독일, 빠르고 정확하며 마모되지 않는 레이저 천공 CFRP 공정 개발

최근 독일 하노버 레이저 센터(LZH)의 과학자들은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 가공을 용이하게 할 수 있는 자동화된 레이저 드릴링 공정의 성공적인 개발을 발표했습니다. 이는 경량 구조 및 방음 분야에 특히 유용하다고 그들은 말합니다.
탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같은 복합재는 경량 구조에 탁월하며 무엇보다도 자동차 및 항공기 구조에 사용됩니다. CFRP 및 샌드위치 재료의 처리를 단순화하기 위해 LZH 과학자들은 Invent 및 KMS 기술 센터와 함께 관련 시스템 설정을 갖춘 혁신적인 프로세스를 개발했습니다.
이 과정에서 레이저 빔은 특별히 설계된 회절 광학 장치에 의해 부분 빔으로 분할되어 재료의 여러 위치에 도달하고 동시에 여러 개의 구멍을 생성합니다.
이상적으로 이는 최대 25개의 부분 빔을 사용하여 펀칭 시간을 원래 시간의 1/4로 줄이고 구멍당 10분의 1초 미만으로 줄일 수 있습니다. 이는 더 큰 구멍의 경우에도 기존 방법으로는 달성할 수 없는 것입니다.
이 과정을 통해 과학자들은 직경 1.2mm - 0.25mm만큼 작은 구멍을 만들 수 있었습니다. 이로 인해 기존의 기계적 방법을 사용하여 샌드위치 및 CFRP 재료에 현재 구현되는 구멍보다 작아집니다. KMS 기술 센터에서 제조한 광기계 장치를 사용하면 도구를 변경할 필요 없이 구멍 직경과 패턴의 높은 유연성을 얻을 수도 있습니다.
레이저 미세 드릴링은 항공우주 분야에서도 흥미롭습니다. 예를 들어, 항공기의 소음 방출을 줄이기 위해 음향 클래딩 요소가 엔진에 사용됩니다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 CFRP 또는 CFRP 샌드위치 재료로 만들어지며 넓은 영역에 걸쳐 많은 작은 구멍이 제공됩니다.
레이저 마이크로 드릴링은 비접촉식이므로 응력과 마모가 없기 때문에 음향 드릴링에 적합합니다. 이는 드릴 마모로 인한 높은 비용과 무딘 드릴링으로 인한 품질 문제를 제거합니다. 음향 테스트에서 프로젝트 파트너인 Invent는 레이저 천공 샌드위치 패널의 음향 성능을 "매우 좋음"으로 평가했습니다.