레이저 절단용 디자인 가이드: 도구, 파일, 재료 및 모범 사례

레이저 커팅 프로토타입을 통해 PRO-LEAN 가이드 도면에서 설계를 직접 검증할 수 있습니다.

레이저 절단용 디자인 과정은 기술적 정확성과 재료에 대한 지식은 물론, 레이저 절단용 벡터 파일을 생성하는 소프트웨어 활용 능력까지 요구합니다. 레이저 절단용 디지털 파일의 정확도는 레이저 절단기가 디자인을 얼마나 잘 인식하고 절단하는지에 결정적인 영향을 미치며, 이는 판매자든 엔지니어든 관계없이 매우 중요합니다. 프로린테크(Proleantech)는 자동차 및 의료 산업을 포함한 다양한 산업 분야에 고품질의, 결함이나 그을음 자국이 없는 레이저 절단 서비스를 제공합니다. 

다음은 안내입니다. 프로린테크 이 책은 레이저 절단용 설계에 대한 포괄적인 정보를 제공하며, 소프트웨어 선택 및 파일 형식 선택은 물론 절단 폭 원리, 공차 설정 및 조각 방법에 대한 설명을 포함합니다.

레이저 절단이란 무엇이며 어떻게 작동하는가?

레이저 절단 공정은 정밀한 레이저 빔을 사용하여 벡터 데이터 경로에 따라 재료를 녹이거나 기화시킵니다. 레이저 절단 공정을 고려한 설계는 에너지 빔을 작은 영역에 집중시키기 때문에 재료를 정밀하고 좁게 절단할 수 있도록 합니다.

이 기계는 절단 및 조각 작업에 대한 지침을 제공하는 디지털 벡터 그래픽을 기반으로 작동합니다. 빔 출력, 재료 특성 및 절단 속도의 조합이 기계의 작업 성능을 결정합니다.

절삭기는 설계 소프트웨어로부터 이동 명령을 받아 전체 절삭 과정을 제어합니다. 사용자는 절삭 폭(kerf) 값을 이해해야 하는데, 이는 부품의 최종 치수에 영향을 미치기 때문입니다.

조각 공정은 동일한 레이저 빔을 낮은 출력으로 사용하여 재료 관통 대신 표면 에칭을 수행합니다. 이러한 공정의 통합을 통해 사용자는 건축, 기계 제조 및 예술 제작을 포함한 다양한 산업 분야에서 금속, 로고 및 구조 부품에 복잡한 레이저 절단 디자인을 제작할 수 있습니다.

레이저 절단에 적합한 재료 선택

재료 선택은 절단 품질과 최종 모서리 마감 모두에 영향을 미칩니다. 또한 재료 선택은 평방 피트당 총 비용에도 영향을 미칩니다. 각 재료의 열 반응 특성상 특정 전력 및 속도 설정이 필요하며, 이는 재료의 종류와 두께에 따라 달라집니다.

아크릴 소재

레이저 커팅으로 마감된 매끄러운 아크릴 모서리는 뛰어난 투명도와 안전성을 제공합니다.

아크릴은 뛰어난 가시성과 정교한 모서리 마감 덕분에 레이저 절단 설계에 있어 선도적인 소재로 자리매김하고 있습니다. 디스플레이 산업, 조명 및 간판 분야에서는 압출 아크릴보다 우수한 모서리 품질을 제공하는 주조 아크릴을 선호합니다. 아크릴은 깊고 선명한 자국을 새겨 넣는 조각 공정에서도 탁월한 결과를 보여줍니다. 다만, 아크릴 설계 시에는 지나치게 세밀한 부분과 지지대가 없는 접합부를 피해야 합니다. 이러한 부분은 절단 후 파손되기 쉽기 때문입니다.

목재 및 비금속

레이저 절단기는 합판에 빠르고 정교한 조각 및 절단 작업을 수행합니다.

CO₂ 레이저 절단기에 적합한 재료로는 합판, MDF, 대나무, 활엽수 등이 있습니다. 절단면은 깔끔하지만, 절단된 재료의 가장자리는 그을음 때문에 어두워질 수 있습니다. 더 나은 결과를 얻으려면 디자인 선을 나무결 방향과 평행하게 배치해야 합니다. 절단 후 마감재를 바르거나 가볍게 사포질하면 절단면이 더욱 보기 좋아집니다. 목재 절단에 필요한 출력은 두께에 따라 달라지는데, 3mm MDF는 6mm 목재보다 적은 출력이 필요합니다.

금속

강철, 알루미늄, 스테인리스강 소재 가공에는 금속 부품의 효율적인 레이저 절단을 위해 강력한 파이버 레이저가 필요합니다. CNC 레이저 절단 설계 과정에서는 균일한 구멍 치수와 간격은 물론, 특정 기준에 부합하는 굽힘 공차를 유지해야 합니다. 판금 공차 표준레이저 출력과 이송 속도는 슬래그 생성을 방지하고 재료 변형을 막기 위해 서로 일치해야 합니다. 이러한 방법을 통한 금속 가공은 정밀한 치수를 제공하지만, 재료 평방 피트당 비용이 더 많이 듭니다.

재료 두께 및 절단 폭

절단 폭은 레이저 장비 사양, 재료 두께 및 초점 설정에 따라 0.1mm에서 1.0mm까지 다양합니다. 탭과 슬롯 치수의 변화는 제품 조립 요구 사항에 맞춰야 합니다. 대량 생산에 앞서 소규모 절단 작업을 통해 생산 준비가 완료된 패턴을 테스트해야 합니다. "3mm" 판재의 실제 두께는 0.2mm 정도 차이가 날 수 있으며, 이는 압입 연결부의 성능에 영향을 미칩니다.

레이저 절단용 설계 소프트웨어

벡터 파일을 생성하는 데 사용되는 소프트웨어는 레이저 절단 프로젝트를 설계하는 데 필수적인 기반이 됩니다. 레이저는 정확한 경로를 따라 이동하기 위해 설계에 닫힌 경로가 필요합니다.

어도비 일러스트 레이터 벡터 편집, 레이어 정렬, 절단 및 조각 식별을 위한 색상 코드 지정 기능을 제공하기 때문에 업계 최고의 도구로 자리매김하고 있습니다. 무료 또는 오픈 소스 대안을 원하는 사용자는 소스 소프트웨어인 Inkscape를 사용하여 유사한 기능을 이용할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 대부분의 레이저 절단 소프트웨어 프로그램에서 지원하는 SVG, PDF 및 AI 형식으로 디자인을 내보낼 수 있습니다.

Adobe Illustrator는 판금 접기 및 레이저 절단을 위한 정밀한 레이아웃을 제작합니다.

Fusion 3D, SolidWorks, AutoCAD 등의 CAD 플랫폼을 사용하면 기계 및 건축 설계를 포함한 다양한 설계에 대해 정확한 치수를 유지하는 DXF 및 DWG 파일을 생성할 수 있습니다. 판금 도면온라인에서 디자인 템플릿을 판매하는 사용자는 다양한 절단 및 조각 기계와 호환되는 SVG, DXF 및 AI 파일 형식을 고객에게 제공해야 합니다.

Autodesk Inventor의 분할 도구는 판금 모델을 분할하여 불필요한 재료를 효율적으로 제거합니다.

정밀한 맞춤 설계 – 절단 폭, 공차 및 여유 공간

절단 폭은 절단 경로를 따라 재료가 제거되므로 정확한 맞춤에 중요합니다.

정확한 부품 정렬을 위해서는 절단 폭 치수에 대한 지식이 필요합니다. 레이저 절단 공차 사양에 따라 레이저 빔이 재료의 폭을 제거하는데, 이 폭이 절단 폭(kerf)을 결정합니다. 설계자가 절단 폭을 고려하지 않으면 슬롯, 탭, 접합부의 치수가 너무 좁거나 너무 헐거워질 수 있습니다.

올바른 이음매 정렬은 한쪽 이음매 면에서 절단 폭의 절반을 빼고 다른 쪽 이음매 쪽에 더할 때 이루어집니다. 두께 3mm, 절삭폭 0.2mm인 재료의 경우, 탭 너비에서 0.1mm를 빼고 슬롯에 0.1mm를 더하면(3.1mm) 재료 제거량을 보정하여 정확한 맞춤을 보장할 수 있습니다.

레이저 절단의 허용 오차는 장비 종류와 재료 선택에 따라 달라지는데, 목재와 아크릴은 ±0.1mm의 정밀도가 요구되는 반면, 금속은 ±0.05mm의 정밀도가 요구됩니다. 따라서 정확한 교정을 위해서는 절단 공정에 필요한 테스트 조각을 사용해야 합니다.

간극은 재료 두께와 일치해야 합니다. 따라서 3mm 아크릴의 경우 0.2mm의 간극이 견고한 마찰 연결을 형성하는 데 적합합니다. 균일한 공차 표준을 준수하여 레이저 절단 부품을 설계하면 조립 정밀도가 향상되고 추가 작업이 최소화되며, 서로 다른 생산 배치 또는 서비스에서 나온 부품도 호환하여 사용할 수 있습니다.

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구멍, 모서리 및 복잡한 모양 설계하기

캘리퍼스를 사용하여 레이저 절단 부품의 치수가 설계 공차와 일치하는지 확인합니다.

레이저 절단으로 정확한 구멍, 모서리 및 복잡한 형상을 만드는 과정은 레이저 빔이 기하학적 형상과 재료를 만났을 때 어떻게 작용하는지에 달려 있습니다. 벡터 파일에는 레이저 절단기의 움직임을 안내하는 각 절단선이 포함되어 있습니다. 그러나 레이저 빔의 크기와 열영향부 면적은 절단면의 최종 치수에 영향을 미칩니다. 이러한 요소들을 올바르게 설계하면 절단 작업이 성공적으로 이루어져 사양에 맞는 부품을 생산하고 추가 가공을 줄일 수 있습니다.

구멍 설계

구멍은 체결 부위 및 연결 지점 역할을 하므로 조립 작업에 필수적입니다. 최종적인 맞춤은 구멍 직경, 재료 두께, 절단 폭이라는 ​​세 가지 핵심 요소에 따라 달라집니다. 절단 시 크기가 부족해지는 것을 방지하기 위해 구멍 크기는 레이저 빔 폭과 절단 폭보다 커야 합니다. 목재 및 아크릴 재료의 경우 권장되는 구멍 직경은 재료 두께의 최소 1.5배입니다. 6mm 두께의 아크릴의 경우 최소 구멍 직경은 9mm입니다.

• 1.5 x 6 mm는 절단 폭(약 0.2 mm)과 빔 폭을 초과합니다.

이는 패스너용 재료를 제거한 후 정확한 맞춤을 보장하여 안전한 부착을 가능하게 합니다. 금속 재료는 열팽창과 모서리 부분의 두께 증가로 인해 비금속 재료보다 더 높은 여유 공간을 확보해야 합니다.

미적 감각과 경량화를 고려한 패턴의 경우, 절단 과정에서 변형을 방지하기 위해 구멍 사이의 간격은 일정하게 유지되어야 합니다. Adobe Illustrator와 Inkscape와 같은 디자인 소프트웨어는 사용자가 구멍을 정확하게 그룹화하고 정밀한 위치 지정을 위한 정렬 도구를 제공합니다. 전체 생산은 동일한 레이저 절단기를 사용하여 샘플을 절단하여 크기 정확도를 확인한 후에 시작해야 합니다.

코너 디자인하기

레이저 절단 스테인리스강으로 실린더를 직접 통합하여 조립 필요성을 줄입니다.

내부 모서리 부분은 열이 가장 집중되는 영역이므로 설계 과정에서 특별한 고려가 필요합니다. 레이저 빔은 이러한 모서리에서 완벽한 날카로움을 구현할 수 없기 때문에 자연스러운 곡률을 형성합니다. 벡터 그래픽 설계 과정에서는 모든 내부 모서리를 레이저 빔 곡률과 같거나 약간 더 큰 작고 둥근 요소로 대체해야 합니다. 이러한 설계 변경은 열 응력을 줄이고, 그을음 자국 등의 문제를 방지하는 데 도움이 됩니다. 레이저 절단의 결함그리고 최종 제품의 품질을 향상시킵니다.

아크릴 및 얇은 합판 소재의 조립 공정에는 균열 방지를 위해 내부 모서리 부분에 모서리 연삭 또는 둥근 모서리 처리가 필요합니다. 맞춤형 레이저 절단 및 CNC 레이저 절단을 통해 판금 절단 설계 작업에 필렛을 추가하면 절단 품질이 향상되고 슬래그 축적이 최소화됩니다. 레이저 절단 설계 과정에서 이러한 기하학적 수정을 적용하면 절단기의 정확도가 향상되고 공구 수명이 연장됩니다.

복잡한 모양 디자인하기

레이저 절단으로 복잡한 물결무늬와 돌출부를 한 번의 공정으로 구현할 수 있습니다.

레이저 절단기는 유기적인 형태, 천공된 표면, 장식적인 연결 부위 등 복잡한 디자인을 가공할 때 여러 어려움에 직면합니다. 레이저 커팅 공정 두께가 0.5mm 미만인 얇은 재료 부분이 좁은 다리 형태로 존재할 경우 완전히 증발될 수 있습니다. 벡터 파일에는 겹치지 않고 완전히 닫힌 경로가 포함되어야 하며, 특징 너비는 재료 두께와 같거나 그 이상이어야 합니다.

복잡한 패턴의 세그먼트 수는 생산 시간과 비용 모두에 영향을 미칩니다. 세그먼트가 추가될 때마다 레이저의 이동 거리가 늘어나 작업 속도와 평방 피트당 가격에 영향을 주기 때문입니다. 설계 소프트웨어를 사용하면 중복되는 경로를 병합하고 복잡한 영역을 단순화하여 절단 시간을 단축할 수 있습니다.

레이저 절단 소프트웨어를 사용하면 생산을 시작하기 전에 테스트 절단 및 미리보기 작업을 수행하여 곡선, 작은 디테일, 모서리를 포함한 모든 디자인 요소가 정확하게 구현되는지 확인할 수 있습니다. 저출력 레이저 절단기 또는 취미용 장비를 사용하는 사용자는 호환성을 확보하기 위해 복잡한 패턴의 단순화된 버전을 사용하는 것이 좋습니다.

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파일 준비 및 벡터 디자인 규칙

1. 조각 작업 시 모든 절단선은 래스터 이미지 대신 벡터 경로를 사용해야 합니다.
2. 디자인은 절단 및 조각 작업을 처리할 두 개의 별도 레이어로 구성되어야 합니다.
3. 이 시스템은 SVG, AI, DXF, DWG, EPS 및 PDF 형식의 파일을 허용하여 내보내기를 지원합니다. 레이저 절단 프로그램.
4. 선 두께는 아주 가는 선(약 0.001인치/0.025mm)으로 설정해야 합니다.
5. 모든 파일은 측정 단위로 밀리미터 또는 인치를 사용해야 합니다.
6. 설계에서는 절단 과정에서 중복 절단을 유발하는 불필요한 선을 모두 제거해야 합니다.
7. 설계 시에는 접합부 조정을 할 때 절단 폭 치수를 고려해야 합니다.
8. 디자인에는 "절단"과 "조각"을 명확하게 나타내는 이름과 레이어 레이블이 포함되어야 합니다.
9. 설계 과정에서 가장 작은 요소의 크기가 사용되는 재료의 두께와 호환되는지 확인해야 합니다.
10. 서로 다른 레이저 절단 시스템을 사용하는 사용자는 PDF 및 SVG 템플릿 버전을 모두 다운로드할 수 있습니다.

디자인을 자르거나 조각하기

레이저 절단

레이저 절단 공정은 절단용 레이저가 재료를 완전히 관통하여 개별 부품을 만드는 방식입니다. 절단 모드를 통해 사용자는 조립 부품으로 사용되는 경계선과 슬롯을 생성할 수 있습니다. 설계자는 절단 경로가 끊김 없이 이어지고 설계 요소 간의 적절한 간격이 유지되는지 확인해야 합니다. 가공 중 발생하는 열은 기하학적 패턴이 조밀할수록 증가하며, 이로 인해 아크릴이 변형될 수 있습니다. 

레이저 조각

레이저 조각의 표면 증착 공정은 낮은 출력으로 원하는 효과를 냅니다. 이 공정은 장식적인 텍스트와 질감을 표현하거나 레이저 커팅 제품에 일련번호를 새기는 데 가장 적합합니다. 조각 속도와 깊이는 작업 재료와 사용되는 레이저 장비에 따라 달라집니다. 벡터 파일 조각은 얇은 선을 사용하여 이미지를 생성하는 반면, 래스터 조각은 프린터처럼 앞뒤로 스캔하는 방식으로 작동합니다. 이 두 가지 기술을 결합하면 디자인에 전문적인 명암 효과를 구현할 수 있습니다.

생산 및 비용

맞춤형 레이저 절단 서비스 가격은 재료 면적과 절단 작업 시간에 따라 결정됩니다. 벡터 파일의 복잡성은 노드 수, 경로 길이 및 필요한 패스 횟수에 따라 달라지므로 기계 작업 시간에 큰 영향을 미칩니다. 부품 배치 최적화, 효율적인 네스팅 기술 및 라인 중복 감소를 통해 비용을 절감하고 재료 낭비를 최소화할 수 있습니다.

레이저 절단 비용은 재료 면적, 기계 가동 시간, 벡터 복잡성 및 최적화 정도에 따라 달라집니다.

맞춤형 레이저 절단 서비스

프로린텍은 다양한 소재에 대한 폭넓은 레이저 절단 서비스를 제공합니다. 당사는 합금, 금속, 플라스틱 등 다양한 소재를 다루는 데 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 20년 이상의 제조 및 판금 가공 경험을 바탕으로 신속한 납기를 보장하고 모든 레이저 절단 부품에 대해 ISO 표준을 준수합니다. 

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맺음말

성공적인 레이저 절단 공정은 디자이너들이 익숙한 재료를 사용하여 작업할 수 있도록 디지털 정밀도를 요구합니다. 레이저 절단 공정 전체는 Adobe Illustrator 또는 Inkscape를 사용한 디지털 파일 준비, 재료 선택 및 절단 폭 보정에 달려 있습니다. 디지털 디자인을 실제 제품으로 성공적으로 구현하려면 적절한 공차 설정, 텍스트 배치, 그리고 모든 레이저 절단 작업에 적합한 파일 형식을 선택하는 것이 중요합니다.