板金加工には手で行う「手板金」と機械で行う「機械板金」がありますが、レーザー加工は「機械板金」の技術の一種です。ここでは板金加工を業者に依頼するときに押さえておきたい「レーザー加工とは？」「レーザー加工の仕組みと種類」そして「レーザー加工のメリットとデメリット」など、最低限の基礎知識を解説します。
発注がスムーズに行えるように基礎をしっかりと押さえましょう。
レーザー加工とは
レーザー加工とは、板金加工を行う技術のひとつです。
タレパン加工と並んで金属を加工するのに使われる一般的な加工方法です。その名のとおり、「光を一点に集めたレーザー光を板金に照射して、その熱で金属を溶かして加工する」とイメージをするとわかりやすいでしょう。
レーザー加工機を使うことで手作業では難しい複雑な加工も容易にできるようになりました。
レーザー加工の仕組み
レーザー加工はマーキングをはじめ、切断や穴あけ、溶接、焼き入れなどに使われる加工方法です。
材料がレーザー光のエネルギーを吸収し、材料の原子と分子が振動すると熱伝導が起こり急激な発熱により対象物を融解または蒸発させることで、加工を行える仕組みになっています。
レーザー加工の種類
レーザー加工機はレンズを使ってレーザーを照射しますが、「CO2レーザー」「YAGレーザー」と「ファイバーレーザー」のなどの種類があります。
CO2レーザーは炭酸ガス、YAGレーザーは固体レーザー光線、そしてファイバーレーザーは光ファイバーを用いたレーザーです。ファイバーレーザーは金属への吸収率がよく、あまり反射の影響がでないためアルミ、真鍮、銅などの反射率の高い金属に適しています。
一方、CO2レーザーは鉄の加工には有利な反面、反射が高い金属は切りづらいため、それぞれの特徴に合わせてレーザーを選ぶ必要があります。
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レーザー加工のメリット
一般的にレーザー加工は以下のようなメリットがあります。
- ダレや返りのない製品を作ることができる
- 金型を取り換える作業がない
- 複雑な加工も工具なしでできる
もう少し詳しく解説していきましょう。
ダレや返りのない製品を作ることができる
レーザー加工は加工後のバリ、ダレや返りを抑えることができるので切断面がきれいに仕上がり、品質も安定します。他の加工機のようにバリや返りがあると後処理の手間があります。
レーザー加工なら後処理の手間も少なくなるため、作業者の負担を減らすことが可能です。
金型を取り換える作業がない
レーザー加工では金型を使わずグラフィックソフトによるデータを元に加工生産するため、作業効率が良くなります。従って、金型を使うタレパンなどの加工と違い、「段取り」と言われる金型の交換作業がないのがメリットの1つです。
複雑で精密な加工ができる
レーザー加工と連動したグラフィックソフトウェアのおかげで複雑で精密な形の製品を比較的容易に製作することができるようになりました。
コンピューター制御でかつ、細いレーザー光により他の加工機器では加工できないような細い線や穴を正確に刻めます。加工が難しいと言われている曲線などの切断もレーザー加工なら安定的に加工が可能です。
レーザー加工のデメリット
レーザー加工にはデメリットもあります。
- 加工が高速ではない
- コストが高い
- 厚板や反射率の高い素材の加工に向かない
もう少し詳しく解説していきましょう。
加工が高速ではない
レーザー加工は切削加工やプレス加工と比べると加工速度に劣ります。精密で多彩な加工ができる反面、スピードでは単純な加工方法の方が早いです。
一方、コンピューター制御により24時間自動で稼働をさせるなどスピード不足をカバーする方法もあるため、製品の要求精度やコストなどを勘案して適切な加工方法を選ぶと良いでしょう。
コストが高い
レーザー加工は高性能な機器を使用するためコストが高めです。加工機自体の価格も高額ですが、レンズやミラーの交換、メンテナンス費用に電気代など、ランニングコストもかかります。
性能と費用のバランスを工夫しないと製品価格に反映せざるを得なくなります。
厚板や反射率の高い素材の加工に向かない
レーザー加工はレーザー光を集中できる適切な距離の焦点深度が短いので厚い素材の加工には向いていません。具体的には3cmを超えると加工が難しくなります。
またアルミや銅など反射率の高い熱素材においては特に古いタイプのレーザー加工機では難しいでしょう。レーザー光が反射して熱が伝わらないので金属を溶かせなくなっていまいます。
熱を使って金属を焼き切る加工技術のため、反射率の高い素材の他、熱に強い金属にも向いていません。
※参照元：こだま製作所HP（https://www.kodama-tec.com/technology/th_016.html）
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