自動車の製造技術を切り開く、光のパワー。コヒレント・ジャパンのレーザー技術を Photonix2019(光・レーザー技術展)に出展

2019.12.11 09:30

レーザー製品の製造・販売を行う世界最大級の企業、コヒレント社(NASDAQ上場、本社：米国カリフォルニア州)の日本法人である、コヒレント・ジャパン株式会社(本社：東京都渋谷区)は、12月4日～6日まで幕張メッセにて開催された「Photonix2019 第19回光・レーザー技術展」に出展し、レーザー技術による最先端の材料加工技術を展示しました。

展示会の様子

レーザーによる材料加工技術は、ありとあらゆる分野に取り入れられていますが、中でも、自動車製造向けの応用は多岐にわたっており、新しい素材や手法の取り入れ、あるいは電気自動車の製造においてレーザー加工技術は欠かせないものとなってきています。

例えば、車体を構成する鋼板の切断・溶接、ギアなど金属部品の溶接・焼入れ・印字、エアバッグやシートなどの切断、ガラスやパネルの切断・穴あけ、電子部品や精密部品の微細加工などが挙げられます。特に最近では、より高いエネルギー効率を目指す電気自動車向け二次電池やモーターの精密加工にレーザー加工技術は必須となっています。また、金型を作らずに複雑な形状の金属部品の試作が行えるレーザー金属3Dプリンタも注目を集めています。

自動車製造用レーザー技術

■レーザー溶接技術

車体や骨格の製造には、光ファイバーによりビームを伝送する、ファイバーレーザーが多く使われています。また、材料には軽量かつ強度の高い高張力鋼材や、錆びや腐食に強い亜鉛めっきで加工された鋼材が使われています。しかしながら、こういった鋼材に対し、ファイバーレーザーで溶接を行った場合、溶接欠陥や金属飛散(スパッタ)が起きやすく、溶接が難しいことで知られています。しかし、コヒレント社のレーザービーム制御技術ARM(Adjustable Ring Mode)は、2重ファイバーからそれぞれ独立したビームを出射し、材料や継手の特性に合わせて最適なビーム形状をつくることができ、ボイドやクラックのような溶接欠陥を極めて少なく抑えることに成功しています。また、銅、アルミニウム、ステンレスやダイキャスト材などの溶接にも対応できる他、わずかな溶接欠陥も許されない、二次電池の構成部品や、モーターコイルの精密溶接などに対しても高い品質での溶接に成功しています。

モーター銅線の溶接

ギアホイールの溶接

■金属3Dプリンティング

コヒレント製の金属3DプリンタCREATORは、一般家庭用の冷蔵庫程度のコンパクトなサイズの筐体で、直径100mm×高さ110mmまでのサイズの立体造形が可能です。造形プラットフォームに敷き詰められた金属粉末をレーザーによる熱で溶かし、造形を行います。メーカー指定ではなく、様々な金属粉末が利用可能で、使いやすいCAD/CAMソフトやリモートコントロールが可能なタブレット端末も付属しており、エントリーモデルとしても最適です。

3Dプリンタで金属試作

■レーザーマーキング(印字)

レーザーによるマーキングは、耐久性が高い、精細な描画が可能、高速での処理が可能などのメリットがあるため、様々な部品の印字に利用されています。マーキングの方法も多種にわたっており、表面をビームの熱により溶かしたり削ったりする方法や、短パルスレーザーにより熱を抑えて金属を酸化させたり、分子構造を変化させることでマーキングをする方法などがあります。コヒレントでは、ピコ秒(1兆分の1秒)単位でのパルス出射が可能な超短パルスレーザーにより、ステンレスなどの金属に対し、錆びない、消えない、高コントラストな黒色のマーキングを行うことに成功しています。

金属へのマーキング(印字)

■レーザーによるガラス切断技術

インパネやミラーなどに使われるガラスやパネルの加工も、レーザーを用いることで精密で高品質な切断や穴あけが可能になります。コヒレントのガラス切断技術SmartCleaveは、ピコ秒(1兆分の1秒)やフェムト秒(千兆分の1秒)という超短時間でのパルス出射と、形状に合わせたパルス制御をできる機能を組み合わせることで、ガラスの高品位な切断面と曲線加工に成功しています。