レーザー加工機でできること

切断

対象物のカッティングは、レーザー加工機の最も一般的な用途と言えます。レーザー発振機から出る強力な光の力を利用して、切断したい対象物をカットします。

レーザーカッティングに使われるレーザーには主にファイバーレーザーとCO2レーザーがあり、それぞれ切断が得意な対象物が異なります。

ここでは、レーザーカッティングの原理や種類、それぞれの特徴をまとめ、カッディングに使えるレーザー加工機を取り扱うメーカーを紹介します。

切断（レーザーカッター）を
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刻印・彫刻（マーキング）

レーザーの力を利用すれば、対象物を完全に切断するだけでなく、対象物の表面に文字や模様を入れることが可能です。この技術はマーキングや刻印、彫刻などと呼ばれます。

レーザー切断と同様に、マーキングで使われるレーザーはファイバーレーザーとCO2レーザーがありそれぞれ特徴が異なります。

ここではレーザーマーキングの原理と、ファイバーレーザー・CO2レーザーそれぞれの特徴と主な用途、さらにはレーザーマーカーを取り扱う国内メーカーを紹介します。

マーキング
（レーザーマーカー）を
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溶接

レーザーの力は対象物を切り離すだけでなく、バラバラの対象物をつなぎ合わせる溶接加工にも用いられます。

レーザー溶接には従来のCO2レーザーの他にYAGレーザーも使われることがあり、それぞれ違った特徴や適した用途があります。

溶接加工に用いられるレーザーごとの特徴や、レーザー溶接機を取り扱うメーカーをまとめました。

レーザー加工での
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クリーニング

強力なレーザー光は、金属系の対象物を洗浄・サビ取りする場面でも活用されます。切断やマーキング、溶接の場合とは異なり、クリーニング目的でレーザーを使う際には抑えておくべきポイントがあります。

ここではレーザー洗浄の原理を説明した上で、レーザークリーナーを選ぶ上で知っておくべきポイントや、レーザー洗浄機を取り扱っているメーカーを紹介します。

クリーニング
（レーザークリーナー）を
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穴あけ加工

レーザーの熱エネルギーによって素材の表面を融解・蒸発させて削り飛ばし、そのまま穴を開ける、「穴あけ加工」を行うことができます。レーザーの波長や種類を選択することで様々な素材に任意サイズの穴あけ加工を施すことが可能であり、さらに穴あけ加工を応用することで素材の切り抜きといった加工を再現することもできます。

穴あけ加工を
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はんだ付け

従来のはんだ付けは、事前に熱したこてを使って、その余熱ではんだを溶かして対象部位にはんだ付けを行う「こてはんだ付け」が一般的でした。しかし現代では、レーザー照射によって対象部位を加熱し、その熱ではんだ付けを行う「レーザーはんだ付け」も注目されています。

レーザーはんだ付けは、レーザーの照射時間や温度の調整が難しい反面、適切な条件を設定できれば、非接触の状態のまま高品質なはんだ付けを量産することが可能です。

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ハーフカット

ハーフカットとは、厚みを持った素材や、複数の層構造で構成されている対象物に対して、表面から半分の深さまでカットするという加工です。例えば台紙とシール部分を貼り合わせ、目的のデザインにハーフカットすることで、シール部分だけを台紙から剥がすといったことが可能となります。

レーザー加工機を使ったハーフカットについて、加工の仕組みやメリット、また実際の活用法などを解説していますので、参考としてご活用ください。

ハーフカットを
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レーザー加工の仕組み

太陽光や電灯のような通常光はいろいろな方向に発せられるのに対し、レーザー光は波長・方向・位相を一定に揃えた密度の高い光を共振器内で増幅させ、ホースの先端を絞って水圧をあげるようにレンズで集中させて一定方向に勢いよく放出させます。

増幅させた光を一点に照射することにより、その威力は格段に上昇。放出されたレーザー光を加工面に当てると金属・プラスチック・木材・ガラスといった素材の原子や分子に振動が起こり、発生した急激な熱によって照射部分を溶解・切断します。

さらに加工面に圧縮空気を吹き付けることで、焦げや黄ばみのない美しい断面を作り上げていきます。

レーザー発振とは

「発振」とは、簡単にいうと光を増幅して放射することです。レーザー光を作り出す工程は、レーザー媒質を発光させることからはじまります。

レーザー媒質には気体レーザー・固体レーザー・液体レーザーなどがあり、それらに対し共振器内で光源を照射することで励起（エネルギーを低い状態から高い状態に移行）させて発光。

さらに発せられた光を共振器内に設置されている2枚のミラーで反射させてレーザー媒質に光を戻します。この光の反射による誘導放出を何度も繰り返して、大量の波長と位相が揃った光を発生させることを「増幅」といい、増幅値が一定のレベルに達した段階でレーザー光として放射させるのがレーザー発振の原理です。

なお、レーザー発振にはレーザーが連続的に発振する「連続発振」と、断続的に発振する「パルス発振」の二種類があります。

レーザー加工機を導入する際の注意点

レーザー加工機には用途に応じた様々な種類があるため、購入の際には目的にあったものを選ぶ必要があります。以下に、選ぶ際に見るべきポイントと導入する際の注意点をまとめました。

種類

レーザーの種類は大きく分けて4つ。

小型・低電流で比較的安価で手に入る「ダイオードレーザー」、大出力が可能で透明な素材の加工も可能な「CO2レーザー」、金属や樹脂へのマーキングに向いている「ファイバーレーザー」、プラスチックなどへのマーキングに向いているほか、医療用としても使用されている「YAGレーザー」も含まれます。

重視すべきは「なんの素材を加工したいのか」です。加工対象となる素材には透明アクリル・ガラス、木材、樹脂、皮、金属などがあり、それぞれに適したレーザーを選ばなければなりません。

スペック

レーザー加工機は用途に応じてスペックが異なります。「レーザーパワー」が大きいものほど厚い素材のカットが容易になりますが、その分価格も高く設定されているので、導入コストの面で注意が必要です。

また加工する素材の大きさにあわせた「加工エリア」も重要。大きければ大きいほど有用である一方、当然ながら加工機のサイズも大きくなりますので、設置するスペースを考慮して選ぶ必要があります。

その他にも、加工の精度、スピード、機種によってはオプションなど様々な選択肢がありますので、目的にマッチしたスペックの加工機を吟味しましょう。

導入する際の注意点

レーザー光は非常に強い光を発するため、直視すると最悪の場合失明する可能性もあります。操作時は保護メガネの装着が必須。加えて、加工時に出る粉塵も高温で危険なので、防塵マスクもあわせて準備しておきましょう。

また、衣服への引火が起こりやすく火災の危険性もありますので、レーザー加工機の近くには引火性のものや爆発の可能性がある製品を置かない、作業者以外は近づかないなどを徹底してください。