GF 레이저 초고속 미세가공기

초고속 솔루션

미세가공 레이저기술, 재료가공 기술, 계측, 모션제어 등의 발전에 힘입어 정밀 마이크로 부품을 대량 생산할 수 있는 새로운 장이 열렸다. GF 의 Microlution가 이루어낸 최고의 작품은 펨토초 레이저의 산업용 상용화라고 할 수 있다. 이전에는 연구용으로만 사용되었던 펨토초 펄스 레이저 기술이 이제 생산 공장에서 사용할 수 있게 되었다.

 

초고속 레이저는 히팅하지 않고 가공할 수 있는 능력이 뛰어나다. 부품에 열적 손상이 가해지지 않도록 가공하여 최고의 정밀도와 품질로 미세한 형상을 생성할 수 있다.

그림 1은 펄스 폭이 극히 짧은 초고속 레이저가 부품으로 열이 흡수되기 전에 재료를 제거하여 고정밀의 미세 홀을 만드는 방법을 보여주고 있다.

그림 1: 느린 속도의 펄스와 연속 웨이브 속성의 레이저는 정밀도가 떨어지는 결과를 나타낸다.

자동차 부품

그림 2

차세대 GDi(Gas Direct Injection) 연료 인젝터 (그림 2 참조)를 사용하면 실린더에 연료를 효율적으로 분사하여 연료 절감과 배출 가스 감소를 유도할 수 있어, 엔진 목표 성능을 달성할 수 있다. 하지만 이를 실현하기 위해서는 분사 연료의 방울 크기와 스프레이 패턴을 제어하여 최대 효율 연소 위치로 유도하기 위해 분사 노즐을 매우 정확한 치수로 드릴링해야 한다.

 

따라서 이 홀은 거의 완벽한 표면 품질을 가지고 150 미크론 이하의 직경으로 형성되어야 하기 때문에, 기존의 기계식 드릴링 기술을 훨씬 상회해야 하며, 각 홀을 몇 초 만에 반복 재현 프로세스로 가공해야 한다. Microlution의 가공 기술은 레이저빔을 이용하기 때문에 마모가 생기지 않아 가공에 일관성을 유지할 수 있다.

Microlution의 초고속 레이저 마이크로 홀 드릴링 솔루션은 자동차 메이커가 요구하는 효율적인 인젝터를 만들어 엔진의 성능을 향상시키고, 정부가 정한 엄격한 배출 가스 규제를 충족시킬 수 있어 현재 전 세계의 공장에서 사용하고 있다.

 

의료기기

그림 3

Microlution의 가공기술이 의료 기기 분야에서 성과를 보여준 영역은 부정맥 치료를 위한 심장 절제용 카테터이다. 부정맥은 심장의 불규칙한 전기 신호가 전달되어 불규칙한 심박동이 생기는 것이다. 일반적인 부정맥 치료는 전자팁을 가진 카테터가 심장으로 유입되어 유해한 신호 부위를 찾아 더 이상 부정맥 전기파를 만들지 않도록 하는 것이다. (그림 3 참조)

 

(그림 3)

 

심장 절제술에서 가장 중요한 부분은 건강한 조직은 그대로 두고, 유해한 조직만 제거하여 정상적인 전기를 발생시키는 것이다. 이에 새로운 카테터는 카테터 팁을 통해 성공적인 절제술을 수행할 수 있도록 온도를 유지 시킨다. 하지만 수술 영역에 액체가 유입되면 액체가 열로 인해 끓어 올라 증기 또는 가스가 방출되고 심장 조직에 천공을 낼 수 있는 위험 요소가 있다. Microlution의 초고속 레이저 마이크로머시닝은 이런 위험을 줄이기 위해 적은 양의 유체로 많은 냉각수를 제공할 수 있도록 정밀한 카테터팁 제작하기 위해 사용되고 있다. 카테터팁 구멍은 액체 분산을 효율적으로 만들기 위해 정확한 형상으로 드릴링할 수 있다. 이러한 홀 가공은 전통적인 가공 기술로는 불가능하다.

 

미세홀 가공

미세홀 가공 기술은 결과적으로 자동차 산업과 의료 기기 제조 분야에서 큰 차이를 만들었으며 환경을 개선하고 생명을 구하는 소중한 기술이다. 이러한 새로운 미세홀 가공 기술은 지금까지 오랫동안 실험실에만 머물러 있었지만 펨토초 레이저 미세 가공이 상용화하면서 이를 실현하게 되었다.

 

선구적인 솔루션

GF 머시닝솔루션즈의 Microlution는 산업용 펨토초 마이크로 머시닝솔루션의 선구자로 다양한 산업 분야에서 시스템을 개발하고 있다. Microlution은 현재 3 가지 유형의 초고속 레이저 가공 플랫폼을 제공한다.