自動車生産におけるファイバーレーザーの使用は大きな成功を収めており、ホワイトボディ、サスペンションコンポーネント、パワートレインアセンブリなどを含む数多くの溶接および切断用途に使用されています。 これは驚くことではありません。 ファイバー レーザーには、これまでに使用されていたテクノロジー (レーザーおよび非レーザー) のほとんどに比べて、いくつかの利点があります。
しかし、自動車産業は依然として重要なイノベーションの源です。 高出力ファイバーレーザーは自動車生産でしばらく使用されて成功してきましたが、今日の最も洗練された溶接プロセスでは、電動化と軽量化をサポートするために単なる電力以上のものが必要です。 実際にはさまざまなアプリケーションがありますが、そのほとんどには通常次のものが含まれます。
非常に薄い素材または入熱に敏感な素材
"難しい"アルミニウム、銅、高張力鋼などの溶接材料
異種材料の溶接
これらのより困難なタスクを達成するには、レーザーには 2 つの主要な機能が必要です。 1 つ目は、必要な生産性をサポートするのに十分なパワーを備えていることです。 厚い部品の場合、十分な深さの貫通を達成するには高い出力も必要です。 2 つ目は、作業面上でレーザー出力を空間的および時間的にどのように配分するかを正確に制御できることです。
パワーと精度の制御
Coherent GROHE は、出力と制御精度を提供するように設計された調整可能リング モード (ARM) ファイバー レーザーを開発しました。 これを達成するために、ARM はデュアル ビーム出力を採用しています。これは、別の同心のレーザー リングに囲まれた中心スポットを生成します。 コアリングの電力は独立して制御し、パルス化することができます。
Coherent HighLight FL-ARM シリーズのファイバー レーザーは、最大 10kW の総出力を提供します。これは、高スループットのすべてのアプリケーションにとって十分以上の出力レベルです。 実際、高精度で要求の厳しい製品のほとんどは、通常、この電力レベルの半分未満しか使用しません。 したがって、Coherent ARM レーザーは、必要に応じて溶接位置を正確にターゲットにして十分なレーザー出力を供給できます。
銅溶接はこれがどのように機能するかの例です。 一部のメーカーは、ファイバーレーザーの赤外線よりも銅に吸収されやすいため、銅の溶接に緑色レーザーを使用するようになりました。 ただし、このプロセスは室温でのみ製造できます。 銅は加熱されると赤外線をよく吸収し、鍵穴ができると赤色光を吸収する能力がさらに強くなります。
したがって、ARM レーザーを使用して銅の溶接を開始する場合、最初のステップは、材料が溶けるまでリング ライトのみで材料を加熱することです。 次に、高出力のセンター ビームで鍵穴を作成します。 ただし、溶接プロセス中、キーホールが安定するため、電力の一部がリング ビームに保持され、スパッタが減少し、安定した溶接が行われます。 ビームが溶接の端に到達すると、リングの出力は完全に遮断され、コアの出力は滑らかに低下して、きれいで均一な端部が形成されます。
このプロセスは、アルミニウムや亜鉛メッキ板金などの他の要求の厳しい材料を溶接する場合にも同様の利点をもたらします。 さらに、それにより、高精度溶接薄い素材や熱に弱い素材。
Pパワーコントロール
ファイバーレーザーの一部のメーカーは、筋の通ったの ARM は、あたかもそれが利点であるかのように、自社の製品では総電力の 100% がコア リング間で分散できると指摘しています。
しかしそうではありません。 ARM レーザーの全体的な利点は、コアとリングの間でパワーを分割することにより、入ってくる熱がそれぞれのワークピースに伝導され、前述の銅溶接の例のように、単一のビームよりも優れた結果が得られることです。 それ以外の場合は、標準のシングルビーム (そして安価な) ファイバー レーザーを使用してみてはいかがでしょうか。
彼らはまた、Coherent の ARM 構造が十分に「柔軟性」に欠けていることにも懸念を抱いていました。
システムを製造する際には、コアリングに挿入するモジュールの数を設定する必要があります。 したがって、4 つの 2 kW モジュールで構築された 8 kW ARM レーザーは、3 つの異なる最大コア/リング出力比で構成できます。 これらは、6 kW/2 kW、4 W/4 kW、または 2 kW/6 kW です。 さらに、コア/リングの最大電力は後で変更できないため、「柔軟性が低い」とみなされます。
ただし、特定の顧客レーザーの構成は、レーザーの購入前に実施されたプロセス テストに基づいています。 これらにより、量産に必要な電力とコア間の電力比が決まります。 さらに、生産の不安定性（原材料のロットごとの変動、クランプ誤差など）への適応をサポートするために、十分に大きなプロセスウィンドウが提供されます。
