(산소, 질소 또는 아르곤)는 용융된 재료를 제거하거나 작업 영역을 보호하는 반면 집진 시스템은 미립자를 관리합니다.
- 레이저 소스:레이저빔을 생성하는 핵심 부품으로 매질에 따라 CO2, YAG, 파이버 레이저, 반도체 레이저로 분류됩니다.
- 광학 경로:거울이나 광섬유를 통해 빔을 전송합니다.
- 포커싱 광학:고에너지 밀도 처리를 위해 렌즈/반사경을 사용하여 빔을 미크론 단위 지점으로 집중시킵니다.
- 모션 시스템:CNC 제어 서보 모터 및 정밀 가이드는 공작물 또는 레이저 헤드의 위치를 지정합니다.
현재 주류 레이저는 파장, 전력, 재료 호환성 및 응용 분야가 다릅니다.
10.6μm 파장을 사용하는 CO2 레이저는 와트에서 킬로와트까지의 출력 범위에서 비금속(목재, 아크릴, 직물)을 처리하는 데 탁월합니다. 비용 효율성 덕분에 보급형 시스템에 이상적입니다.
1.06μm에서 작동하는 YAG 레이저는 금속(스테인리스강, 알루미늄, 구리)에 적합하며 뛰어난 빔 품질로 더 미세한 세부 묘사에도 적합합니다. 그러나 낮은 에너지 효율성과 높은 유지 관리로 인해 경쟁력이 제한됩니다.
1.06μm 파이버 레이저는 빔 품질, 효율성(30%+) 및 수명 측면에서 YAG 변형 레이저보다 성능이 뛰어납니다. 컴팩트한 디자인으로 특히 반사 금속(금, 구리)의 자동화 통합이 용이합니다. 파이버 레이저는 점차적으로 YAG 시스템을 대체하고 있습니다.
수명이 연장된 이 소형 저비용 레이저는 현재 저전력 응용 분야(마킹, 측정)에 사용됩니다. 지속적인 전력 발전으로 산업적 역할이 확대될 수 있습니다.
레이저 기술의 고유한 기능은 여러 분야에 걸쳐 채택을 촉진합니다.
레이저 용접으로 차체 패널(지붕, 섀시)을 조립합니다. 절단은 내부 부품을 생산합니다. 식별자로 추적 부분을 표시합니다.
정밀 절단은 PCB를 제조합니다. 용접은 마이크로 부품을 상호 연결합니다. 추적성 코드로 라벨 IC를 표시합니다.
고강도 절단으로 기체 구성 요소를 형상화합니다. 용접은 구조 요소를 결합합니다. 마킹은 부품 추적성을 보장합니다.
공예 스텐트 및 수술 도구 절단; 용접은 섬세한 도구를 조립합니다. 표시는 규제 요구 사항을 준수합니다.
조각은 액세서리를 개인화합니다. 커팅 디자인 의류; 로고와 바코드로 브랜드 제품을 표시합니다.
글로벌 레이저 장비 시장은 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다.
Trumpf, Coherent 및 IPG Photonics는 포괄적인 제품 포트폴리오와 기술 전문성을 바탕으로 글로벌 산업에 서비스를 제공하고 있습니다.
Han's Laser, HG Tech, Raycus와 같은 중국 기업은 비용 경쟁력 있는 제품을 통해 견인력을 얻어 시장 점유율을 확대하고 있습니다.
틈새 제조업체는 특정 응용 분야나 레이저 유형에 중점을 두고 맞춤형 솔루션을 통해 차별화합니다.
레이저 기술의 정밀도, 속도, 경제성이 향상됨에 따라 레이저 기술의 산업적 입지도 확대될 것입니다. 새로운 트렌드에는 지능형 자동화, 친환경 가공, 하이브리드 제조 시스템이 포함되어 레이저 기술을 Industry 4.0 변혁의 초석으로 자리매김하고 있습니다.