레이저 기술은 제조 및 재료 가공 애플리케이션에서 가능성의 한계를 계속 뛰어넘고 있다. 최초의 완전한 기능을 갖춘 레이저가 발명된 지 60년이 지난 지금, 레이저는 절단·가공·마킹·용접 등 다양한 산업에서 사용되고 있다. 최근에는 자동차 엔진용 피스톤의 표면도 펨토초 레이저를 사용하여 마찰을 줄이고 연비를 향상시키고 있다.
레이저 가공을 위한 정밀 모션 제어
레이저 가공의 성공은 초단광 펄스 레이저 기술, 모션 제어, 산업 자동화의 발전과 맞물려 있다. 레이저 빔을 에너지가 필요한 곳으로 정확하게 유도하기 위해 빔을 조작하거나 샘플을 가공해야 하기 때문인데, 이 작업은 이동식 미러 세트(Galvo scanner)로 빔을 조정하거나 샘플을 XY로 이동하여 수행한다.
하이엔드 솔루션은 두 가지 방법을 결합하여 더 높은 정밀도와 속도를 달성하여 처리량을 높인다. 특히 두 방법을 결합할 때는 고성능 모션 컨트롤러와 실시간 위치 피드백을 제공하여 정확한 순간에 레이저를 트리거할 수 있는 빠르고 정확한 포지셔닝 스테이지가 필요하다.
레이저 용접·컷팅을 위한 고속 가변형 피에조 미러
레이저 절단기는 고 에너지 광선의 집속 빔을 사용하여 열 에너지의 증착을 통해 자재를 다듬거나 절단한다. 연속 파장(CW) 빔은 초단광 펄스 레이저로 대체되어 펄스 레이저 광을 사용해 절단부의 수술 정밀도를 개선하고 주변 열영향부(HAZ)의 열변형 발생을 제한한다. 따라서 눈 수술이나 스텐트 의료기기처럼 섬세한 애플리케이션에 적합하다.
이론적으로 이 기술은 다양한 재료(금속, 폴리머 등)를 절단하기 위한 나노스케일 정밀도를 제공한다. 피에조 가변형 미러는 최대 2kHz의 변조 주파수로 작동하고 내부 액티브 피에조는 28μm의 모션 범위를 제공하여 15mm까지 초점을 이동할 수 있다.
레이저 컷팅을 위한 갠트리 시스템
스텐실 생산, PCB 및 플랫 패널 가공과 같은 레이저 애플리케이션은 작업물의 치수·질량 및 구조 밀도가 크기 때문에 높은 사양의 자동화 플랫폼이 필요하다. PI 갠트리 시스템은 리니어모터와 에어베어링을 사용하여 다이내믹 XY포지셔닝을 구현하며 Z축에는 카운터밸런스가 있는 리니어 모터를 사용해 정확하게 레이저를 포지셔닝한다.
따라서 미크론 정밀도와 높은 처리량을 달성하며 긴 이동 범위, 높은 강성, 가벼운 모션 플랫폼을 제공한다. 이를 통해 레이저 헤드 또는 갈바노미터 스캐너를 부품 위로 정확하게 고속 이동할 수 있다.
