レーザーパワーと材料タイプ

ファイバーレーザー切断プロセスを見るのは素晴らしい体験です。カッターは多くの場合、金属切断機械というよりプリンターのように見えるほど高速で動作します。これは、送りシステムに使用される最新の技術ソリューションにより、カッターが多くの場合250 m/分を超える速度で移動できるようになったためです。

しかし、送り速度自体がデバイスの効率に直接変換されるわけではありません。後者は他の要因に依存します - 例えば、レーザーパワーです。それが低すぎると、切断速度は単に小さくなります。一方、カッターのダイナミクスが低いと、レーザーパワーが高くても高速なプロジェクト実装が妨げられ、手動でシートを交換すると、強力で高速なカッターが次の切断プロセスを待って遊休状態になります。

レーザーパワー

現在利用可能なファイバーレーザーの最高出力は15 kWに達し、ほんの数年前は6 kWでした。パワーレベルは非常に高く、限界値に達しているように思えます。しかし、純粋に技術的な観点からは、そのような限界は存在しません - 現代のファイバーレーザー溶接システムのパワーは100 kWを超えることがあります[1]。つまり、パワーだけの問題ではありません。現在の問題はレーザービーム供給システムです。1〜6 kWのパワーを持つ光ファイバー切断ヘッドは超高出力レーザーのエネルギー密度に十分に対応できず、多くのメーカーは6 kWを超えるパワーでヘッドの耐久性に大きな問題を抱えています。

一方、8、10、12、または15 kWのパワーで動作し、生産工場での作業に必要な信頼性と動作時間を保証できるデバイスは、開発と研究に多額の投資をし、光ファイバービーム供給システムを最適化し、光学的汚染がないことを確保したファイバーレーザーメーカーだけが提供できます。しかし、彼らの機械は、明らかな理由から、より低いパワーで動作するカッターよりもはるかに高価です。

このため、市場で入手可能なほとんどのシステムは1〜6 kWの範囲のパワーを提供しています。

レーザーパワーと材料タイプ

ファイバーレーザーを選択する際、そのパワーは特定の用途に合わせるべきです。つまり、どのような作業を行うか、どのような種類の材料を処理するかを決定します。レーザーカッターは、金属、アルミニウム、ガラス、木材、プラスチック、アクリル、その他多くの材料の切断、型抜き、彫刻に使用できます。

考慮すべき別のパラメータは - 金属シートまたは部品のサイズ（これは単にカッターに収まる必要があります）以外に - 切断される材料の厚さと種類です。ここでは一般的なルールが適用され、材料が厚く密度が高いほど、それを切断するために必要なレーザーパワーが大きくなります。

材料の厚さは実際にレーザー技術の唯一の制限です - ファイバーレーザーは薄い材料を切断する際に無敵です。残念ながら、厚さ25 mm以上の材料については、別の技術を検討するか、6 kWを超えるパワーを持つ機械を購入する必要があります。

大まかな目安として、以下のパワーを持つレーザーカッターを想定できます：

以下の厚さの材料を切断できます：

もちろん、このデータは特定のソリューションによって異なる場合があるため、購入前に選択したレーザーカッターのメーカーに連絡するのが最善です。

また、レーザーパワーは切断される材料の厚さと切断プロセスの速度だけでなく影響することを覚えておきましょう。高出力レーザーカッターはまた、切断プロセスの品質と再現性が向上し、材料構造の小さな偏差を無視することができます。

最後に、特定のパワーを持つファイバーレーザーを選択することは、企業の最も重要な側面である生産の収益性に関連しています。

生産コスト

高出力レーザーを選択することで、効率が高くなるだけでなく、デバイス自体の高価格とその運用コストの増加に関連する生産コストの大幅な増加も得られます - パワーを倍増させると、レーザーの運用コストが20〜30パーセント増加します。

しかし、追加のパワーにより切断プロセスが大幅に短縮され効率が向上する場合、これらのコストはそれほど重要ではないかもしれません。なぜなら、それらは固定費の一部に過ぎないからです。固定費には、オペレーターの給与、プログラミングコスト、インフラコスト、税金、設備の減価償却（リース分割払い）、輸送、一般管理費、そしてもちろん原材料コストなどが含まれます。

ほとんどの生産工場では、これらの費用はレーザー運用のコストをはるかに超えています。なぜなら、レーザーカッターの購入コストは高いですが、機械が稼働し始めると状況は根本的に変わるからです。レーザー切断のコストは比較的低いです。

レーザーカッターを選択する際は、現在だけでなく近い将来の生産ニーズも満たすデバイスを選ぶべきです。そして、レーザー切断技術は近年非常に急速に発展しているため、市場の提供を調査し最新のソリューションについて学ぶだけでなく、専門家と疑問点について話し合うことが必要です。このようなアプローチにより、最適なデバイスを選択し、不必要なコストを避け、さらに重要なことに、会社の競争優位性を高めることができます。

レーザーパワーとマシンダイナミクスを考慮すると、より高いパワーは特に厚い材料の高速切断を可能にし、より大きなマシンダイナミクスは特に薄い材料の場合に作業効率を高めることを覚えておく価値があります。材料の積み込みと取り出しに関しては、これらの操作中に生産を行うことはできません。したがって、それらが速いほど良いです。

したがって、ファイバーカッターを選択する際は、ファイバーレーザーの効率に影響を与える3つの最も重要な要素 - レーザーパワー、マシンダイナミクス、および材料の積み込み/取り出し操作の速度に焦点を当てるべきです。そして、レーザーパワーはアプリケーションと処理される材料に適切に合わせるべきです。

[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667