표면 세척은 항공우주 및 원자력 오염 제거부터 제과점 및 예술품 보존에 이르기까지 다양한 분야에서 수행됩니다. 그리고 관련된 특정 재료와 공정은 이를 사용하는 산업만큼이나 다양하지만, 거의 모든 다양한 응용 분야는 특정 핵심 요구 사항을 공유합니다. 즉, 밑에 있는 재료를 손상시키거나 변경하지 않고 표면층을 완전히 제거해야 한다는 것입니다.
레이저는 이러한 재료 제거 및 표면 준비 작업에 고유한 이점을 제공합니다. 레이저는 아래 표면에 거의 영향을 주지 않으면서도 선택적인 재료 층을 철저히 제거할 수 있습니다. 또한 레이저 청소는 일반적으로 다른 방법보다 더 빠르고 환경 친화적입니다. 이러한 이유로 레이저 클리닝은 많은 애플리케이션과 산업에서 채택이 증가하고 있습니다.
여기에서는 레이저 클리닝(레이저 제거 및 레이저 블라스팅이라고도 함)의 기본 사항을 살펴보고 특정 용도에 적합한 시스템을 선택하는 방법에 대해 설명합니다.
전통적인 표면 청소
일반적인 표면 청소 프로세스에는 다음이 포함됩니다:
- 용접, 코팅 또는 접착 전 오일 및 기타 잔여물 제거 또는 탈지 작업
- 금속에서 녹 및 기타 산화물 청소하기
- 페인트 스트리핑
- 데코팅 - 바니시 또는 프라이머와 같은 레이어를 부분적으로(완전히 제거하지 않고) 제거합니다.
- 타이어, 플라스틱, 식품 및 복합 금형에서 이형제 제거
- 전선 절연 피복 벗기기
- 석조 기념물 및 건축 외관의 청소 및 복원
- 원전 오염 제거 - 파이프, 탱크, 격납 구조물 및 기타 원자로 구성 요소에서 방사성 표면층 제거
이러한 다양한 표면 청소 작업에는 오랫동안 여러 가지 비레이저 방법이 사용되어 왔습니다. 이들 대부분은 크게 연마 블라스팅, 화학 용제 또는 기계적 기술의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 각각을 살펴볼 가치가 있습니다.
연마 블라스팅
작동 방식:
모래, 유리구슬, 드라이아이스 또는 기타 고체 입자를 빠른 속도로 추진하여 코팅이나 오염 물질을 기계적으로 제거합니다.
주요 이점:
- 빠르고 저렴하게
- 간단한 구현
- 거칠기를 원할 때 표면 텍스처링 가능
주요 단점:
- 정확하지 않거나, 기판이 손상되거나 거칠어질 수 있음
- 수거 또는 교체해야 하는 먼지 및 폐기물 발생
- 소모품 미디어 및 노즐 유지보수 필요
- 시끄럽고 방음 인클로저가 필요한 경우가 많습니다.
화학적 청소
작동 방식:
산, 알칼리, 용매 또는 반응성 용액을 사용하여 기본 물질은 거의 영향을 받지 않으면서 오염 물질을 용해, 풀거나 들어올리는 데 사용합니다.
주요 이점:
- 넓은 영역이나 보어 또는 채널과 같은 복잡한 내부 형상을 처리할 수 있습니다.
- 화학적으로 깨끗하고 접착이 가능한 표면을 생성합니다.
주요 단점:
- 엄격한 취급과 비용이 많이 드는 폐기가 필요한 유해 화학물질이 포함됩니다.
- 건강 및 환경 위험 발생
- 높은 처리량에는 부피가 큰 전용 장비가 필요합니다.
기계식 연삭/연마
작동 방식:
연마 휠, 브러시 또는 표면과 직접 접촉하는 도구를 사용하여 원치 않는 재료를 긁어내거나 자르거나 마모시킵니다.
주요 이점:
- 간단하고 잘 이해되는 프로세스
- 무거운 스케일이나 코팅을 빠르게 제거합니다.
주요 단점:
- 표면을 긁거나 왜곡할 수 있음
- 일관성 없는 결과
- 복잡한 형상이나 정밀 부품에 적합하지 않음
- 수거해야 하는 먼지 및 이물질 발생
더 나은 기술의 필요성
이러한 레거시 방법은 각각 효과적일 수 있으며 모두 계속 사용되고 있습니다. 그러나 여러 가지 요인으로 인해 제조업체는 점점 더 나은 접근 방식을 모색하고 있습니다.
변화의 주요 동인 중 하나는 더욱 높은 수준의 공정 정밀도와 반복성을 지원해야 한다는 산업 전반의 요구입니다. 또한 첨단 복합재부터 배터리 부품에 이르기까지 다양한 제품에 사용되는 신소재 - 첨단 복합재부터 배터리 부품에 이르기까지 다양한 제품에 사용되는 신소재는 기존 기술보다 더 부드럽고 선택적인 세척을 요구합니다.
또 다른 변화의 요인은 운영 및 소모품 비용을 낮추고 유지보수 및 청소와 관련된 가동 중단 시간을 줄여야 한다는 제조업체의 지속적인 경제적 압박입니다. 또한 모든 규모의 기업들이 자동화에 적합하고 최신 공정 제어 기술과 호환되는 공정에 계속 집중하고 있습니다.
마지막으로 전 세계의 제조업체들은 더욱 엄격해진 환경 및 안전 규정에 직면하고 있습니다. 이러한 규정을 준수하려면 유해 화학 물질을 제거하고, 물 사용량을 줄이고, 폐기물 발생량을 줄여야 합니다.
레이저 청소 기본 사항
레이저 세척은 기존 세척 방법의 한계를 극복하기 위해 특별히 개발되었습니다. 최신 생산 환경 및 고정밀 제조와 더욱 완벽하게 호환되는 프로세스를 제공합니다. 또한 더 친환경적이고 지속 가능하며 비용 효율적입니다.
레이저 청소의 기본 사항을 검토하여 이러한 목표를 달성하는 방법을 이해해 보겠습니다.
레이저 클리닝에서는 짧은 시간 동안 고에너지 펄스의 레이저 광선을 표면에 집중하고 스캔하여 원치 않는 코팅이나 오염 물질을 제거합니다. 레이저 매개변수는 표면층이 빛을 강하게 흡수하는 반면 기본 재료는 빛을 반사하거나 최소한으로 흡수하도록 신중하게 선택됩니다.
이렇게 레이저 광을 우선적으로 흡수하는 소재를 통해 효율적으로 제거할 수 있습니다. 그러나 이 제거의 정확한 메커니즘은 특정 레이저 파라미터와 기판의 특성에 따라 달라집니다. 여기에는 직접 제거, 가열 및 급속 기화, 충격파에 의한 파편화 또는 표면층의 광화학 분해가 포함될 수 있습니다.
레이저 클리닝은 펄스 에너지, 펄스 지속 시간, 반복 속도, 스캐닝 속도와 같은 레이저 파라미터를 조정하여 이물질 제거 속도와 깊이를 정확하게 조정할 수 있어 정밀도와 제어력이 뛰어나므로 섬세한 표면 작업과 공격적인 제거 속도에 모두 최적화할 수 있습니다.
또한 레이저 청소는 공간 선택적이기 때문에 인접한 재료에 영향을 주지 않고 표면의 특정 영역에서 오염 물질을 제거할 수 있습니다. 레이저 청소는 정밀한 타겟팅이 가능하기 때문에 1제곱밀리미터 미만의 표면 영역에 있는 물질을 제거하는 데 사용할 수 있습니다.
또한 레이저 청소는 비접촉식입니다. 기계적 스트레스를 유발하지 않고, 그릿이나 잔여물을 남기지 않으며, 마모, 표면 손상 또는 열에 의한 왜곡을 일으키지 않습니다. 또한 비접촉식으로 작동하기 때문에 소모품 사용을 최소화하고 용제(및 이와 관련된 모든 위험과 폐기 문제)를 피할 수 있습니다.
마지막으로, 레이저 세척은 부분적으로 또는 전체적으로 쉽게 자동화할 수 있습니다. 대부분의 경우 기존 생산 흐름과 인라인으로 통합할 수 있습니다. 또한 자동화되고 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 레이저 세척은 일관된 결과를 제공합니다. 이 모든 것이 비용, 품질, 수율 및 처리량에 큰 긍정적인 영향을 미칩니다.
하지만 그렇다고 레이저 클리닝이 모든 용도에 적합하다는 것은 아닙니다. 균일하고 국소적으로 제한된 층을 제거하는 데 가장 적합합니다. 일반적으로 두께가 0.5mm 이상인 레이어, 특히 넓은 면적(수 평방미터)의 레이어를 제거하는 데는 경제성이 떨어집니다. 또한 레이저 클리닝은 복잡한 3D 부품, 특히 레이저 광학장치의 시야를 가리는 부품에는 적용하기 어렵습니다. 마지막으로, 레이저 클리닝은 일반적으로 다른 방법보다 자본 비용이 높습니다. - 하지만 낮은 운영 및 소모품 비용이 이를 빠르게 상쇄할 수 있습니다.
레이저 클리닝 솔루션 선택
레이저 클리닝 제품은 레이저 소스부터 휴대용 및 휴대용 장치, 소형 반자동 인클로저, 대형 부품 및 어셈블리의 신속한 처리를 위해 설계된 완전 자동화된 솔루션에 이르기까지 다양합니다.
레이저 청소 장비는 휴대성이 뛰어난 기계부터 대형 자동화 시스템까지 다양합니다.
수많은 옵션이 압도적으로 많아 보일 수 있습니다. 그렇다면 이러한 복잡성을 뚫고 애플리케이션에 적합한 제품을 찾으려면 어떻게 해야 할까요?
가장 좋은 방법은 일반적으로 오염 물질 유형을 먼저 고려한 다음 기판 소재를 고려하고 처리량 및 통합과 같은 실질적인 고려 사항을 고려하는 것입니다. 이러한 각 요소에 대한 일반적인 요구 사항을 살펴보겠습니다.
1단계: 오염 물질 식별
| 오염 물질 유형 | 일반적인 제거 필요 | 레이저 요구 사항 |
| 가벼운 유기물(오일, 그리스) | 부드러운 표면 청소 | 낮은 유창성, 높은 반복률 |
| 페인트, 바니시 | 제어된 레이어 제거 | 적당한 유창성, 조정 가능한 매개 변수 |
| 녹, 산화물, 스케일 | 깊고 공격적인 제거 | 더 높은 유창성, 더 높은 피크 전력 |
| 다층 코팅 | 선택적이고 정밀한 제거 | 조정 가능한 펄스 폭 및 에너지 |
| 민감한 기판의 잔류물 | 매우 부드럽게 제거 | 짧은 파장(녹색/UV), 낮은 플루언스 |
2단계: 기판 소재 분류하기
| 기판 | 최고의 파장 | 설명 |
| 금속 | 적외선(IR) | 산화물 및 코팅을 위한 강력한 흡수 대비 |
| 폴리머/복합재 | IR, 녹색 또는 UV | 열 및 표면 변화 감소 |
| 세라믹/유리 | IR, 녹색 또는 UV | 높은 정밀도와 최소한의 열 손상 |
| 혼합 또는 레이어드 자료 | 여러 | 다중 패스 또는 다중 파장 접근 방식이 필요할 수 있습니다. |
3단계: 프로세스 요구 사항 정의
| 요구 사항 | 최고의 솔루션 |
| 소면적/소량 처리 | 핸드헬드 또는 휴대용 장치 |
| 중간 처리량 | 독립형 워크스테이션 |
| 지속적인 생산 | 인라인 자동화, 로봇 또는 컨베이어 통합 시스템 |
| 비평탄 표면 처리 | 애플리케이션에 따라 핸드헬드, 로봇 또는 특수 광학 장치 사용 |
| 현장 또는 현장 사용 | 백팩 또는 모바일 시스템 |
4단계: 통합 및 운영 요소 고려하기
| 요인 | 공통 고려 사항 | 중요성 |
| 자동화 | PLC/필드버스/호환성, 디지털 I/O, 통합 지원, 프로세스 모니터링 | 원활한 인라인 작동 및 다른 생산 장비와의 조정된 제어 가능 |
| 안전 | 인클로저, 인터록, 빔 차폐, 먼지/연기 추출 | 작업자 안전 보장, 규제 요건 충족 및 오염 방지 |
| 환경 | 컴팩트한 설치 공간, 적절한 환기, 주변 환경 내성 | 기존 시설의 제약 조건 내에서 안정적인 성능과 간편한 설치 보장 |
| 비용 | 낮은 소모품 사용량, 긴 레이저 수명, 최소한의 유지보수 요구 사항 | 총소유비용 절감 및 ROI 개선 |
| 확장성 | 모듈형 전원 옵션, 업그레이드 가능한 옵틱, 유연한 소프트웨어 | 미래 지향적인 시스템으로 진화하는 프로덕션 요구사항에 적응하기 |
레이저 클리닝 시작하기
핸드헬드 또는 자동화된 레이저 청소 도구를 작업에 통합하는 것을 고려하고 계신가요?
시작은 간단합니다. - 샘플을 보내거나 글로벌 애플리케이션 연구소를 방문하거나 애플리케이션에 대해 알려주세요.
