얼마 전 사무실의 150w 레이저커터가 나갔다. 살펴보니 미러가 나간 줄 알고 미러를 주문했는데 확인해보니 미러는 그을음만 껴있고 렌즈가 나갔더라.. 살펴봤을땐 미러에 금이 보였었다고…ㅠㅠ
하단이 미러, 상단이 렌즈. 어차피 미러도 같이 나갔다.
6년 쓰며 렌즈나간건 첨 보는지라 적지않게 놀랐다. 우리가 사용하던게 아니라 손님이 사용하다 나간거라 정확한 원인은 파악이 안된다.
다만 남아있는 모습을 기반으로 생각해보면
손님이 사용하다 먼지가 많은 환경에서 무리한 파워로 절단
먼지 하나가 렌즈 위에 안착했고(어떻게 안착한걸까..)
먼지 점화
미러에 그을음이 묻으며 점화점을 기반으로 렌즈가 약해져 파열된 것으로 생각된다.
신기해서 사진 좀 찍어봤다.
세상에 이런일이..
레이저커터 관련 글을 적는 김에 정리하면
원리는 비슷한 이미지라 가져옴. 출처
사무실의 CO2레이저는 상단 그림의 가스와 노란 박스가 CO2 튜브로 구성된다. 튜브엔 극성과 냉각수 관이 내장되어있다.
전류 -> 레이저 생성 -> 거울에 반사 -> 렌즈로 집광 -> 절단 의 순서를 가진다.
Gcode를 사용해 CNC 머신의 축에 달린 거울을 조정, 원하는 모양을 만든다. Gcode는 직접 짜도 되고 Vcarve나 RDWorks를 사용해 머신 구동과 함께 구성해도 된다. 제품이 많은 만큼 방법도 무궁무진.
이 이하 부터의 자료는 내가 광학 및 재료 지식이 부족해 여러 사이트의 공통된 내용만을 작성한 것이다. 그래서 틀릴수도.
렌즈
- 소재
렌즈 판매몰들을 둘러보니 크기나 굴절률은 모두 달라도 ‘하이 클래스 CVD Znse (미국 II-VI)’ 소재를 공통으로 사용했다.
CO2 레이저의 파장이 10.6 마이크로미터 (μm)로 근적외선에 속하며, 이 파장에서 높은 굴절률을 가지는 물질이 필요하기 때문
이라고 한다.
- 굴절률
보통 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 4.5mm를 이용한다. 렌즈 종류에 따라 초점 거리가 현저히 달라지니 참고자료를 꼭 확인할 것.
현재 사무실에서 사용하는 150W의 레이저커터엔 2.0~2.5 렌즈를 사용한다.
반사 미러
단순히 레이저를 반사할 뿐만 아니라 미세한 진동을 활용해 레이저 색을 바꾸고(절단 때문같기도?) 튜브의 길이를 제어하는 등 생각보다 많은 기능이 있다.
- 소재
소재는 크게 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo) 두 가지 종류를 이용한다.
실리콘(Si) : 가장 일반적임. 반사율이 평균적으로 90~95% 정도 되지만 환경 영향을 많이 받아 수명이 짧은편. 실리콘이 어떻게 반사되나 싶었는데 실리콘 위에 금도금을 한다고 한다. 출력은 60-300W
몰리브덴(Mo) : 반사율이 평균적으로 80% 정도에 손실율도 높아 위 실리콘 미러에 비해 성능이 많이 떨어진다. 하지만 열악한 환경에서도 무리가 없으며 수명이 길다. 관리도 쉬운듯. 출력은 40-100W
정리
관리만 잘하면 오래오래 사용한다는데 불특정 다수가 공용으로 사용하는지라 관리자가 암만 열심히 관리해도 빠르게 소모된다. 특히 과제전이나 졸업시즌이 다가오면 한 손님이 운영시간 내내 풀로 돌리니 장비 학대가 말이 아니다. 그래도 그 점을 감안해도 오래 버텨주어 고마울 뿐, 고생했다 소모품들아.
참고
대부분 자료가 해당 기업의 제품 설명 자료들이라 각 자료는 모든 레이저커터의 성능을 대변하지는 않는다.