목재는 나무 줄기, 뿌리, 가지에서 얻는 섬유질 구조재입니다. 목재는 연목(겉씨식물)과 경목(속씨식물)이 있습니다. 레이저 가공과 관련해 목재를 밀도로 분류할 수도 있습니다. 밀도는 주로 수종의 영향을 받습니다. 예를 들어 강철나무는 매우 밀도가 높고 발사 나무는 매우 가볍습니다. 하지만 기후, 토양 조건 같은 기타의 요인도 목재 섬유의 밀도에 영향을 미칩니다.
목재는 미학적, 물리적 특성 때문에 아마도 모든 시대에 걸쳐 사람들이 사용한 가장 다재 다능한 천연 재료일 것입니다. 목재는 단단하지만 온도, 습도, 기계적 힘에 의해 변형될 수 있습니다. 충격 저항력이 있고 비강도가 우수합니다. 하지만 이러한 많은 특성은 축 방향에 따라 달라지고 목재 입자가 표면과 수직일 때 최대의 유용성과 미적 강점을 얻을 수 있습니다.
시더, 코크, 전나무, 소나무, 레드우드, 물푸레나무, 자작나무, 벚나무, 마호가니, 단풍나무, 오크, 포플러, 티크, 호두나무
다양함
화학적 측면에서 목재는 지구상에서 가장 흔한 두 가지 유기 물질인 섬유소와 목질소로 구성됩니다. 목재가 레이저 에너지와 상호 작용하면 화학적 구조가 부분적인 연소 과정을 거칩니다. 목재에 대한 DLMP(Digital Laser Material Processing) 기술의 결과에 영향을 미치는 주요 요인은 밀도와 밀도 균일성입니다. 이에 대한 자세한 내용은 아래의 가공에 대한 섹션에 나와 있습니다.
레이저 에너지와 목재의 가장 유용한 효과는 재료 제거와 개조입니다. 이러한 각 공정에 대한 자세한 내용이 아래에 나와 있습니다.
갤러리
재료 제거는 물리적으로 재료를 제거하는 공정입니다. 재료를 위에서 아래까지 완전히 제거하거나 위에서부터 특정 깊이까지 일부만 제거합니다.
모든 종류의 목재는 CO2 레이저 에너지(파장=10.6 μm)의 뛰어난 흡수재입니다. 목재는 레이저 에너지를 흡수할 때 광학 에너지를 분자 진동(열)으로 빠르게 변환합니다. 충분한 열이 가해지면 빠른 분해와 연소가 발생합니다. 레이저 경로에 직접 놓인 재료가 제거되어 증기와 미세 입자로 변합니다. 레이저 표적점 또는 경로 바로 바깥에 있는 재료는 일부 열을 전도하지만 완전한 연소와 제거가 발생하기에는 열이 충분하지 않습니다. 이러한 열 영향은 종종 열 영향부(HAZ)라고 부릅니다. 표면 품질은 거무스름하고 점착성이 있는 것부터 검은색이고 검댕이 생기는 것까지 다양합니다. 이러한 연소 결과물 중 가용성이 있는 것도 있습니다. 다시 말해서 물과 수건 또는 플라스틱 브러시를 사용해 검은색 잔류물을 부분적으로 제거할 수 있습니다.
레이저 제판은 재료를 윗면에서부터 특정 깊이까지 제거하는 공정입니다. 이 공정은 레이저 변조의 엄격한 제어를 통해 가능합니다. 레이저 출력을 연속적으로 변화시켜서 레이저 제판을 질감 표현, 사진, 문자와 숫자 같은 정보를 표시하는 데 사용할 수 있습니다. 이 예는 재료를 제어된 깊이로 제거하기 위해 레이저 에너지를 제어하는 방법을 보여줍니다. 목재 제판 공정은 목재 절단과 비슷한 잔류물을 생성합니다. 이 잔류물은 건조되면 단단해집니다. 제판 공정 중에 종종 상단면을 청소하고 잔류물을 건조시키는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 대비 효과가 커지기 때문입니다. 하지만 천연 목재의 나뭇결 형상을 향상시키기 위해 물로 제판 가공된 부분을 청소할 수도 있습니다.
재료 제거를 위해 DLMP 기술을 사용할 때 충분한 에너지를 가해 재료의 상당량을 기화합니다. 앞서 설명한 것처럼 목재 섬유의 부분적인 연소로 인해 어두운 색깔의 잔류물이 남게 됩니다. 레이저 출력을 줄이면 재료를 많이 제거하지 않고 목재를 검게 만들 수 있습니다. 이러한 방법은 재료 개조의 한 종류이며 목재 레이저 마킹에 유용합니다.
레이저 에너지를 사용해 바코드, 날짜/로트 코드, 일련 번호 또는 부품 번호와 같이 재료에 사람이나 기계가 읽을 수 있는 식별 정보를 만들 수 있습니다. 이 공정을 레이저 마킹이라고 부릅니다. 이 예는 벚나무에서 레이저 마킹으로 만든 여러 크기의 글자를 보여줍니다.
재료를 이동하거나 다시 고정할 필요 없이 여러 가지 공정을 목재에 적용할 수 있습니다. 이 예는 벚나무에서 DLMP 기술을 사용한 단일 제조 공정에서 사각형과 원형의 형상으로 절단하고 글자와 문양을 새겨넣고 정밀한 부분을 마킹한 결과를 보여줍니다.
레이저를 사용한 재료 가공에서는 항상 기체 유출물 또는 미립자가 생성됩니다. CO2 레이저로 목재를 가공하면 주로 섬유소 화합물의 연소에 따른 일산화탄소, 아크롤레인, 포름알데히드가 함유된 기체가 발생합니다. 또한 목질소의 불완전 연소로 인해 끓는점이 높은 고형 물질과 입자도 발생합니다. 목재 가공에서 발생하는 유출물은 외부 환경으로 내보내야 합니다. 또는 여과 시스템으로 처리한 후 외부 환경으로 배출해야 합니다. 목재 연소는 레이저 가공 공정의 기본 원리이며 화염이 발생할 수 있습니다. 따라서 레이저 가공에 대해 항상 관리 감독이 이루어져야 합니다.
