전기 모빌리티를 위한 레이저 애플리케이션

자동차 제조 분야에서 레이저 용접은 수년 전부터 점점 더 중요해지고 있는 바, 이는 단순히 차체 제작 분야뿐 만은 아닙니다. “보닛 하단 부분” 더 정확히 말하면 파워트레인에서도 많은 부품이 정밀하고 빠른 공정이 가능하게 되는 이점을 누립니다. 예를 들어,전기 모터를 생산할 때 레이저 용접은 특히 전기 모터와 배터리 내의 구리나 알루미늄 연결부에서도 점점 더 많이 적용되고 있습니다. 로터 샤프트에 대해서도 레이저 용접의 장점이 충분히 활용됩니다. 이러한 “경량형 로터 샤프트” 가공 시, 고객사는 파워트레인 구성품을 생산에 대한  레이저 시스템 분야의 세계적인 리더인 EMAG LaserTec의 우수한 기술진의 경험에서 나오는 기술을 활용할 수 있습니다.

엔지니어링과 레이저의 만남

고도로 정밀하고 복잡한 용접은 광선 유도 시스템과 공작물 클래핑이  정밀하게 조합이 되는 경우에만 구현될 수 있습니다. 다시 말하여,  소재를  어떻게 공법에 적합하게 클램핑하는가를 아는 것이  제조에서 핵심적인 요소입니다. 이것은 해당 공정 자체 뿐만 아니라 사용자의 자체내  인프라의 모든 것도 함께 고려해야 만 하는 엔지니어링 분야의 고전적인 주제입니다. 부품은 어떻게 그리고 어떤 상태로 공작 기계로 이동하는지? 장비에 어떻게 로딩하고 언로딩하는지?  다음에는 어떤 공정이 오는지?

이 모든 것이 공정의 신뢰성에 대해 영향을 끼치고 또 고려해야 하는 측면입니다. 위에서 언급한 요구 사항을 모두 충족시키는 EMAG ELC 시리즈와 같은 최신 생산-레이저 용접 시스템은 전형적인 용접 시스템이라기보다는 공작 기계의 속성을 더 많이 가지고 있습니다.

레이저 세척을 위한 장비

완벽한 용접 위해서는 적정 수준의 소재를 준비해야 합니다. 용접 시 소재의 청결도에 대한 요구 사항은 그 수준이 높습니다. 예를 들어, 절삭유와 같은 잔류물은 용접 비드 내의 기포나 공동과 같은 결함을 유발하므로 용접을 시작하기 전 이를 확실하게 제거해야 합니다. 수년 동안 일반적인 수용성 세척이 표준 기술이었지만, 이제는 소위  레이저 세척이 대안이 되었습니다. EMAG LaserTec 사는이미 일찍이 이를 인식하여 수년 전부터 자체 레이저 세척기를 통해 최적의 용접 비드를 만들기 위해 노력했습니다.  이러한 세척은  용융이 적용되는 지점에 짧지만 강력한 레이저 펄스(> 10kW)를  소재 표면에 주사합니다. 펄스화된 레이저 광선은 높은 피크 펄스 전력으로 공작물의 표면에 주사되고  그러면  소재가 갑자기 기화되는 바, 이때 극히 얇은 층만이 가열됩니다. 이러한 방식으로 펄스마다 절삭유나 오일부터 산화층, 흑연층, 녹층, 도장층 및 인산염층까지 오염 물질이나 도장층을 소재로부터 제거 할 수 있습니다. 또한 후속 작업 을 위한 표면처리에도 적용됩니다. (예: “조면화”). 요약하자면, 이 공정 방법은 극히 유연하며 상당히 에너지 효율적입니다.

레이저 금속 증착 (레이저 코팅)

EMAG LaserTec 사는 레이저 애플리케이션 분야에서 다른 장비 두 가지를 새로 개발하였는 바, 예를 들어 브레이크 디스크를 코팅할 때 이 장비를 적용 할 수 있습니다. 오늘날의 브레이크 시스템은 옛날에도 그러했지만 너무 많은 미세 분진 입자를 발생시킵니다. 하지만 지금은 이러한 문제 외에 새로운 과제에 직면하고 있습니다: 전기 자동차의 경우 모터가 에너지를 회수하는 동안 이미 제동력이 충분히 발생하므로 브레이크를 거의 사용하지 않습니다. 그리하여 장기간 사용하지 않는 브레이크 디스크에서 녹이 발생하기 시작합니다. 이에 대한 해결책이 마모와 부식이 없는 코팅된 브레이크 디스크이며  미세 분진은 최소한 디스크에서는 발생되지 않습니다. 이러한 브레이크 디스크를 제조하기 위해 EMAG은 이제 ELC 450 LMD와 ELC 500 DUO LMD를 장비 포트폴리오에 포함시켰으며, 이를 기반으로 소위 레이저 금속 증착이 안정적으로 실행됩니다.  예를 들어 접착층과 그 위에 위치한 경질 금속층이 각각 레이저 용접 공정에 의해 브레이크 디스크에 형성됩니다. 이때 손실되는 소재는 거의 없습니다.

이 장비의 세부 사항을 한 번 보면 이 공정이 어떻게 정확히 실행되는지 확인 할 수 있습니다. 이 장비에는 라운드 테이블이  1개 또는 2개(DUO) 장착되며  이는  요구 공정에 의거 소재를  2~4배 까지 증착을 가능하게 합니다.

레이저 코팅층에는 어떤 요구 사항이 부과되어 있습니까?

공정의 안전성은 산업용 제조의 필수 요소입니다. 작업자는 전체 공정을 제어해야 합니다.  레이저 코팅에서 다음의 세부 사항을 확인해야 합니다.:

• 소재의 중량 측정
• 레이저 코팅을 위한 전처리: 여기에는 여러 옵션 중에서 선택할 수 있는 바, 예를 들어 부품의 레이저 세척 또는 부품의 예열 등이 가능합니다.
• 레이저 코팅: 원래의 레이저 코팅 외에 품질 모니터링과 제어 시스템이 매우 중요합니다.

 예시:

• 소재 온도의 모니터링 및 조절
• 실제 도장 층 두께의 측정
• 용접 풀(welding pool) 모니터링
• 분말의 공급 조절
• 분말 공급장치의 보정 등

실제 제조 공정은 단순히 기술을 습득하는 것보다 훨씬 더 복잡합니다. 가공 기술은 수천개의 부품에 대해서  최고 품질 요구 사항을 충족해야 합니다. 또한 다음 단계도 고려해야 합니다. 가공된 부품이 어떻게 이송되는지 또한  다음 공정이 논리적으로  대응이 되는지도 고려해야 합니다. 브레이크 디스크의 경우에는 코팅된  표면은 다음 공정에서  연마를 해야 합니다. EMAG은 이를 위해 주조 공정부터 레이저 코팅 및 마지막 단계인 연마에 이르기까지의 완전한 공정 체인을 제공할 수 있게 되었습니다.

이러한 광범위한 경험과 기술에 대한 지식으로 인해 EMAG 사, 특히 EMAG LaserTec 사는 표준화된  맞춤형 공정 기반 솔루션을 고객에게 제공할 수 있습니다. 동시에 회사는 엔지니어링, 기술 및 관련 소프트웨어가 서로 최적으로 조합이 된된 레이저 애플리케이션과  이데 따른 경제적인 생산 공정을  제시합니다.  이것이 바로 EMAG aserTec 사만의 유일한 독보적인 특징입니다.

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