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에막(EMAG), 레이저 세척기 LC 4-2 출시

빠른 세척 공정 및 최적화된 구성품 표면에 역점

에막(EMAG), 레이저 세척기 LC 4-2 출시
LC 4-2를 사용해 세척 공정을 진행할 때 '광선'만 사용된다. 어떤 종류의 세제도 필요하지 않다.

[산업일보]
산업 분야에서 세척 공정은 드문 일이 아니다. 다수의 구성품은 오일과 접착제와 같은 물질로 오염돼 있거나 원치 않은 산화층이나 녹층, 인산염층 또는 도장층이 있어, 이러한 것들은 가공 작업을 계속 진행하기 전 제거돼야 한다.
이러한 이유로 생산 계획 책임자는 레이저를 통한 매우 효율적인 세척 및 박리 공정에 역점을 둔다. 에막(EMAG LaserTec)의 전문가들은 신형 레이저 세척기 LC 4-2를 출시함으로써 그들의 개발 프로젝트를 더욱 더 가속화했다.
LC 4-2는 보수 작업이 많이 필요하지 않은 장비인 동시에 극히 좁은 공간에서 구성품 세척 공정이 가능하며, 수동으로 적재하는 독립형 솔루션 또는 전자동으로 생산 라인에 투입할 수 있는 장비로 신뢰할 수 있고 재현할 수 있는 결과로 유명하다. 또한 이 장비는 예를 들어 젖음성을 개선하기 위한 표면 개질 공정에도 투입할 수 있다.


이 분야에서 EMAG Maschinenbau의 특징은 무엇인가?

레이저 세척의 기본 원리는 매력적이다. 펄스된 레이저 광선이 최고 펄스 전력으로 표면에 부딪힌다. 소재가 갑자기 기화되고 이때 극히 얇은 층만이 가열된다. 이러한 방식으로 펄스마다 절삭유나 오일부터 산화층, 흑연층, 녹층, 도장층 및 인산염층까지 오염 물질이나 도장층이 구성품에서 제거된다.

또한 사용자는 후속 작업 단계에 맞추어 표면을 전처리할 때 이 장비를 사용한다(예: ‘조면화’). 요약하자면, 이 공정 방법은 극히 유연하며 상당히 에너지 효율적이다. EMAG LaserTec의 영업부장 니콜라스 마이어(Nikolas Meyer) 씨가 강조하는 바와 같이 이러한 장비 제작 시 중요한 것은 물론 노하우다.

그는 배포된 자료에서 ‘가공 시간과 같은 핵심적인 공정 매개변수는 각 작업에 따라 장비 제어장치를 통해 되도록 간단하게 조절돼야 합니다. 그렇지 않으면 일상적인 작업에서 그 전환이 너무 복잡합니다. 또한 장비는 모든 측면에서 유연해야 합니다. 예를 들어 독립형 솔루션으로서나 또는 생산 라인 내에서 작동해야 합니다. 이러한 요구 사항과 그 외의 다른 요구 사항을 저희 EMAG의 검증된 기술 키트에서 실현한 신형 레이저 세척기 LC 4-2는 충족시켰습니다. 저희 솔루션은 그 공정이 극히 안전하며 효율적이며 공간을 절약합니다’라고 말했다.

이때 EMAG 그룹 내의 레이저 전문가는 자신이 축적한 경험을 활용했다. 약 15년 전부터 슈베비쉬 그뮌트(Schwabisch Gmund) 인근의 호이바흐(Heubach)에 위치한 공장에서 까다로운 경량 구조의 파워트레인 구성품에 사용되는 턴키 방식의 레이저 용접 장비 시스템을 생산했다. 이러한 노하우는 직경이 최대 200mm이고 높이가 최대 350mm인 구성품에 적합한 레이저 세척 시스템의 개발을 목표로 해 흘러 들어갔습니다.
이때 다섯 가지의 핵심 요구 사항이 중요한 역할을 했다.

에막(EMAG), 레이저 세척기 LC 4-2 출시
NC 회전 인덱싱 테이블은 신속한 부품 교체 및 빠른 사이클 타임을 보장한다.


1. 통합: 생산라인이나 독립형으로 투입가능

‘차동 장치의 레이저 용접’과 같은 복잡한 생산 공정에는 (필요 시 실행) 유도 가열부터 레이저 용접을 통한 접합과 최종 공정 검사까지에 이르는 여러 부분적 단계가 포함돼 있다.

물론 처음에 항상 세척 과정이 있다. 왜냐하면 크라운 휠과 차동 케이스에는 인산염 층이나 오염 물질이 없어야 하기 때문이다. 자동차 대량 생산에서 이루어지는 이러한 적용 사례를 EMAG의 전문가들은 LC 4-2를 개발할 때 고려했다. 그러므로 이 장비는 통합된 생산 라인에 결합되거나 독립형으로 투입됩니다.

이를 위해 이 장비는 작업 영역과 분리돼 있는 회전 테이블을 이용한다. 필요하면 자동화 장치(또는 수동 방식)를 통해 가공 중에도 장비에서 적재 또는 하적 작업을 할 수 있다. 또한 선택 사양을 장착하면 두 개의 구성품을 동시에 클램핑하고 두 개의 다른 구성품에 세척 공정을 진행할 수 있어 공정 시간이 단축된다. 대기하거나 또는 자재의 흐름이 중단되지 않는다.

2. 공정: 고도의 안전성 보장

이 장비의 기본적인 장점은 세척 시 강하게 묶인 ‘광선’을 사용한다는 점이다. LC 4-2의 경우에는 이를 위해 200W의 고효율 레이저를 사용하는데, 이 레이저는 구성품 하나당 불과 몇 초만 방사된다.

생산 라인 내에서 고도의 공정 안전성을 유지하며 레이저 광선의 위치를 조절하는 것이 특히 중요하다. 또는 장비에 장착된 세척 광학 장치의 위치를 수동으로 조절할 수 있으며, 선택 사양으로서 이용할 수 있는 소프트웨어 ‘EMAG EC Clean“”은 공정 데이터를 기록하고 오류 관리를 지원한다.

3. 유연성: 다수의 작업에 적합함

LC 4-2에 탑재된 레이저 기술은 많은 공작물과 전혀 다른 작업을 처리하는 데 적합하다. 이때 무엇보다도 극히 짧은 펄스 길이가 중요한 역할을 하는데 이로 인해 상호작용 시간이 짧아져 표면 손상이 최소한으로 발생하기 때문이다. 다른 한편으로는 짧은 펄스 길이로 인해 최고 펄스 전력이 강해질 수 있다. 이러한 특성으로 인해 다시금 어떤 특정한 표면 특성을 만드는 데 이용할 수 있다(예: 접착성 향상).

4. 비용: 작은 설치면적 및 짧은 공정시간 확보

LC 4-2를 이용한 레이저 세척은 기존의 산업용 세척 시스템과 비교해 단가를 절감하는 효과를 낸다. 이 장비를 설치할 때 소요 면적은 매우 적다. 이 장비의 설치 면적은 4.5제곱미터에 불과하다. 또한 레이저는 항상 몇 초만 방사되며, 실질적으로 정비할 필요가 없다.

세척 공정이나 표면 가공 공정 전체는 전자동화돼 몇 초 내에 완료된다. 이와는 달리 기존의 세척 플랜트는 그 설치 면적이 20제곱미터를 넘는 경우가 드물지 않고 세척액의 온도를 조절하기 위해 계속 에너지를 사용한다. 또한 건조 및 헹굼 과정이 있으므로 생산 공정 전체가 더 느리게 진행되도록 한다.

5. 환경: 녹색기술

레이저 세척의 또 다른 장점은 높은 환경친화성이다. 이는 사용 후 폐기해야 할 세제를 사용하는 습식 화학적 세척 공정과 비교할 때 특히 더 그러하다. 그 외에도 구성품에 남은 그 잔류물은 후속 생산 공정에서 여러 문제를 유발할 수 있다. 레이저 세척 시에는 어떠한 세제도 필요하지 않다.

에막(EMAG), 레이저 세척기 LC 4-2 출시
LC 4-2는 단지 4.5제곱미터의 설치 면적만 필요하다.


EMAG Maschinenbau의 장점

'요약하자면 저희는 고도로 유연하고 강력한 완전 패키지를 묶었습니다'고 니콜라스 마이어 씨는 자료에서 요약한다. 그는 ‘이 장비는 자율적으로나 자동화된 생산 라인에도 투입할 수 있습니다. 이때 이 장비는 설치 면적이 아주 작고 상이한 여러 작업에 맞추어 간단히 구성할 수 있으며, 효율적인 레이저 및 적재 콘셉트에 의해 단가가 낮아집니다. 저희는 기술적으로 첨단을 달리는 이 제품이 시장에서 좋은 반응을 얻을 것이라는 점에 대해 상당히 낙관적입니다. 이 기술은 자동차 산업, 우주항공 산업, 의학 또는 전자 산업에서의 대량 용접 또는 접착 공정에서 주의를 끄는 기술입니다’라고 말했다.

덧붙여 그는 ‘그 외에도 이 장비의 결정적인 성공 요소로서 EMAG Maschinenbau의 모듈 방식을 들 수 있습니다. 이 남독일의 기계 제조사는 특정 고객을 위한 맞춤형 시스템 솔루션을 ‘키트’로 구현했습니다’라며, ‘따라서 여러 가지의 검증된 고급 구성품이 사용됐습니다. 이는 레이저 세척기 LC 4-2에서도 마찬가지입니다’라고 밝혔다
김우겸 기자 kyeom@kidd.co.kr

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.

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