튜브 및 플랫 스톡의 장치 절단을 위한 레이저 솔루션

롤랜드 뵐츨라인 | 2020년 8월 17일

오늘날 금속 및 비금속의 거의 모든 정밀 레이저 절단은 파이버 레이저나 USP(초단 펄스) 레이저 또는 때로는 두 가지 모두가 장착된 도구를 사용하여 수행됩니다. 이 기사에서는 두 레이저 유형의 서로 다른 장점을 설명하고 두 제조업체가 이러한 레이저를 어떻게 사용하는지 살펴봅니다. NPX Medical(미네소타주 플리머스)은 파이버 레이저가 통합된 기계를 사용하여 스텐트, 임플란트, 플렉스 튜브와 같은 다양한 장치 및 배치 도구를 위한 계약 전문 가공 회사입니다. Motion Dynamics는 USP 펨토초 레이저와 펨토초 레이저와 파이버 레이저를 모두 포함하는 최신 하이브리드 시스템 중 하나를 통합한 기계를 활용하여 주로 신경학에서 사용되는 "풀와이어" 어셈블리와 같은 하위 어셈블리를 제조합니다. 다재.

수년 동안 대부분의 레이저 미세 가공은 DPSS 레이저라고 불리는 고체 나노초 레이저를 사용하여 수행되었습니다. 그러나 이러한 상황은 이제 상당히 다른 두 가지의 상호보완적인 레이저 유형의 개발로 인해 완전히 바뀌었습니다. 원래 통신용으로 개발된 파이버 레이저는 일반적으로 근적외선 파장에서 많은 산업 분야의 주력 재료 가공 레이저로 발전했습니다. 성공의 이유는 단순한 아키텍처와 간단한 전력 확장성입니다. 그 결과 레이저는 소형이고 신뢰성이 높으며 전문 기계에 쉽게 통합될 수 있으며 일반적으로 기존 레이저 유형보다 소유 비용이 저렴합니다. 그리고 미세 가공의 경우 중요한 점은 출력 빔이 직경이 몇 미크론에 불과한 작고 깨끗한 지점에 집중될 수 있으므로 고해상도 절단, 용접 및 드릴링에 매우 적합하다는 것입니다. 또한 출력은 단일 샷에서 170kHz까지 펄스 속도로 매우 유연하고 제어 가능합니다. 확장 가능한 성능과 함께 빠른 절단 및 드릴링을 지원합니다.

그러나 미세 가공에서 파이버 레이저의 한 가지 잠재적인 단점은 작은 형상 및/또는 얇고 섬세한 부품을 가공하는 것입니다. 펄스 지속 시간이 길면(예: 50μs) 재주조 재료 및 약간의 가장자리 거칠기와 같은 소량의 열 영향부(HAZ)가 발생할 수 있으며, 이로 인해 약간의 후처리가 필요할 수 있습니다. 다행스럽게도 새로운 유형의 레이저, 즉 펨토초 출력 펄스를 갖는 초단 펄스(USP) 레이저는 HAZ 문제를 제거합니다.

USP 레이저를 사용하면 절단 또는 드릴링 공정과 관련된 추가 열의 대부분이 주변 재료로 퍼지기 전에 배출된 잔해물에 담겨 제거됩니다. 피코초 출력의 USP 레이저는 플라스틱, 반도체, 세라믹 및 일부 금속과 관련된 미세 가공 응용 분야에서 오랫동안 사용되어 왔습니다(피코초 = 10-12초). 그러나 사람의 머리카락만큼 작은 지지대가 있는 금속 장치의 경우 금속의 높은 열 전도성과 작은 크기로 인해 피코초 레이저가 초기 USP 레이저의 비용 증가를 정당화할 만큼 향상된 결과를 항상 제공하지는 못했습니다. 이러한 상황은 이제 산업용 등급 펨토초 레이저(펨토초 = 10-15초)의 출현으로 바뀌었습니다. 예를 들어 Coherent Inc.의 Monaco 레이저 시리즈가 있습니다. 파이버 레이저와 마찬가지로 이 레이저의 출력은 근적외선에 있습니다. 즉, 스테인리스강, 백금, 금, 마그네슘, 코발트 크롬, 티타늄 등 비금속. 또한 짧은 펄스 지속 시간과 낮은 펄스 에너지의 결합으로 열 손상(HAZ)을 방지하는 동시에 높은(MHz) 반복률은 많은 고가치 의료 장치에 대해 비용 효율적인 처리 속도를 보장합니다.

물론 우리 업계에서 레이저만 필요한 사람은 거의 없습니다. 오히려 레이저 기반 기계가 필요하며 현재 의료 기기 절단 및 드릴링에 최적화된 특수 기계가 많이 있습니다. 예를 들어 Coherent의 StarCut Tube 시리즈는 파이버 레이저, 펨토초 레이저 또는 두 가지 레이저 유형을 모두 포함하는 하이브리드 버전으로 제공됩니다.