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レーザーによる繊維強化プラスチック (CFRP) の切断 | TRUMPF
CFRP部品のレーザーカッティング

レーザーによる繊維強化プラスチック (CFRP) の切断

繊維強化プラスチックの魅力は高強度でありながら軽量であることですが、この利点はとりわけ高強度鋼又はアルミニウムと比較した際に際立ちます。炭素/ガラス/アラミド繊維などの種類を問わず、繊維強化プラスチックは多数の軽量部品を取り付ける業界 (航空宇宙産業、自動車産業や風力発電産業など) にとって理想的な材料です。しかしながら、繊維強化複合材料は御し難くデリケートであるため、その加工は困難であることが少なくありません。その結果、どの機械的切断方法でも多種多様な課題が発生します。それに対してレーザーは非接触式に完全に摩耗なしで加工作業を行うため、効率的な加工の実現に向けた大きな可能性を秘めています。例えばレーザーでは薄いFRPパーツであっても、材料に機械的な又は補助材料による負荷をかけることなく精密に切断することができます。

高速で低価格

他の方法とは異なり、非接触式のレーザーは完全に摩耗なしで加工作業を行います。材料の変更時にツール交換を行う必要もありません。

正確に設定可能

レーザーでは樹脂層を選択的に削剥することができます。エネルギー配分が正確に行われるため、極めて精緻なFRPパーツであっても加工可能です。

高い切断品質

メーカーはFRPパーツの切断で、一定の高品質と再現性のある結果が得られます。

多種多様に適用可能

レーザーでは繊維強化プラスチックの単なる切断だけでなく、マーキングや穿孔も行うことができます。

レーザーによる繊維強化プラスチックの切断には、他の方法に対してどのような利点があるのでしょうか?

ウォータージェット切断対レーザーカッティング

繊維強化プラスチックのウォータージェット切断では、多くの場合コーティングが剥がれて、つまり繊維と合成樹脂がほどけてしまいます。それに加えて、加工品に作用する強い力によって切断品質が低下してしまいます。結果として、繊維が飛び出した状態になります。それに対してレーザーは非接触式に綺麗かつ正確に切断します。その工程ではコーティングが損傷することがないため、繊維と合成樹脂がほどけることもありません。

切削対レーザーカッティング

切削でも、力が加わることの悪影響として破損や歪みが発生します。この方法ではそれに加えて、多くの場合繊維の引き抜け (ほつれ) が生じてしまいます。更に、切削加工では多額の費用も発生します。繊維の硬さが原因でフライスがすぐに摩耗してしまい、各シフトで何度も交換しなければならなくなるからです。また、材料の厚さと性質が変わった場合にも、レーザーの場合とは異なり、ツール交換が必要になることが少なくありません。上記の比較項目に加えて、プロセス時間がはるかに短いこともレーザーの魅力です。

繊維強化プラスチックの切断

この動画では、TruLaser Cell 7040が超大型CFRPパーツであってもプロセス安全性を確保しながら切断する様子が紹介されています。

複雑な三次元のCFRP部品の製造

この動画では、精密なレーザーがプリフォーム材料の切断に好作用している様子が紹介されています。

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繊維強化プラスチックのレーザーカッティングは多種多様な用途に利用可能

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