파이버 레이저 절단 과정을 지켜보는 것은 놀라운 경험입니다. 절단기는 종종 금속 절단 기계보다는 프린터에 더 가깝게 보일 정도로 높은 속도로 작동합니다. 이는 피드 시스템에 사용되는 현대적인 기술 솔루션 덕분에 가능해졌으며, 절단기가 종종 250m/분을 초과하는 속도로 움직일 수 있게 합니다.
그러나 피드 속도 자체가 장치 효율성으로 직접 변환되지는 않습니다. 후자는 다른 요소들에 따라 달라집니다 - 예를 들어, 레이저 출력입니다. 출력이 너무 낮으면 절단 속도가 단순히 느려질 것입니다. 반면에, 절단기의 역학이 낮으면 높은 레이저 출력에도 불구하고 빠른 프로젝트 구현이 방해될 것이며, 수동 시트 교체는 강력하고 빠른 절단기가 다음 절단 과정을 기다리며 유휴 상태로 있음을 의미합니다.
레이저 출력
현재 사용 가능한 파이버 레이저의 최고 출력은 15kW에 달하며, 불과 몇 년 전에는 6kW였습니다. 출력 수준은 매우 높으며 한계값에 도달하는 것처럼 보입니다. 그러나 순수하게 기술적인 관점에서 볼 때, 그러한 한계는 존재하지 않습니다 - 현대 파이버 레이저 용접 시스템의 출력은 100kW를 초과할 수 있습니다[1]. 그래서 단지 출력에 관한 것만은 아닙니다. 현재 문제는 레이저 빔 전달 시스템입니다. 1~6kW 출력의 광섬유 절단 헤드는 초고출력 레이저의 에너지 밀도에 잘 대처하지 못하며, 많은 제조업체들은 6kW를 초과하는 출력에서 헤드 내구성에 큰 문제를 겪고 있습니다.
반면에, 8, 10, 12 또는 15kW의 출력으로 작동하고 생산 공장에서 작업하는 데 필요한 신뢰성과 작동 시간을 보장하는 장치는 개발 및 연구에 상당한 금액을 투자하고, 광섬유 빔 전달 시스템을 최적화하고, 광학적 오염이 없도록 보장한 파이버 레이저 제조업체만이 제공할 수 있습니다. 그러나 그들의 기계는 당연히 낮은 출력으로 작동하는 절단기보다 훨씬 더 비쌉니다.
이러한 이유로, 시장에서 사용 가능한 대부분의 시스템은 1~6kW 범위의 출력을 제공합니다.
레이저 출력 및 재료 유형
파이버 레이저를 선택할 때, 그 출력은 특정 응용 분야에 맞게 조정되어야 합니다. 즉, 어떤 유형의 작업을 수행할 것인지와 처리할 재료의 유형을 결정해야 합니다. 레이저 절단기는 금속, 알루미늄, 유리, 목재, 플라스틱, 아크릴 및 기타 많은 재료와 같은 다양한 재료의 절단, 다이 커팅 및 조각에 사용될 수 있습니다.
고려해야 할 또 다른 매개변수는 - 절단기에 맞아야 하는 금속 시트나 부품의 크기 외에도 - 절단되는 재료의 두께와 유형입니다. 여기서 일반적인 규칙은 재료가 두껍고 밀도가 높을수록 절단하는 데 더 큰 레이저 출력이 필요하다는 것입니다.
재료 두께는 실제로 레이저 기술의 유일한 제한 사항입니다 - 파이버 레이저는 얇은 재료를 절단할 때 타의 추종을 불허합니다. 불행히도, 25mm 이상 두께의 재료의 경우, 다른 기술을 고려하거나 6kW 이상의 출력을 가진 기계를 구매해야 합니다.
대략적인 지침으로, 다음과 같은 출력의 레이저 절단기를 가정할 수 있습니다:
| 레이저 출력 | 1kW | 2kW | 3kW | 4kW | 6kW |
다음 두께의 재료 절단을 허용합니다:
| 연강 | 8mm | 12mm | 16mm | 20mm | 25mm |
| 스테인리스 스틸 | 4mm | 6mm | 8mm | 10mm | 12 mm |
| 알루미늄 | 4mm | 6mm | 8mm | 12mm | 15mm |
물론, 이 데이터는 특정 솔루션에 따라 다를 수 있으므로, 이러한 이유로 선택한 레이저 절단기를 구매하기 전에 제조업체에 문의하는 것이 가장 좋습니다.
또한 레이저 출력이 절단되는 재료의 두께와 절단 과정의 속도에만 영향을 미치는 것이 아니라는 점을 기억합시다. 고출력 레이저 절단기는 또한 절단 과정의 더 나은 품질과 반복성을 제공하며, 재료 구조의 작은 편차를 무시할 수 있게 합니다.
마지막으로, 특정 출력을 가진 파이버 레이저를 선택하는 것은 기업의 또 다른 기본적인, 아니 가장 중요한 측면인 생산의 수익성과 관련이 있습니다.
생산 비용
고출력 레이저를 선택함으로써, 우리는 더 높은 효율성뿐만 아니라 장치 자체의 높은 가격과 작동 비용의 증가와 관련된 생산 비용의 상당한 증가를 얻게 됩니다 - 출력을 두 배로 늘리면 레이저 작동 비용이 20~30% 증가합니다.
그러나 추가 출력이 절단 과정을 크게 줄이고 효율성을 높일 수 있다면 이러한 비용은 그렇게 중요하지 않을 수 있습니다. 왜냐하면 그것들은 여전히 고정 비용의 일부에 불과하기 때문입니다. 고정 비용에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다: 운영자 급여, 프로그래밍 비용, 인프라 비용, 세금, 장비 감가상각(리스 할부금), 배송, 일반 및 관리 비용, 그리고 물론 원자재 비용.
대부분의 생산 공장에서, 이러한 비용은 레이저 절단기 구매 비용이 높지만 기계가 작동하기 시작하면 상황이 급격히 변하기 때문에 레이저 작동 비용을 훨씬 초과합니다. 레이저 절단 비용은 상대적으로 낮습니다.
레이저 절단기를 선택할 때, 현재뿐만 아니라 가까운 미래에도 생산 요구 사항을 충족시킬 수 있는 장치를 선택해야 합니다. 그리고 레이저 절단 기술이 최근 몇 년 동안 매우 빠르게 발전해 왔기 때문에, 시장 제안을 연구하고 최신 솔루션에 대해 알아볼 뿐만 아니라 전문가와 의문점을 논의하는 것이 필요합니다. 이러한 접근 방식은 최상의 장치를 선택하고, 불필요한 비용을 피하며, 더 중요하게는 회사의 경쟁 우위를 높이는 데 도움이 될 것입니다.
레이저 출력과 기계 역학을 고려할 때, 더 높은 출력은 특히 더 두꺼운 재료의 더 빠른 절단을 가능하게 하고, 더 큰 기계 역학은 특히 더 얇은 재료의 경우 더 큰 작업 효율성을 가능하게 한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 재료 로딩 및 언로딩과 관련하여, 이러한 작업 중에는 생산이 수행될 수 없습니다. 그래서 그것들이 빠를수록 더 좋습니다.
따라서, 파이버 절단기를 선택할 때, 파이버 레이저의 효율성에 영향을 미치는 세 가지 가장 중요한 요소 - 레이저 출력, 기계 역학, 그리고 재료 로딩/언로딩 작업의 속도에 집중해야 합니다. 그리고 레이저 출력은 응용 분야와 처리되는 재료에 적절하게 맞춰져야 합니다.
[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667