JPT技術ノート

ガラス切断：レーザ切断機の優れた性能

2023年9月

概要

ガラスから複雑な形状を彫刻する必要がある場合、レーザ切断は優れた手段になります。 ガラス カッターやボトル クランプなどを使用してガラスを切断する方法はそれほど正確ではありませんが、正確さの観点からはレーザ切断が実際に推奨される技術です。
ガラスは従来の技術を使用して切断できますが、多くの時間、労力、材料を費やさずに複雑な形状を正確に切断することは不可能なことがよくあります。 それに比べて、レーザでガラスを切断するのは、プラスチックを切断するのと同じくらい簡単です。



ガラスのレーザ切断は従来のガラス切断プロセスとどう違うのか?

プロセス、設備、効率、最終結果のいずれにおいても、従来のガラス切断とレーザ切断は大きく異なります。

伝統的なガラス切断

伝統的なガラス切断プロセスといえば、工業生産でガラスの切断と穴あけに最もよく使用される 3 つの方法は、CNC 研削、ウォーター ジェット切断、カッター ホイール切断です。

A.　ウォータージェット切断
加圧装置を使用し、硬い砂を混ぜた高圧水を吹き付けてガラスを加工します。 自動ウォーター ジェット スライスにより、優れたグラフィック精度でガラスの中央に湾曲したカットや穴を作成できます。 しかし、その使用には大量の水と砂が必要であり、高額な価格がかかるだけでなく、環境への影響も大きくなります。

B.　ナイフホイール切断
ナイフホイールを使用してガラスに線を刻み、機械的圧力を加えて完成した結果を分割することは、「ナイフホイール切断」として知られています。 ナイフカットガラスは使いやすく安価ですが、大きな欠けやギザギザのエッジがあり、小さなサイズの正確な要求を達成することがしばしば困難です。 同時に、切断プロセス全体にわたる建設作業員の安全対策にも特別な注意を払う必要があります。

C.　CNC 研削
ガラスに穴を開けてその形状と輪郭を加工することは、CNC 研削として知られています。 しかし、穴あけ作業には水冷ドリルや冷水回収機構が必要であり、ドリルビットの交換が頻繁に必要となるため、全体のコストが増加し、研削工程も長くなる。

レーザガラス切断

しかし、ガラスの穴あけや切断におけるレーザの使用は、生活のあらゆる領域にわたるガラス用途の微細化、精密化、および厳格化の結果として、大きな進歩を遂げています。 レーザ切断は主に、レーザガラス切断とレーザガラス穴あけという 2 つの異なる形式に分かれます。 ガラスのレーザ切断は、超短パルスと高出力のレーザを必要とするピコ秒レーザに使用されます。 また、ガラスのレーザ穴あけ加工は、通常のレーザ機械だけで行うことができます。 レーザ光源の選択では、コスト、効率、品質のバランスを取るだけでなく、さまざまな用途を考慮する必要もあります。


強化ガラスはレーザで切断できるか?

はい、ただし強化ガラスの切断にはピコ秒レーザが必要であり、ナノ秒パルスでは実現できません。 MOPAレーザなどの通常のレーザ加工機は、ソーダライムガラスなどのガラスを切断できます。 ソーダ石灰ガラスは、現在最も多く使用されているガラスの種類です。 大部分の消費財では、これが標準のガラスです。 広く使用されているため、「ガラス」という言葉が使用される場合は、ほとんどの場合、ソーダライム ガラスを指します。 現在生産されているガラスの75％はソーダ石灰ガラスです。

ホウケイ酸塩、鉛、アルミノケイ酸塩、およびグラスファイバーは、レーザ切断できる一般的なガラスです。 ステンド グラスには装飾壁用に添加剤がドープされており、レーザを使用してスライスすることもできます。 残念ながら、これにより非常に骨折しやすくなります。 レーザ切断を使用しているのはこのガラスだけではありません。 強化ガラス、耐熱ガラス、反射ガラスも切断可能です。

ファイバーレーザでガラスを切断できるか?

はい、ファイバーレーザはガラスの切断に非常に効率的です。 実際、CO2 対応品と比較して、反射材の切断において優れた結果をもたらします。

ファイバーレーザガラス切断機は、アクティブ光ファイバーを使用してレーザビームを生成し、転送ファイバーを使用してレーザビームを切断機のヘッドに送ります。 この信じられないほど高温のレーザが凝縮して細いビームを形成し、さまざまな厚さのガラスをさらに切断して、よりきれいな刃先を作ります。 そして、強化された効率と強度が、ファイバー切断がさまざまなインフラストラクチャーや産業用途で驚異的に機能する理由です。

ファイバー レーザ マシンは CO2 に比べて波長が短いレーザを生成するため、切断品質が向上し、速度が向上し、吸収力が向上します。 これらのマシンは、ダウンタイムを削減しながら、さまざまな速度と波長に合わせて自らを調整できます。 最後に、ファイバー レーザ マシンの消費電力と材料消費率が低いため、ランニング コストが削減されます。


ガラスをレーザ切断するにはどうすればよいか?

レーザを使用してガラスをスライスし、複雑な曲面デザインを作成できます。 強力なレーザはガラスを素早く切断します。 レーザ彫刻機を操作してガラスにきれいなカットを入れるには、いくつかの簡単なプロセスが必要です。

コンセプトの設計

後でガラスから切り抜かれる基本的なデザインを作成することが最初の段階です。 デザインの作成が苦手な場合は、オンラインの多くのソースから提供されている無料のレーザ カット デザインを使用してください。

テストカットの実施

特定のタイプのガラスを切断するために必要な正しい設定を決定するには、いくつかのテスト カットを実行する必要があります。 さまざまなレーザ出力、速度、送り設定を試してみることで、材料の種類に最適な設定を決定できます。 テストカットを実行すると材料が無駄になりますが、切断している材料についてさらに詳しく知ることができるかもしれません。 さらに、適切なカット設定により、重大なミスを防ぐことができます。 ガラスのレーザ切断厚さと速度グラフを使用して、テスト実行を開始するための最適な設定を選択できます。これは、必要なテスト実行の回数を減らすのに役立ちます。

カットの作成

理想的な設定がわかれば、効率よくガラスを切断できます。 特定のガラスシートを使用してより多くの切り抜きを加工し、材料の無駄を削減します。 切断ルートで発生する可能性のある微小亀裂は、エアアシストでガラスの端を冷却することで最小限に抑えられます。 よりスムーズなカットも利点です。

レーザガラス切断に有利な設定

１．レーザ出力
ガラスの厚さと構造的構成に応じて、ガラスを切断する際には 30W 〜 800W の出力範囲のレーザを使用する必要があります。 これは、ガラスがその動作波長内で適切な割合で光を吸収するという事実によるものです。

２．切断速度
レーザでガラスを切断できる速度は、材料の厚さによって異なります。 レーザの出力を高めることで、より速くメガネをカットできます。 一般に、80W レーザと 0.10 インチ厚のガラスでは、約 15 ipm の速度で切断する必要があります。

３．作業領域
レーザ彫刻機の作業スペースは、考慮すべき重要な要素です。 使用するガラス板の寸法に応じて、レーザ カッターを選択する必要があります。

４．レンズ
ガラスを扱う場合は、クリスタルやガラス製品の材料に使用される ISO-10110 標準認証を取得したレンズを選択してください。 ガラスをレーザ切断するには、焦点が深い、焦点距離の短いレーザ レンズが必要です。 これにより、厚いガラス片が小さな焦点の中心にあるレーザ ビームで確実に覆われます。 ガラスを効果的に切断するには、焦点距離 2 インチ、被写界深度 0.03 インチ、スポット サイズ 0.001 インチのレンズをお勧めします。

５．排出システム
一般的に汚染物質が存在しないため、レーザでガラスを切断する際に目に見える粉塵やガスは発生しません。 目に見える放出がないことは、本質的には危険ではないことを意味するものではありません。 物質に適用される添加剤に応じて、生成されるフュームの毒性は異なります。 たとえば、一部のステンド グラスをレーザで切断すると、目に見える黒っぽい蒸気が放出されます。 堅牢な換気システムを備えたレーザ カッターをセットアップすることが常に望ましいです。 発生するヒュームを速やかに排出し、機械部品の腐食や汚れを防止します。

最高のレーザガラス切断機械

最終的なガラスのカットの繊細さは、プロセスの仕上げに使用される機械に大きく依存します。 これは、メンテナンスを最小限に抑えながら、微細な切断エッジを実現する、非常に強力で効率的なデバイスです。 JPT ピコ秒レーザ マシンは、巧妙な光電子設計を特徴としながら、コンパクトな二層キャビティで機能します。 工業用加工環境に適応し、さまざまな科学的特性に従って動作する能力が非常に優れています。 最小パルス幅は 6 ps で、赤外線または紫外線バージョンのマシンを購入できます。 その他の注目すべき機能としては、シングルショットから 1MHz まで変更できる調整可能な繰り返しレート、バースト モード、位置同期出力などがあります。 機械の中心波長は1064nm/532nm/355nmです。


利点

  • ガラスのレーザ切断機は、自然な仕上がりと優れた平滑性を備えたエッジを生成します。
  • 従来のガラス切断方法に比べ、破壊強度が高く、メンテナンスもほとんど必要ありません。
  • 自動化されたコンピューター駆動のプロセスにより切断が可能になり、迅速かつコスト効率の高い結果が得られます。
  • さまざまな厚さのガラスをレーザでほぼあらゆる形状にスライスできます。 さまざまな業界の多くの企業にとって、迅速、クリーン、正確、カスタマイズ可能な切断プロセスが最適な方法です。
  • 工業用レーザ カッターは、あらゆる形状を最大限の柔軟性で切断することができ、最小のピースで細部を最高の精度で作成できます。
  • レーザカットされたガラス上に最高の精度で微細なディテールが生成され、材料の無駄が大幅に少なくなるためコストが削減されます。

結論

ガラスのレーザ切断および彫刻装置は、レーザで切断されたガラスにインパクトのあるデザインと完璧な仕上げを提供します。
レーザ切断機と彫刻機は、そのいくつかの利点と多くの機能により、ガラスの切断と設計に最適な選択肢であることに疑いの余地はありません。