레이저 빔은 레이저 드릴링 시 다수의 재질에 다양한 크기의 구멍을 무 접촉식으로 천공합니다.
레이저 드릴링 시 높은 출력 밀도의 짧은 레이저 펄스가 단기간에 에너지를 자재에 전달합니다. 이로 인해 재료가 용융되고 증발합니다. 펄스 에너지가 클수록 더 많은 재료가 용융 및 증발합니다. 증발 시 구멍 내 재료 부피가 급격하게 증가하고 높은 압력이 형성됩니다. 이 증기 압력은 용융된 재료를 구멍에서 밀어냅니다.
이 레이저 가공의 특이한 점은 피코세컨 단위의 극 초단 펄스 레이저가 사용되는 것입니다. 가공 시 재료는 용융되지 않은 상태에서 직접 승화를 통해 고체 상태에서 증발되므로 컴포넌트가 가열되지 않습니다.
이러한 기본 원리를 근거로 수 년에 걸쳐 다음과 같은 다양한 드릴링 방법이 개발되었습니다. :
가장 간단한 경우 비교적 높은 펄스 에너지를 갖는 단일 레이저 펄스가 구멍을 천공합니다. 이런 방식으로 매우 빠른 속도로 많은 구멍을 만들 수 있습니다. 퍼커션 드릴링의 경우 더 짧은 펄스 기간 및 펄스 에너지를 갖는 다수의 레이저 펄스를 통해 구멍이 만들어집니다. 이 드릴링 방법을 통해 싱글샷 드릴링에 비해 더 깊고 정밀한 구멍을 제작할 수 있습니다. 또한 퍼커션 드릴링은 더 작은 구멍 직경을 구현합니다.
트레판닝도 다중 레이저 펄스를 통해 구멍을 천공하는데 사용됩니다. 레이저는 퍼커션 드릴링을 통해 시작 구멍을 천공합니다. 이어서 자재에서 점점 더 큰 원호를 그리면서 시작 구멍을 확장합니다. 용융된 재료의 대부분이 홀 아래로 방출됩니다.
트레판닝 방법과는 달리 헬리컬 드릴링에서는 시작 구멍을 만들지 않습니다. 레이저는 첫 펄스에서부터 이미 재료 위에서 원호를 그리며 이동합니다. 이로 인해 다량의 소재가 위로 분출됩니다. 레이저는 나선 계단의 형태를 그리며 재료에 깊게 파고듭니다. 초점은 자동으로 조절되어 작업 종료 시점에 구멍의 바닥에 위치합니다. 레이저가 재료를 관통한 후에는 몇 바퀴 회전하여 바닥의 하단면을 확장하고 가장자리를 매끄럽게 합니다. 헬리컬 드릴링을 통해 우수한 품질의 매우 크고 깊은 구멍을 제작할 수 있습니다.