합성 소재
합성 소재는 개별 구성 재료보다 더 우수한 성질을 갖도록 둘 이상의 재료를 하나로 결합해 제작되는 재료입니다. 예를 들어 탄소 섬유 강화 재료를 에폭시 기질 재료와 결합해서 강력하고 가벼운 구조용 합성 소재를 만듭니다. 탄소 섬유 자체는 구조용 재료로 사용될 만큼 강성이 높지 않고 에폭시는 그 자체로 충분히 강하지 않습니다. 대부분의 합성 소재는 레이저 절단, 제판, 마킹으로 가공할 수 있습니다.
합성 소재 유형
레이저 공정 종류
레이저는 신규 제품 개발에서 대량 제조에 이르기까지 재료 공정의 영역을 확대하는 견인차 구실을 하고 있습니다. 모든 레이저 공정에서 레이저 빔의 에너지는 재료와 상호작용하여 어떤 방식으로든 재료를 변형시킵니다. 각 변형(또는 레이저 공정)은 레이저 빔의 파형, 출력, 사용률, 반복률을 정밀하게 조정하여 제어됩니다. 이러한 레이저 공정은 다음과 같습니다.모든 재료는 레이저 빔이 상호 작용하고 그에 따라 재료를 수정하는 방식을 지시하는 고유한 특성을 가집니다. 이러한 특성을 이용해 레이저 시스템이 "레이저 커터", "레이저 인그레이버" 또는 "레이저 마커"로 나타냅니다. 합성 소재에 대해 가장 많이 사용되는 공정은 다음과 같습니다
합성 소재 레이저 절단
합성 소재는 둘 이상의 다른 재료로 구성되기 때문에 적합한 레이저 파장을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 합성 소재의 모든 구성 재료가 유기 재료라면 CO2 레이저 빔의 에너지를 모두 흡수합니다. 레이저 빔이 그 경로에 있는 재료를 직접 가열해서 기화시킵니다. 레이저 출력이 충분히 높다면 레이저 빔이 재료를 완전히 관통해 절단하고 깨끗하고 매끈한 절단면을 남깁니다. 합성 소재의 구성 재료가 금속이라면 레이저 절단 공정에 파이버 레이저를 사용할 수 있습니다. 많은 경우에 합성 소재의 구성 재료가 각각 서로 다른 레이저 파장을 요구합니다. 이에 대한 설명이 ULS 장점에 나와 있습니다.
합성 소재 레이저 제판
일정한 깊이로 재료를 제거(제판)할 수 있도록 CO2 레이저 빔의 출력이 제한될 수 있습니다. 레이저 제판 공정을 사용해 합성 소재 표면에 패턴과 디자인을 새겨넣을 수 있습니다. 또한 레이저 제판을 사용해 정보를 새겨넣을 수 있습니다.
합성 소재 레이저 마킹
많은 합성 소재가 CO2 또는 파이버 레이저 빔을 사용해 레이저 마킹할 수 있습니다. 표면 재료가 대부분 유기 재료라면 CO2 레이저를 사용해야 합니다. 표면 재료가 대부분 금속이라면 파이버 레이저를 사용해야 합니다. 어떤 경우이든 레이저 빔의 에너지가 합성 소재의 표면에 흡수되어 겉모습이 변합니다. 이렇게 해서 재료가 거의 제거되지 않고 시각적인 마크가 생성됩니다. 레이저 마킹은 디자인 또는 정보를 새겨넣기 위해 사용할 수 있습니다.
결합 공정
합성 소재를 이동시키거나 다시 고정할 필요 없이 위에 설명한 레이저 절단, 제판, 마킹 공정을 하나로 결합할 수 있습니다.
일반적인 합성 소재 레이저 시스템 고려 사항
플랫폼 크기 - 레이저 가공할 최대 크기의 합성 소재를 거치할 수 있을 정도로 충분히 크거나 더 큰 판재를 가공하기 위해 클래스 4 기능과 안전 조치를 마련해야 합니다
파장 - 합성 소재가 대부분 유기 재료로 구성되었다면 10.6마이크론 파장의 CO2 레이저가 가장 적합합니다. 합성 소재가 대부분 금속 재료로 구성되었다면 1.06마이크론 파장의 파이버 레이저가 가장 적합합니다
레이저 출력 - 작업할 공정에 따라 선택해야 합니다. 대부분 유기 재료로 구성된 합성 소재의 레이저 절단, 제판, 마킹에는 25-150 W(CO2 레이저)가 가장 좋습니다. 대부분 금속 재료로 구성된 합성 소재의 레이저 절단, 제판, 마킹에는 40-50 W(파이버 레이저)가 가장 좋습니다
렌즈 - 합성 소재 레이저 재료 가공에는 2.0 렌즈가 가장 일반적인 공정 렌즈입니다
절단 테이블 - 레이저 절단용 플라스틱 합성 소재를 지지합니다
배기 장치 - 합성 소재 레이저 제판, 절단, 마킹 장비에서 레이저 공정 중에 발생되는 가스와 입자를 제거할 수 있을 정도로 유속이 충분해야 합니다
에어 어시스트 - 합성 소재 레이저 제판, 절단, 마킹 중에 발생되는 가스와 입자를 제거하는 데 도움이 되도록 레이저 초점 근처에 공기를 분사합니다.
합성 소재 레이저 재료 가공에 대한 환경, 건강, 안전 고려 사항
레이저와 재료의 상호 작용에서는 거의 항상 기체 유출물 또는 미립자가 생성됩니다. 이러한 유출물에는 다양한 휘발성 유기 화학물(VOC)이 들어 있고 외부 환경으로 배출시켜야 합니다. 또는 여과 시스템으로 처리한 후 외부 환경으로 배출해야 합니다. 합성 소재 연소가 레이저 가공 공정의 기본 원리이며 화염이 발생할 수 있습니다. 따라서 합성 소재 레이저 재료 가공에 대해 항상 관리 감독이 이루어져야 합니다.
