トロテック・レーザー・ジャパン (株)
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お問い合わせ 金属（メタル）
レーザーマーキング、レーザー彫刻
レーザー加工に適した金属の種類
金属のマーキングと彫刻には、レーザーが長年使われてきました。それはアルミニウムのような柔らかい金属から、スチールのような硬い合金にまで、レーザーなら読みやすく正確な彫刻やマーキングがスピーディにできるからです。また、レーザーはアニーリングによって、金属の表面構造にダメージを与えずに、腐食や錆に強いマーキングが施せます。そして、正確にパラメーターを設定すれば、高品質の加工が一貫して保証されるのもレーザーの魅力です。このような利点からレーザー加工によるマーキングや彫刻が、医療分野や自動車産業に使用されています。
レーザー加工に適した金属の種類
- アルミニウム
- アルマイト、塗装アルマイト
- 真鍮、被膜金属、金属炭化物
- 金、銀、銅
- プラチナ
- スチール
- 錫
- チタン
サンプル
アプリケーション例
一般的な金属のレーザーマーキングは、製品のトレーサビリティや情報表示、セキュリティ等の目的で使用されます。事業別にすると、電子機器や電機産業、機械工学、工具製造、医療技術、自動車産業などの分野です。販促グッズや宝飾品の製作にも使われています。
- 偽造対策のための製品ラベリング
- サイズや直径などの表示ラベル
- 製造日やバッチ番号、シリアル番号などの製造情報
- トレーサビリティ・コード
- 品質保証用のデータマトリックスコード
- 金属製の販促グッズ、ギフト商品のカスタマイズ
- 製品情報プレート
レーザー加工機が使われる理由
レーザー加工によるマーキングは、耐久性に優れ、とても丈夫で長持ちします。それはアニーリングによる金属マーキングなので、酸や化学薬品、そして腐食に強く、金属の表面構造にダメージを与えません。したがって、シリアル番号、データマトリックスコードなどの重要な情報のマーキングに適しています。また、レーザーは非接触加工なので、材料を器具で固定したりする加工前後の作業が不要です。何よりレーザーは高精度。しかも集塵脱臭装置と接続して、環境に優しい金属加工を提供できます。
※金属の切断（カット）はレーザーに適していません。
レーザー技術の特長と機能
費用対効果に優れた生産
- ファイバーレーザーによるマーキングでは、基本的にインク、化学薬品、のり、スプレーなどの消耗品が必要ありません。
- さらに、このような消耗品を扱う時間と処分にかかる費用を削減できます。
- 前処理および後処理が不要です。
- 道具や工具を使った摩耗がありません。
Trotecのメリット!
- 低メンテナンスで操作できるSpeedMarkerガルボファイバーレーザーを、ワークステーションとして、あるいは生産ラインのシステムとして統合することができます。
- トロテックのマーキングレーザーは、最小限のメンテナンスで何年もの稼動に耐えらえるように、頑丈な機構で設計・製造されています。
高速マーキングで、大量のデータを処理
- 超高速スピードで、シリアル番号やコードなどの様々なデータを大量にマーキングできます。
- ツールの追加や変更をせずに、豊富な種類のマーキングを行えます。
Trotecのメリット!
- 簡単で直感的に操作できるマーキングソフトウェアを採用
- カメラ付きシステムのSpeedMark Vision 「スマート調整」を搭載し、スピーディで正確な位置決めを実現
- ERPファイルからのコンテンツ統合が可能
耐久性に優れたマーキング
- レーザーマーキングは、摩耗や熱、酸に対して強く、耐久性に優れた特性があります。
- トレーサビリティや品質保証などの重要な情報のマーキングに適しています。
Trotecのメリット!
- 様々な要件に応える幅広いファイバーレーザーの製品群
- 最大加工エリア 1500 x 1250 mmのフラットベッドシステム
- 最大加工エリア 1120 x 653 mmのガルボ ワークステーション
- OEMガルボ ファイバーレーザーを生産ラインに統合
- お客様の要望に合わせたカスタムビルドのご提供
高精度で完璧なマーキング
- 非常に小さな模様や形状を正確にマーキング
- マーキング加工は、加工後の材料洗浄と組み合わせることもできれば、そのままコントラストを際だたせる組合せも可能（例：データマトリックスコード）
Trotecのメリット!
- 高品質の光学部品で生成される最適なレーザービーム
- カメラシステムによって、正確なレーザーマーキングを簡単に位置決め
加工できるデザインはほぼ無限
- ロゴ、イラスト、バーコードまで、レーザーなら実質的にどのようなデザインでもマーキング可能です。
- 1ポイントのフォントや非常に小さい模様でも認識できるように作成できます。
- 短時間で写真を材料にマーキングできます。
Trotecのメリット!
- レーザーマーキング用ソフトウェア、DirectMarkまたはJobControlプリンタードライバーを使用することで、印刷と同じくらい簡単に、グラフィックソフトから直接デザインを加工することができます。
非接触加工で、高品質な仕上り
- 材料を固定したり、クランプで留める必要がないので、材料の表面を傷つけることはありません。
- 作業時間を節約し、一貫して優れた仕上りの加工を提供します。
Trotecのメリット!
- 様々な仕様に応える幅広い製品群の中から、最適なレーザー加工機を選択できます。
- カメラアシスト位置決め機能によって、「初めてのレーザー使用」する場合でも非常に正確なレーザーマーキングが可能です。
トロテックユーザー ~ お客様の声 ~
～京都大学 デザインスクール、トロテックのSpeedy 100 flexxを活用～
「CO2レーザーとファイバーレーザーを同時に使う例としては回路基板の作成があげられます。例えば、 LEDをいくつも並べたライトの回路基板を作る際に、通電させる部分は生基板の銅箔を残して、不要な銅箔をファイバーレーザーで除去します。スルーホールの穴は銅箔を飛ばした上で、CO２レーザーで穴を開けています。最後に外形もCO2レーザーで切ります。これらを一度に精度良く行えるので作業が非常に楽です」
京都大学情報学研究科 特定准教授 大島 裕明
「今までこのような電子基板を作るには、ミーリングマシンの出番でしたが、ドリルの刃では極めて細かいピッチの端子を持つ集積回路のパターンを加工することは困難でした。加工時間も非常に短く、体感的には5分の1くらいだと感じています。ミーリングの場合、材料セッティングの時間も多くかかるのですが、レーザーカッターならデータを作成したら加工テーブルの上に置くだけで、即加工に入れます」
京都大学 学際融合教育研究推進センター デザイン学ユニット 非常勤講師 白石 晃一
詳しくは、導入事例「京都大学」をご覧ください。
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金属へのレーザーマーキング手法
アニーリング
アニーリングはステンレススチールなどの金属に感触を変化させないマーキングを施します。アニーリング加工では材料の一部が除去されることはありません。つまり、溶発が発生していません。その代わりに、金属を熱することで色が変化します。例えばステンレススチールの場合、色の変化は温度が200度から300度の間に到達した時に発生します。異なる温度を用いて異なる色に変化させることも可能です。アニーリングは鉄を含むあらゆる合金に実行可能です。
金属をアニーリングする際に重要なのは、揮発させずに熱することです。これはスチールへのレーザー照射のエネルギー密度を小さくすることで可能となります。これを実行するにあたって最も良い方法は、フォーカスをずらし、レーザーの照射スポットを広げることです。これにより、同じ量のエネルギーをより広い面積に当てることで、エネルギー密度が減少させられます。金属を熱するのには時間がかかるので、マーキング速度は遅く設定する必要があります。
彫刻
彫刻はステンレススチールなどの金属に未加工の部分と感触の異なるマーキングを施します。スチール部分の材料を溶発させることになり、材料が揮発して色が変化します。レーザーの非常に高いエネルギーにより、スチールやチタニウムなどの金属を直接揮発させることが可能です。
溶発を発生されるためには、高い出力と比較的遅いか中間程度のマーキング速度が必要となります。周波数が低いほど、発生可能なパルスエネルギーが高まるため、彫刻には可能な限り低い周波数が選択されます。金属が焼けたことで発生する茶色は取り除くことができます（研磨を参照）。
研磨
研磨はステンレススチールなどの金属に白いマークを残します。より「浅い」彫刻とも言えるでしょう。レーザーのエネルギーを低く抑えることで、材料の揮発を減らします。これにより、ステンレスのような材料の溶発が少なくなり、明るい色彩のマーキングが残されます。
研磨を実施する際は、レーザーパラメータを低出力と高速度に設定します。これによって距離あたりのエネルギーが小さくなり、周波数が増えることで、パルスエネルギーが低く抑えられるわけです。研磨はスチールだけでなく、すべての金属に実行可能です。