レーザ樹脂溶着のメカニズム、プロセス最適化とトラブル対策

第1部 レーザ樹脂溶着の原理、メカニズムと適用事例

(2019年7月18日 10:00〜11:30)

　トヨタ自動車がインテークマニホールドの接合にレーザ樹脂溶着技術を初めて適用したのが2003年のことになります。その後、様々な部品にレーザ溶着の適用が広がっています。本講義では、レーザ樹脂溶着のメカニズムから、加工パラメータ、使用するレーザ装置、適用例まで、レーザ樹脂溶着技術の基礎から応用までを解説します。さらに、樹脂と金属の異材接合技術の最近の開発状況を紹介します。

1. レーザ樹脂溶着技術
   1. レーザ樹脂溶着のメカニズム
   2. レーザ樹脂溶着技術 ～加工パラメータ
2. レーザ樹脂溶着に使用する装置
   1. レーザ発振器とその進化
   2. 半導体レーザの特徴と加工プロセス
   3. ファイバーレーザの特徴と加工プロセス
   4. レーザ樹脂溶着システム
   5. 光整形技術と周辺機器
3. レーザ樹脂溶着技術の適用例
   1. 国内でのレーザ樹脂溶着技術の適用例
   2. 海外でのレーザ樹脂溶着技術の適用例
4. 異材接合技術 ～樹脂と金属のレーザ溶着
   1. 各種異材接合技術
   2. 樹脂と金属のレーザ溶着技術
   3. CFRPと金属のレーザ溶着技術 ～高出力レーザでのDOEの活用
5. レーザ加工の設備導入時のポイント
• 質疑応答

第2部 エンジニアリングプラスチックのレーザー溶着における要求特性と条件最適化

(2019年7月18日 12:10〜13:40)

　近年、自動車分野を中心として、エンジニアリングプラスチック製部品へのレーザー溶着適用事例が増えている。本講演では、各種エンジニアリングプラスチックに対してレーザー溶着を適用する場合の、材料要求特性、溶着特性評価事例の紹介をはじめ、溶着条件面、材料面からみた最適化事例について紹介する。さらに表面処理を介した異種樹脂間のレーザー溶着技術についても紹介する。

1. 各種溶着工法におけるレーザー溶着の位置づけ
2. 材料に求められる特性
3. レーザー溶着特性評価事例
4. 溶着条件の適正化
5. レーザー溶着用材料のご紹介
6. 表面活性化を活用した異種樹脂間のレーザー溶着事例
• 質疑応答

第3部 レーザ樹脂溶着における残留応力の解析と溶着強度への影響

(2019年7月18日 13:50〜15:20)

　レーザ樹脂溶着は、レーザを用いて接合する界面で熱可塑性樹脂を軟化あるいは溶融させることで接合を実現する技術である。 　本講座では、レーザ樹脂溶着技術の特長とレーザ投入熱量に対する溶着強度を示し、接合部が軟化溶融することで生じる応力の残留が接合強度に及ぼす影響を光弾性法でモニタリングすることにより評価する。最後に評価結果得られた知見を適用した例および「熱可塑性CFRPとのレーザ溶着・融着・接合」を例にレーザ接合の可能性について概説する。

1. レーザ樹脂溶着
   1. レーザ樹脂溶着の原理と特長
   2. レーザスポット径、強度、走査速度と溶着強度の関係
   3. レーザ樹脂溶着における保持圧力と溶着強度の関係
2. 光弾性法による応力の可視化
   1. レーザ樹脂溶着における残留応力
   2. 透過型および反射型光弾性法
   3. レーザ溶着時の応力および残留応力の光弾性縞観察
3. レーザ樹脂溶着の溶着不良の評価
   1. レーザ溶着時の温度と応力の挙動
   2. 残留応力の光弾性縞と溶着強度の関係
   3. まとめ
4. 適用例および「レーザ溶着・融着・接合」の可能性について
• 質疑応答

第4部 レーザ樹脂溶着におけるインプロセスモニタリングと溶着不良の検出

(2019年7月18日 15:30〜17:00)

　近年、レーザ樹脂溶着が注目されてきている。しかしながら、実用化に関しては限定的な側面があり、理由の一つが“加工現象がよくわからない。教科書がない”などの知識面でのインフラの整備不足が挙げられる。今回の講演では、レーザ樹脂溶着時の加工点温度計測からわかることを加工現象から不良発見まで出来るだけ平易な表現で、詳しくお話しする予定である。

1. レーザ熱加工と温度計測
2. レーザ樹脂溶着時の加工点温度モニタリング
   1. 光による温度計測
   2. 計測例
   3. 加工点温度モニタリングからわかること
3. レーザ樹脂溶着時の不良検出
   1. 隙間が存在する場合
   2. 隙間が存在しない場合
4. 加工点温度の利用
   1. 予測制御
   2. トラブルシューティング
• 質疑応答