フェムト秒3次元レーザ加工機
印刷用ページを表示する 更新日：2024年2月15日更新
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装置の特徴
フェムト秒3次元レーザ加工機（GFマシニングソリューションズ社製LASER P400U、2023年4月導入）は、レーザによって被加工物を微細に除去し、金型などの3次元形状を製作することができます。また、5軸制御のため球面などにも加工することができます。加工可能な材質は、金属、セラミックス、ダイヤモンド、ガラス、樹脂など多岐に渡ります。レーザのパルス幅がフェムト（10-15～10-13）秒に短くなったことで、従来のレーザでは加工ができなかった材料に対応し、レーザ加工時に発生するバリを抑制するため安定した加工面を得ることができます。新材料の加工や被加工物への熱影響が小さいため研究開発分野においても注目されています。
3次元レーザ加工は、切削・研削加工とは異なり、これから普及が進む加工技術であると予測されています。難加工材や微細加工への適用、エッチング加工や放電電極加工の代替技術として使われ始めています。なお、3次元レーザ加工の周辺技術には既に普及しているレーザ切断加工やレーザマーキング加工があり、3次元形状が不要な場合は従来技術が効率的であることが多いです。
試作品1：深掘りマーキング加工
一般的なレーザマーカでは不可能な深掘りマーキング加工を行いました。文字やロゴを刻印することができます。深掘りすることで見栄えが良くなり、また視認性も向上します。 。
図1 深掘りマーキング加工（加工時間：2分、加工深さ：0.1 mm、材質：鋼材）
試作品2：金型の試作
3次元データ（STL）からアンモナイトの金型を試作しました。3次元加工では加工条件を決定するためにテスト加工が必要となります。テスト加工において、適するレーザ出力、レーザスキャン速度、スライス数等をそれぞれ調査します。最終的な加工時間は短くてもテスト加工に数日要する場合もあります。
図2 アンモナイト金型の試作（加工時間：6.5時間、材質：鋼材）
試作品3：画像の微細レーザマーキング加工
写真（2次元データ）のレーザマーキングを行いました。レーザスポット径がφ50 μmのため、細部も高精度で再現することができます。
図3 写真（城南支所）のマーキング加工（加工時間: 1.5 分、材質: 純チタン）
試作品4：表面テクスチャ加工
被照射物チタン表面に微細ディンプルを施しました。同一のスポットにレーザ照射を20回行い、バリのほとんどないディンプル（φ50 μm、深さ15 μm）が得られました。フェムト秒レーザ加工は被加工物への熱影響が小さいため、材質の変化やバリの発生を抑制します。このため表面科学分野など多くの研究開発分野において注目されてる加工技術です。
図4 表面テクスチャ加工（加工時間: 3 分、材質: 純チタン）
試作品5：半球レンズアレイの試作
φ3mmの半球のレンズアレイ金型を模して試作しました。照射エリア（30x30 mm）において均一な加工ができました。
図5 表φ3 mmの半球アレイ（加工時間: 7時間、材質: 鋼材）
目的に合わせて、3次元レーザ加工及び他の加工方法でのソリューションを検討し、3次元レーザ加工条件の設定などをご提案いたします。お気軽にお問い合わせください。
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関連情報
仕様および利用料金については設備ページをご覧ください。
※記事中の情報は掲載当時のものとなります。
