〜 高出力と高密度を両立し、金属の厚板加工や高速加工のニーズにさらに大きく貢献 〜
- 世界最高クラスのビーム品質を維持したまま、産業界最高レベルのファイバレーザ出力18kWを達成
- これまでの一般的な高出力ファイバレーザと比べて、約1.8倍のエネルギー密度の微小集光が可能となり従来と比較して1.5倍を超える加工速度を実現
- 厚板加工、薄板高速加工の技術革新に貢献し、製造工程の生産性向上・省人化に寄与
古河電気工業株式会社（本社：東京都千代田区丸の内2丁目2番3号、代表取締役社長：小林敬一）は国産で最大出力となる18kWのマルチモードファイバレーザ（図1）を実現しました。これまでの一般的なレーザと比較して非常に高いエネルギー密度を持つファイバレーザは、これまでも切断・溶接といった製造工程の品質や生産性に大きな改善を生んでおり、今回の出力向上により材料加工分野におけるさらなる技術革新をもたらします。2021年度に製品化を予定するとともに、今後は30kWの大出力ファイバレーザの開発も進めていきます。
背景
切断や溶接といった金属加工などの産業用途には、YAGレーザやCO2レーザなど、様々な種類のレーザが使用されています。ファイバレーザは、これまでの一般的なレーザと比較して非常に高いエネルギー密度を持ち、加工における品質改善、加工速度向上など、製造工程の改善に貢献してきました。さらなる改善に向けてレーザの出力およびエネルギー密度の両面の向上が期待されていましたが、レーザの出力を向上させると一般にビーム品質が低下し、集光時のスポット径が大きくなってしまう特性がありました。この特性は結果として集光点のエネルギー密度低下を引き起こし、切断・溶接時の溶け込みが浅くなったり加工速度が低下するといった課題の原因になっていました。これはレーザが持つ一般的な特徴であるため、対策が非常に困難ではありましたが、光学部品の改善を図り、ビーム品質を維持しつつ光出力の向上を実現しました。
内容
高エネルギー密度の実現
これまで市場で入手可能な10kWを超えるレーザは、ビーム品質を表すBPPが4.0mm・mrad程度であったのに対し、今回当社が開発した18kWレーザはBPPが3.0mm・mradと25%良好な値となっており、75%以上高いエネルギー密度を実現しています（図2）。また、高出力ファイバレーザにおいて課題となる誘導ラマン散乱（SRS）や発熱については、新たな技術開発により解決しました（図3）。
多様な加工用途
ビーム品質が優れた18kWレーザにより微小集光スポット径を実現し、従来にない厚さの厚板溶接や厚板切断が可能となります。また、薄板加工への適用においても当社従来レーザと比較して1.5倍を超える加工速度が得られ、お客様の製造コスト削減に貢献します。さらには良好なビーム品質を維持していることから、これまでの古河電工製レーザと同様にビームプロファイル制御技術と組み合わせることが可能であり、自動車や船舶に限らず、様々な加工分野で、ものづくり競争力を支える強力なツールとなり、お客様に新しい選択肢としてご提供できるものと確信しています。2021年度には、18kWファイバレーザの製品化を予定しており、アプリケーションラボ（図4）での加工試験環境のご提供を開始いたします。また、今回の18kWの構成部品を用いて、30kWまでの出力増強が可能であり、今後さらなる大出力ファイバレーザの実現に挑戦していきます。
出典：https://www.furukawa.co.jp/release/2020/comm_20201130.html
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