레이저 조각: 공정, 종류, 재료 및 용도

"레이저 각인은 미적 매력을 유지하면서 다양한 재료에 로고, 부품 번호 또는 패턴을 새깁니다."

조각은 작업 표면에 표지판, 로고, 텍스트, 패턴 및 글자를 만드는 가장 좋은 방법입니다. 기계식 조각과 같은 다양한 조각 방법이 제조에 사용됩니다. 레이저 에칭, 레이저 조각등

레이저 조각 방식은 특히 다양한 분야에서 금속 가공물에 널리 사용됩니다. 레이저 빔이 가공물에 조사되어 선택적으로 재료를 기화시켜 표면에 조각을 새깁니다. CNC 레이저를 사용하면 더욱 높은 정확도와 정밀도를 구현할 수 있습니다. 

조각의 개념, 기술, 종류 및 기타 측면을 이해하면 더 나은 결정을 내리고 최적의 결과를 얻는 데 도움이 됩니다. 이 글에서는 작동 메커니즘, 호환 재료, 응용 분야 등에 대해 논의합니다.

 

레이저 각인이란 무엇입니까?

레이저 조각은 재료 표면에 비접촉식(비전단식) 재료 제거를 통해 깊고 영구적인 자국을 만드는 공정입니다. 레이저 조각은 CO₂ 또는 파이버 레이저 광원을 사용하여 지정된 경로 또는 패턴을 따라 정밀하게 이동하면서 특정 깊이에서 재료를 녹이고 기화시킵니다. 레이저 광원의 종류는 재료의 종류에 따라 달라지며, CO₂ 레이저는 다음과 같은 경우에 적합합니다. 금속 조각 그리고 비금속 가공물용 섬유 소재도 있습니다.

조각의 역사는 약 500,000만 년 전, 석기 시대 초기에 시작된 것으로 추정됩니다. 당시 사람들은 돌에 글자를 새겨 넣었다고 여겨집니다. 이후 금속 시대가 시작되면서 조각 기술은 문명의 핵심 기술 중 하나로 자리 잡았습니다. 1900년대 초까지 기계식 조각은 동전부터 산업용품에 이르기까지 모든 분야에서 널리 사용되었습니다.

1950년, 알베르트 아인슈타인이 1910년대 후반에 발표한 레이저 기술 논문을 바탕으로 항공기 제조에 레이저 조각 기술이 처음 적용되었습니다. 그러나 상용화된 최초의 레이저 조각 장비는 1960년대 이후에야 시장에 출시되었습니다. 이후 이 기술은 지속적으로 발전해 왔습니다. 

현재, 차량의 차대번호 각인부터 보석류 디자인까지 다양한 금속 및 비금속 제품에 영구적인 브랜드 로고, 기호, 패턴, 디자인된 텍스트와 문자, 공예 및 특징을 새겨 넣는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 각인은 정밀도, 정확성 및 내구성을 위해 레이저로 이루어집니다.

레이저 조각은 어떻게 작동할까요?

위에서 간략하게 설명했듯이 레이저 조각은 레이저 빔이 가공물에 충격을 가하면 강한 열이 발생하여 재료가 녹아 조각 무늬가 형성되는 방식입니다. 하지만 실제 설치 및 세부 과정은 생각보다 훨씬 복잡합니다. 

레이저 조각의 작동 원리 

A CNC 조각 레이저 헤드에서 나오는 레이저 빔을 집중시키기 위해 두 개 이상의 거울(일반적으로 세 개)과 초점 조절 장치가 사용됩니다. 따라서 저출력 레이저 광원에서 나온 빔은 여러 개의 거울을 통과한 후 렌즈에 초점을 맞추게 됩니다. CNC 프로그램은 레이저 빔의 이동과 타격을 제어하여 0.004인치만큼 높은 정밀도를 제공합니다. 

이 시스템은 X, Y, Z축을 따라 작동하며, 레이저 헤드의 움직임과 공작물의 위치를 ​​제어하여 정확하고 정밀한 조각을 보장합니다. 레이저 소스의 출력, 속도, 초점 거리, 레이저 빔 통과 횟수에 따라 조각 깊이가 결정되며, 이러한 변수들은 장비에서 설정할 수 있습니다. 또한, 조각 과정 중에는 압축 공기가 분사되어 이물질을 제거하고 렌즈 오염을 방지합니다. 

레이저 조각이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하기 위해 조각 과정의 단계를 살펴보겠습니다. 

레이저 조각 공정 단계 

이 과정은 CAD 설계를 벡터 파일이라는 기계가 읽을 수 있는 명령으로 변환하여 조각하는 것을 포함합니다. 다음 단계는 레이저를 사용하여 재료를 조각하는 방법을 자세히 설명합니다.

• 설계

첫 번째 단계는 AutoCAD, Linkspace, LightBurn 등의 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 조각 형상을 설계하는 것입니다. 설계에는 모양, 크기, 깊이, 공차 및 기타 기술 정보가 포함되어야 합니다. 

• 설계 지침 

다음으로, 레이저 조각기는 이 디자인을 레이저 헤드 움직임에 대한 지침인 래스터 또는 벡터 파일로 변환합니다. 이러한 지침에는 레이저 경로, 빔 반복 횟수, 속도 등이 포함됩니다. 

• 재료 준비 

가공 대상물은 잔해, 오염 물질 또는 버(burr)가 남지 않도록 철저히 세척해야 합니다. 다음으로, 사용 가능한 장비의 재료 처리 능력도 고려해야 합니다. 일부 레이저는 특정 재료만 처리할 수 있습니다. 

• 기계 설정 

레이저 조각 공정의 설정은 일반적으로 작업물 고정, 레이저 구성 및 정렬을 포함합니다. 속도, 광원 출력, 주파수 및 초점 거리와 같은 조각 변수는 요구 사항에 따라 최적화해야 합니다. 실제 공정을 시작하기 전에 자투리 공작물에 테스트를 진행하는 것도 좋습니다. 

• 조각 

이제 레이저 헤드는 기계의 지시에 따라 미리 정해진 경로를 여러 번 통과하며 이동합니다. 이러한 자동화는 가동 중지 시간을 줄이고 정밀도를 높이며 공정의 비용 효율성을 향상시킵니다.

 

레이저 조각과 레이저 마킹은 동일한 공정인가요?

레이저 조각, 에칭, 마킹 

조각과 마킹 레이저 마킹은 유사한 광원과 설정을 사용하지만, 표면에서 재료를 제거하고 홈을 만들어 패턴이나 모양을 만드는 방식이 아닙니다. 대신, 레이저 마킹 공정에서는 레이저가 설계된 패턴으로 표면을 영구적으로 변색시킵니다. 모든 재료는 고유한 레이저 흡수 스펙트럼을 가지고 있으며, 레이저와 상호 작용한 후 다양한 색으로 변합니다. 색 스펙트럼은 레이저 광원, 정격 출력 및 파장에 따라 다르게 반응할 수 있습니다. 또한 레이저를 이용하여 원하는 패턴을 만들 수도 있습니다. 레이저 조각 로고QR 코드 및 안내판. 

따라서 레이저 각인을 다음과 같은 방법 중 하나로 고려할 수 있습니다. 레이저 마킹 유형 적용 분야는 비슷하지만, 본질적으로는 동일한 과정이 아닙니다.

 

레이저 조각 재료

일반적인 레이저 조각 재료 

레이저는 금속, 플라스틱, 가죽, 복합재료, 목재, 직물 등 다양한 재료에 조각할 수 있습니다. 하지만 레이저 종류와 가공 변수는 재료에 따라 다릅니다. 이는 레이저 조각에 사용되는 재료들이 레이저 빔과 각기 다른 방식으로 반응하기 때문입니다. 예를 들어, 플라스틱은 녹는점이 낮아 금속보다 열 효과가 더 크게 나타납니다.

금속에는 더 나은 결과를 위해 파이버 레이저를 사용하여 조각하는 것이 좋으며, 목재에는 CO₂ 레이저가 널리 사용됩니다. 한편, 플라스틱은 CO₂ 레이저와 파이버 레이저 모두를 사용하여 조각할 수 있습니다. 기존 기술과는 달리, 이 기술은 어떤 복잡한 형태라도 단단한 재료에 조각할 수 있습니다. 

금속

거의 모든 금속과 합금은 레이저 조각 공정에 적합하며, 조각에 가장 많이 사용되는 재료입니다. 적절한 레이저 출력을 사용하면 연질 알루미늄부터 경화강까지 효과적으로 가공할 수 있습니다. 

• 스테인리스 강
• 알류미늄
• 황동
• 구리
• 티타늄
• 금
• 은
• 양극산화 처리 알루미늄
• 니켈
• 크롬 등 

플라스틱

열경화성 수지와 열가소성 수지 모두 레이저 각인이 가능합니다. 특히 아크릴은 강도, 내충격성, 내구성이 뛰어나 간판부터 디스플레이 보드까지 다양한 용도로 가장 널리 사용됩니다. 두꺼운 플라스틱은 주변 플라스틱 재질에 열이 축적되어 정확도에 영향을 줄 수 있기 때문에 금속 각인보다 작업이 더 까다롭습니다. 레이저 조각 플라스틱 표면 손상 없이 깨끗하고 정밀한 결과를 얻으려면 적절한 전력 및 속도 설정이 필요합니다.

• 아크릴
• ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)
• 폴리 카보네이트
• 폴리에틸렌 (PE)
• 나일론
• 델린(아세탈) 등 

목재

목재 레이저 조각은 다양한 예술품, 공예품, 패턴, 장식품, 심지어 장신구까지 제작하는 데 사용됩니다. 낮은 출력(일반적으로 100 미만)으로도 원하는 깊이까지 목재 표면을 정밀하게 태우거나 깎아낼 수 있습니다. 특히 호두나무와 단풍나무는 이 공정에 매우 적합한 목재입니다. 

기타 레이저 조각 재료

목재, 금속, 합금, 플라스틱 외에도 레이저 조각이 가능한 재료는 다음과 같습니다.

• 탄소 섬유, 유리 섬유, 케블라 강화 폴리머
• 실리콘 고무
• 천연 가죽, 합성 가죽, 스웨이드 
• 마분지

레이저 조각에는 어떤 종류가 있나요?

분류는 레이저 매질과 특정 응용 분야라는 두 가지 기준에 따라 이루어질 수 있습니다. 이에 대해 논의해 보겠습니다. 레이저 조각 기계 이 두 가지 분류에 따라;

레이저 소스를 기준으로

이는 레이저의 광원이 무엇인지를 의미하며, 종종 다음과 같이 간주되기도 합니다. 조각기계의 종류제조업체들은 또한 기계에 사용되는 레이저 소스의 유형에 따라 조각기를 분류합니다.

CO₂ 레이저 조각

이산화탄소 레이저는 이산화탄소를 레이저 매질로 사용하며, 이 기체에서 10.6마이크로미터 파장의 적외선 빔이 방출됩니다. 이산화탄소 레이저는 아크릴, 목재, 고무, 유리, 가죽 등과 같은 비금속 재료에 레이저 조각 작업을 할 수 있습니다.

섬유 레이저 조각 

에르븀이나 이터븀과 같은 희토류 원소가 도핑된 특수 광섬유 케이블은 파이버 레이저의 활성 매질로 사용됩니다. 파이버 레이저는 효율이 매우 높고 크기가 작으며 정밀 금속 조각에 이상적입니다. 고속 조각이 가능하고 경질 합금에도 사용할 수 있습니다. 하지만 비금속 조각에는 활용도가 제한적입니다. 파이버 레이저는 가격이 비싸고 연기나 가스 발생 위험을 줄이기 위해 개방형 또는 환기가 잘 되는 작업 공간이 필요합니다.

다이오드 레이저 

이름에서 알 수 있듯이, 이 레이저는 반도체 다이오드를 발진 매질로 사용합니다. 전류가 다이오드를 통과하면 레이저 광이 방출되고, 이 광은 초점 렌즈를 통해 더욱 집중된 후 가공물 표면에 조사됩니다.

다이오드 레이저는 소형 조각에 적합하며, 데스크톱형 또는 휴대용으로 사용할 수 있습니다. 파이버 레이저와 유사하게 매끄러운 조각면을 얻을 수 있습니다. 하지만 다이오드 레이저는 크고 깊은 조각에는 한계가 있습니다.

또한 UV 및 ND:YAG 레이저는 조각 작업에도 사용됩니다. 

레이저 조각 특징 기반

레이저 조각은 양각, 깊이감, 그림 또는 기타 특징에 따라 분류됩니다. 아래 표는 이러한 유형의 특징을 간략하게 설명합니다. 

조각 유형	기술설명	깊이/효과	소스
얕은 조각	- 깊이 0.5mm 미만 - 레이저 출력이 낮을수록 색상이 더 밝아집니다.	낮은 출력 및 얕은 효과	모든 얇은 조각 가능 재료
깊은 조각	– 깊이 0.5mm 이상 – 더 어두운 색상 - 더 높은 전력 필요	더욱 강렬한 대비와 깊이 있는 효과	두께 2mm 이상 재료
릴리프 조각	– 깊이 조절 가능 – 3D 효과 – 회색조 이미지를 사용합니다.	3차원 질감	두꺼운 재료
벡터 조각	선과 점 조각 벡터 그래픽 기반	깔끔하고 정밀한 선 조각	모든 자료
사진 조각	– 사진을 바탕으로 함 – 이미지 처리와 관련이 있습니다.	이미지 기반의 정교한 조각	고해상도 사진이 필요합니다.

 

레이저 조각의 장점은 무엇입니까?

레이저 조각은 공구와 재료 사이에 물리적인 접촉이 없지만, 열 효과는 더 클 수 있습니다. 이 방식은 전단 변형 및 공구 마모로 인한 정확도 저하 위험을 제거합니다. 또한 다음과 같은 주요 이점이 있습니다.

• 매우 정밀하고 정확한 조각 특징

위에서 설명한 기술이나 방법과 관계없이 레이저 조각 공정은 더 높은 정밀도와 정확도를 제공합니다. 첨단 CNC 및 자동 레이저 조각기는 기존의 조각 또는 레이저 제작 기술에 비해 훨씬 정밀한 공차를 구현합니다.

• 조각 속도

레이저 조각 속도가 빠르기 때문에 생산 효율이 향상되고 단위당 제조 비용이 절감됩니다. 또한 빠른 납기가 필요한 산업이나 기업에 유리합니다. 

• 다양한 소재와 호환 가능

적절한 레이저 장비와 정밀한 출력 제어를 통해 금속, 목재, 플라스틱, 복합재료, 유리, 고무, 가죽, 직물 등에 조각이 가능합니다. 따라서 제품 브랜딩, 식별 표시 등 다양한 분야에 실용적인 솔루션입니다. 레이저로 각인된 금속 부품.

• 간단한 조작

기계식 조각이나 다른 레이저 가공 기술과 비교하면 훨씬 간단한 공정입니다. 레이저 헤드가 경로를 따라가며 원하는 디자인을 조각합니다. 

• 깨끗하고 좁은 패턴 

레이저는 단단한 재료나 좁은 디자인을 포함하여, 버(burr) 없이 깨끗한 조각 표면을 만들어냅니다. 

• 내구성

레이저로 각인된 부품은 수년간 사용할 수 있으며, 각인된 내용은 시간이 지나도 지워지지 않습니다. 따라서 믿을 수 있는 솔루션입니다. 

 

레이저 조각의 응용 분야는 무엇인가요?

레이저 조각 응용 분야 

트로피, 간판, 바코드, 기업 브랜드, 식별 번호, 조립 설명서 등 다양한 분야에 레이저 각인이 가능합니다. 따라서 레이저 기술은 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 활용됩니다.  

트로피 조각

금속 및 비금속 트로피 모두에서 레이저 각인은 나무, 유리 또는 금속 트로피에 매력적인 기호, 로고, 문자 및 기타 정보를 새겨 넣을 수 있습니다. 단순한 디자인부터 매우 복잡하고 맞춤 제작된 트로피, 상패 및 메달에 사용할 수 있습니다. 

브랜드 로고 및 심볼 

레이저 조각은 버(burr)가 없고 정확하여 다양한 제품에 브랜드 이름, 마크, 로고를 영구적으로 새기는 데 실용적인 방법입니다. 많은 산업 분야에서 사용되고 있습니다. 레이저 각인 로고 부품 표면을 손상시키지 않으면서 선명한 디테일, 오래 지속되는 결과, 전문적인 마감을 제공하기 때문입니다.

• 차량 브랜드 이름, 기호 및 로고
• 노트북, 태블릿, 스마트폰 및 전자 기기 케이스와 같은 전자 제품에 있는 로고
• 고급 주얼리 브랜드 로고
• 포장 및 판촉 제품

QR 코드 및 바코드

아크릴, 유리, 금속 등 다양한 소재에 영구적으로 부착 가능한 바코드 및 QR 코드입니다. 소규모 사업체를 위한 QR 코드부터 산업용 부품에 사용되는 정보 바코드까지 다양하게 활용 가능합니다. 레이저 각인 방식이 이러한 코드에 이상적인 이유는 패턴을 정밀하게 복제할 수 있고, 변색 없이 오랫동안 유지되기 때문입니다.

의료기기 및 부품

의료 기기 및 부품의 안전하고 효과적인 작동을 위해서는 명확한 식별 번호나 문자가 필요합니다. 레이저 각인은 변형과 같은 공정상의 부작용을 최소화하면서 작은 부품에도 이러한 정보를 새길 수 있습니다. 

다이 및 몰드

레이저 조각 기술은 미세한 홈, 미세한 구멍 또는 기타 복잡한 형상을 제작하는 데 필수적인 역할을 합니다. 또한 최종 부품에 양각 기호, 문자 또는 숫자가 필요한 경우 금형이나 다이에 형상을 새기는 데에도 레이저를 사용할 수 있습니다.

더 읽기 : 플라스틱 압출재에 레이저 마킹을 한다는 것은 무엇을 의미합니까? 

 

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맺음말

전반적으로 레이저 조각은 산업, 예술, 광고 및 보석 분야에서 널리 사용됩니다. 다양한 재료에 적용 가능하고, 정밀한 디테일을 구현하며, 복잡한 디자인을 일관되게 재현할 수 있는 능력 덕분에 신뢰할 수 있는 마킹 방법입니다. 로고, 일련 번호, 텍스트 또는 장식 패턴 등 무엇이 필요하든 전문 업체에 의뢰하면 됩니다. 레이저 조각 서비스 광범위한 부품 및 제품에 대해 영구적이고 정확한 결과를 제공할 수 있습니다. 지금 바로 연락주시면 무료 온라인 견적을 받아보실 수 있습니다!

 

자주 묻는 질문

제 프로젝트에 어떤 종류의 레이저 조각기든 사용할 수 있나요?

레이저 조각기 종류 선택은 가공 대상물의 재질에 따라 달라집니다. CO₂ 레이저는 비금속 조각에 적합하고, 파이버 레이저는 금속 조각에 이상적입니다. 다이오드 레이저는 작은 조각 작업을 효율적으로 수행합니다. 

조각 레이저 헤드를 조정하는 방법은 무엇입니까?

레이저 렌즈와 공작물 표면 사이의 초점 거리가 레이저 헤드의 위치를 ​​결정합니다. 따라서 초점 조절 도구를 사용하거나 제조업체의 지침을 따라 레이저 헤드를 정확하게 위치시키십시오. 

레이저 빔으로 조각할 수 있는 재료는 무엇인가요?

레이저는 흡수 특성에 따라 금속, 합금, 복합재료, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 고무, 직물 및 가죽에 조각을 새길 수 있습니다.

간판, 로고, QR 코드 각인에 레이저를 사용하는 이유는 무엇일까요?

이는 다양한 소재에 고해상도의 영구적인 간판, 로고 및 QR 코드를 생성하는 비접촉식 소재 제거 공정입니다.