金属を一瞬で溶かし、微細なデザインをミクロンレベルの精度で実現するのはなぜでしょうか？ レーザー加工技術は、高精度、高効率、多用途性を兼ね備えた先進的な製造方法であり、さまざまな産業に浸透しつつあります。本レポートでは、レーザー加工の原理、レーザーの種類、用途、競争環境について包括的に分析します。
レーザー加工は、高エネルギー密度のレーザービームを使用して、材料の切断、溶接、彫刻、マーキング、穴あけを行います。その主な利点は、非接触加工であることであり、従来の機械工具に伴う応力、圧力、材料の変形を排除し、優れた精度を保証します。さらに、レーザーシステムは消耗品とメンテナンスを最小限に抑え、生産コストを削減します。
基本的な原理は、材料原子がレーザーエネルギーを吸収し、熱を発生させる激しい振動を引き起こすことです。材料の融点または蒸発点を上回ると、局所的な溶融または蒸発が瞬時に発生します。効率を高めるために、補助ガス（酸素、窒素、またはアルゴン）が溶融材料を除去したり、作業領域を保護したりし、集塵システムが微粒子を管理します。
- レーザー光源： レーザービームを生成する主要コンポーネントで、媒体によってCO₂、YAG、ファイバー、半導体レーザーに分類されます。
- 光路： ミラーまたは光ファイバーを介してビームを伝送します。
- 集光光学系： 高エネルギー密度加工のために、レンズ/リフレクターを使用してビームをミクロンサイズのスポットに集中させます。
- モーションシステム： CNC制御のサーボモーターと精密ガイドが、ワークピースまたはレーザーヘッドを位置決めします。
現在の主流のレーザーは、波長、出力、材料適合性、用途が異なります。
10.6μmの波長を持つCO₂レーザーは、ワットからキロワットまでの出力範囲で、非金属（木材、アクリル、繊維）の加工に優れています。そのコスト効率の良さから、エントリーレベルのシステムに最適です。
1.06μmで動作するYAGレーザーは、より細かいディテールのために優れたビーム品質を備え、金属（ステンレス鋼、アルミニウム、銅）に適しています。ただし、エネルギー効率が低く、メンテナンスが高いことが、その競争力を制限しています。
1.06μmのファイバーレーザーは、ビーム品質、効率（30％以上）、寿命においてYAGバリアントを上回っています。そのコンパクトな設計は、特に反射金属（金、銅）の自動化統合を容易にします。ファイバーレーザーは、YAGシステムを徐々に置き換えています。
これらのコンパクトで低コストのレーザーは、寿命が長く、現在、低出力用途（マーキング、測定）に使用されています。進行中の電力の進歩は、その産業的役割を拡大する可能性があります。
レーザー技術の独自の能力は、さまざまな分野での採用を促進しています。
レーザー溶接は、ボディパネル（屋根、シャーシ）を組み立てます。切断は、内装部品を製造します。マーキングは、部品を識別子で追跡します。
精密切断は、PCBを製造します。溶接は、マイクロコンポーネントを相互接続します。マーキングは、トレーサビリティコードでICにラベルを付けます。
高強度切断は、機体部品を成形します。溶接は、構造要素を接合します。マーキングは、部品のトレーサビリティを保証します。
切断は、ステントと外科用ツールを作成します。溶接は、繊細な機器を組み立てます。マーキングは、規制要件に準拠しています。
彫刻は、アクセサリーをパーソナライズします。切断は、アパレルをデザインします。マーキングは、ロゴとバーコードで製品にブランドを付けます。
世界のレーザー機器市場は、激しい競争を繰り広げています。
Trumpf、Coherent、IPG Photonicsは、包括的な製品ポートフォリオと技術的専門知識で市場を支配し、世界の産業に貢献しています。
Han's Laser、HG Tech、Raycusなどの中国企業は、コスト競争力のある製品を通じて勢いを増し、市場シェアを拡大しています。
ニッチメーカーは、特定の用途またはレーザーの種類に焦点を当て、カスタマイズされたソリューションを通じて差別化を図っています。
レーザー技術が精度、速度、手頃な価格で進歩するにつれて、その産業的なフットプリントは拡大します。インテリジェントな自動化、環境に優しい加工、ハイブリッド製造システムなどの新たなトレンドは、レーザー技術をインダストリー4.0変革の基盤として位置付けています。