セラミック
-アルミナの穴あけ
弊社のTruPulse nanoを使用して、0.38mm厚のアルミナに毎秒5箇所の穴あけが可能です。写真は穴の下側のもので、75-80umの穴径です。また、レーザーの入射側の穴径は100um以下です。
これらの穴は、穴径や品質を制御するためにビームウォブリング技術を使って開けられました。弊社のTruPulse nanoの”S”タイプはシングルモードレーザーで、15-20umまでスポット径を絞ることができるため、このような穴あけ用途に最適です。ビーム品質が良いため、こういった穴あけを広範囲でできたり、スキャナも小さくすることができる等、幅広い光学設計が可能です。半径40umの円を1000Hzでウォーブルさせることで、直径0.08mmの穴を開けました。これを40回繰り返し、要した時間は200msでした。使用した30WのSタイプレーザーは45kHzで0.65mJを発振することができます。
尚、30WのSタイプレーザーは”HS”タイプのため、選択できる波形は25種類程度です。一方で
“S”タイプの最大出力モデルである100Wレーザーは”EP”タイプのため、より多くのパルス波形がございます。そのため、できるだけ短い加工時間でレーザー加工を行う必要がある場合には、100W EP-Sタイプを推奨いたします。また、最大出力モデルが300Wである”Z”タイプレーザーでも穴あけを行うことは可能ですので、必要な加工時間を基に適するモデルをお選びください。
アルミニウムへの
非円形穴あけ
レーザードリリングは、航空・自動車・電子・医療産業を含む様々な産業で用いられているプロセスです。ファイバーレーザーを使用した穴あけは、アルミや鉄、真鍮等の様々な金属やセラミックとその他の工業材料に使用されています。
弊社のTruPulse 2002 nanoのファイバーレーザーは薄いアルミ箔シートに40um程度の小さい穴を開けることができます。ファイバーレーザーを使用して穴あけを行う際に、パーカッション法やトレパニング法等、特定の穴径を形成することに適したいくつかの技術があります。TruPulse nanoシリーズはパラメータの調整幅が広く、品質を落とすことなく正方形・楕円・またはハート形や星形などの複雑な形状でも穴を開けることができます。
最高品質の穴を短時間で開けるためには、パルス形状を変えて複数回レーザー照射を行います。各プロセスごとに最適なパルス幅を選択します。
そのような高品質の結果を得るために、弊社のTruPulse 2002 nano（20Wレーザー）が最適です。しかしながら、より短い加工時間でレーザー加工を完了させる必要がある場合には、TruPulse 2005 nano（50Wレーザー）やさらに高出力のTruPulse 2030 nano（300Wレーザー）を使用することで、同様の品質の穴を短い時間で形成することができます。
ステンレスへの穴あけ
TRUMPF社のTruPulse nanoシリーズは板厚1mm以下の薄い材料への穴あけ用途で幅広く使用されています。
ビーム品質の良い”Z”タイプのレーザーを使用することで、30um以下のスポット径に集光することで、高品質な穴をあけることができます。一方で”H”タイプの場合には、高いピークパワーの高エネルギーパルスを発振することができるため、大きい穴の形成に適しております。これらのレーザーは、パーカッション法により、一発ごとに金属が徐々に除去され、複数発のパルスによって1つの穴が形成されます。
この方法を使用した一例として、板厚200umのステンレスとし離婚にΦ38umの穴を400個/秒で形成した結果をご紹介します。
こちらの用途例では20W EP-Zタイプのレーザーを使用して上記のスピードでしたが、より短い加工時間でレーザー加工を完了させる必要がある場合には、TruPulse 2005 nano（50Wレーザー）やさらに高出力のTruPulse 2030 nano（300Wレーザー）を使用することで、同様の品質の穴を短い時間で形成することができます。
尚、TruPulse nanoのEP-Zタイプは、モデルが変わっても設定されているパルス波形自体はほとんど同一のため、高出力化した場合にはレーザーの周波数とスキャナの走査速度を上げることで、同じような加工結果を短時間で得ることができます。
レーザー穴あけの歴史
レーザーによる穴あけが製造プロセスの1つになり、自動車、航空宇宙、医療、半導体、エレクトロニクス業界など幅広い分野で使用されるようになった歴史についてご説明します。
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