産業用レーザーはここ数年で急速に発展し、金属板、チューブ、家電製品、ガラス、ファイバー、半導体、自動車製造、船舶機器など、幅広い分野で利用されています。2016年以降、産業用ファイバーレーザーは8kW、その後10kW、12kW、15kW、20kWへと開発が進められてきました。
レーザー技術の発展に伴い、レーザー装置の性能向上も進んでいます。国内のレーザー技術は、パルスファイバーレーザー、連続波ファイバーレーザーを問わず、海外のレーザー技術の発展をはるかに上回るペースで進んでいます。かつては、IPG、nLight、SPI、Coherentといった海外企業が世界のレーザー市場を支配していましたが、Raycus、MAX、Feibo、Leapionなどの国内レーザーメーカーが台頭するにつれ、こうした支配体制は崩れつつあります。
高出力ファイバーレーザーは主に金属切断に用いられ、用途の80%を占めています。用途拡大の主な理由は価格の低下です。わずか3年足らずで価格は65%も下落し、エンドユーザーに大きなメリットをもたらしました。金属切断に加え、レーザー洗浄やレーザー溶接も、今後有望な用途として注目されています。
金属切削加工の現状
ファイバーレーザーの開発は、金属切断に革命的な変化をもたらしました。その登場は、火炎切断機、ウォータージェット切断機、パンチプレスといった従来の工具に大きな影響を与え、切断速度と切断面の仕上がりを大幅に向上させました。さらに、ファイバーレーザーは従来のCO2レーザーにも影響を与えています。技術的に言えば、レーザー技術そのものの「アップグレード」と言えるでしょう。しかし、CO2レーザーがもはや役に立たないとは言えません。非金属の切断に非常に優れており、優れた切断性能と滑らかな切断面を実現しているからです。そのため、Trumpf、AMADA、Tanakaといった海外企業や、Hans Laser、Baishengといった国内企業は、依然としてCO2レーザー切断機の生産能力を維持しています。
過去2年間で、レーザー管切断は新たなトレンドとなりました。3D 5軸レーザー管切断は、レーザー切断の次の重要な、しかし複雑な応用分野となる可能性があります。現在、機械式アームとガントリーサスペンションの2種類があり、これらは金属部品の切断範囲を拡大し、近い将来、次の注目分野となるでしょう。
一般製造業における金属材料加工には2kW～10kWのファイバーレーザーが必要とされるため、この出力帯のファイバーレーザーが販売量の大部分を占めており、その割合は今後も増加し続けるでしょう。この状況は今後も長く続くと考えられます。同時に、レーザー金属切断機はよりインテリジェントで人間工学に基づいたものへと進化していくでしょう。
レーザー金属溶接の可能性
レーザー溶接は過去3年間、20%の継続的な成長を遂げ、他の市場セグメントよりも大きなシェアを占めています。ファイバーレーザー溶接や半導体溶接は、精密溶接や金属溶接に広く応用されています。現在、多くの溶接工程では高度な自動化、高生産性、そして製品ラインへの完全な統合が求められており、レーザー溶接はこれらのニーズを満たすことができます。自動車業界では、新エネルギー車において、パワーバッテリー、車体、ルーフなどの溶接にレーザー溶接技術が徐々に採用されています。
溶接技術のもう一つの注目すべき点は、ハンドヘルドレーザー溶接機です。操作が簡単で、クランプや制御ツールが不要なため、市場に投入されるとすぐに加熱されるようになりました。しかし、ハンドヘルドレーザー溶接機は高度な技術内容や高い付加価値を持つ分野ではなく、まだ普及段階にあることを指摘しておく必要があります。
レーザー溶接は今後数年間も成長傾向を維持すると予想され、特にハイエンド製造業において、高出力ファイバーレーザーへの需要がますます高まることが見込まれる。
中～高出力レーザー冷却ソリューションの選定
高出力または超高出力のレーザー切断やレーザー溶接において、加工効果と安定性は2つの最優先事項です。そして、これらは搭載された循環式空冷チラーに依存します。国内産業用冷凍市場において、S&A Teyuは販売量の多い有名ブランドです。CO2レーザー、ファイバーレーザー、半導体レーザー、UVレーザーなどに対応した成熟した冷却技術を有しています。
例えば、薄板金属切断において現在人気の高い3kWファイバーレーザーの需要に応えるため、S&A Teyuはデュアル冷却回路を備えた空冷式チラーCWFL-3000を開発しました。4kW、6kW、8kW、12kW、20kWの機種向けにも、S&A Teyuは関連する冷却ソリューションを提供しています。S&A Teyuの高出力ファイバーレーザー冷却ソリューションの詳細については、https://www.chillermanual.net/fiber-laser-chillers_c2 をご覧ください。
