Process of automated tape laying and winding with a laser beam by Laserline diode lasers

테이핑

산업 생산에서 자동화된 테이프 레이팅 및 와인딩을 통해 고품질의 비용 효율적인 유리 섬유 및 탄소 섬유 복합 부품을 생산할 수 있습니다.

예제 보기

프로세스: 테이프 설치 기계

테이프는 접착 수지가 부분적으로 미리 함침된 단방향의 연속 열가소성 필라멘트입니다. 테이프처럼 릴에 감겨서 제조 시스템에 통합되는 방식입니다. 시스템의 공급 장치가 롤에서 테이프를 뽑아내면 로봇이 작업 플랫폼이나 반제품 부품을 필요한 위치에 배치합니다. 거기서 레이저로 테이프를 가열하여 접착제를 녹이고 그립력을 높입니다. 이를 통해 단계적으로 자동화된 섬유 배치를 통해 높은 수준의 강성을 갖춘 정밀한 윤곽의 연속 필라멘트 구조를 만들 수 있습니다.

다이오드 레이저의 공정 이점

초기에 레이저라인 빔 소스가 적용된 분야로는 섬유 강화 플라스틱의 테이프 설치 및 테이프 감기를 위한 산업용 시스템이 있습니다. 여기서는 고출력 다이오드 레이저를 사용하여 테이프를 놓거나 감습니다. 이러한 공정은 자동차 및 항공기 산업뿐만 아니라 해양 응용 분야와 같은 이음매 없는 튜브 생산에도 사용됩니다.

레이저라인 다이오드 레이저의 가장 큰 장점은 특수 광학 장치를 통해 최적화할 수 있는 균일한 초점 강도 분포와 정밀한 온도 조절을 통해 용융을 제어할 수 있다는 점입니다. 이 두 가지를 함께 사용하면 부품을 직접 제조할 수 있으므로 테이프 레이팅 프로세스의 속도가 크게 빨라집니다.

적용 사례

Graphic of the LDMdirect 2000 by Laserline diode lasers

LDMdirect 2000

하우징 폭이 50mm에 불과한 열처리 용도의 초소형 다이렉트 다이오드 레이저입니다. 빔 소스와 옵틱이 통합된 가공 헤드는 공정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있는 직사각형의 완전히 균질화된 레이저 스팟을 생성합니다. 여러 개의 프로세싱 헤드를 캐스케이드하여 시스템 설정을 구성할 수 있습니다.

애플리케이션

다이오드 레이저는 2009년부터 CFRP 부품 제조에 사용되었습니다. 섬유 강화 플라스틱의 테이프 포설 및 테이프 감기는 레이저를 사용하여 테이프를 포설하거나 감은 테이프를 용접합니다. 제품의 기계적 특성이 개선되고 최대 70%까지 무게를 줄일 수 있기 때문에 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 부품의 적용 분야가 지속적으로 증가하고 있습니다. 그러나 단일 가공 헤드를 사용하는 현재의 생산 시스템은 최대 수율에 한계가 있습니다. 테이프 적용 시스템의 생산 능력을 높이기 위해 레이저라인은 하우징 폭이 50mm 미만인 모듈형 다이렉트 다이오드 레이저를 개발했습니다. 이 설계를 통해 여러 개의 헤드를 하나의 클램핑에 통합할 수 있습니다. 레이저 소스와 옵틱이 통합된 가공 헤드는 해당 테이프 크기에 맞게 조정할 수 있는 직사각형의 완전히 균질화된 레이저 빔을 생성합니다. 가공 헤드당 최대 2kW 이상의 레이저 출력은 빠른 공정 속도를 보장하고 테이프 재료가 안정적으로 녹을 수 있도록 보장합니다. 200mm 이상의 긴 작업 거리 덕분에 오염과 충돌 없이 생산할 수 있습니다. 업계에서 검증된 표준 부품만 사용하므로 공정을 신속하고 안정적으로 시작할 수 있습니다.

LDMdirect 레이저에 대해 자세히 알아보기

파이프의 테이프 감기

파이프의 테이프 와인딩을 위해 열가소성 밴드를 프리폼 주위에 놓고 녹입니다. 이 공정에서는 노출 영역과 노출 시간 측면에서 빠르고 정밀하게 제어된 열 입력이 필요합니다. 레이저라인의 다이오드 레이저를 사용하면 이러한 목표를 안정적으로 달성할 수 있습니다. 고객별로 개별화된 균질화 광학 장치를 테이프 감기 로봇의 헤드에 통합할 수 있으며 동축 다점 온도 조절 기능을 통해 재료를 부드럽게 가열할 수 있습니다. 다이오드 레이저를 기반으로 한 테이프 와인딩은 분당 수 미터의 공정 속도를 달성할 수 있으며 거의 모든 부품 형상에 사용할 수 있습니다.

2009년부터 AFPT GmbH는 CFK 시리즈 부품 제조를 위해 Laserline의 다이오드 레이저를 사용해 왔습니다. 특수 균질화 광학 장치를 사용하면 분당 수 미터의 테이프 레이팅 속도를 달성할 수 있어 매우 우수한 수준의 공정 효율을 달성할 수 있습니다.

Laser-based battery electrodes by Laserline diode lasers

배터리 전극의 건식 코팅

섬유 강화 플라스틱의 테이프 레이어링 및 테이프 와인딩 외에도 닙 포인트의 레이저 기반 조사는 다른 롤투롤 또는 캘린더링 응용 분야에서도 사용됩니다. 배터리 전극에 건식 코팅을 적용하려면 탄소 입자가 있는 폴리머 화합물을 국부적으로 가열하고 압축하여 얇은 기판 위에 전극 층을 통합해야 합니다. 최첨단 건식 코팅 기계는 열전도 롤러를 적용하는데, 주로 펜촉 지점의 라인 접촉 시 가열된 롤러에서 발생하는 열 전달로 인해 공정 속도가 제한됩니다. 롤러에 의한 제한된 열전도와는 달리 레이저에 의한 국소 가열은 닙 포인트에서 직접 균일하고 빠른 가열을 가능하게 합니다. 레이저의 매우 높은 강도로 인해 여러 가지 요인에 의해 현재의 최첨단 기계보다 처리 속도를 가속화할 수 있습니다.

레이저 건조에 대해 자세히 알아보기
Machine of diode lasers used for tape laying by Laserline diode lasers
다이렉트 다이오드 레이저는 섬유 강화 플라스틱의 테이프 레이팅을 최적화합니다.

과거에는 레이저 기반 테이프 레이팅 및 와인딩을 사용하여 경량 부품을 생산할 때 이미 상당한 증착 속도를 달성했습니다. 그러나 하나의 가공 헤드만 있는 기존 시스템에서는 생산 용량이 제한적이었습니다. 이제 레이저라인 다이렉트 다이오드 레이저는 여러 개의 가공 헤드를 갖춘 생산 시스템을 가능하게 하여 생산 능력을 크게 향상시켰습니다.

자동 테이프 설치용 다이오드 레이저

섬유 강화 플라스틱의 테이프 레이팅에 특히 적합한 레이저 시스템은 무엇입니까? 여기에서 선택하실 수 있습니다.

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