講師紹介
レーザー加工の基礎
レーザー加工技術概要
光産業創成大学院大学
長谷川 和男
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ものづくりにおけるレーザー技術の歴史的意義、主なレーザー機器、各種レーザ加工技術の発展、その応用事例レーザー加工の特徴はそもそも何か?レーザーおよびレーザー加工システムは発明から現在までの60年間においてどの様に進化してきたか?そして、何に使えるか?(レーザー加工のアプリケーションマップ、代表的なレーザー加工応用例)について、解説いたします。
レーザー光学の基礎
光産業創成大学院大学
長谷川 和男
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レーザー加工に関する基礎、ビーム、偏光、光ファイバ、波長変換光・レーザーと物質の相互作用
光産業創成大学院大学
藤田 和久
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光吸収・反射、物質変化、電磁波、熱反応、プラズマレーザー光源総論
株式会社レーザーシステム
浅川 雄一
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産業用レーザー(CO2、YAG、レーザ発振原理、パルス(超短パルス込)・CW、UV・短波長・NIR、マクロ加工・ミクロ加工、各種材料 概論本講義では、産業用レーザー発振器を俯瞰して説明し、特に近年産業応用が進んでいる超短パルスレーザー発振器に関して講義する。
半導体レーザー
浜松ホトニクス株式会社
松本 聡
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半導体レーザー(近赤外LD、青色LD等)、波長合成技術高出力LDは、まず固体レーザー(特にNd:YAGレーザー)の励起用光源として用いられた。固体レーザーの励起用光源として使う場合は、固体レーザー発振によるエネルギーロスを伴い、構成も複雑化するため、次第にLD光を直接加工に用いることが試みられるようになった。
LDは他の加工用レーザーに比べエネルギー変換効率の点で群を抜いており、省電力化(低炭素排出)、低ランニングコスト化の点で極めて導入効果が高い。また、小型であるため省スペースが実現でき、工場レイアウト変更等にも柔軟に対応可能である。
本講義ではLDの基礎に触れた後、加工用の高出力LDの特徴及び特性について講義する。
ディスクレーザー
トルンプ株式会社
太田 道春
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ディスクレーザー、短パルスレーザー、グリーンの波長変換レーザー、光源・加工機開発、レーザー加工技術高出力グリーンレーザー、短パルスレーザー、超短パルスレーザーへの応用についても、その構造からディスクレーザー技術と光学系の組み合わせによる拡張性を解説する。
本講義の最後では、開発ロードマップを踏まえたディスクレーザーの未来と、実現し得る技術を紹介する。
光学系・光学設計
シグマ光機株式会社
紫藤 昭博
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溶接、切断、微細加工等のレーザー加工機用加工ヘッドの設計、製作光軸調整とは何か?fθレンズ、対物レンズとは?ARコートとは?また、それらを組み合わせて光学システムを構築する概念などを紹介いたします。
加工光学系
住友電気工業株式会社
岡田 健
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レーザー光学系、ビーム制御、熱レンズ効果、光学素子、コーティング、高機能光学素子(DOE)顕微鏡や測定器など、光学を実用科学に適用する分野は多岐にわたるが、本講義では、レーザー加工における光学系ということに着目し、できるだけ基本的な事柄の解説を行う。
ファイバレーザー
古河電気工業株式会社
藤崎 晃
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ファイバレーザー光源・加工機開発、レーザー加工技術、ファイバレーザー短パルスレーザーまた、レーザー加工事例では、連続波(CW)型とパルス型のファイバレーザーの各々の基本特性と、その特徴を生かした種々のレーザー加工事例を紹介します。
レーザー加工の安全
近畿大学理工学部・元教授
橋新 裕一
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安全・安全対策の基本、安全基準と規制、事例説明レーザーの照射形態には連続発振(CW)型とパルス発振型がある。パワー[W]は単位時間あたりのエネルギー[J]である。したがって、パワーと照射時間の積がエネルギーとなる。同じエネルギーでも、短時間で高強度パワーを照射する場合と、長時間で低強度パワーを照射する場合とでは物質に与える影響が異なる。前者は熱影響層が薄く、後者は厚くなる。
近赤外線領域のレーザーは最も危険な部類に入る。目に見えない光でありながら、眼に入れば、角膜、レンズ(水晶体)、硝子体を透過し、網膜で吸収される。一度露光されれば、網膜損傷・出血を招き、視機能が失われる。
したがって、作業者のみならず、周辺の関係者全員が安全(保護)めがねを装着しておくことが必須である。金属などの反射物や可燃物はできうる限り現場から遠ざける。使用するレーザーの機種(波長、照射形態)を十分に理解し、予備実験を行っておくことは極めて重要である。安全・安心を確保できれば、レーザー加工は有効な加工技術である。
各種レーザー加工技術
金属材料の基礎/加熱プロセス
大同大学
田中 浩司
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表面処理の種類、金属材料の基礎、金属硬化原理、結晶構造、平状態図、レーザー焼入れ 事例と他工法比較レーザーでは局部の急速加熱になるので不均一な組織状態となりやすく、その要因についてもミクロな観点から探っていく。
レーザー溶接の基礎
大阪大学
株式会社ナ・デックス
片山 聖二
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スポット溶接、ビード溶接、レーザー溶接現象、レーザー誘起プルーム、キーホール挙動、溶融池内の湯流れ、スパッタ、ポロシティ、レーザー溶接の実用化例特に、溶込みに及ぼすレーザー溶接条件の影響、スポットおよびビード溶接現象、レーザー溶接時のキーホール挙動や溶融池内の湯流れ、レーザービームとレーザー誘起プルームとの相互作用、スパッタの発生機構と防止策などについて概説する。さらに、各産業分野におけるレーザー溶接の実用化例を紹介する。
各種金属の溶接特性
大阪大学
株式会社ナ・デックス
片山 聖二
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各種金属の物理的特性、各種金属の溶接性、亜鉛めっき鋼、高張力鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅、チタン合金、凝固割れまた、金属材料レーザー溶接部のミクロ組織的特徴と硬さ分布、気泡やポロシティの発生機構と防止策、銅のレーザー溶接性の現状などについて紹介する。
さらに、各種金属材料の異材接合において、ミクロ組織や金属間化合物の生成、引張せん断強さによる評価などを紹介する。
レーザー切断1,2
愛知工業大学
(元 三菱電機株式会社)
金岡 優
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レーザー切断機の基礎と軟鋼・ステンレス他の切断原理、レーザー切断技術の応用と切断機の最新機能その対応には、作業現場でのヒントとなる加工の基礎原理や課題解決のための最新機能の把握は必要不可欠である。
本講義では、レーザー切断の原理、主な加工不具合とその対策、従来加工法をレーザー加工法に転換した事例、最新レーザー加工機の機能等の現場で直ぐに使える実践的内容について紹介する。
更に、従来のIR帯LDに加えて、青色波長のブルーLDの登場により、今までIR帯レーザーでは難しかった銅などの高反射材料への適用が自動車のEV化で注目されている。
本講義では、加工用半導体レーザーの構造、特徴、各種応用例などを幅広く紹介していく。
レーザーシミュレーション2
株式会社フローサイエンスジャパン
田嶋 文雄
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FLOW-3Dシミュレーションと動画を含めた内容また、講義ではFLOW-3D WeldのベースとなったFLOW-3Dの基本的な機能や技術の経緯、レーザ加工や溶接の流体解析を行う上で必要となる追加機能・モデルなど、事例と比較しながら紹介する。
具体的には、数値計算のメリット・デメリットから始め、支配方程式や、その方程式を解くために必要な手法の基礎的な事項について解説します。
更に、有限差分法、有限体積法によって実装したレーザー溶接・切断・付加加工等の数値計算について紹介し、実験結果との比較から、実験では直接計測出来ない現象の理解や、逆に計算では必ずしも明らかに出来ない事象、計算結果の使い方・考え方についても解説します。
ご参考:大久保研究室
レーザー表面処理
慶應義塾大学
閻 紀旺
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レーザーアブレーション、テクスチャリング、機能性発現等本講演では、ナノ秒、ピコ秒そしてフェムト秒までのパルスレーザ照射による金属、セラミックス、ダイヤモンド、半導体結晶などの材料表面への微細構造形成技術を紹介し、プロセス原理を概説するとともに工業的応用の可能性について展望する。
パルスレーザー加工 1,2
公益財団法人レーザー技術総合研究所
藤田 雅之
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短パルスレーザー、パルス発生、光吸収機構、超短パルスレーザー加工加工のためのツールとしてのレーザー光も同様である。ボール盤、旋盤、フライス盤を選ぶように、レーザー発振器の波長やパルス幅を選ぶ必要がある。本体に取り付ける刃先を変えるように集光レンズを変えたり、ドリルの回転速度を変えるようにレーザー照射の時間やパルスの繰返し周波数を変えたりすることになる。
また、旋盤やフライス盤の構造、刃先と加工物の間で起こる現象を理解することにより、加工条件の最適化や加工の限界を知ることができる。レーザー加工でも同様である。レーザー発振器の構造やレーザー加工現象を理解することがより良いレーザー加工を実現するために重要となる。
特にレーザーのパルス幅は9桁以上もの広い範囲から選んでいくことになるので、パルス幅が変わることでレーザー加工がどのように変わるかを理解する必要がある。
本講義では、微細加工を得意とする短パルスレーザーに着目して、パルスレーザーの原理やパルス光と物質の相互作用について解説を行う。
レーザー塑性加工
近畿大学
部谷 学
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レーザーピーニング・レーザーフォーミング、塑性変形、残留圧縮応力、疲労強度、耐腐食性、金型この講義では、レーザーピーニング時におこるレーザーアブレーション現象、ピーニングの原理・条件・効果・装置概要について主に講義します。
ものづくりと機械学習1
光産業創成大学院大学
楠本 利行
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ものづくりのIot, 教師あり学習(回帰,分類,波形処理)本講義ではレーザー加工の品質データを事例に実践的なデータ活用方法を紹介します.
ものづくりと機械学習2
神奈川県立産業技術総合研究所
森 清和
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加工条件の推奨,モニタリングによる逸脱検知と逸脱原因の推定1)レーザー加工条件から加工結果(品質)を事前に予測すること
2)目標となる加工結果となる推奨加工条件を探 索すること
3)加工品質をモニタリングして不良の原因を推定すること
本講座では基礎的な機械学習の考え方を示した上で,実際のレーザー加工での事例に基づき,各課題へのアプローチ手法について紹介します.
プロセスモニタリング・インプロセス制御による溶接の高品質化
大阪大学
株式会社ナ・デックス
片山 聖二
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レーザー溶接、リアルタイムモニタリング、センシング、フィードバック制御、溶込み特性、ポロシティ、凝固割れ、OCTレーザーによる突合せ溶接の場合、溶接ビード幅が狭いため目外れを起こしやすく、継手の溶接位置やギャップ量をモニタリングおよびセンシングする技術が必要とされる場合もある。
そこで、パルスレーザーおよび連続発振レーザーによる溶接・接合技術に関連して、レーザー溶接時の先進技術であるインプロセスモニタリング技術、センシング技術およびフィードバック制御・適応制御法とそれらの結果について概説する。
プロセスモニタリング
Laser Technology Fountain
門屋 輝慶
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新規加工システム開発、プロセスモニタリング、IoT、事業化検討、OCTここでは、モニタリング技術を、そのモニタリング機器と応用分野との関係でまとめて紹介する。
AM・3Dプリンタ2
大阪大学 接合科学研究所
塚本 雅裕
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レーザー加工の認識の仕方、業界動向説明、青色光源開発とAM・レーザーコーティングの産業応用本講義では、レーザークラッディングを中心に金属の3Dプリンティングに応用可能なレーザー基盤技術を紹介する.
AM・3Dプリンタ1
愛知産業株式会社
木寺 正晃
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AM技術概要、SLM・LMDと材料、EBM・EBAM・WAAMとの比較今回はそれらの中でも主要な技術であるSLM/LMD/EBAM/WAAMそれぞれの技術の概要と使用されるマーケットについて解説するとともに、開発が進む前後工程や関連技術について解説します。
レーザー加工実習1
実施場所
エンシュウ株式会社
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レーザー加工関連企業見学、大型レーザー加工機(溶接・焼入れ)を用いた加工デモ数班に分かれ、専用加工機が設置されているエリアを回り、レーザー溶接、レーザー焼入れ等の加工システムの稼働環境・加工状況を間近で見ていただきます。
レーザー加工実習2A
静岡県工業研究所
浜松工業技術支援センター 光科職員
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レーザー樹脂溶着・強度評価、樹脂切断・彫刻加工静岡県工業技術研究所浜松工業技術支援センターにて、CWレーザーを用いた溶断、彫刻加工、及びレーザー樹脂溶着・強度評価試験を行っていただく。
レーザー加工実習2B
静岡県工業研究所
浜松工業技術支援センター 光科職員
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短パルスレーザー加工(表面処理・内部加工・塑性変形)静岡県工業技術研究所浜松工業技術支援センターにて、ピコ秒レーザー等の超短パルスレーザーを用いたガラスの内部加工、表面処理を行っていただく。
レーザー加工の産業応用
各種産業におけるプラスチック材料のレーザー微細加工
光産業創成大学院大学
日野 敦司
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微細加工のアプリケーション・加工システム開発さらに2000年代半ば以降、超短パルスレーザーの性能が向上すると、半導体、フラットパネルディスプレイ、太陽電池あるいは医療分野等への応用が進み、その応用分野は年ごとに広がってきています。
本講義では、レーザー微細加工技術を電子電気産業へ応用する際に使われるプロセス技術や利用分野の概論、及び生産技術として完成するための留意点を、主にフレキシブルプリント基板の微細穴あけ加工を例として述べてゆきます。
半導体産業における動向
浜松ホトニクス株式会社
荻原 孝文
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半導体、レーザ、ステルスダイシング、LCOS-SLM(空間光変調器)メモリ市場各社は、5年以上の歳月を経て、既存の砥石切削型ダイシング技術から、レーザを用いた全く新しい概念のダイシング技術である、内部加工型レーザダイシング技術(ステルスダイシング技術)へプロセス変更を行い、次世代メモリの量産を実現させた。
本講義では、ステルスダイシング技術を用いて各種半導体アプリケーションを実用化していった歴史を紹介しながら、その鍵となった革新的な加工原理と、空間光変調器を用いた加工方法に関して解説する。
自動車産業における動向
日産自動車株式会社
樽井 大志
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自動車産業での応用(ユーザー視点)、ハイパワーレーザー応用、レーザー溶接、欧州事例自動車産業におけるレーザー加工も従来のプレス部品の切断、穴あけ、エンジンやトランスミッション部品の溶接、車体の溶接だけではなく、モーター、バッテリー関連のレーザー加工や様々な材料の溶接・切断加工に適用範囲が広がっている。
本講義では、自動車産業におけるレーザ加工技術について、その歴史を振り返り、最近の注目する応用例を紹介しながら、現在どのような種類のレーザーがどのような加工に適用されているかについてユーザー視点から述べる。
重工業産業における動向
株式会社IHI
杉野 友洋
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ハイパワーレーザー応用、レーザー溶接、航空・宇宙応用、橋梁・大型構造物への応用、ユーザー視点ここでは、重工業分野でのレーザ利用の変遷を事例として紹介するとともに、今後大型構造物などへの実用化で必要とされるであろう関連技術と課題に関して述べる。
ファイバレーザーの産業応用
IPGフォトニクスジャパン株式会社
宮田 一成
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IPGフォトニクス(サプライヤー視点)、欧米における産業応用、光源・加工機開発しかし、近年開発されたファイバレーザーは、メンテナンスがほとんど無く、レーザー発振器の調整を必要としないため、一般的な加工機のように、刃物である集光光学系の設定、工具の回転数であるレーザー出力や加工速度を設定し、周辺の切削油である、アシストガスを設定するぐらいで、加工ができるようになってきた。
ここでは、ファイバレーザーを産業界に広めた代表的なメーカであるIPGフォトニクス社よりサプライヤー視点での欧米における産業応用について述べる。
医療分野での事業化事例
株式会社ニデック
荒木 隼悟
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医療分野(眼科)、可視光レーザー、生体加工、超短パルスレーザー1960年にレーザー発振が実証され、その翌年にはルビーレーザーが光凝固治療の光源として用いられたように、眼科治療はレーザー技術の発展とともに進歩してきた。
レーザー治療における照射パラメータ(光の波長・パルス幅etc.)は主に眼科組織の吸収特性や生じる物理的作用によって決定される。例えば、眼底治療ではCW可視レーザーを用いた網膜熱凝固,LASIK手術ではフェムト秒レーザーやエキシマレーザーを使った角膜アブレーションである。
本講義では、上記のようなレーザー物理に着目しながら、各眼科疾患におけるレーザーの適用事例を解説する。
レーザージョブショップの事業化事例
株式会社ナノプロセス
刀原 寛孝
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レーザージョブショップ、試作事業、レーザー加工技術の捉え方、事業立上げレーザー加工の基本は、競合は何か?というところに視点を置くべきでこれが成功の鍵となる。レーザー屋が加工や装置を事業としても長続きしない理由、他工法と比較してどのような時にレーザー加工を活かせるかを説明し、レーザー加工の条件探索についても説明する。
事業化構想とその取り組み
スマートレーザーエンジニアリング
若林 浩次
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今だから話せるレーザー加工機の事業化成功事例と失敗事例、インターフェース指向エンジニアリング実施例、失敗しないためにレーザ事業を見極める力を養う練習業界の経歴としても、当時レーザー・加工機の大企業、外資の大企業、当時レーザー溶接の大手、ジョブショップの大手、当時さび取りベンチャーにおいて、技術開発の要職を歴任しました。現在は個人事業「スマートレーザーエンジニアリング」を開業し、レーザー技術業務を受託しています。最近では、積層造形(3Dプリンター)、大型マスクリペア、青色レーザー溶接、超短パルス加工などの最先端の技術や営業に注力しています。
本講義では、これまでの経験と知識を踏まえ、事業化の成功と失敗の事例を紹介しながら、インターフェース指向のエンジニアリングが成功の鍵であることをひも解き、エンジニアリングリーダーに欠かせない重要な要素であることを解説いたします。