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TRUMPF 파이버 레이저의 장점 | TRUMPF

TRUMPF 파이버 레이저의 장점

파이버 레이저란 무엇입니까? 어떤 용도로 사용됩니까? 파이버 레이저로 어떤 재료를 가공할 수 있습니까? 이 페이지에서 다양한 유형의 파이버 레이저와 제조 과정에서의 장점을 자세히 알아보십시오.

파이버 레이저의 이용과 장점

업종 전반에서 사용될 수 있는 다양성

파이버 레이저는 항공우주산업, 전기 자동차를 포함하는 자동차산업, 치기공, 전자장치, 귀금속, 의학, 연구, 반도체, 센서, 태양력 및 기타 다른 분야 등 거의 모든 곳에서 사용됩니다.

크지 않은 설치 바닥 덕분에 컴팩트함

파이버 레이저는 컴팩트한 디자인을 통해 공간을 많이 사용하지 않습니다. 따라서 공간을 많이 차지하고는 했던 제조 공정에 이상적인 솔루션이라고 할 수 있습니다.

재료 다양성

파이버 레이저는 많은 다양한 재료를 가공할 수 있습니다. 금속(연강, 스테인레스 스틸, 티타늄 및 알루미늄이나 구리 등과 같은 반사 재료 포함) 은 전 세계 레이저 가공 공정에서 가장 많이 처리되는 재료입니다. 하지만 플라스틱, 세라믹, 규소, 섬유 등도 가공할 수 있습니다.

비용 효율성

파이버 레이저는 공동 비용 및 운전비용을 낮추기에 이상적인 방법입니다. 이 방법은 가성비가 우수하고 정비 비용이 매우 낮아 비용 효율성이 높은 솔루션입니다.

간단한 통합

다양한 인터페이스 덕분에 TRUMPF 파이버 레이저는 빠르고 간편하게 기계와 설비에 통합할 수 있습니다. 당사는 고객님의 파트너인 OEM 또는 토털 솔루션 제공사(레이저, 광학장치, 센서 및 서비스)로서 여러분을 지원합니다.

에너지 효율

파이버 레이저는 높은 효율성을 발휘하며 기존 제조 기계와 비교하여 전력 소비량이 적습니다. 이를 통해 환경 발자국을 낮춰주고  운전비용을 줄여줍니다.

파이버 레이저는 어떻게 작동합니까?

모든 레이저는 세 가지 핵심 요소를 갖습니다: 빔 소스, 강화 매체 및 발진기. 빔 소스는 외부에서 공급되는 에너지를 사용하여 강화 매체를 활성 상태로 만듭니다. 레이저 활성 매질의 이러한 활성 상태를 이른바 반전 분포 상태라고 하며, 이 상태에서는 매체가 빛을 물리적 프로세스를 통해 강화할 수 있습니다. 이를  유도 방출 상태라고 표현하며 알버트 아인슈타인에 의해 최초로 설명되었습니다(LASER = "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"). 파이버 내부의 파이버 브랙 그릴은 강화 매체 주변의 미러로서 작용하여 시각적인 발진기를 구성합니다. 이 발진기는 한편으로 시각적 에너지를 수용하여 발진기 내부에서 추가적인 강화가 이루어지도록 하면서도 에너지의 특정 부분을 반투명 미러를 이용하여 분리합니다. 이 분리된 시각적 에너지의 일부가 다양한 용도로 사용할 수 있는 레이저 빔입니다. 

TRUMPF는 펌프 레이저 다이오드로부터 강화 파이버의 레이저 활성 매질로의 라이트 커플링에 대한 자체 도식을 개발하였습니다. "GT 웨이브"로 표현되는 도식(그래픽 참조)에서 펌프 파이버는 수 미터에 이르는 전체 길이에서 강화 파이버와 계속 접촉 상태를 유지합니다. 이때 펌핑 광의 일부는 내부에서 반사되는 빔이 한계면에 닿을 때마다 항상 강화 파이버에 진입합니다. 이 빔이 희토류(이터븀)와 접촉한 코어를 통과하면 부분적으로 빔이 흡수되거나 강화 매체를 활성화시킵니다. 이를 통해 강화 파이버의 전체 길이에서 전체 펌핑 광이 균일하고 지속적으로 흡수됩니다. 이러한 도식의 장점은 높은 레이저 출력으로의 조정이 추가 펌프 모듈의 추가를 통해 간편해진다는 점입니다. 이 도식의 또다른 장점은 강화 파이버 최종 면에 최종 펌프 도식에 따라 "핫 스팟"이 생성되는 것을 방지할 수 있고, 펌프 에너지를 강화 파이버 길이에 따라 움직이도록 하여 강화 프로필이 균일해진다는 점입니다.

파이버 레이저는 또한 희토류 성분(에르븀, 툴리움, 이터븀)이 혼합된 파이버를 레이저 활성 매질로 사용하는 레이저 유형입니다. 시중에 유통되는 다른 레이저 유형에서는 레이저 활성 매질로 크리스탈(예: 디스크 레이저) 또는 가스(예: CO2 레이저)가 사용되는 것과 이 레이저 유형이 다른 점입니다.

파이버 레이저는 절대적인 효율성을 제공할 뿐만 아니라 빔 길이와 시간, 정도 및 열방출을 과니하여 정확하게 속도와 출력을 제어합니다.

파이버 레이저로 어떤 재료를 가공할 수 있습니까?

파이버 레이저는 다양한 재료 가공에 매우 적합하며 수년간 산업에 투입되어 입증된 신뢰성을 제공합니다. 특히 금속 가공에서 파이버 레이저가 많이 사용됩니다. 이때 금속 유형은 그다지 중요하지 않습니다. 파이버 레이저는 연강, 스테인레스 스틸, 티타늄, 철 또는 니켈과 알루미늄, 주석, 구리 또는 귀금속(금 또는 은)의 가공에 적합합니다. 또한 파이버 레이저는 양극산화 처리되었거나 도장된 표면이 있는 재료를 잘 가공합니다. 파이버 레이저, 특히 펄싱형 나노 초 레이저는 규소, 귀금속(다이아몬드 포함), 플라스틱, 폴리머, 세라믹, 복합소재, 얇은 층, 기와와 콘크리트 가공에 사용됩니다.

어떤 파이버 레이저를 구입합니까?

우선 TRUMPF에서 제공하는 파이버 레이저 모델 간 차이점을 알아두는 것이 중요합니다. 당사에서는 펄싱 파이버 레이저, 연속 웨이브 파이버 레이저(Continous Wave = CW) 및 극초단 펄스 레이저를 제공하고 있습니다. 펄싱 파이버 레이저는 레이저 빔을 펄스 형태로 배출합니다. 이때 개별 펄스의 시간은 나노초에서 마이크로 초 범위에서 제어됩니다. CW 레이저는 지속적인 레이저 빔을 방출하지만 빔 출력을 kHz 주파수 범위까지 조절이 가능합니다. CW 파이버 레이저는 출력 및 높은 아웃풋에 집중되어 있습니다. 따라서 산업 환경에서 CW 레이저가 가장 자주 사용됩니다. 펄싱 파이버 레이저는  짧은 펄스 내에 높은 최고 출력이 필요할 경우 항상 CW 레이저보다 우선 사용됩니다. 그 외에 마이크로 레이저의 펄스 폭은 피코 초보다도 짧습니다. 이 폭은 최대 350 fs(펨토 초)에 이릅니다.

파이버 레이저가 주로 사용되는 분야

파이버 레이저는 제조업의 다양한 부문에서 사용하기에 적합합니다. 주로 효율성과 속도가 필수적인 중공업 분야의 일부 용도에서는 정비 또는 유지보수 소요가 매우 적거나 전혀 없는 CW 파이버 레이저가 완벽한 솔루션입니다. 이를 통해 CW 레이저는 레이저 드릴링, 레이저 절단 및 레이저 용접에 가장 적합합니다. 만일 복잡한 형상에서 특별한 절단이 필요할 경우 펄싱 파이버 레이저가 최적의 수단입니다.

파이버 레이저 vs. CO2 레이저

다음 단원에서는 파이버 레이저와 CO2 레이저를 비교해드립니다. 파이버 레이저는 글로벌 시장에서 유통되는 새로운 유형의 레이저입니다. 파이버 레이저는 움직이는 부품이나 미러가 없으며 낮은 정비 비용으로 작동합니다. 또한 전기적으로 효율적일 뿐만 아니라 매우 얇거나 두꺼운  반사 금속에서도 원활하게 작동합니다. CO2 레이저는 오늘날 주로 비금속 재료, 예를 들어 플라스틱, 섬유, 유리, 아크릴, 목재 및 석재 등을 가공하는데 상당히 넓은 범위에서 사용됩니다. 이 레이저는 특히 두꺼운 재료를 가공하는데 장점을 갖습니다(기본적으로 5 mm 두께 이상). 그리고 직선 라인에서 파이버 레이저보다 더 빠르게 작업합니다.

본 주제에 흥미를 가질 수 있습니다.

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