レーザ加工技術の基礎と応用技術

自動車部品の生産にレーザが適用されたのは1970年代のことで、すでに50年が経過しています。初期のレーザ発振器は不安定で、取り扱いが難しく、レーザのメンテナンスを含めてレーザ装置の専門家が付きっきりで対応する必要がありました。しかし、2000年以降、新世代のレーザとして半導体レーザやファイバーレーザが製品化されたことで、取扱いが容易になり、自動車を中心に、橋梁、造船、電機機器、情報機器、精密機器等の幅広い分野で、レーザ加工の適用件数が急速に拡大しています。それに伴い、レーザ加工技術者の不足が顕在化しています。　トヨタ自動車で加工プロセス技術の開発から生産適用までの業務にたずさわり、現在はレーザ設備メーカで、お客様のレーザ加工技術から設備導入までをサポートさせていただいていますが、レーザの知識、経験のない方がレーザ加工の開発〜生産ラインへの導入を担当され、苦労をされているのを目の当たりにしています。　本講座では、レーザを正しく理解し、使用するために、レーザの発振原理から、レーザ加工装置、レーザ加工プロセスに関する基礎的な知識〜生産への適用の事例〜光成形技術等の最新の知識と情報を学んでいただくことを目的としています。その上で、近年のEV化、マルチマテリアル化の現状とレーザ加工技術の動向について解説します。また、省エネルギーの観点から注目されているレーザ加熱について二次電池の電極乾燥への適用について紹介します。

はじめに
- レーザ発振器の進化とレーザ加工適用の拡がり
レーザ発振器とその特性
レーザ発振器とその特性
1. レーザ発振の原理
2. 各種レーザ発振器とその特性
  1. CO2レーザおよびYAGレーザ
  2. 半導体レーザ
  3. ファイバーレーザ、ディスクレーザ
  4. 超短パルスレーザ
3. 新しいレーザ発振器
  1. 青色半導体レーザ
    〜フォトニック結晶レーザ他
4. 加工光学系〜光の時間的・空間的制御
  1. 光ファイバー
  2. 高速スキャナー
  3. ズームホモジナイザー
  4. 回折光学素子 DOE
  5. 空間光位相変調器 LCOS-SLM
レーザ加工技術と適用事例
1. レーザ溶接
  1. レーザ溶接
  2. スキャナーを用いたレーザ溶接
    - レーザリモート溶接 (日産自動車)
    - レーザスクリュー溶接 (トヨタ自動車)
  3. レーザろう付
2. レーザ切断
3. レーザ表面改質
  1. レーザ焼入れ
  2. レーザクラッディング
    - レーザクラッドバルブシート (トヨタ自動車)
  3. レーザクリーニング
    - アルミボデーの溶接前クリーニング (アウディ)
カーボンニュートラルと自動車部品のレーザ加工
1. カーボンニュートラルとレーザ加工の必要性
2. マルチマテリアル化の動向とレーザ加工
  1. マルチマテリアル化の動向
  2. 異種鉄鋼材料のレーザ溶接技術
  3. 樹脂材料のレーザ溶着技術
  4. 各種金属と樹脂材料のレーザ接合
  5. 各種金属とCFRTP (炭素繊維強化プラスチック) のレーザ接合
3. 自動車におけるエンジンの高効率化の動向とレーザ加工
  1. エンジンの高効率化の動向
  2. レーザクラッド
  3. レーザ微細加工
    - 孔あけフュエルインジェクタの噴口加工 (ボッシュ、デンソー)
    - テクスチャリングピストン (アイシン)
  4. ポリゴンスキャナーによる微細レーザ加工
    - 高速ディンプル加工
    - 高速ナノ周期構造加工
  5. ファイバー伝送による3D加工
4. 自動車におけるEV化の動向と接合技術
  1. EV化の動向
  2. 二次電池:アルミの溶接技術: Liイオン電池
  3. 車載モータ:銅の溶接技術
  4. 二次電池:アルミと銅の異材接合技術:バスバー
5. カーボンニュートラルに対応する加熱源としてのレーザ適用の可能性
  1. 二次電池:電極のレーサ乾燥
自動車におけるレーザ積層造形 (3Dプリンティング) の動向
1. レーザ積層造形技術
2. 適用状況
  - ブラケット (BMW i8 Roadster)
  - ブレーキ・キャリパー (Bugatti Chiron)
  - フロントドアガーニッシュ A70スープラ (トヨタ自動車)
レーザ加工設備導入時のポイントと注意点
1. レーザ加工設備導入時のポイント
2. 注意点
まとめ
質疑応答

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