주물용 스티로폼 목형 제작을 위한 레이저 가공 공정 개발

초록

프레스 금형용 패턴으로 사용되는 스트로폼 재료의 가공은 주로 수작업에 의존하고 있다. 정밀도와 가공 효율이 우수하며, 설계 변경이 용이한 프레스 금형용 패턴을 가공할 수 있는 레이저 가공 시스템에 대해 연구하였다. RP(Rapid Prototyping) 개념을 역이용하여, 3차원 CAD 모델에서 단면 정보를 축출한 다음 불필요한 영역을 Laser 빔의 열로 용융 기화시켜 설계된 패턴의 형상을 가공한다면 시편을 준비하여 빔을 Line scanning 시켜서 Laser의 출력, scanning 속도, 절단 가스의 사용에 따른 가공 깊이와 폭, 표면 거칠기, 단면 형상을 측정하여 형상 조형의 기초 데이터로 삼았다. 이를 기초로 하여 평면, 경사면, Hole, 윤곽 가공 실험을 하였으며, 각 공정별로 최적의 가공 변수를 획득하였다. 평면과 경사면 가공 실험에서는 5W 출력, 50mm/s scanning 속도에서 우수한 가공성을 보였으며, 윤곽가공에서 30W 출력, 10mm/s scanning 속도에서 가공 효율이 우수한 것으로 나타났다. 위의 결과를 종합하여 간단한 패턴을 제작하였으며, 레이저 가공 시스템을 스트로폼 패턴 제작에 적용하는 가능성을 확인하였다.