自動車製造業界におけるレーザーの利用
1913年にヘンリー・フォードが自動車製造業界初の組立ラインを導入して以来、自動車メーカーは組立時間の短縮、コスト削減、そして利益増大を最終目標に、プロセスの最適化に絶えず取り組んできました。現代の自動車生産は高度に自動化されており、ロボットは業界全体で普及しています。レーザー技術は現在、このプロセスに統合されつつあり、従来の工具に取って代わり、製造プロセスに多くの利点をもたらしています。
自動車製造業界では、プラスチック、繊維、ガラス、ゴムなど、様々な材料が利用されています。これらはすべてレーザー加工が可能です。実際、レーザー加工された部品や材料は、一般的な自動車の内外装を問わず、ほぼすべての箇所に見られます。レーザーは、設計開発から最終組立まで、自動車製造プロセスの様々な段階で活用されています。レーザー技術は大量生産に限定されず、生産量が比較的少なく、一部の工程で依然として手作業が必要な高級カスタムカーの製造にも応用されています。ここでの目標は、生産量の拡大や加速ではなく、加工品質、再現性、信頼性を向上させ、無駄やコストのかかる材料の誤用を削減することです。
レーザー：プラスチック部品加工の原動力
Tレーザーの最も広範な用途は、プラスチック部品の加工です。これには、内装パネルやダッシュボードパネル、ピラー、バンパー、スポイラー、トリム、ナンバープレート、ライトハウジングなどが含まれます。自動車部品は、ABS、TPO、ポリプロピレン、ポリカーボネート、HDPE、アクリルなどの様々なプラスチックに加え、様々な複合材料やラミネート材から製造できます。これらのプラスチックは、露出または塗装が可能で、布張りの内装ピラーや、強度を高めるためにカーボンファイバーやグラスファイバーを充填した支持構造など、他の材料と組み合わせることもできます。レーザーは、取り付けポイント、ライト、スイッチ、パーキングセンサーなどの切断や穴あけにも使用できます。
透明なプラスチック製ヘッドランプハウジングやレンズは、射出成形後に残る廃棄物を除去するために、レーザートリミングが必要となることがよくあります。ランプ部品は通常、光学的な透明性、高い耐衝撃性、耐候性、そして紫外線耐性を持つポリカーボネートで作られています。この特定のプラスチックでは、レーザー加工により表面が粗くなる場合がありますが、ヘッドライトが完全に組み立てられると、レーザーカットされたエッジは見えなくなります。他の多くのプラスチックは、高品質の滑らかさで切断できるため、後処理の洗浄や更なる修正を必要としないきれいなエッジが得られます。
レーザーマジック：オペレーションの限界を打ち破る
レーザー加工は、従来の工具ではアクセスできない場所でも行うことができます。レーザー切断は非接触加工であるため、工具の摩耗や破損がなく、レーザーのメンテナンスも最小限で済むため、ダウンタイムも最小限に抑えられます。加工プロセス全体が密閉空間内で行われるため、ユーザーの介入が不要で、作業者の安全性も確保されます。可動刃がないため、関連する安全上のリスクもありません。
プラスチックの切断作業は、作業完了に必要な時間に応じて、125Wからそれ以上の出力のレーザーを使用して行うことができます。ほとんどのプラスチックでは、レーザー出力と加工速度の関係は直線的であるため、切断速度を2倍にするには、レーザー出力も2倍にする必要があります。一連の作業のサイクルタイム全体を評価する際には、加工時間も考慮して適切なレーザー出力を選択する必要があります。
切断と仕上げを超えて：レーザーによるプラスチック加工能力の拡大
プラスチック加工におけるレーザーの用途は、切断やトリミングだけにとどまりません。実際、同じレーザー切断技術は、プラスチックや複合材料の特定部分の表面改質や塗装除去にも使用できます。部品を接着剤を用いて塗装面に接着する必要がある場合、良好な接着性を確保するために、塗装の最上層を除去したり、表面を粗面化したりすることがしばしば必要になります。このような場合、レーザーはガルバノスキャナと組み合わせて使用され、必要な領域にレーザービームを高速で照射することで、バルク材料を損傷することなく表面を除去するのに十分なエネルギーを提供します。これにより、精密な形状を容易に実現でき、除去深さと表面テクスチャを制御できるため、必要に応じて除去パターンを容易に変更できます。
もちろん、自動車は完全にプラスチックでできているわけではなく、レーザーは自動車製造に使用される他の材料の切断にも使用できます。車の内装には通常、様々な繊維素材が使用されていますが、中でも最も多く使用されているのは布張りの生地です。切断速度は生地の種類と厚さによって異なりますが、高出力レーザーであれば、それに応じてより高速に切断できます。ほとんどの合成繊維はきれいに切断でき、その後の縫製やシートの組み立て工程でほつれを防ぐために、端はシールされています。
自動車内装材では、本革や合成皮革も同様にカッティング可能です。多くの一般車の内装ピラーなどに見られるファブリックカバーも、レーザーを用いた精密加工が広く行われています。射出成形工程では、これらの部品にファブリックが接着されるため、車両への取り付け前に、端から余分なファブリックを取り除く必要があります。この加工も5軸ロボット加工工程で行われ、カッティングヘッドが部品の輪郭に沿ってファブリックを正確にトリミングします。このような加工には、LuxinarのSRシリーズおよびOEMシリーズのレーザーがよく使用されます。
自動車製造におけるレーザーの利点
レーザー加工は自動車製造業界において数多くの利点をもたらします。一貫した品質と信頼性に加え、レーザー加工は自動車製造で使用される幅広い部品、材料、プロセスに非常に柔軟かつ適応性があります。レーザー技術は、切断、穴あけ、マーキング、溶接、スクライビング、アブレーションを可能にします。つまり、レーザー技術は非常に汎用性が高く、自動車産業の継続的な発展を推進する上で重要な役割を果たしているのです。
自動車産業が進化を続ける中、自動車メーカーはレーザー技術の新たな活用方法を模索しています。現在、自動車業界は電気自動車やハイブリッド車への抜本的な転換期を迎えており、従来の内燃機関を電動ドライブトレイン技術に置き換えることで「電動モビリティ」という概念が生まれています。そのため、メーカーは多くの新しい部品や製造プロセスを採用する必要があります。
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投稿日時: 2023年7月13日