レーザー技術を理解する：切断と彫刻の総合ガイド

レーザー切断は、比較的新しい板金形状切断の形態です。従来の「工具」がないため、切断は非常に小さく精密に行えます。このプロセスは、低出力レーザー設定を使用して部品の彫刻やエッチングも可能にします。1970年代に産業用途向けに開発されたLASER（Light Amplification Stimulated by Emitted Radiation：誘導放出による光増幅）は、1990年代末までに精密板金加工ショップの標準となりました。

レーザー切断機の仕組み

レーザーを熱源として、シールドガス（通常は窒素）とともに使用し、レーザー機械は文字通り、最大1-1/4インチ（約32mm）厚の鋼板を焼き切りまたは溶断します。レーザー切断は、平らな材料シートの単純な形状切断または、三次元構成でプリフォームドピースの切断に使用できます。

レーザーが熱源であるため、このプロセスは熱に敏感な用途や、レーザーで切断すると有害な煙が発生する可能性のある製品には最適ではないと見なされる場合があります。また、レーザーが光源であるため、銅や真鍮のような高反射材料は、一般的にこの方法での加工には不向きです（特にCO₂レーザー）。アルミニウムも、反射率と、切断に使用している熱を吸収する優れた特性のため、切断能力が制限されます。したがって、レーザーのアルミニウム切断能力は、通常、軟鋼切断能力の約1/3、ステンレス鋼切断能力の約半分に制限されます。

レーザー機械は現在、4' x 4'から、レールガントリータイプで20'幅 x 60'長（それ以上）まで、さまざまなサイズのテーブルで利用可能です。今日のショップで最も一般的なテーブルサイズは、4' x 8'、5' x 10'、6' x 12'で、スタンドアロンシステムとして、または完全自動化生産セルの一部として利用できます。レーザーは、さまざまなワット数の出力（キロワットまたはKWとしても知られる）のシリーズで利用可能です。切断能力と速度は、通常、より高いワット数を使用することで向上します。しかし、より高いワット数の使用は、機械の投資コストと時間当たりの運用コストの両方を増加させます。現在、1,500ワット（1.5kW）から12,000ワット（12.0kW）までの出力範囲で機械が利用可能です。

レーザー機械は、ハイブリッドとフライングオプティクスという2つの基本的なマシン設計タイプで利用可能です：

1. ハイブリッド — レーザー機械が材料またはテーブルを一方向に動かし、レーザー集光レンズをもう一方向に動かす場合に「ハイブリッド」という用語が使用されます。この設計タイプは、ビーム伝送システムの可動部品が少ないため、通常、メンテナンスが少なくて済み、ミラーと集光レンズが少ないため、レーザー切断ヘッドにより多くの（より一貫した）切断パワーを提供します。
2. フライングオプティクス — 「フライングオプティクス」という用語は、レーザー機械のベッド上の材料を動かさない機械を説明するために使用されます。むしろ、レーザー自体が材料の上を文字通り「飛ぶ」ように動きます。この設計は、最高の高速移動速度、加速度、および可能な切断速度を提供しますが、設計がやや複雑です。

レーザーの種類

今日市場に出ている金属切断機械で見られる主なレーザータイプは2つあります：

CO₂

CO₂レーザー電源（レゾネーターと呼ばれる）は、光源を個々のミラーで反射させ、無線周波数波やその他の方法で光粒子（イオン）を励起させ、イオンを衝突・分裂させて増幅することでエネルギーを生成します。レゾネーターは密封され、ガスがターボによってレゾネーター自体全体を極めて高速で押し流されます。レーザーはレゾネーターから小さなオリフィスを通って出射し、慎重に調整されたクリーンガスパージされた伝送システムを通過し、複数回集光・反射されて切断ヘッドまで到達します。一部の新しいシステムでは、ビーム伝送システムがファイバーオプティック伝送システムに置き換えられています。

ダイレクトダイオード（ファイバー）

ダイレクトダイオードレーザーは、レーザーダイオードを使用して増幅光を直接光ファイバーケーブルに出力し、その光を切断ヘッドに伝送します。このシステムには可動部品がなく、メンテナンスが非常に少なくて済むため、多くの新しいシステムで好まれるオプションとなっています。

「ファイバーオプティクス」という用語は、ビーム伝送方法のみを指し、ビーム生成方法を指すものではありません。ファイバーオプティックビーム伝送は、古いCO₂タイプレーザーの精密なミラー、レンズ、ガスを排除する、よりシンプルで安価な方法です。ファイバーオプティクスは、金属切断レーザーシステムにおける最新技術です。

• 加工材料： 鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、シートプラスチック、木材
• 主要レーザーメーカー： アマダ、シシナティ、マザック、三菱、トランプ、ビストロニック、HKレーザー、ポラリス

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