기술자료: TRUMPF의 새로운 펄스 레이저 - TruPulse
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제3회부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
TRUMPF의 새로운 펄스 레이저 - TruPulse

한국트럼프지엠비에이취㈜
독일 트럼프는 고출력 디스크레이저, 고출력 CO₂ 레이저, 펄스레이저(Millisecond 단위), 마이크로 프로세싱용 펄스레이저 (Picosecond 단위), 파이버 레이저, 다이오드 레이저 등 모든 종류의 레이저를 공급하는 회사로서 고객에게 가장 이상적인 솔루션을 제공하고 있다.
특히 트럼프 펄스레이저는 미세 용접 및 커팅에 주로 사용되고 있는 레이저로, 40년의 기술 노하우에서 나오는 최상의 성능과 안정성을 자랑한다.
TruPulse는 성능과 안정성뿐만이 아니라, 최근에는 가격 경쟁력도 갖추어 펄스레이저 시장의 리더 자리를 확고히 지켜나가고 있다.(그림 1. TruPulse 3분기 Output 참조)
TruPulse는 평균 출력 20W에서 최대 530W까지 다양한 제품이 있으며, 각각의 모델들은 펄스 에너지량과 최고 출력에 따라서 세분화된다. 제품의 세분화는 고객의 초기 투자 비용을 최소화시켜 줄 수 있다. 예를 들면, 120W 출력의 TruPulse124 모델은 에너지량과 피크 출력에 따라서 30J(3kW), 60J(6kW), 90J(9kW)의 세 가지 모델로 나뉘는데, 고객은 자신의 제품에 적합한 펄스 에너지는 가진 모델을 선택함으로써 상대적으로 투자비를 절약할 수 있다. TruPulse는 공냉식과 수냉식이 모두 가능하다. 공냉식의 경우 레이저 설치 공간의 온도가 10°C ~35°C라면 설치 가능하며, 별도의 외부 냉각기가 필요 없다.
또한 레이저 빔 분기는 최대 6분기가 가능할 뿐 아니라, 시간 분기와 에너지 분기 모두 가능하다. 에너지 분기의 경우 고객이 원하는 비율로 에너지를 얼마든지 나눌 수 있다. 예를 들어 에너지 3분기의 경우 총 에너지 100%를 33.3%/33.3%/33.3%로 나누어 동시에 3고의 용접이 가능하며, 또는 50%/25%/25%로 나눌 수 있다.
어플리케이션의 특성에 따라 여러 가지 조합이 얼마든지 가능하다.(그림 2. TruPulse 레이저, 6분기(Output) 모델, 그림 3. 에너지 3분기를 이용하여 생산한 제품 참조)



1. TruPulse의 대표적인 기능
(1) Real-Time Power Control(정확한 출력 제어 및 펄스 출력 안정화)
TruPulse 레이저의 출력 제어 및 안정성은 현존하는 레이저 중에서 최고라고 자부한다. Real-time power control 시스템이 장착되어 있어 실시간으로 모든 펄스 파워를 측정하며 출력을 제어한다. 출력의 안정도는 생산 제품의 가공 부위에서 측정되는 레이저 출력 기준으로 ± 0.3 % 이내의 안정도를 갖고 있다. (그림 4. TruPulse의 실시간 출력 제어 시스템 참조)

(2) Power Regulated Burst(레이저 출력 증폭 기능)
“150W의 레이저를 2541W의 레이저와 동일한 성능을 구현한다?”
TruPulse에서는 얼마든지 가능하다. TruPulse 레이저의 ‘Power Regulated Burst’ 모드를 사용한다면 기존의 펄스 레이저에서 구현 할 수 없었던 빠른 스피드의 용접이 얼마든지 가능하다.
그림 5는 Power Regulated Burst 기능이 없는 레이저다. 하나의 레이저 펄스를 조사할 경우 일반적인 펄스 레이저는 에너지를 곧바로 최대 값으로 충전하고 다음 레이저 펄스를 조사한다. 이런 경우 펄스 에너지 위한 충전 시간이 각각의 펄스 에너지 조사 때마다 필요하기 때문에 레이저 가공 속도와 관련 있는 Frequency(Hz)를 제한하게 된다. 쉬운 설명을 하면, 용접 속도는 레이저의 평균 출력을 벗어날 수 없다.
반면, 그림 6은 Power Regulated Burst 기능을 사용한 경우로, 이 때에는 하나의 펄스 에너지를 조사하더라도 에너지가 남아 있다면 충전을 하지 않고 남은 에너지로 다음 펄스를 조사하는 데 사용한다.
즉, 펄스 에너지 충전 시간을 없어지는 것이고, Frequency(Hz)를 높일 수 있어 용접 속도를 빠르게 할 수 있다. 예를 들면, 총 에너지량 100J 레이저가 10J 에너지 펄스 10개를 조사한다고 했을 때, Power Regulated Burst 기능의 유무에 따라서 가공 속도가 다른 것을 확연하게 알 수 있다. 100W급의 레이저를 사용할 때 그림 5에서는 10Hz의 속도로 레이저 가공을 할 수 밖에는 없지만, 그림 6의 Power Regulated Burst 상태에서는 40Hz로 용접이 가능하며, 100W펄스 레이저 TruPulse 103을 사용하더라도 400W 펄스레이저와 같은 효율성을 얻을 수 있다. 고객은 비싼 400W의 레이저를 구매하지 않고 100W의 싼 TruPulse를 구매함으로 초기 투자 비용을 줄일 수 있다. 또는 같은 400W 레이저를 구매하더라도 용접 속도를 4배 이상 빠르게 할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
위의 두 가지 경우에서 볼 수 있듯이 1초의 시간 동안 제품을 생산할 경우 후자는 용접 후 0.75초라는 작업물의 장착 및 제거(Loading & unloading) 시간이 생기게 되므로, 제품 생산의 사이클 타임을 줄일 수 있게 된다.



(3) Ramp 기능(용접 시작 및 끝 구간의 출력 조절 기능)
이 기능은 용접의 시작 및 끝에서 중첩이 되는 구간의 출력을 조절함으로써 제품의 품질을 일정하게 만들어주는 기능이다.
Ramp 구간은 시간에 0%에서 100%까지 조정이 가능하다.(그림 7. Ramp 기능을 사용하지 않음, 그림 8. Ramp 기능 사용, 그림 9. 용접 마지막 부분에서 Ramp 기능 참조)

(4) Pulse Shaping 기능(빔의 모양을 재료의 특성에 맞게 디자인)
구리나 알루미늄 등 금속의 특성에 따라서 용접 표면이 달라지는데, 레이저의 출력이나 조사 시간만을 가지고는 최상의 품질을 만들어내는 것이 불가능하다. 이럴 때 Pulse shaping 기능을 사용하여 빔의 모양을 디자인해주면 좋은 효과를 얻을 수 있다. (그림 10. No-Pulse Shaping & Pulse Shaping 참조)

(5) Application Wizard(어플리케이션 마법사 기능)
용접하려는 제품의 소재에 따라서 펄스의 모양과 에너지 등의 레이저 파라메타를 자동으로 세팅해주는 기능이다. 트럼프의 오랜 어플리케이션 노하우를 적용한 용접 파타메타 세팅 도우미다.(그림 11. 어플리케이션 마법사 사용 참조)

(6) Telepresence(레이저 서비스 네트워크)
레이저 장비에 이상이 발생했을 경우 현장에서 긴급 진단 또는 수리가 필요한 경우가 있다. 트럼프 ‘Telepresence’ 기능은 트럼프 엔지니어와 현장에 있는 레이저를 원격으로 연결함으로써 레이저에 발생한 문제를 빠르게 분석하고 진단할 수 있도록 돕는 장치다. TruPulse는 자가 진단 기능이 있으며, 전화선과 레이저의 모뎀을 연결하면 트럼프 본사의 엔지니어가 레이저에 발생한 모든 문제를 실시간으로 알 수 있다. 문제에 대해서 빠른 조치를 받을 수 있으며, 현장에서 조치 가능한 단순한 문제일 경우 작업자가 직접 처리할 수 있도록 도와준다. 독일에서의 경우 고객에게 발생된 레이저 문제의 약 80% 이상을 ‘Telepresence’로 해결하고 있다. (그림 12. 트럼프 Telepresence 센터의 모습 참조)
‘Telepresence’를 통해서 서비스 엔지니어는 발생한 문제를 진단하고 어떤 부품과 툴이 필요할지 알게 되기 때문에 현장 출장이 필요한 경우에도 철저한 준비를 통한 빠른 조치를 취할 수 있다. 레이저 장비가 해외에 있어도 전 세계 어디서나 접속 및 진단이 가능하기 때문에 해외 공장에 설치된 레이저도 얼마든지 한국에서 진단 및 수리가 가능하다.

■ 문의처: 한국트럼프지엠비에이취㈜ ☎ 02-6096-2510
제3회부산국제공작기계,공구및금형가공설비산업전
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