最適なレーザー切断システム選定：生産性と精度を最大化

レーザーカッターは長年存在していますが、技術進歩と価格低下で主流になりつつあります。かつては製造専用でしたが、今や家庭、学校、病院でも広く使用されています。これにより、ショップ向けレーザーカッター選択肢が増えました。様々なサイズとタイプが、多様な目的で提供されています。今や最適な機械を見つける選択肢は豊富です。

レーザー切断とは？

レーザー切断は、強烈な熱を発生させワークピースに照射し、その経路の材料を気化させるプロセスです。精密なモーションシステムと組み合わせることで、精密形状を切断できます。レーザーは医療から溶接まで多方面で使われますが、板金・ファブリケーションジョブショップで最も急速に成長している金属切断プロセスです。このレーザー切断プロセスは、多くのプラズマ切断、ウォータージェット、パンチング用途を置き換えています。

レーザー切断の仕組み

レーザー(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationの略)は、極めて強烈な光ビームを放出し、巨大な集中熱を生み出します。その熱で材料を文字通り気化させ、加工材料を切り抜きます。

レンズや曲面鏡で光ビームを集光します。このビームはピンポイントまで集光可能で、切断、成形、トリミング、選択材料への微細エッチングが可能です。光が非常に集中した強烈な熱を対象領域に与え、必要なものを何でも切断します。レーザーのワット数(測定単位)が高いほど、厚い材料を切断でき、その厚みをより高速で切断できます。

レーザーは「切断ガス」と呼ばれるガスによって補助され、気化した材料をレーザーレンズ、ノズル、切断パスから除去します。これらアシストガスは酸素、窒素、またはその混合物ですが、切断ゾーンからの材料除去と、必要に応じた切断面の酸化制限に極めて重要な役割を果たします。

レーザー切断システムの種類

一般的なレーザーカッターには3種類あります。

ガスレーザー(CO₂レーザー)：

炭素酸化物混合レーザーを使用します。炭素酸化物混合気を電気的に励起し、光粒子のイオンが急速に分裂し、更なるイオンを生成(増幅フェーズ)します。通常、密封ガス帯電場で二つの電極間に無線周波数を跳ね返らせるプロセスで生成されます。まるで互いに向けられたバススピーカーのように、内部の光イオンが急速に分裂・増殖します。

木材、鋼、ガラス、アクリル、革、紙、ワックス、プラスチック、木材、様々な繊維など幅広い材料の産業切断に使用されますが、真鍮や銅等の高反射材料切断には限界があります。

YAG/結晶レーザー：

Nd:YAG(ネオジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット)とNd:YVO(ネオジウムドープイットリウムオルトバナデート)で作られる結晶レーザーカッター。極めて高出力切断用です。このレーザーシステムは内部で光イオンを生成し、レゾネータ両端で連続反射させながら更なる光イオンを生成します。最終的に光の微小回転が出力ホールから放出されます。YAGレーザーは金属・非金属両方に使用可能です。

ファイバーレーザー：

ファイバーレーザーはレーザーファミリーで最新かつおそらく最も理解されていません。「ファイバー」という用語はレーザー自体の生成方法ではなく、ビームデリバリーシステムのみを指します。ファイバーはYAGやCO₂レーザー電源(発振器)に適応可能ですが、より一般的には固体ダイオード光源に接続されています。これら固体発振器は数百の高光出力ポイントを生成し、ファイバーオプティックケーブルで切断ヘッドに供給されます。「固体」電源が鍵で、YAGやCO₂レーザー発振器のようにレーザーガスを必要とせず、チューブ、ミラー、ターボ等のメンテナンス、清掃、交換も不要です。

固体発振器とファイバーレーザーデリバリーシステムの組み合わせにより、レーザー切断システムの中で最も安価で最長寿命を実現し、薄板では他の発振器システムの最大10倍の速度を発揮し、独自波長により銅や真鍮等の難削材切断能力を備えます。一般的な波長は高度に集光され、極めて小さな焦点径を生み出します。

レーザー切断システム導入のコストvs生産価値

レーザーシステムの初期コストは非常に高額になり得るため、高価格がコストに見合うか検討必須です。まず見るべきは機械を何に使うかです。多くの機械メーカーは6 kW以上、50万ドル(約7,500万円)以上を勧めますが、用途によってはそこまでの出力と速度は不要かもしれません。しかし、レーザー切断ジョブショップ(切断時間販売)なら速度がすべてで、6 kW(8, 10, 12, 甚至15 kW)がより合理的です。単位部品コストが市場期待を大幅に下回るからです。

一方、下流工程でさらに加工されるファブリケーションアセンブリ等の製造品を提供するジョブショップなら、2〜3 kW出力範囲の機械がより適切なケースが多いです。レーザーが月曜だけ数時間稼働し、残りの週は下流工程(プレスブレーキ、溶接ステーション等)が追いつかずアイドルするなら、高出力機は無意味です。

レーザー切断システムで節約するもう一つの方法は、中古機購入を検討することです。用途に最適で、新品同様に信頼でき、遥かに低い投資価格で入手可能です。しばしば、ほとんど使われていない設備がトレード、売却、ブローカー経由で出回り、独自の好機を提供します。

ニーズに合ったレーザーカッターの選び方

1. 切断材料を特定する

ニーズに合ったレーザーシステム選定の第一歩は、レーザーカッターの適切な電源(出力)を選ぶことです。これは切断する材料の種類と厚み、望むレーザー切断速度に基づきます。レーザーは切断出力をキロワット(kW)で測定するため、レーザー切断システムのキロワット出力を上げれば、速度向上だけでなく能力拡大も可能です。アルミニウム等、どの厚みでも切断が難しい材料でも、出力増大で品質と切断容易性が劇的に改善されます。

2. 望む結果を決定する

適切なレーザー切断機選定の次のステップは、パートにおける望む結果を決定することです。エッジ品質と部品精度等の詳細が、その特定ニーズに最適な機械と電源選定につながります。

3. レーザーカッターのあらゆる側面を検討する

投資額だけでなく、レーザー発振器自体の出力に基づく切断能力も検討必須です。また、最大材料サイズと希望最大パートサイズも考慮すべきです。これら追加考慮事項には、下流製造プロセスも含めるべきです。レーザーを週1日しか稼働せず、パートがプレスブレーキや溶接ステーション前で積み上がるなら無意味です。

4. 新品・中古レーザーカッターの選択肢を絞り込む

レーザー切断システムの選択肢を絞り込む際(中古・新品問わず)、各メーカーのレビューを深く見るべきです。ブランド名を調査し、各システムの部品とサービス入手性を確認してください。適切な機械選定は、適切な価格の機械選定より遥かに多面的です。

新品・中古レーザーカッターシステムのファイナンス方法

新品・中古問わず、ファイバー、YAG、CO₂どのシステムを選んでも、購入を容易にファイナンス(融資・リース)できます。ファイナンスには、より大型、より多くの自動化、より高出力システム購入可能など多くのメリットがあります。販売会社から直接ファイナンスを受けられる場合もありますし、サザン・ファブリケーティング・マシナリー・セールスと、機械ファイナンス専門のパートナーからも、弊社から購入しなくても申し込み可能です！

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2) 「同種」機械購入時の譲渡益税を不要にします。

3) 新システム購入価格を圧縮し、売上税分も含め更なる節約になります。

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