・加工用高出力青色・緑色レーザーの現状と今後

2019年04月26日(金) 10:30-16:10 会場:展示会場内 特設会場A
【HP-1 コース】 加工用高出力青色・緑色レーザーの現状と今後

新しいものづくり技術を実現する青色・緑色レーザー開発

大阪大学 塚本 雅裕

高出力ダイレクトLD発振器の最新動向 -高出力青色半導体レーザの現状と大出力化

レーザーライン(株) 武田 晋
数多いレーザ発振器の中で、民生品用光源として広く一般消費者に普及している半導体レーザを独自の光学技術とパッケージングのノウハウにより、大出力加工用のレーザ発振器として各種産業用途に多数納入しているレーザライン社の高出力ダイレクトLD発振器の最新動向とその適用例を紹介して行く。半導体レーザは従来のミラー共振器を持つレーザ光源とは異なり、通電することで簡単にレーザ発振する電化製品のような産業用光源である。低消費電力、メンテナンスフリー、後の出力のスケールアップなど、利点が多く自動車産業を始め、鉄鋼関連、工作機械用途、樹脂、アデティブマニュファクチャリングなど幅広いアプリケーションで使用されている。同社の超小型19インチラックタイプのLDMシリーズでは最大出力CW発振6kWを達成、装置への組み込みや省スペースを求められる用途に最適である。そのLDM型のプラットフォームを基に、本年、市販品青色半導体レーザ装置では世界最大クラスのCW発振1kWのLDMblueシリーズの販売を開始した。ほとんどの金属は短波長側に大きな吸収域を持ち、特に従来のIR帯の加工用光源ではほとんどが反射してしまう銅などの高反射材料への適用へ大きな期待が寄せられている。同社の青色半導体レーザ装置は、GaN系の半導体レーザ素子を実装し、通電するだけで波長450nmを発振する。近年の自動車の電動化には銅材料が多く使用され、その加工法は大変重要である。この新しい光源の構成、並びに適用例なども紹介して行く。
難易度:一般的(高校程度、一般論)

高出力グリーンレーザー

トルンプ(株) 中村 強
波長が500nm強のグリーンレーザーは1µm近傍の波長のレーザーと比べ、金属に対して高い吸収特性を示す。特に銅の吸収率は固体レーザーの基本波1µm近傍において非常に低いため溶接状態の再現性やビード品質、スパッタの発生などに関し多くの課題が存在する。一方500nm近傍のグリーンレーザーの波長においては銅の吸収率は大幅に上昇する。一般的にワーク表面の状態によりレーザーの吸収率が変動するが、グリーンレーザーは銅の表面状態により吸収率が変動してもその高い吸収率のために再現性の高い溶接が可能になる。また、入熱コントロールも可能でスパッタ低減や高品位なビード形成も可能になる。TRUMPFのグリーンレーザーは非線形結晶によりディスクレーザーの基本波1030nmを半分の波長515nmに変換する構造をとっており、ディスクレーザーの特性である高安定、長寿命、高堅牢、高輝度などの特徴を有し、産業用の厳しい条件下での使用に耐え得る。TRUMPFは高出力グリーンレーザーとしてパルス発振方式と連続発振方式の両方を有しており、パルス発振方式は加工面において平均出力400W、ピーク出力4kW、最小ファイバーコア径100µm、連続発振方式は平均出力1kW、最小ファイバーコア径50µmという仕様である。今後自動車の電動化など銅材の使用が増えることが予想され、グリーンレーザーへの期待が高まっている。
難易度:一般的(高校程度、一般論)

島津製作所における1kW級青色半導体レーザー

(株)島津製作所 宇野 進吾

米国NUBURU社 高輝度ハイパワー青色レーザーとその応用

(株)オプトサイエンス 脇田 和則

Coherent-DILASの高輝度、高出力ファイバーカップリング ブルーダイオードレーザの製品化への取り組みとその成果

コヒレント・ジャパン(株) 今枝 茂樹
急速に成長するe-Mobility(エレクトロモビリティ)業界では、銅加工の需要の増加の傾向が見られます。銅製のタップ、または電子部品内の電気コンタクトのスパッタフリー溶接の主な改善点が、グリーンレーザでも示されております。一方で、レーザの発振波長を450nmに近いブルー領域まで短くすると、材料の吸光度を更に向上させることが可能です。(銅の場合、IRレーザの12倍、金は、40倍にも高まります。)
ブルーのダイレクトダイオードレーザ(DDL)は、固体グリーンレーザと比較し、多数の利点を有します。現存のグリーンレーザは、近赤外の固体レーザまたはファイバーレーザを使用して製造されており、これらのレーザは5xx nmに波長変換されています。ダイレクトダイオードレーザ(DDL)は、励起光からIR発振への変換および発振波長を2倍にする(SHG変換)の過程を回避し、調整および操作の両方において、複雑でなく、高効率で、更には、大幅なコストダウンが図れるシステムの構築が可能となります。加えて、ダイオードレーザの典型的なビームプロファイルは、トップハット形状となるため、ディスクレーザやファイバーレーザで頻繁に見られるキーホール効果の問題も解消されます。本稿では、「BLAULAS」プロジェクトを通じて開発されたOSRAM製のブルーレーザバーを用いた高輝度、高出力ブルーレーザモジュール(発振波長:450nm)の試作成果と、今後の製品化(出力:数百W~kWクラス)の見通しについて紹介します。

LMDを融合した超複合加工機による最新加工事例

オークマ(株) 山本 誠栄
近年提唱されている「働き方改革」に伴う総労働時間の短縮の動きや、超高齢化社会がもたらす労働人口の減少が進む中、産業界ではさらなる省人化をはかりつつ、単位時間あたりの生産性を向上させなければならないといった難しい課題に直面している。当社は、次世代のものづくり提案の一つとして、従来から工程集約を進めてきた旋削加工やミーリング加工に加え、近年着目が進んでいる積層造形技術であるLaser Metal Depositionとレーザ焼き入れ技術を工程集約した工作機械「超複合加工機」を開発し、2016年より発売してきた。講演では、積層造形技術の事例を中心に、産業界から求められてきたニーズをもとに作製したサンプルワークと、複合型工作機械特有のメリットについて詳しく解説する。
難易度:一般的(高校程度、一般論)

青色半導体レーザーを搭載した複合加工機とその加工事例

ヤマザキ マザック(株) 浅野 孝平

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[ 特定商取引法に基づく表記 ]



武田 晋

レーザーライン株式会社

代表取締役社長

レーザ及びフォトニクス業界歴28年、エレクトロニクス商社丸文株式会社にて各国のレーザ製品・システムを担当、米国ジェイディーエスユニフェーズ、ルーメンタムを経て現在独国レーザーライン社に在籍
2007年:ジェイディーエスユニフェーズ株式会社、日本統轄マネージャー
2011年:同社代表取締役
2015年:ルーメンタム株式会社代表取締役
2017年:レーザーライン株式会社代表取締役社長に就任

中村 強

トルンプ株式会社

レーザー技術部 部長

1981年早稲田大学理工学部機械工学科卒業。
同年日本電気株式会社に入社。電子ビーム装置の研究開発を経て1994年よりレーザーのアプリケーション技術開発に従事。
2009年よりトルンプ株式会社にてレーザーアプリケーション技術開発に従事。
2016年より現職。レーザー学会員、レーザ加工学会員、溶接学会員。

今枝 茂樹

コヒレント・ジャパン株式会社

アドバンスド・テクニカルセールスG フィールド・セールスチームリーダー

1982年4月 丸文株式会社に入社 レーザ発振器の販売に従事
1997年6月 コヒレント・ジャパン株式会社に入社
現在、アドバンスド・テクニカルセールスG、フィールドセールスチームリーダに従事。

●Coherent Inc概要
1966年に設立した、レーザ発振器ならびに測定器を製造、販売する世界最大級のレーザ関連機器製造メーカ。(米国本社、ナスダック上場企業)。エキシマレーザやイオンレーザに代表されるガスレーザから、高出力半導体レーザ、光励起半導体レーザ、ダイオードモジュール、ファイバーレーザ、ウルトラファーストレーザに至るあらゆるレーザ発振器ならびに関連計測機器などを製品販売を行う世界最大級のレーザ発振器供給メーカ、2016年3月、独ROFIN-SINAR TECHNOLOGIES社(ROFINグループ)の買収を行い、マテリアルプロセス用途向けの熱加工用高出力レーザ及び、サブシステム、システム、ファイバーレーザ関連コンポーネントの製品ラインアップを強化した。旧Dilas社は、高出力半導体レーザモジュールを開発、製造するIndustrial Laser System(ILS)セグメントのBusiness Unitのひとつ。

山本 誠栄

オークマ株式会社

技術本部ソリューション開発センター 先端技術開発課 主務

広島大学大学院工学研究科を修了後、オークマ株式会社に入社。研究開発部で工作機械の高精度化、省エネ化など基礎技術開発に従事後、レーザ加工技術の研究開発、複合化開発に従事。現在は、ソリューション開発センターに所属し、レーザ加工技術を融合した超複合加工機を用い、レーザ加工の応用技術開発および、お客様への加工技術提案業務に従事中。