2019年3月18日更新

プロジェクトに至った背景・経緯

自動車産業や航空機産業の課題である燃費向上、強度向上、高硬度材料対応、新素材加工対応、ＣＯ２排出量の低減、信頼性向上、および一体部品・複雑形状部品加工対応に対して、ＣＦＲＰ材を高速、高精度にレーザ加工する加工装置の開発に関するものである。回折光学素子（ＤＯＥ）を利用したビーム分岐・合成光学系を開発して、連続発振の高輝度固体レーザと合成することにより２ｍｍ板厚のＣＦＲＰ部材を毎分２ｍ以上の高速で切断できるレーザ加工装置を開発する。

研究開発のポイント

高出力の超短パルスレーザとＣＷシングルモードファイバーレーザを合成することにより、加工速度を高める方法を検討した工業的レベルに達しなかった。そこで、補完研究で、図１に示す高速スキャナーを導入して、３ｋＷＳＭファイバーレーザで加工したと
ころ、非常に高速で切断できた。ただ、切断部に熱影響部が５０μｍ～５００μｍの幅で生じたので、 その低減を研究している。

研究開発の具体的な成果

本研究・開発で開発したレーザ加工システムでＣＦＲＰを高速で加工できたものを図２に示す。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等

ＣＦＲＰ複合材料の応用分野として、自動車産業、航空宇宙産業、スポーツ用品、ロボットのような産業機器などの分野で今後 活用が見込める。一例として、図３に示すような、自動車のボンネットやショックアブソーバーにはすでにＣＦＲＰ材が利用されている。

ＣＦＲＰ材料をレーザ加工する方法について、３種類の方法をＨ２１より研究してきた。その結果加工速度をたて軸に、ＣＦＲＰの板厚を横軸に棒グラフで示すと、桁違いにｃｗ３ｋＷＳＭファイバーレーザに３Ｄ高速スキャナーを搭載した加工システムでの加工速度が速い。
これを生かすには 熱影響部の黒化を防ぐことが重要な課題となる。この点について、補完研究で改善していく予定である。