3차원(3D) 부품의 UV 경화

복잡한 형태인 부품의 UV 경화는 UV 경화가 “시선 범위”를 처리하기에 난감할 수 있습니다. 다시 말해서, 표면의 모든 지점에서 코팅을 경화하려면 UV 에너지를 받을 수 있어야 합니다. 숨겨진 영역이나 그늘진 영역은 경화되지 않은 상태로 남습니다(젖은 상태로 유지됨).

3차원 부품의 UV 경화

오늘날 UV 경화는 자동차 조명 부품, 휴대폰 케이스와 기타 전자 기기 등의 플라스틱 성형 부품, 윤곽선이 있는 목재 제품, 골프공, 전기 모터 하우징, 유리 섬유 복합 부품 등의 복잡한 형태의 3차원 부품에 매우 성공적으로 사용되고 있습니다.

3D 부품의 UV 코팅이 가능합니까?

Heraeus Noblelight는 3D UV 경화 프로젝트 분야에서 여러 해에 걸쳐 경험을 쌓아왔습니다. 아래 정보는 UV 경화가 귀사의 3D 제품이나 부품에 적합한지를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

화학

UV 경화 코팅의 적용

스프레이 코팅 또는 흐름 코팅을 포함해서 3D 부품을 코팅하려면 대부분의 경우 저점도 코팅이 필요하며, 이는 100% UV 경화 시스템으로는 쉽게 달성할 수 없습니다.

소량의 유기 용매를 첨가해서 점도 요구 사항을 충족시키는 경우가 종종 있습니다. 이상적이지는 않지만, 제조업체에서는 이를 극복할 수 없는 문제로 보지는 않습니다.

물론 100% 고형분 코팅, 스프레이 코팅 또는 흐름 코팅이 가능한 UV 경화 코팅이 궁극적 목표이며, 그중 일부는 이용 가능합니다. UV 분말 코팅 또한 3D 부품을 위한 100% 고체형 코팅 시스템으로 진행하는 중간 단계입니다.

하이브리드 UV/열 코팅

이중 경화 하이브리드 코팅(UV와 열 복합)은 그늘진 영역이 있는 부품을 코팅하거나 열 오븐이 이미 존재하는 상황에서 추가 장착할 때 특히 적합한 또다른 옵션입니다. 열 경화 라인에 UV를 추가할 경우 라인 속도와 코팅 품질이 크게 향상될 수 있습니다. 이 하이브리드 시스템은 100% 열 대응 시스템보다 훨씬 낮은 베이크 온도를 더욱 단시간 동안 필요로 합니다. 또한, UV 노출 후 모든 영역에서 부품이 터치드라이(touch-dry)될 수 있으므로 오염 위험이 줄어듭니다. 하이브리드 시스템은 긁힘, 조각남, 흠에 대한 저항성 등의 측면에서 100% UV 경화 코팅이 보이는 향상된 성능 특성을 모두 유지합니다.

Heraeus Noblelight에서는 UV 경화 코팅을 공급하지는 않지만, 고객의 요구를 충족시켜드리기 위해 코팅이 가능한 회사 목록을 제공해드릴 수 있습니다.

UV 경화 램프의 설계

3차원 물체에는 다양한 형태와 크기, 각도와 곡선, 모서리와 오목한 부분이 있기 때문에 램프가 모든 표면으로 UV 에너지를 방출해야 합니다.

산업용 3차원 코팅의 여러 적용 분야에서는 “광학적으로 두꺼운” 코팅, 다시 말해서, UV 라이트의 흡수율이 높은 코팅의 경화가 필요합니다. . 이는 UV가 코팅을 통과할 때 UV의 에너지 밀도를 빠르게 감소시키는 효과가 있습니다. 적절한 경화를 위해서는 코팅 바닥에 충분한 UV가 도달해야 합니다. 필름 중량, 착색, 충전제 수준 등이 높은 코팅의 경우에는 우수한 통과력을 얻는 것이 가장 어려운 문제입니다. 코팅에 방사 조도가 높은 UV를 방출하면 관통 경화가 극대화됩니다. 평평한 기판에서 타원형 반사판을 사용하고 UV 에너지의 초점에서 최고 피크 방사 조도 영역을 통해 코팅이 이루어지도록 하면 경화가 적절하게 처리됩니다. 3차원 물체의 코팅 경화의 경우 이러한 작업이 훨씬 더 어렵습니다.

소형 모듈식 램프 시스템은 부품의 윤곽을 따라가거나 특정 영역을 표적으로 하도록 조정할 수 있습니다. 마이크로파 구동 UV 램프의 타원형 반사판의 움푹한 부분을 조정하여 초점을 변경하면 램프 면에서 더 멀리 방출하고 초점 영역을 넓힐 수 있습니다. 그럴 경우 높은 피크 방사 조도는 감소되지만, 더 긴 거리에 걸쳐 보다 일관된 조도의 수준을 달성할 수 있으며 그늘짐을 최소화하기 위해 광선을 수렴하고 발산하는 장점이 유지됩니다. 비교는 표 1을 참조하십시오.

표 1 - W/cm2 단위의 피크 방사 조도값 비교2, 240W/cm 램프(600W/in)

부품에서 램프까지의 거리
반사판 유형 50mm 100mm 150mm
표준 타원형 2.45 0.46 0.14
수정된 타원형 1.63 0.65 0.21

로봇 공학의 사용

로봇에 장착된 UV 램프

로봇 장치에 UV 경화 램프를 장착하면 3D 부품 경화에 큰 이점이 있습니다. 생산 라인에 “고정된” 램프 배열로 커버하기가 어려운 여러 가지 형태와 크기가 섞인 경우 특히 효과적이며 가장 비용 효율적입니다. 로봇은 고정된 램프로는 접근하기 어려운 그늘진 영역에 쉽게 접근할 수 있습니다.

로봇 공학을 사용할 때 고려해야 할 문제:

  • UV 램프는 로봇 암의 가속과 감속 시의 흔들림을 견딜 정도로 충분히 견고해야 합니다.
  • 램프는 다양한 위치에서 효율적이고 안정적으로 작동할 수 있어야 합니다.
  • 로봇의 움직임이 모든 영역을 커버할 수 있을 정도로 충분한 공간이 있는지 확인하십시오.
  • 로봇이 모든 부품에 정확한 UV 에너지를 전달하도록 프로그래밍해야 합니다. 예를 들어, 로봇을 사용하여 부품을 스프레이 코팅하는 경우, 로봇 경화 시스템은 코팅 로봇과 본질적으로 동일한 패턴과 경로를 따를 수 있습니다.

3D 부품을 위한 맞춤형 UV 경화 솔루션

3차원 부품의 UV 경화를 위한 맞춤형 엔지니어링 솔루션은 몇 가지 중요한 요소에 따라 달라집니다.

  • 경화해야 하는 표면과 모서리와 각도, 잠재적인 그림자 영역, 생산 라인을 통과하는 부품의 혼합 등을 포함해서 부품의 전체 크기 및 형태
  • 부품 방향, 부품이 처한 상태 및 UV 램프를 향한 상황(단일 파일 또는 배치, 매달려 있는지 또는 지그에 물려있는지, 회전하고 있는지 또는 고정되어 있는지)을 포함한 부품의 운송 메커니즘
  • 필요한 UV 에너지를 달성하는 데 필요한 시간 및 공간 제한을 포함하여 회선의 속도 또는 처리량
  • 필요한 물리적 특성을 생성하기 위한 조도, 파장 범위, 시간, 적외선 노출 등의 사양을 포함한 코팅의 노출 요구 사항
  • 필요한 램프 수, 램프 전력, 가장 균일한 노출을 제공하여 부품이 필요한 최종 사용 사양을 충족하도록 하는 램프 위치 등을 포함한 UV 에너지 및 방사 조도

필요한 램프 수, 램프 전력, 가장 균일한 노출을 제공하여 부품이 필요한 최종 사용 사양을 충족하도록 하는 램프 위치 등을 포함한 UV 에너지 및 방사 조도:

UV 설치 설계 적용 분야
고정된 프레임워크에 장착되고 개별적인 움직임이 가능한 모듈식 램프 폴리카보네이트 헤드 램프 렌즈

대상물이 회전하는 가운데 개별적으로 움직이는 모듈식 램프 분말 코팅된 모터
로봇이 붙잡고 고정된 램프 아래에서 회전시키는 코팅된 부품 가전 ​​제품에 사용되는 복잡한 형태의 소형 부품
로봇에 장착된 UV 램프 다양한 플라스틱 상자와 프레임
고정된 램프와 로봇에 장착된 램프 SMC 본체 패널의 실러 코팅
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