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피코 펄스 레이저를 이용한 실린더 보어 표면 개질 신공법 연구
임한필(Hanpil Lim),정창호(Changho Joung),장인성(Insung Chang) 한국레이저가공학회 2008 한국레이저가공학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.-
현재 엔젠 실린더 보어면은 기계 호닝 가공을 통해 일정 수준의 표면 조도를 확보하여 피스톤 운동에 의한 보어 면과 오일 유막 사이의 마찰을 최소화 한다. 하지만, 호닝 가공에 의해 생성된 연속 경로 패턴은 피스톤 운동시 오일 밀림 현상을 유발하여 피스톤 링과 실린더 보여 면에 직접 마찰이 발생하게 한다. 레이저 호닝 기술은 기계 호닝 가공 후 펄스 레이저를 이용하여 오일 포켓을 생성함으로써, 피스톤 링과 실린더 보어면 간 마찰 개선을 통해 연비 향상 효과를 기대할 수 있다. 나노 펄스 레이저는 펄스 시간이 수십 나노 초로 가공 시에 BURR가 발생한다. 반면에 펄스 시간이 수십 피코 초인 피코 펄스 레이저는 물질의 열 전달 시작 시간보다 레이저 빔 조사 시간이 짧아 열 확산 현상에 의한 BURR가 발생하지 않으므로 나노 펄스 레이저 보다 가공상 유리하다. 본 연구는 피코 펄스 레이저에 의해 BURR가 발생하지 않는 레이저 호닝 가공에 대한 기초 연구로써, 실린더 블록과 동일한 재질의 시편에 레이저를 조사하여 시험하였다. 그 결과 나노 펄스 레이저는 BURR가 발생하였으나 피코 펄스 레이저는 BURR가 발생하지 않음을 확인하였다.
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가시광선 파장 영역(Green/Blue)의 레이저를 이용한 KW-급 레이저 용접
T. Hesse,O. Bocksrocker,E. Dold,D. Havrilla 한국레이저가공학회 2020 Laser Solutions Vol.23 No.10
자동차 제조는 항상 산업용 레이저 응용 분야의 주요 원동력 중 하나였다. 최근 각광받고 있는 E-모빌리티(Electric Mobility) 산업은 이미 신형 레이저 빔 광원 개발에 상당한 영향을 미치고 있다. 지난 수년간 녹색(박막 디스크 레이저 @ 515nm - 1kW에서 2mm*mrad의 BPP(빔 파라미터 곱)), 최근에는 청색(다이오드 레이저 @ 450nm - 500W~1.5kW에서 약 30~100mm*mrad인 BPP) 파장 범위의 고출력 연속파(CW) 빔 광원이 출시되었다. 이러한 신형 레이저 빔 광원은 이미 수 kW 출력 수준에서 이용할 수 있기 때문에 특히 E-모빌리티 산업에 사용되는 용접에 적합하다고 예상할 수 있다. 본 기고문은 신형 연속파 빔 광원이 특히 구리 용접에 있어 새로운 응용분야에 이점을 제공한다는 사실을 제시한다. 이 재료는 근적외선 파장에서 레이저 광선에 대한 반사율이 높은 것으로 알려졌다. 녹색과 청색 레이저 파장의 주요 이점은 다음과 같다: 키홀 용접을 위해 불필요한 공정 전환을 하지 않고 스패터 없는 안정적인 열전도 용접. 또한 mm 이하 범위에서 조절이 매우 우수하고 안정적인 구리의 용입 깊이를 조절할 수 있다. 무엇보다 포일 스택의 전체를 관통할 때 다층 재료를 용접하는 신뢰도를 극대화할 수 있다. 이러한 특성은 특히 전기 자동차산업에서 용접 응용 분야의 새로운 가능성을 선보인다. 본 논문에서는 가시광선 파장 범위에서 kW-등급 CW 레이저 광원의 최신 용접 결과를 제시한다. 본 연구는 현재의 관점에서 녹색과 청색 두 파장은 적외선 레이저와 관련한 구리 용접 작업에 상당한 이점을 제공한다고 사료된다. 이는 시트 두께 범위가 mm 이하인 각종 구리 용접 작업에서 나타난다. kW 등급 CW녹색 레이저 광원의 토대인 박막 디스크 레이저 설계로 재료 가공 및 시스템 기술과 관련하여 녹색 파장에 이점이 제공된다. 연구 결과 용입 깊이의 증가와 범용성 확대, 특히 현재 이용되는 빔 광원 515nm의 스캐너 용접 적합성을 입증하였다. 이에 대한 원인은 청색 다이오드 레이저 광원과 고휘도의 녹색 박막 디스크 레이저가 달성할 수 있는 빔 품질에 더 큰 차이가 있기 때문이다.
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강형식,홍성준,최종윤,홍순국,전태욱 한국레이저가공학회 1998 학술발표대회 Vol.1998 No.1
레이저 출사에너지가 커짐에 따라 박막의 허용 가능 Size도 커지지만 가공부 주위의 열영향부가 증가되는 문제점이 발생한다. 또, 박막의 표면과 이면의 조사 방식에 있어서 글래스를 투과해 막의 이면에 조사하는 것이 표면에 직접 조사하는 것보다 레이저 가공시의 잔류물 발생을 감소시키는데 다소 유리한 것으로 나타났다. 그러나 막의 이면에 조사할 경우, 가공하고자 하는 동일한 면적에 대한 레이저 출력 에너지가 더 많이 요구되는 등의 에너지 효율 저하로 인하여 미세한 크기의 박막 결함의 경우 막의 표면에 직접 레이저 빔을 조사하는 것이 바람직한 방법인 것으로 생각된다. 레이저 가공시 가공성에 변화가 생기는 임계 결상 거리가 존재하며 이 임계 거리내에서의 디포커스에 의한 레이저 출력 에너지 및 가공 면적의 변화는 아주 작으며, 결상 거리가 어느 정도 멀어지면 가공성에 영향을 미친다.
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TRUMPF Laser 한국레이저가공학회 2025 Laser Solutions Vol.28 No.1
EU 의료기기 규제(MDR) 및 미국 식품의약국(FDA)에서 정한 규제 요건에 따라 의료기기는 전체 사용 수명 동안 가독성이 유지되는 마킹이 명확하게 표시되어야 한다. 이 문서에서는 레이저 마킹 의료등급 스테인리스강 1.4301의 재가공에 대한 연구 결과를 설명한다. 이 연구는 실제 재가공 조건에서 이루어졌으며, 사용되는 레이저 기술에 따라 레이저 마킹의 대비 및 가독성이 어떻게 달라지는가를 평가하도록 설계되었다. 연구에서 조사된 마킹은 나노초 및 피코초, 펨토초 레이저를 사용했다. 그 결과에 따르면 나노초 레이저를 사용한 풀림(annealing)과 TRUMPF사의 극초단 펄스 레이저를 사용한 블랙 마킹(black marking)이 재가공이 가능한 의료기기 마킹에 매우 적합한 것으로 나타냈다. 알칼리 세척 및 증기 멸균의 50회 재가공 주기 후에도 마킹이 부식되지 않았고 처음과 같은 가독성이 유지되었다.
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조응산,강영주,김재도 한국레이저가공학회 1998 학술발표대회 Vol.1998 No.1
기존의 레이저 클래딩과 레이저 포면경화 처리로 내마모성 및 내피로성이 요구되는 기기부품에 1~3mm 국부적인 가공을 위한 연구가 진행되었다. 이러한 기술들을 터빈 블레이드, 룰러 등의 넓은 면을 가공하기 위하여 중첩을 하여야 한다. 이런 가공으로 가공시간과 가공비용이 증가되고, 가공면의 특성이 불균일하게 되어 표면 경도의 저하, 잔류응력들의 집중심화, 피로파괴 등을 부르게 된다.레이저 가공의 국부가공시의 장점을 그대로 가지고, 넓은 면(10~50mm)의 가공을 수행할 수 있는 새로운 광학 장치의 개발이 본 연구의 목적이다.
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레이저 유도 습식에칭을 이용한 티타늄의 3차원 미세가공
신용산,정성호 한국레이저가공학회 2001 학술발표대회 Vol.2001 No.2
레이저 유도 에칭을 이용한 티타튬 박판의 미세가공시 발생하는 현상을 실험조건에 따라 관찰하였다. 시편의 애칭율은 레이저 출력 및 빔의 조사시간이 길어질수록 증가하지만 가공깊이가 깊어질수록 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 가공깊이에 따른 애칭율의 감소는 가공중 발생하는 미세기포에 의한 레이저 빔의 산란 및 벽면에 흡수와 같은 에너지 감소와 좁은 가공부 내에서 애칭용액의 확산이 원활하게 일어나지 않는 것에 기인한 것으로 추정된다. 종횡비가 큰 홈의 가공을 위해서는 이송속도를 낮추어 열이 깊이 방향으로 전도되는 시간을 충분히 제공하고 에칭용액의 확산이 원활한 범위내에서의 점성을 유지하여야 하며, 반대로 얕고 넓은 홈 가공을 위해서는 레이저 출력을 높여 반응영역을 증가시키며 이송속도도 증가시켜 열이 깊이 방향으로 확산되는 시간을 줄인다. 레이저 유도 에칭 공정은 너비와 깊이 조절이 가능하고 가공표면이 깨끗하므로 미세 3차원 구조물 제조에 응용하면 치수정밀도와 표면상태가 우수한 미세 구조물을 제조할 수 있다. 레이저 에칭공정은 높은 온도로 가열된 좁은 영역에서 용액과의 화학반응에 의해 소재가 제거되므로 가공 중 필연적으로 미세한 기포가 발생하는데 이 기포에 의해 레이저 빔이 산란되고 또 이 기포가 빠져나가는 양상에 따라 가공형상이 영향을 받으므로 좀 더 정밀한 구조물 제작을 위해서는 기포 발생을 억제하거나 기포 배출을 조절하는 방법에 대한 연구가 필요하다.
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Antonio Candel-Ruiz,Sebastian Kaufmann,Oliver 한국레이저가공학회 2018 Laser Solutions Vol.21 No.19
연속 생산에서 적층가공(Additive manufacturing)을 기반으로한 레이저의 통합을 높이려면 생산 비용 및 증착 속도와 관련된 주요 과제를 극복해야한다. 레이저 클래이딩 또는 직접 금속 증착(Direct Metal Disposition)이라 알려진 육성용접은 석유 화학 및 중장비 산업에서뿐만 아니라 의료 공학 및 항공 우주 산업에서 부품을 수리하고 정의된 물질을 입히는 기술로 알려져 있다. 파우더 베드 기술과 대조적으로, 육성 용접을 통해 제품을 완성하는 것뿐만 아니라 정의 된 3D 구조를 기존 구성 요소에 배치한다. 이 방법을 통해 적층 가공의 대안이 처음으로 주어졌다. 기존 공정과 첨단 레이저 적층 가공을 결합하여 생산 비용을 절감 할 수 있다. 기하학적 변형뿐만 아니라 서로 다른 요구 사항에 기초 설계를 적용하기위한 지역 보강재의 생산도 달성 될 수 있게 된다. 그럼에도 불구하고, 연속 생산에서 공정을 활용하기 위해서는 공정의 비용 효율성을 높이기 위한 노력이 필요하다. 본 연구는 적층 가공 기술로서 레이저 가공(LM)의 가능성, 증착률의 개선을 위한 새로운 전략 및 공정 효율에 중점을 두고있다.
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