レーザー切断：先端技術とビジネスチャンス

素材加工におけるレーザー技術の活用は極めて多岐にわたります。中でも金属のレーザー切断は、レーザー加工の中でも最も一般的な手法です。

レーザー切断では、金属の溶融・蒸発が起こり、溶融粒子がアシストガス（空気、窒素、酸素、その他のプロセスガス）によるパージで切断領域から除去されます。

レーザー切断の主な利点：プロセス品質が高い、高速、柔軟性に富む、切断幅がわずか0.1〜0.2mmのため材料コストを最小限に抑えられる。

ワークに大きな機械的負荷がかからないため、機械的な固定が不要です。切断は集光されたレーザー放射によって行われます。

レーザー切断技術

低出力レーザーを用いたペースト上へのレーザー彫刻は、特殊なペーストを用いて金属表面で行われ、一種のサーマルプリントのようなものです。レーザーがペーストを焼結し、金属に溶接するように密着させ、表面へのコーティング定着性を高めます。

レーザー切断機

 

レーザーマーキングや切断は、通常、パルスレーザーによって金属材料に対して行われます。基本原理は同じで、レーザーパルスの作用により材料表面の構造を変化させます。従来のマーキング手法と比べ、耐久性、高品質、外部影響への耐性に優れています。

ガラスなど光学的に透明な材料内部への立体画像形成は、レーザーマーキングのように表面ではなく、材料の厚み方向に放射を集光させることで行われます。集光点では構造変化、溶融、さらには微小爆発が起こり、材料の均質性が変化します。これにより、画像を構成する1ピクセルが形成されます。

これはレーザー技術の応用のごく一部に過ぎません。レーザー技術は、広告用製品の製造を含め、生産プロセスに継続的に組み込まれています。

レーザー切断がもたらす可能性

生産と芸術の境界線上にあるレーザー技術の発展方向の一つがレーザー彫刻です。レーザー彫刻は主にギフトアイテムの製造手法として知られていますが、その生産能力はより高度な製品の創出を可能にします。

レーザー彫刻には、固体レーザーまたはCO2ガスレーザーが用いられます。塗装済みやニッケルメッキされた金属も一般的に彫刻に適しています。彫刻作業の複雑さに応じて、一点ものからカーテンやオフィス家具のような大量生産まで対応可能です。レーザー彫刻の発展方向の一つはプログラミングの活用にありますが、現在はまだコストが高いのが現状です。

彫刻以外にも「ボルトロン」または「レーザー昇華」と呼ばれる技術があります。彫刻がグラフィック図形の再現であるのに対し、ボルトロンはフルカラー画像を金属に転写できます。写真、卒業証書、証明書などが可能です。この技術は、レーザーで高解像度画像を生成する点で標準的な彫刻と異なります。こうした画像は高品質で、微細な色調ニュアンスまで再現します。

金属切断

現在、板金機械業界では複数の金属切断手法が用いられています。最も古く一般的なのはアセチレン酸素切断とプラズマ切断です。コストが安く「何世紀も前からの技術」ですが、環境に優しくなく、業界の高まる精度要求を満たさなくなっています。

より高精度なワイヤ放電加工は、切断幅が狭く金属損失が少ない切断を可能にしますが、生産性が非常に低いのが特徴です。近年は、資源節約、コスト削減、製品の材料消費量削減のため、金属加工方法、ひいては切断方法に対しても、ますます高い要求が課せられています。

当然ながら、この分野ではレーザーを主役とした機械や技術ラインが導入され始めています。これらの機械は、生産性、切断面の精度と品質の両面で非常に高い性能を兼ね備えています。

レーザービームの制御が容易なため、厚さ25mmまでの板金から複雑な形状の部品、立体部品やブランクを、高度なプロセス自動化のもとで切り出すことが非常に容易になります。

レーザー切断機の導入が最も効果的なのは、迅速なプログラム変更が必要な少量多品種生産の現場です。プロセスの自動化が容易だからです。

現在、金属切断には固体レーザー基盤と二酸化炭素ガスレーザー基盤のレーザー切断機が用いられています。レーザー切断装置のコストは確かに高額です。しかし、その精度、ワークへの容易な切り替え、従来手法では困難または不可能な領域への適用可能性から、レーザー切断は将来性のある生産手法と言えます。

 

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