レーザーカッターの種類解説：ファイバー、CO2など

Yonglihao Machineryのオファー レーザー設計サービス. レーザーの種類は、切断結果を左右する重要な要素です。切断がきれいに仕上がるか、スラグや焦げ跡、あるいは長時間の切断サイクルに悩まされるかは、レーザーの種類によって大きく左右されます。.

2つの部品の厚さは同じでも、吸収率、反射率、熱流がレーザー光源と一致しない場合は、結果が異なります。このガイドの目的はシンプルです。主なレーザーカッターの種類について理解を深め、それぞれの特長と実用的な選択方法を学ぶことができます。.

レーザーカッターとは何ですか?

レーザーカッターはCNCシステムです。レーザービームを集束させ、材料を溶融、気化、またはアブレーションさせます。これにより、切断幅、つまりカーフ（切り口）が形成されます。.

“「レーザーの種類」は通常、ファイバー、CO₂、結晶、ダイオードなどの光源を指します。この選択によって波長とビーム特性が決まります。また、エネルギーが様々な材料にどのように作用するかも決まります。.

同じ機械でも、材質によって性能が異なります。材質が波長をどれだけ吸収するかによって性能が異なり、また、ビームが厚さを通して焦点を合わせ続けるかどうかによっても性能が異なります。.

コアパフォーマンス要因

波長と吸収: 吸収が良好であればプロセスは安定します。吸収が不良であればエネルギー消費量が増加し、エッジの均一性が損なわれます。金属においては、反射率と熱流によってこれらの差異が増幅されます。.

ビーム品質と焦点: より「タイト」なスポットとは、より狭い切断面を意味します。これにより、微細なディテールが安定します。小さな穴や狭いスロットの形成が容易になります。厚板では、エネルギー密度が切断テーパーと底部のドロスに影響します。.

プロセスエコシステム: 長期的な安定性は多くの要因によって決まります。アシストガス、ノズルの位置、スラグの除去、ヒュームの抽出、冷却などが含まれます。初日に良好な切断を行うだけでは不十分です。.

レーザーカッターの主な種類

ファイバーレーザーカッター

ファイバーレーザーは近赤外スペクトル（約1.06μm）を使用します。ドープファイバーがビームを伝送・増幅し、高エネルギー密度のスポットを形成します。金属切断に最適です。速度、再現性、そして鮮明な切断面を実現します。.

ファイバーは、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅、真鍮などの金属加工において、第一選択肢となることがよくあります。これらの金属において、ファイバーは安定した加工領域を容易に実現します。また、大量生産にも適しています。高密度の穴パターン、狭いスロット、複雑な輪郭に最適です。また、熱変形の低減が重要な構造部品にも適しています。.

限界となるのは「切れるかどうか」だけではありません。問題となるのは、通常、清潔さとコストです。木材、アクリル、皮革、繊維製品には、CO₂の方が適していることが多いです。見た目の仕上がりも優れています。これらの用途に繊維製品を使用する場合、多くの場合、試し切りを何度も行う必要があります。見た目の均一性を維持するのが難しくなります。.

CO₂レーザーカッター

CO₂レーザーの波長は10.6μmです。有機材料やポリマーはこの波長をよく吸収します。そのため、CO₂レーザーは非金属の切断や彫刻に非常に適しています。木材、段ボール、皮革、布地、アクリルなどの素材に、自然なエッジとシャープなディテールを与えることができます。.

彫刻の解像度と質感を重視する場合は、CO₂をお選びください。看板、ディスプレイ部品、ツールパッド、パッケージングダイボードなどによく使用されます。透明素材の加工にも適しています。ただし、煙によるシミを防ぐには、十分な排気が必要です。.

CO₂を使用した金属加工は困難です。光路は汚れや位置合わせの影響を受けやすいため、サービス作業ではメンテナンスと冷却を重視しています。そうしないと、彫刻のコントラストが変動し、エッジの色が変わってしまいます。.

Nd:YAG / Nd:YVO（クリスタル）レーザー

これらのソリッドステートシステムは、多くの場合、高ピーク電力のパルスモードを使用します。大型シートの切断には適していません。制御された熱により、微細な加工に優れています。これには、精密マーキング、微細な特徴、表面加工などが含まれます。.

結晶レーザーは電子機器や医療機器に広く使用されています。マーキングの鮮明さと表面反応の制御に活用できます。洗練されたパルス戦略と組み合わせることで、速度ではなく表面の安定性を実現します。.

一般的な金属切断においては、結晶レーザーはファイバーレーザーよりも経済的に劣る場合が多く、特殊な用途向けのツールです。適切な条件下では良好な性能を発揮しますが、万能ではありません。.

直接ダイオードレーザー

ダイレクトダイオードレーザーは半導体ダイオードから光を生成します。高効率でコンパクトな設計が特徴です。薄いシートや一部のプラスチックに適しています。ただし、機械には強力なビーム整形機能が必要です。.

性能はシステムに大きく依存します。ビーム品質はメーカーによって異なります。微細な切断や厚板の加工においては、ダイレクトダイオードはファイバーよりも必ずしも優れているとは限りません。選定前にサンプル部品でテストしてください。.

適切なレーザーの種類を選ぶ方法

まず素材で分類し、目標とする出力に焦点を当てます。金属部品や加工速度には、通常、繊維が最適です。木材、アクリル、布地の場合は、CO₂を使用すると試行錯誤の手間が省けます。.

次に、必要な出力特性を検討します。耐荷重部品を切断しますか？その場合、カーフとドロスが重要になります。ディスプレイ部品を製造しますか？その場合、テクスチャとエッジの色が重要になります。優先順位は結果によって変わります。そのため、多くの人が間違ったタイプを選択してしまうのです。.

主な意思決定の入力:

• 材料： 金属と非金属。反射性か導電性か？
• ジオメトリ: 小さなスロット、鋭い角、または薄い壁がありますか?
• 角： 装飾的なエッジ、溶接可能なエッジ、またはぴったりフィットするエッジが必要ですか?
• ゴール： プロトタイプや繰り返し安定性が必要ですか?
• ショップの制限: ガス供給、抽出品質、メンテナンスを考慮してください。.

切断 vs. 彫刻 vs. マーキング

• 切削は材料を貫通します。形状、ドロス、テーパーに注意する必要があります。組み立て部品のエッジは安定していなければなりません。穴は所定の位置に固定されなければなりません。薄い部分は反り返ってはいけません。.
• 彫刻は深みと鮮明さを重視します。煙と熱が外観に影響を与えます。非金属の場合、CO₂が優位となることが多く、より鮮明なテクスチャが得られます。金属の場合、パルス彫刻が可読性と耐摩耗性を左右します。.
• マーキングは表面を変化させます。コントラストと読みやすさが重要です。深さは主な目的ではありません。ここではクリスタルレーザーが最も効果的です。トレーサビリティコードには、切断速度ではなく耐久性が必要です。.

よくある罠

多くの場合、誤った選択は結果ではなく「パワー」から始まります。まずは実際のサンプルで安定性を検証し、プロセスが適切かどうかを確認してください。.

• 反射金属: 銅とアルミニウムは敏感です。電力よりも安定性とガス戦略が重要です。.
• 熱に弱いポリマー: プラスチックによってはきれいに切れるものもあれば、溶けてしまうものもあります。まずは小さな破片で試してみましょう。.
• 抽出： 煙の除去が不十分だと仕上げが損なわれ、光学系も汚れてしまいます。.
• 冷却： 良好な彫刻のためには、CO₂ を安定して冷却する必要があります。.
• アシストガス: 酸素は一部の鋼の溶接速度を速めますが、刃先の化学組成を変化させます。窒素は刃先を清潔に保ちます。これは溶接や外観に影響します。.

結論

金属の切断、スピード、そして均一性を求めるなら、ファイバーカッターから始めましょう。特にアルミニウム、銅、真鍮に有効です。非金属の切断や彫刻にはCO₂カッターから始めましょう。マーキングや薄板には、クリスタルカッターとダイレクトダイオードカッターがおすすめです。.

適切なタイプが見つかったら、設定を最適化できます。安定した結果を得るために、出力、ガス、フォーカス、速度を調整してください。パラメータの不一致を無理に修正する必要はありません。これにより、試し切りの回数が減り、リードタイムが安定します。.

Yonglihao Machineryがお手伝いします。私たちはあなたの ラピッドプロトタイピング パートナーとして、最適なレーザーの種類をお選びいただけるようお手伝いいたします。その後、設定を最適化し、より早く安定したサンプルを作製できるようサポートいたします。.

よくある質問

CO₂ vs ファイバー：どちらが先？

金属の場合はファイバーから、非金属の場合はCO₂から始め、その後、厚みとエッジのニーズに合わせて最終的な選択を行ってください。.

ファイバーはなぜ銅や真鍮に適しているのでしょうか?

ファイバーシステムはエネルギーを金属にうまく結合させ、狭い場所を維持します。これにより、熱の流れが不安定な場合の不安定な事象を軽減します。.

CO₂レーザーで金属を切断できますか？

はい、ただし窓は小さいです。材質と設定によって異なります。通常はファイバーの方が標準的な選択肢です。.

Nd:YAG / Nd:YVO はいつ使用すればよいですか?

精密なマーキングや微細な特徴のマーキングに最適です。熱管理に優れています。速度よりもマーキング品質が重要な場合にお選びください。.

レーザーの種類を選択するにはどのような情報が必要ですか?

材料のグレードと厚さ、最小加工サイズ、加工工程（切断、彫刻、マーキング）をお知らせください。数量とエッジの要件もご記入ください。最適なレーザーを迅速に選定いたします。.