レーザー切断効率を最大化：真のパフォーマンスを引き出す鍵

レーザー切断パフォーマンスはほぼ毎日改善されていますが、レーザー切断における真のパフォーマンス達成は、マシン自体以上のものです。真のパフォーマンスとは、品質の高い部品をできるだけ速く、効率的にマシンから取り出すことです。過去には、より高出力のレーザー共振器を導入し、それによりより速い切断タイムを実現していました。多くのショップでは、銅、真鍮、厚いアルミニウムなど、ますます多様な材料でさまざまな作業を行うために、自動化やレーザー切断システムの追加も行ってきました。

レーザー切断とは？

過去のCO2共振器から、今日のファイバーオプティクスを備えた固体共振器へ、レーザー切断は製造ジョブショップにおいてますます必要不可欠な設備へと進化しています。レーザー切断の「LASER」は実は略語（ご存知でしたか？）で、Light Amplification Stimulated by Emitted Radiation（誘導放出による光増幅）を意味します。この略語は、光ビームを金属を気化させるほどの高熱に強化する元のプロセスから派生しました。元来のCO2システムでは、光源を通過する無線周波数送信機のようなデバイスがチャンバーに取り付けられていました。無線周波数波の継続的な照射により、光の粒子が衝突し、粒子が分裂してより多くの光を生み出し、増幅が起こります。光がチャンバー（通常「ガラス細工」と呼ばれるガラス管）を通過すると、何度もチャンバー内に反射され、増幅された光のわずかな量のみがチャンバーから逃げ出す仕組みでした。

固体レーザーでは、プロセスははるかにシンプルで、消耗部品がほとんど、または全くありません。固体共振器は半導体ダイオードレーザーを用いて電気を効率的に光に変換し、これらを数百個束ねることで光をさらに増幅し、彫刻と切断を可能にします。最大23kWのシステムが利用可能（現在、工作機械市場で利用可能なレーザーは、切断、モーションシステム、そして何より冷却といった他の制限により最大12kW）で、これらの固体共振器は今日販売されている機械の大半で標準装備され、レーザー切断の未来となっています。

レーザーは実際にどう動作するか？

レーザーがCO2または固体共振器で生成されるかに関わらず、高度に増幅された光は、ミラーとレンズを通じてビームパスウェイ（CO2システム）またはファイバーオプティックケーブルを通じてマシンの切断ヘッドに導かれ、そこで再集光され、材料に蒸発させるほどの強度で照射されます。高圧ガス（通常O2またはN2）がレーザービームの周囲に直接吹き付けられることで、気化した金属「粉塵」が材料から迅速に除去され、清潔で滑らかな溶融面のみが残ります。一般的に、共振器のワット数が高いほど、材料除去プロセスは速くなります。

このレーザーシステムを高精度・高応答のモーションシステムと組み合わせることで、レーザーをマシンの移動範囲内のあらゆる場所にミリ秒単位で滑らかに、クリーンに届け、鋼、アルミニウム、真鍮、銅、これらの合金などの材料を切断できます。その他の材料（一部のプラスチックや木材など）も切断可能ですが、レーザーは非常に高温で燃焼するため、注意しないと一部の材料を燃やしてしまう可能性があります。

レーザーのどの特性が実際にパフォーマンスを向上させるか？

レーザー切断のパフォーマンスは、速度とスループットの2つの方法で測定できます。しかし、あらゆる種類の製造と同様に、単に一つの製造プロセスを高速化するだけでは、ショップのボトルネックが単に下流に移動するだけであることを認識すべきです。部品が後で溶接、組立、プレスブレーキ成形などで処理される場合、レーザー切断を高速化しても、マシンがこれらの下流プロセスをすぐに満たし、残りの時間はアイドル状態になるため、無駄な投資となる可能性があります。その見込みを考慮してもレーザー切断パフォーマンスが必要な場合、以下を検討してください：

1. 高出力化 - レーザー切断プロセスのワット数を増やすと速度が向上します。スペクトルの下限では速度向上は限定的ですが、上限では大幅です。現在、品質の高いレーザー切断は6kW固体共振器で約1〜3/16インチ（鋼、ステンレス、アルミ）の厚さに制限されていますが、これを超える出力増加は直線切断速度を大幅に向上させます。実際、3/8インチステンレスでの6kWと12kWの最近の比較では、6kW比で150%の向上でした。
2. 自動化 - レーザー部品を速く切断することは方程式の一部に過ぎません。前述の通り、材料をマシンに投入し、取り出す効率も同様に重要です。マシンがシートを2〜3分で切断しても、材料のアンロードと新しい材料のリロードを待つために5〜10分アイドル状態では意味がありません。ロード/アンロードシステムやタワーフィードローダーの追加は、全体的なレーザー切断パフォーマンスを大幅に向上させます。

レーザー切断におけるパフォーマンス向上の欠点

レーザー切断で最高の生産性を達成する欠点は、コスト、スペース、熱です。8、10、12kWのレーザー切断システムへの移行は、比較スプレッドシート分析では速度を確実に向上させますが、これらのユニットに関連するコストは大幅に増加し、レーザーシステムの価格を倍増させる可能性があります。また、これらの最高出力システムを利用する一部のメーカーでは、切断ヘッドを十分に冷却して損傷を防ぐのが困難で、しばしば高コストのダウンタイムと修理を招き、獲得した生産性を完全に相殺してしまうことが知られています。スペースも主要な考慮事項で、シンプルなロード/アンロードシステムの追加で、基本システムの必要スペースが倍増し、後から適用するのはしばしば困難で融通が利きません。

高性能レーザー切断機の販売

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