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ファイバーレーザー加工とは？
ファイバーレーザー加工とは、高出力のファイバーレーザーを利用して、異なる種類の材料を切断、穴あけなどを行う加工方法です。
主な特徴として、ファイバーレーザーは波長が短く、光束が非常に集中しているため、高い精度且効率で加工することができます。
また、金属・プラスチック・ガラス・繊維・木材などをはじめ多くの材料に対して加工が可能です。加工時間が短く、効率的な加工が可能であり、高精度な加工が可能であることからも、多くの産業分野で採用されている加工です。
CO2レーザー加工とは？
CO2レーザー加工は、二酸化炭素ガスを使用してレーザー光を発生・照射するレーザー加工です。発振器から発射されたレーザー光を、反射ミラーとレンズを使い、加工点まで誘導します。
対して、ファイバーレーザー加工では、ファイバーケーブルの内部を光が通ることで、光が加工点まで誘導されます。このような理由から、ファイバーレーザー加工の方がエネルギー効率が良いとされます。
一方で、CO2レーザー加工では、様々な素材、非金属材料を加工できるメリットがあります。
ファイバーレーザー加工とは異なり、アルミ・真鍮・銅などの反射率の高い金属は加工が難しいですが、反射率の低い鉄や、ガラス・アクリルや木材といった非金属材料を加工することが可能です。
ファイバーレーザー加工とCO2レーザー加工の違いについて
切断加工の際に、使用されるレーザー加工は、ファイバーレーザー以外にCO2レーザーがございます。
CO2レーザー加工は、二酸化炭素ガスを使用してレーザー光を発生・照射するレーザー加工です。
また、安価であり加工可能な材質も多い事から様々な製造現場で採用されています。
ここでは、ファイバーレーザー加工とCO2レーザー加工の違いをご紹介します。
加工スピード
特に材料の板厚が薄い場合に、ファイバーレーザー加工の方が、CO2レーザーよりも加工スピードにおいて優れています。
板厚9mmの場合、ファイバーレーザー加工の方がCO２レーザー加工のおよそ5倍のスピードで切断加工を行うことが可能です。 加工スピードについては、ファイバーレーザー加工に強みがあります。
加工可能な素材
ファイバーレーザー加工は、細くて長い光ファイバーを使用します。光ファイバーは約1μmの波長をもつ高エネルギー密度のレーザーです。ファイバーレーザーは、金属やプラスチックなどの様々な素材を非常に高速で、高い精度で加工することができます。
CO2レーザー加工は、CO2ガスを使用して赤外線を発生する気体レーザーです。約10.6μmの波長を持つCO2レーザーは材料に熱を加える事で加工するため、金属や木材、樹脂・ガラス等様々な非金属素材を加工することが可能です。
コスト
ファイバーレーザー加工機はかなり高価です。短い波長で高出力を得るためには多くのエネルギーを確保する必要があります。それに応じて高価な光源を採用する必要があるため、加工機自体のコストが高くなる傾向にあります。
しかし、高出力を得るために必要な電力は、CO2レーザー加工機と比較すると少なく、長時間使用する場合でもある程度の電力コストを削減することが可能です。
CO2レーザー加工機は、ファイバーレーザー加工機よりも安価です。
しかし、メンテナンス頻度やレンズやミラーなどの交換、ガス供給システムや冷却システムなどの維持コストなどを考慮すると、ファイバーレーザー加工機よりもコストがかかってしまう傾向にあります。
ファイバーレーザー加工とCO2レーザー加工は、加工用途や使用頻度、予算などを考慮しながら選定する必要があります。
ファイバーレーザー加工を使用する３つのメリット
高速加工
ファイバーレーザー加工は、CO2レーザー加工よりも約5〜6倍の高速加工が可能です。
また、金属だけでなく、鋼や鋼合金、アルミなどの非鉄金属へ高速加工が可能です。
高出力でファイバーレーザー加工を行うことで、薄板から中板厚まで様々な厚さに対して高速で加工を行うことも可能なため、多くの業界で使用されております。
低コスト
レーザー加工は従来より消費電力によるランニングコストの高さが大きな欠点として上げられていました。しかし、ファイバーレーザー加工機は、稼働時間以外の電力消費を抑制するシステムを導入しております。消費電力を約70%も削減することが可能です。
高品質
ファイバーレーザーは、高出力化に伴う技術力向上に伴い高品質化を実現しております。
特に、穴あけ加工においてはその高い品質、精度が発揮されます。
CO2レーザーでは難しいまたは時間を要する、板厚の50~60%程度のφの穴あけ加工も、ファイバーレーザー加工では綺麗に行うことが可能です。
また、ファイバーレーザーは薄い板材に対する加工にも適しています。
CO2レーザーでは、レーザー加工による熱により歪みが生じる場合がありますが、ファイバーレーザー切断加工では加工スピードが速いため、熱の影響を受ける時間が短くなります。その結果、歪みのない綺麗な仕上がりとなります。
下記写真は、ファイバーレーザー加工機とCO2レーザー加工機で、板厚の薄いシム材を、実際に加工した際の歪みの違いです。
※1 材質：SUS304 バネ板
※2 サイズ：0.1ｔ×20×60
また、薄板だけでなく、パンチチングによる穴が多数空いた形状の切断でも、上記のシム材同様に歪み、ソリが発生します。
下記写真は、実際に当社で加工した際の比較になります。
CO2レーザー加工を使用する3つのメリット
加工可能な素材が多数
はじめにも紹介しましたが、CO2レーザーは様々な素材を加工することが可能です。
反射率の高いアルミ等の金属は、熱が上手く伝わらないためにCO2レーザー加工では不向きですが、反射率の低い鉄や、ガラス・アクリルや木材といった非金属材料は、熱を十分に伝えることができるため、加工が可能です。
切断面が滑らか
CO2レーザーによる切断は、ファイバーレーザーによる切断と比較すると、非常に滑らかな仕上がり、切断面をしています。
断面の見た目の綺麗さを求めるお客様に対しては、当社ではCO2レーザーで加工を行っています。
鋼板材以外の用途でも使用可能
レーザー加工と言えば、一般的には鋼板の加工をイメージしますが、当社ではインデックス装置や各種治具を用いることでCO2レーザーでパイプやアングル・チャネルなどへの穴あけ・切欠き加工などにも対応しております。
特に、多品種少量の加工が求められるステンレス材では、専用レーザー加工機ではコストが高くなってしまいますが、汎用の２次元CO2レーザーを導入して30年近くの経験と実績をもつ当社では、鋼板材以外の加工にも、早く安価に対応いたします。
【動画解説】ファイバーレーザー加工の作業風景！
・最新鋭のファイバーレーザー加工機「LS-3015GC」のご紹介
・ファイバーレーザー加工機の搬送工程のご紹介！
当社のファイバーレーザー加工による製品事例
産業機械用配管
こちらは、産業機械の業界向けに製作した配管類の製品事例です。
材料としては、SUS304を使用しており、139.8X3.5のサイズにて製作しております。
鋼管（丸管、角管）や型鋼（アングル・チャンネル・Ｈ鋼）の穴あけ、切欠き、えぐり、斜めカット等のレーザー切断といった様々な加工を施しております。
当社のCO2レーザー加工による製品事例
Y字継手
Y字継手
こちらはタンクのノズル部分に使用される配管となります。SUS304溶接管76.3X5.2のパイプにネジ加工を施しその後レーザー切断機により穴加工及び切り欠きをおこなったY字の継手製品です。加えて、枝管となるパイプもレーザー切断機によって角度を合わせ、切断を可能にした製品となっております。
ファイバーレーザー加工・CO2レーザー加工ならステンレス製缶板金加工.comまで！
当社は材料商社ですので、市場における流通性の低い材料でも在庫をしているケースが多いことから調達リードタイムの短縮を実現いたします。
更に材料商社でありながら自社工場を保有しており、ファイバーレーザー加工・CO2レーザー加工やバンドソー加工、曲げ加工などの1次加工を自社で行っております。
ファイバーレーザー加工やCO2レーザー加工に関するお悩み・お困りごとがございましたら、お気軽にご相談ください。
