2002년부터 레이저 시스템 및 산업 응용 분야를 위한 정밀한 온도 제어
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현재 유리는 배치 레이저 가공 응용 분야에서 높은 부가가치와 잠재력을 지닌 주요 분야로 부각되고 있습니다. 펨토초 레이저 기술은 최근 급속도로 발전하고 있는 첨단 가공 기술로, 매우 높은 가공 정밀도와 속도로 다양한 재료 표면(유리 레이저 가공 포함)에 마이크로미터에서 나노미터 수준의 식각 및 가공이 가능합니다.
레이저 제조 기술은 지난 10년 동안 급속한 발전을 이루었으며, 주요 응용 분야는 금속 재료의 레이저 가공입니다. 레이저 절단, 레이저 용접, 금속 레이저 클래딩은 금속 레이저 가공에서 가장 중요한 공정 중 하나입니다. 그러나 농도가 높아짐에 따라 레이저 제품의 균질화가 심화되어 레이저 시장의 성장이 제한되고 있습니다. 따라서 돌파구를 찾기 위해서는 레이저 응용이 새로운 재료 영역으로 확장되어야 합니다. 레이저 용도에 적합한 비금속 재료에는 직물, 유리, 플라스틱, 폴리머, 세라믹 등이 포함됩니다. 각 재료에는 여러 산업이 관련되어 있지만 성숙한 처리 기술이 이미 존재하므로 레이저 대체가 쉬운 작업이 아닙니다.
비금속재료 분야에 진출하기 위해서는 해당 재료와 레이저 상호작용이 가능한지, 부작용이 발생할지 여부를 분석하는 것이 필요하다. 현재 유리는 배치 레이저 가공 응용 분야에서 높은 부가가치와 잠재력을 지닌 주요 분야로 부각되고 있습니다.
유리 레이저 절단을 위한 넓은 공간
유리는 자동차, 건설, 의료, 전자 등 다양한 산업에서 사용되는 중요한 산업자재입니다. 응용 분야는 마이크로미터를 측정하는 소규모 광학 필터부터 자동차 또는 건설과 같은 산업에 사용되는 대규모 유리 패널까지 다양합니다.
유리는 광학유리, 석영유리, 미결정유리, 사파이어유리 등으로 분류할 수 있습니다. 유리의 중요한 특징은 취성(brittleness)인데, 이는 전통적인 가공 방법에 심각한 문제를 제기합니다. 전통적인 유리 절단 방법은 일반적으로 경질 합금 또는 다이아몬드 도구를 사용하며 절단 공정은 두 단계로 나뉩니다. 먼저 다이아몬드 팁 도구나 경질 합금 연삭 휠을 사용하여 유리 표면에 균열을 만듭니다. 둘째, 균열선을 따라 유리를 분리하기 위해 기계적 수단이 사용됩니다. 그러나 이러한 전통적인 프로세스에는 분명한 단점이 있습니다. 상대적으로 비효율적이어서 가장자리가 고르지 않아 종종 2차 연마가 필요하고 잔해와 먼지가 많이 발생합니다. 더욱이 유리 패널 중앙에 구멍을 뚫거나 불규칙한 모양을 절단하는 등의 작업에서는 기존 방법이 상당히 어렵습니다. 이것이 바로 레이저 절단 유리의 장점이 드러나는 부분입니다. 2022년 중국 유리산업 매출은 약 7,443억 위안에 달했다. 유리 산업에서 레이저 절단 기술의 보급률은 아직 초기 단계에 있으며, 이는 레이저 절단 기술을 대체할 수 있는 여지가 상당히 있음을 나타냅니다.
유리 레이저 절단: 휴대폰부터
유리 레이저 절단에서는 종종 베지어 포커싱 헤드를 사용하여 유리 내에서 높은 피크 출력과 밀도의 레이저 빔을 생성합니다. 유리 내부에 베지어 빔을 집중시켜 순간적으로 재료를 기화시켜 기화 영역을 생성하고, 기화 영역이 빠르게 확장되어 상하 표면에 균열이 형성됩니다. 이러한 균열은 무수히 많은 작은 기공점으로 구성된 절단 단면을 형성하여 외부 응력 균열을 통한 절단을 달성합니다.
레이저 기술이 크게 발전하면서 출력 수준도 높아졌습니다. 20W 이상의 출력을 갖는 나노초 녹색 레이저는 유리를 효과적으로 절단할 수 있으며, 15W 이상의 출력을 갖는 피코초 자외선 레이저는 2mm 두께 미만의 유리를 쉽게 절단할 수 있습니다. 최대 17mm 두께의 유리를 절단할 수 있는 중국 기업이 있습니다. 레이저 절단 유리는 높은 효율성을 자랑합니다. 예를 들어, 3mm 두께의 유리에서 10cm 직경의 유리 조각을 절단하는 데는 기계식 칼을 사용하는 경우 몇 분이 소요되는 데 비해 레이저 절단을 사용하면 약 10초 밖에 걸리지 않습니다. 레이저 절단 모서리는 매끄럽고 최대 30μm의 노치 정확도로 일반 산업용 제품에 대한 2차 가공이 필요하지 않습니다.
레이저 절단 유리는 약 6~7년 전부터 비교적 최근에 개발되었습니다. 휴대폰 제조 산업은 카메라 유리 커버에 레이저 절단을 사용하고 레이저 투명 절단 장치 도입으로 급증을 경험하는 얼리 어답터 중 하나였습니다. 풀스크린 스마트폰의 인기로 인해 대형 스크린 유리 패널 전체를 정밀하게 레이저 절단함으로써 유리 가공 능력이 크게 향상되었습니다. 휴대폰용 유리 부품 가공에서는 레이저 절단이 일반화되었습니다. 이러한 추세는 주로 휴대폰 커버 유리의 레이저 가공을 위한 자동화 장비, 카메라 보호 렌즈의 레이저 절단 장치, 유리 기판의 레이저 드릴링을 위한 지능형 장비에 의해 주도되었습니다.
자동차 장착형 전자 스크린 유리는 점차적으로 레이저 절단을 채택하고 있습니다.
자동차 장착 스크린은 특히 중앙 제어 스크린, 내비게이션 시스템, 대시캠 등에 유리 패널을 많이 사용합니다. 요즘에는 많은 신에너지 차량에 지능형 시스템과 대형 중앙 제어 스크린이 장착되어 있습니다. 지능형 시스템은 자동차의 표준이 되었으며, 대형 및 다중 스크린과 3D 곡면 스크린이 점차 시장 주류가 되었습니다. 자동차 장착형 스크린용 커버 유리 패널은 우수한 특성으로 인해 널리 사용되며, 고품질 곡면형 스크린 유리는 자동차 산업에 더욱 궁극적인 경험을 제공할 수 있습니다. 그러나 유리의 높은 경도와 취성으로 인해 가공이 까다롭습니다.
자동차 장착용 유리 스크린은 높은 정밀도를 요구하며 조립된 구조 부품의 공차는 매우 작습니다. 정사각형/바 스크린 절단 중 치수 오류가 크면 조립 문제가 발생할 수 있습니다. 전통적인 가공 방법에는 휠 절단, 수동 절단, CNC 성형, 모따기 등 여러 단계가 포함됩니다. 기계적 가공이기 때문에 효율성이 낮고 품질이 좋지 않으며 수율이 낮고 비용이 많이 드는 등의 문제를 안고 있습니다. 휠 절단 후 단일 자동차 중앙 제어 커버 유리 모양의 CNC 가공에는 최대 8~10분이 소요될 수 있습니다. 100W 이상의 초고속 레이저를 사용하면 17mm 유리를 한 번에 절단할 수 있습니다. 여러 생산 공정을 통합하면 효율성이 80% 증가합니다. 여기서 레이저 1대는 CNC 기계 20대와 같습니다. 이는 생산성을 크게 향상시키고 단위 처리 비용을 절감합니다.
유리에 레이저를 적용하는 기타 용도
석영 유리는 독특한 구조로 되어 있어 레이저로 분할 절단이 어려운데, 펨토초 레이저를 사용하면 석영 유리에 에칭이 가능합니다. 석영 유리의 정밀 가공 및 에칭을 위한 펨토초 레이저의 응용입니다.펨토초 레이저 기술은 최근 몇 년간 급속히 발전하고 있는 첨단 가공 기술로, 매우 높은 가공 정밀도와 속도로 다양한 재료 표면에 마이크로미터에서 나노미터 수준의 식각 및 가공이 가능합니다. 레이저 냉각 기술은 변화하는 시장 수요에 따라 달라집니다. 우리를 업데이트하는 숙련된 냉각기 제조업체로서물 냉각기 시장 동향에 맞춰 생산 라인을 갖춘 TEYU 냉각기 제조업체의 CWUP 시리즈 초고속 레이저 냉각기는 최대 60W의 피코초 및 펨토초 레이저를 위한 효율적이고 안정적인 냉각 솔루션을 제공할 수 있습니다.
유리 레이저 용접은 지난 2~3년 사이에 등장한 신기술로 독일에서 처음 등장했습니다. 현재 중국에서는 Huagong Laser, Xi'an 광학 정밀 기계 연구소, Harbin Hit Weld Technology 등 소수의 장치만이 이 기술을 돌파했습니다.고출력 초단 펄스 레이저의 작용으로 레이저에 의해 생성된 압력파는 유리에 미세 균열이나 응력 집중을 생성하여 두 유리 조각 사이의 결합을 촉진할 수 있습니다. 용접 후 접착된 유리는 매우 견고하며 이미 3mm 두께의 유리 사이에 긴밀한 용접이 가능합니다. 앞으로 연구원들은 유리와 다른 재료의 오버레이 용접에도 중점을 두고 있습니다. 현재 이러한 새로운 프로세스는 아직 일괄적으로 널리 적용되지는 않았지만 일단 성숙되면 의심할 여지 없이 일부 고급 응용 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다.
테유 S&A Chiller는 22년간의 Chiller 제조 경험을 바탕으로 2002년에 설립되었으며, 현재 레이저 업계에서 냉각 기술의 선구자이자 신뢰할 수 있는 파트너로 인정받고 있습니다.
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