레이저 금속 증착(LMD): EMAG은 코팅된 브레이크 디스크용 생산 솔루션을 개발하고 있습니다.

09/06/2021 - Markus Isgro

레이저 금속 증착에 의해 두 개의 코팅층이 형성됩니다.

미래의 자동차 브레이크 디스크에는 내마모성이 있어서 자동차의 수명이 길어집니다. 이는 레이저 용접 공정에 의해 디스크에 형성되는 두 개의 하드 코팅층에 의해 가능합니다. 현재 EMAG LaserTec은 여기에 해당되는 통합 기계 엔지니어링 솔루션, ELC 450 LMD를 개발하고 있습니다. 이 장비는 소위 레이저 금속 증착을 완전히 효율적이고 품질이 보장되는 공정에 통합시킵니다. EMAG의 이 생산 솔루션은 세부적으로 어떤 특징을 나타낼까요?


오늘날의 브레이크 시스템은 이전부터 (너무) 많은 미세 분진 입자를 발생시킵니다. 하지만 지금은 이러한 문제 외에 새로운 과제에 직면하고 있습니다: 전기차의 경우 모터가 에너지를 회수하는 동안 이미 제동력이 충분히 발생하므로 브레이크를 거의 사용하지 않습니다. 그리하여 장기간 사용하지 않는 브레이크 디스크에서 녹이 발생하기 시작합니다. 이러한 배경에서 자동차 제조사의 브레이크 디스크 기술이 현재 변화하고 있습니다. 그러므로 예를 들어, 드럼 브레이크는 제동 과정에서 미세 분진이 환경으로 배출되지 않기 때문에 일종의 르네상스를 경험할 수 있을 것입니다. 이에 대한 흥미로운 대안은 마모와 부식이 없는 하드 코팅 브레이크 디스크입니다. 여기서는 최소한 디스크에서 미세 분진이 발생하지 않고 자동차의 수명이 오래 유지됩니다.

초점의 대상이 된 효율적인 코팅 기술

물론 탄화 텅스텐이나 이와 유사한 소재를 사용하여 디스크를 코팅하는 것은 현재 여전히 하나의 특별한 과제입니다. 그 이유는, 지금까지는 대부분 초고속 화염 용사법(HVOF)을 사용하였는바, 이 공정에서는 코팅 소재가 빠른 속도로 부품에 “용사”되고 이로 인해 상당한 소재 손실이 발생하기 때문입니다. 더 효율적이고 동시에 공정에 안전한 대안이 있을까요? “당사의 레이저 노하우는 일반적으로 레이저 코팅 공정의 이상적인 기반을 나타내기 때문에 얼마 전 부품 공급업체들이 이 질문을 가지고 저희 회사에 왔었습니다.”라고 EMAG LaserTec(소재지: 알렌의 호이바흐)의 대표이사 안드레아스 모츠 박사(Dr. Andreas Mootz)는 말합니다. “또한 저희에게는 통합된 공정의 개발 전반에 대해 대단히 많은 경험이 축적되어 있습니다. 저희는 이 두 가지 요구 사항을 연결하여 소위 레이저 금속 증착 공정이 극히 안전하게 진행되는 새로운 장비 ELC 450 LMD를 개발하였습니다. 이때 접착층과 그 위에 위치한 경질 금속층이 각각 레이저 용접 공정에 의해 브레이크 디스크에 형성됩니다. 이에 손실되는 소재가 거의 없게 됩니다.”

이 장비의 세부 사항을 한 번 보면 이 공정이 어떤지를 정확히 상상할 수 있습니다. 이 장비에는 각 부품이 모두 네 차례 통과하는(두 개의 코팅층으로 인해 각 면당 두 번) 다섯 개의 스테이션이 장착된 회전 테이블이 포함됩니다:

  • 계량: 첫 번째 스테이션에서는 먼저 코팅하지 않은 상태로 부품을 계량합니다. 이 값은 나중에 (통과한 후 다음 측정할 때) 층의 중량을 결정할 수 있는 기준 역할을 합니다. 그 결과 적절한 양의 소재가 디스크 위에 있는지를 알 수 있습니다.
  • 레이저청소: 그 후 다음 스테이션에서 작업재와 오물이 슬러그에서 제거됩니다. 이때 펄스된 레이저 광선이 증발하며 표면과 소재에 확 닿습니다. 
  • 예열: 세 번째 스테이션에서는 EMAG eldec의 유도 기술에 의해 부품이 이상적인 가공 온도로 가열됩니다.
  • 레이저클래딩: 이제 레이저 공정에 의해 실제 코팅 작업이 시작됩니다. 통과할 때마다 한 층이 생성됩니다 - 먼저 접착층이 생성된 다음 탄화물 코팅층이 생성됩니다. 이때 전체 공정은 소재 분말이 채널을 통해 공급되는 레이저 공구의 독창적 콘셉트에 의해 잘 진행됩니다. 이 분말은 용접 공정의 용융점에서 디스크의 표면과 용융됩니다.
  • 전향스테이션/측정: 마지막으로 회전 테이블에는 측정 및 전향 스테이션이 하나 더 있습니다. 후자는 부품의 첫 번째 면이 두 코팅 과정을 통과하여 두 번째 면이 나타나면 투입됩니다.

EMAG의 통합된 솔루션

모츠 박사가 언급한 바와 같이, 전체적으로 볼 때 새 코팅 기술의 개발이 아직 완성된 것은 아닙니다. “현재 저희는 고객과 함께 코팅 공정 전체에 대한 실험을 계속 진행하고 있습니다. 하지만 현재 저희는 이미 향후 고객에게 극히 효율적인 솔루션을 제공할 수 있다고 생각하고 있습니다. 고정밀 레이저 코팅 기술을 청소와 예열과 같은 다른 공정 및 계량과 같은 품질보장 조치와 결합함으로써 자동차 제조 분야에서의 대량 생산에서 필수적인 공정 안정성을 보증할 수 있습니다.” 그 외에 EMAG 제품이 갖는 대표적인 장점도 누릴 수 있습니다: 먼저 진행되는 디스크 슬러그에서의 선삭 공정과 마지막으로 진행되는 코팅이 완료된 브레이크 디스크에서의 연마 공정을 위해 이 기계 제조사는 맞춤형 생산 기술도 개발하고 있습니다. EMAG은 고객의 요청에 따라 차세대 브레이크 디스크를 위한 완전 제조 솔루션도 공급합니다. “저희는 저희가 축적한 공정 노하우를 활용하여 많은 애플리케이션 분야에서 통합된  솔루션을 ‘원스톱’으로 제공합니다. 코팅된 브레이크 디스크도 곧 여기에 포함될 것입니다”라고 모츠 박사가 요약합니다.

담당자

Markus Isgro

Press and Communication

전화:+49 7162 17-4658
팩스:+49 7162 17-4027
이메일:communications@emag.com

Video

Laser Metal Deposition

Laser Metal Deposition

이미지