일반기술

레이저 빔을 이용한 금속 시제품 제작장치 및 방법

본 기술은 레이저 빔을 이용한 한다. 금속 시제품 제작장치 및 방법에 관한 것이다. 제품개발시에는 설계를 검증하고 조립성, 기능성 등의 확인을 위해 시제품을 제작하게 된다. 현재 산업계에서는 시제품을 가공으로 만들지않고 적층식으로 만드는 쾌속조형 장치들이 널리 상용화되어 사용되고 있다. 상용화된 장치들은 시제품을 플라스틱이나 종이등 기능성 테스트가 어려운 소재들을 이용한다. 또한, 시제품을 여러개 만들기 위해서는 간이금형의 제작이 요구되는데 이를 위해서는 추가의 공정이 요구된다. 한편, 레이저를 사용하여 기판을 용융시키고 용융풀에 금속분말을 분사시키는 방법이 일반적으로 사용되는데 이 경우 분말을 사용함에 따른 정밀한 노즐과 분말 이송장치의 설계가 필요하다. 또 노즐을 통해서 분사된 금속분말은 용융된 풀에 100%다 들어가지 않고 옆으로 떨어지기 때문에 제작시 분말의 손실도 많은편이다.본 기술은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 분말대신에 용접용 선재를 사용하고 적층식으로 제작된 면의 후처리 가공을 위하여 3축가공기 대신에 5축 가공기를 사용한다. 결국, 레이저로 금속을 녹여서 직접 기능성 시제품을 만들거나 간이금형을 제작할 수 있는 기술이다. 본 기술은 금속기판 상에 외부공급 금속을 레이저 빔을 조사하여 용융, 적층시키고 가공기로 절삭하여 금속시제품을 제작하는 장치로써, 이 장치는 레이저 발생장치, 레이저 빔 집광을위한 광학장치, 금속절삭 가공기 및 소프트웨어로 구성된다. 금속절삭가공기는 5축가공기이며 용접모듈돠 착탈가능하게 구성되어 있으며, 광학장치로부터 집속점에 인접한 시제품 표면까지의 거리를 측정하기 위한 거리감지장치가 포함되어 있다. 이 장치를 이용하여 시제품을 제작하는 경우 강도 및 내열성을 요하는 기능성 테스트를 바로 수행할수 있어서 금형제작 분야에 널리 적용할 수 있으며, 적층식 레이저 용접방법과 5축 가공을 결합시킨 방식을 사용하면 시작 금형 제작시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한 금형이 마모된 부분을 레이저 용접방법으로 원하는 형상에 근접하게 채우고 절삭 가공을 통하여 후처리를 해주면 후처리양이 일반 용접방법에 비해 적기 때문에 일반용접 방법보다 빠르게 금형을 수리할 수 있다.