研究開発された技術紹介

自動車産業や航空機産業の課題である燃費向上、強度向上、高硬度材料対応、新素材加工対応、CO2排出量の低減、信頼性向上、および一体部品・複雑形状部品加工対応に対して、CFRP材を高速、高精度にレーザ加工する加工装置の開発に関するものである。回折光学素子(DOE)を利用したビーム分岐・合成光学系を開発して、連続発振の高輝度固体レーザと合成することにより2MM板厚のCFRP部材を毎分2M以上の高速で切断できるレーザ加工装置を開発する

CW発振で高輝度のファイバレーザと超短パルスのQスイッチYAGレーザをビーム分岐合成光学系で分岐・合成・集光・スキャン操作したハイブリッドレーザ加工システムによる高能率・高精度のレーザ加工法を開発する
(新技術)
CW発振高輝度レーザと超短パルス発振レーザを特殊光学系で合成したレーザ加工法
(新技術の特徴)
従来の約10倍高速化した高能率・高精度の高能率・高精度ハイブリッドレーザ加工システム

・超短パルスレーザ加工に比べて、直線加工で6倍の加工速度、16穴加工で約5倍の加工速度によりアブレーション加工が生じ、切断断面は非常にシャープで有孔引張試験ではドリル加工した試験片よりも高い破断強度を示した
・直線的トリミング加工では目標値の500mm/minは達成できなかったが、300mm/minの速度を達成した
・SMファイバレーザのレーザ出力およびスライダーの速度と加工速度の関係を明確にした
・厚板加工において、内部の熱伝導状態を分析するために、有限要素法を用いた解析プログラムを導入し、加工のシミュレーションをすることにより、より最適な加工条件を追求した
・超軽量の消音パネル(CFRP＋アラミドハニカム製)板厚1.0mmのCFRP板に1個の穴をレーザ加工する時間を従来の5.4秒から約1.0秒とほぼ目標値を達成した

・高能率・高精度ハイブリッドレーザ加工技術
‐CFRP部材の加工に利用
‐ファイバレーザとQスイッチYAGレーザのビーム分岐合成によるハイブリッドレーザ加工システム

・板厚10mmのCFRP材の切断加工速度：100mm/min
・寸法精度：±10μm以下
・切断面粗さ：±3μm以下

問題点(ノズル構造の改良、最大出力下の品質確保、加工ソフトの開発)を解決し、今後ハイブリッドレーザ加工装置を市販できるよう改良し、平成30年度より事業化していく予定である