레이저 가공기 원리 - leijeo gagong-gi wonli

  레이저 커팅은 열 분리 가공의 한 유형으로, 레이저의 높은 정확성과 속도 및 다양성으로 오늘날 다양한 재료의 절단에 자주 사용된다. 플라스틱, 고무, 폴리에스테르, 목재, 종이, 가죽, 섬유, 코르크 등 다양한 재료에 상관없이 사용이 가능하며 특히 섬유의 경우에는 절단과 동시에 끝단이 봉합되어 후처리 과정이 줄어든다는 점이 장점으로 꼽힌다.

  또한 레이저는 방사선이 하나의 파장으로만 구성되기 때문에 단색이며, 높은 일관성으로 거의 평행하며 그에 따른 위상이 일치한다는 특징을 가지고 있다.

#활용

  목재, 아크릴, 종이 외에도 LP판, 필름 등의 재료를 컴퓨터로 작업한 파일 그대로 재단할 수 있기 때문에, 단순하지만 정확한 수치의 결과물이 필요하거나 복잡하고 어려운 작업을 처리할 때 효과적이다.

#작동 원리

  레이저는 기본적으로 세 가지 구성요소로 이루어져 있다.

① 외부 펌프 소스

  펌프 소스는 외부 에너지를 레이저로 유도하는 것을 의미한다.

② 활성 레이저 매체

  에너지가 펌프를 통해 레이저 매체에 공급되면 에너지 형태로 방출하는 것을 의미한다. 활성 레이저 매체는 레이저 내부에 있으며, 레이저 매체는 가스 혼합물(CO2 레이저), 결정체(YAG 레이저), 유리 섬유(파이버 레이저)로 구성될 수 있다.

③ 공진기

  두 개의 거울 사이에 활성 레이저 매체가 위치하는 것을 의미한다.

# 단점

  레이저 커팅은 다양한 재료를 절단할 수 있으나 전도성 물질은 최대 0.5mm의 금속 포일까지만 가능하기 때문에 기본적으로 금속, 스테인레스 및 알루미늄 등을 커팅할 때에는 레이저 커팅이 아닌 플라즈마 절단을 사용한다. 레이저와 비교하면 에너지 소모율이 높은데 비해 절단 품질이 낮고, 먼지와 소음 발생이 심한 편이지만 전도성 재료의 절단에 최적화되어 있기 때문이다.

# 주의점

① 레이저 파워(Laser Power)

  커팅 재료의 두께가 두꺼울수록 레이저 파워를 무조건적으로 높여야한다고 생각하는 사람들이 많으나 이는 자칫하면 재료를 망가뜨릴 수 있는 방법이다. 메이커스페이스에서 미리 측정한 값을 확인해 값을 설정하거나 재료의 끄트머리에 작은 크기로 커팅 테스트를 하면서 적정값을 찾는 것이 좋다.

② 절단 속도(Cutting Speed)

  절단 속도는 적정값보다 20~30% 높거나 낮게 설정되어도 커팅 품질에 큰 변화를 주지 않는다. 그러나 절단 속도가 너무 빠르면 레이저가 소재를 투과할 수 있는 시간이 짧아지므로 커팅되지 않을 가능성이 높으며, 코너나 예리한 부분은 손상을 입을 수도 있다. 반대로 절단 속도가 너무 느리면 너무 많은 에너지가 커팅 재료 아래 테이블까지 전달되어 소재가 과열될 가능성이 높아진다.

③ 커팅 모양에 따른 문제점 확인

  정상적인 커팅 결과는 위 그림처럼 재료의 절단된 폭이 위아래 모두 평행하거나 아래쪽이 살짝 좁아야 한다. 위와 같은 결과가 나오지 않는다면 다음과 같은 이유를 확인해보는 것이 좋다.

1) 재료가 기울어지게 잘린 경우

- 편광미러(Phase Shifter)가 불량이거나 조립이 잘못되어 있다.

2) 절단면이 새까맣게 탄 경우

- 가스 압력이 너무 높거나 노즐이 손상되었다.

- 소재의 성분이 균일하지 않다.

3) 절단면이 심하게 거친 경우

- 포커스의 위치가 너무 높다.

- 압력이 너무 높거나 절단 속도가 너무 낮다.

- 재료가 열을 받아 너무 뜨겁다.

④ 재료에 따른 기기 손상

  포맥스 등과 같은 합성수지는 독한 연기가 많이 발생하는데, 이는 쇠 부품에 치명적이므로 사용 후 가능한 한 빨리 청소해주는 것이 좋다.

출처

1. https://www.troteclaser.com/ko/지식/faqs/how-to-laser-cut/

2. https://www.troteclaser.com/ko/지식/faqs/레이저작업/

3. http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=yschu67&logNo=220229752376