더욱 효과적인 백금 절단 장비  

백금은 여러 측면에서 매력적인 소재입니다. 금만큼이나 희소성이 높지만 융점이 높아 처리하거나 다루기가 어렵습니다. 백금 가공의 획기적인 발전은 1856년 하나우 출신의 약사 겸 화학자였던 Wilhelm Carl Heraeus에 의해 이루어졌습니다. 수많은 실험 끝에 Heraeus는 수소산소 혼합가스 연소버너를 사용하여 백금을 대량으로 녹이고 가공하는 공정을 발견했습니다. 

그가 설립한 회사는 이후 매출 규모가 310억 유로에 달하는 국제 기업, Heraeus Group으로 성장했습니다. Heraeus Group의 귀금속 사업부는 세계 최대 규모의 귀금속 서비스 제공업체 중 하나로 손꼽힙니다. 오늘날, 백금은 여전히 하나우 현장에서 제련되어 시트, 와이어 등 다양한 유형의 제품으로 가공되고 있습니다.

시장의 호황세에 따른 백금 수요 급증

Thomas Link는 생산 현장 감독으로 시작해 17년 동안 Heraeus에 몸담아 왔습니다. 현재 그는 공정 엔지니어링 부서에서 장비 조달 및 공정 지원을 책임지고 있습니다. "우리는 주로 백금 시트를 가공하여 정교한 제품으로 만드는 일을 합니다."  

하나우에서는 160년 이상 백금을 가공해 왔습니다. Link는 이러한 백금 가공 공정이 오늘날 최고 수준의 표준을 계속해서 충족하도록 감독하고 있습니다. "최근까지만 해도 우리는 가령 0.15mm 백금 시트를 사용하여 부품을 부식시키거나 스탬핑했습니다." 그러나 Link는 자신의 생산 영역에서 부식 가공을 할 수 없었고 절연체가 시트 층 사이에 스며든 경우에는 재작업이 불가피했습니다. 예나 지금이나 많이 사용하는 CNC 펀치는 고정 에지 부분이 있어야 하기 때문에 재료 활용률이 떨어진다는 점에서 최적의 방법은 아니었습니다. 물론 남은 백금도 다시 사용되기는 하지만, 재활용 공정에 드는 비용이 추가로 발생했습니다.

이러한 상황으로 인해 이 회사는 부품에 레이저 절단 방식을 도입해 보기로 했습니다. "우리는 레이저 절단 방식을 사용하여 부품을 세 부분으로 절단하는 것부터 시작했어요. 그 이후 지금까지 다양한 가공 공정을 거쳐 고객에게 최종적으로 제공하고 있습니다."

EDM 중에는 최대 50매의 시트를 겹쳐서 쌓을 수 있습니다. Coherent ExactCut 430 레이저 시스템을 사용하면 이러한 시트를 최대 400 x 500mm 크기의 부품으로 절단할 수 있습니다. 또한 네스팅 툴 소프트웨어를 사용하여 판금에 절단할 부품 형상 배열이 최적화되므로 소재 활용률이 크게 높아졌습니다.  

작업 현장에서

이 글이 작성된 시점을 기준으로 ExactMark 430은 7개월 동안 생산 공정에 사용되었는데, Link의 평가는 매우 긍정적이었습니다. "자재가 입고되면 바로 기계가 있는 곳으로 운반되며, 작업자는 클램프를 고정하고 부품을 절단하고 치수를 측정한 다음 용접 단계로 보냅니다." 이는 예전보다 훨씬 빠른 속도입니다. 낭비되는 자재 비율이 최소화되었고 Heraeus의 여러 부서로 이동할 필요 없이 모든 작업이 진행됩니다. 재작업은 어떻나요? "물론 아예 없지는 않지만 그 빈도가 현저하게 줄었어요. 이러한 것들은 미세한 침전물이거나 튄 자국이라 손으로도 가볍게 제거할 수 있어 부품을 계속 사용할 수 있거든요."

레이저로 귀금속을 절단할 때 누릴 수 있는 또 하나의 이점은 툴이 재료와 직접 접촉하지 않는다는 것입니다. 레이저 빔을 쏘면 재료를 부드럽게 통과합니다. 절단 상자에서 절단 간격에서 발생한 입자가 수집되어 회로에 일대일로 재공급됩니다. 기름이나 먼지에 의한 오염이 없습니다. 가장 미세한 입자는 배기 시스템으로 수집됩니다. 그리고 이렇게 수집된 입자 또한 재가공됩니다. 그러니 재료 활용률은 100%에 가깝다고 할 수 있습니다.

공급업체를 선택할 때 Thomas Link는 일부러 시간을 내 3곳의 공급업체와 이야기를 나눴다고 합니다. "Coherent의 경우, 단시간 내에 샘플을 절단할 수 있었고 꼭 맞게 절단된 샘플 결과물을 즉시 제공했습니다." 가격선도 적당했고 담당 직원은 Coherent에서 교육을 받아 기계를 즉시 다룰 수 있도록 해 주었습니다.

기계를 다양한 작업에 활용 

앞으로의 계획은 무엇인가요? "우리는 현재 이 장비에 사용할 수 있는 부품을 파악하는 중에 있습니다."라고 말하며 Link는 다음을 덧붙입니다. "현재보다 더 큰 규격의 시트를 절단할 수 있다면 정말 좋을 것 같아요." 현재로서는 특별히 조정된 절단 상자가 한계이지만 Coherent의 프로젝트 관리자는 이 부분을 해결할 수 있다는 식으로 말씀해 주셨습니다.  

Thomas Link는 또한 기계의 회전 장치에 대해서도 고민 중이라고 합니다. "아직 사용하진 않았지만 이러한 회전 장치에서 간단한 회전 대칭 부품을 절단할 수 있을 것 같아요. 이 부분은 앞으로 몇 달 동안 회사에서 내부적으로 고민해 봐야 할 것 같습니다." 

전반적으로 볼 때 Link는 레이저 절단 장비에 크게 만족하고 있습니다. 새로운 공정 덕분에 작업 시간과 사내 운반을 줄였고 기계도 순조롭게 가동 중이라고 합니다. 레이저 절단은 펀칭이나 EDM보다 깔끔하게 이루어지고 재료 활용도가 100%에 달합니다. Wilhelm Carl Heraeus가 오늘날의 현대적인 기계 가공 방법을 볼 수 있다면 정말 반색하며 활용했을 것입니다.

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