와인잔 제조 부문에서 절감을 이루어 내는 레이저

과제

대부분의 제조업자는 원하는 최종 형태의 그릇에 녹은 유리를 한 방울 넣고 공기를 그 유리 방울에 불어 넣어 형태를 채울 때까지 확장해서 잔 모양의 와인잔을 생산합니다. 이 유리는 원하는 속이 빈 그릇 모양으로 식지만, 재료 위쪽에는 "마개"(일명 모일)가 남아 있습니다. 이 마개는 유리 생산의 마지막 단계에서 잘라냅니다. 그러나 기존의 유리 절단 방법으로는 매끄러운 가장자리를 원하는 대로 만들어내지 못합니다. 이곳은 실제로 마시는 사람의 입술이 유리에 닿는 곳이기 때문에 매우 중요합니다. 따라서 유리 테두리를 매끄럽게 하기 위해 절단 후 수많은 연마, 광택 및 세척 단계를 거쳐야 합니다. 이 모든 단계가 비용, 반복성 및 수익률에 영향을 미칩니다.

솔루션

"필라멘테이션"은 적당한 출력에서도 집중된 초단파 펄스(USP) 레이저를 이용해 매우 높은 출력 밀도를 활용하는 유리 절단 방식입니다. Coherent가 보유한 이 에너지 효율적인 프로세스의 특허 상표명은 SmartCleave입니다. 이를 통해 50µm~10mm 두께의 투명하고 깨지기 쉬운 재료에서 테이퍼 없이 직선, 곡선 및 움푹 들어간 부분을 고속 절단할 수 있습니다. 무엇보다 SmartCleave는 표면이 매끄러워 조도(Ra)가 1µm 미만, 에지 칩 크기가 5µm 미만인 것이 특징입니다. 또한 SmartCleave 절단은 기계식 공정보다 우수한 최종 굽힘 강도를 제공합니다.

결과

독일 지젤에 위치한 IPROTec(Innovative Process Technology) GmbH는 유리잔 생산을 위한 자동화 장비를 제조합니다. IPROTec은 유리 마개 제거를 위한 SmartCleave 절단을 구현하는 완전 자동화된 시스템을 설계하여 제공합니다. 이때 1,064nm 파장에서 50W의 평균 출력 전력을 가진 단일 HyperRapid NX 레이저를 통합한 Coherent PowerLine SmartCleave 서브 시스템을 활용합니다. 이 서브 시스템에는 몇 가지 광학 구성 요소, 빔 스위치, 센서 및 전자공학 장치도 포함되어 있습니다. 기계의 구성 및 사용 방법에 따라 초속 300mm의 절단 속도로 분당 최대 50개 유리의 가공이 가능합니다. 가장 중요한 것은 IPROTec 시스템은 에너지 소비, 시간, 비용 및 환경에 미치는 부정적인 영향을 감소시키고 기존의 유리 절단 방식에 필요했던 모든 연마, 세척 및 건조 과정을 제거한다는 점입니다. 그리고 이 시스템은 대량 음료 유리잔 제조업체가 요구하는 24시간 양산에 필요한 안정성을 제공하고 있음을 이미 입증했습니다.

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