ニュース

Aug 16, 2023

レーザー技術が製造品質の向上にどのように役立つか

Tutte le immagini/video Fonte: Laserax Guasti, rottami e richiami del prodotto possono causare problemi quali:

すべての画像/ビデオ ソース: Laserax

製品の故障、スクラップ、リコールは、メーカーの評判と収益に壊滅的な影響を与える可能性があります。 このため、製造品質の問題を追跡して解決し、継続的に改善することがあらゆる業界で重要です。

低品質のコストを評価するのは必ずしも簡単ではありませんが、通常は高価です。 製品リコールの平均コストは約 1,000 万ドルで、中にはそれを大幅に上回るものもあります。

リコールによるハードコスト以外に、顧客の不満や株主の信頼を数値化するのは難しいですが、傷ついた評判は一生続く可能性があります。 製品のリコールは、競合他社にも門戸を開きます。

メーカーは、製品の品質仕様と業界の規制を満たすプロセスを開発するために最善を尽くしています。 しかし同時に、高い生産率を維持し、ダウンタイム、段取り替え、生産性の損失を減らすために、生産ラインを可能な限り効率的に保つ必要があります。

過去 10 年間で、レーザー材料加工技術は製造業者にとって真の味方であることが証明され、製造コストと速度に妥協することなく品質を達成できるようになりました。

レーザー技術が製造業を変えたと言っても過言ではありません。 レーザーは製造プロセスの多くの分野に革命をもたらし、精密な製造を可能にしました。 レーザーがメーカーにプラスの影響を与えた例をいくつか紹介します。

今日のレーザー技術は、ほんの数年前と比べても大幅な進歩を遂げています。 現在、高度なレーザー ビームとカスタム アプリケーションにより、メーカーは複雑なプロセスをより迅速かつ効率的に完了できるようになりました。

主な利点をいくつか紹介します。

1. 精度

厳しい製造公差が要求される部品には、高精度の工具が必要です。 この精度は、特に CNC マシンにとって、伝統的に課題でした。 時間の経過とともに、ストレスや摩耗が精度に影響を及ぼし、問題が発生します。 ただし、コンポーネントが顕微鏡レベルでずれている場合でも、製造仕様に準拠していない可能性があります。

この精度こそがレーザーの優れた点です。 次のようないくつかの理由により、一貫した高精度のパフォーマンスが得られます。

2. 再現性

精度だけでは安定した品質を確保するのに十分ではありません。 プロセスには、特に大量生産において高い再現性が必要です。 レーザーは次の重要な理由により優れた再現性を提供します。

3. 柔軟性

レーザー技術は構成が機敏であるため、時間とコストを節約しながら、メーカーの進化する品質ニーズを満たすのに理想的です。

レーザーには、アプリケーションごとに微調整できるさまざまな光学構成が含まれています。 構成の変更はソフトウェアによって処理されるため、変更と適応を迅速かつ簡単に実装できます。

レーザープログラミングは、さまざまな形状、深さ、長さ、速度などに対応するように適応できます。 レーザー技術を搭載していないマシンでは、これらの調整がより複雑になる傾向があります。 通常、変更に対応するには大規模な手動切り替え、さらにはツールの再調整が必要です。

レーザーの統合も柔軟です。 現在の設置場所や床面積の制限に合わせて、ロボット、コンベア、卓上レーザー ソリューションを利用できます。

自動車産業では、品質を確保するために製造プロセスのほぼすべての段階でレーザーが使用されています。 品質の向上は製造業全体でも見られます。

ここでは、精度、再現性、柔軟性がどのように違いを生むかを示す具体的な例をいくつか示します。

部品マスキングを交換するためのレーザー洗浄

パーツのマスキングは多大な労力を要し、人的ミスが発生しやすい作業です。 これにより、品質の問題が発生し、スクラップ、やり直し、コストが増加します。 コーティングプロセス全体が遅くなり、仕上がりの品質が低下する可能性があります。

部品のマスキングを置き換えるために、局所的なレーザー洗浄が使用されています。 メーカーは、コーティングから保護する必要がある領域をマスキングするのではなく、表面全体をコーティングし、必要な領域を洗浄します。 これにより時間を節約できるだけでなく、部品を正確に洗浄できます。

レーザークリーニングは、特定の領域から汚染物質を除去するだけで、他の領域はそのまま残します。 このプロセスは高速かつ完全に自動化されているため、手動エラーを防止しながらプロセスをスピードアップできます。

研磨ブラストに代わる局所的なテクスチャリング

グリット ブラストやショットブラストなどの研磨ブラスト方法は効率的ですが、精度が低く、表面を損傷する可能性があります。 それに比べ、レーザーテクスチャリングは高度に制御されたプロセスであり、表面を損傷することなく正確な領域にテクスチャリングを行うことができます。 たとえば、溶射などのコーティング用の表面を準備するために使用されます。

グリットブラストでは微小亀裂や介在物が生じて表面に損傷を与える可能性がありますが、レーザーテクスチャリングでは表面を強化する特定のパターンをエッチングすることで亀裂の形成を防ぎます。

ブラスト法は、特に大規模な製造作業の場合、コストが非常に高くなる可能性があります。 ブラスト媒体もリサイクルして交換する必要があります。 レーザーテクスチャリングは、マイクロメートルの精度と正確な再現性で表面に微細パターンを作成することで、より低い運用コストで同じ目標を達成します。 これにより、表面の密着性、濡れ性、熱伝導性、摩擦が増加します。

処理後の耐性マーキング

サプライチェーンを通じて透明性と説明責任を確保することが不可欠です。 今日のメーカーは、コンプライアンス要件と安全要件の両方について各コンポーネントを文書化する必要があります。

部品のトレーサビリティと品質は密接に関連しています。 過去数十年にわたり、OEM はリコールや製品の偽造をより適切に管理するためにトレーサビリティ能力を向上させてきました。

揺りかごから墓場までのトレーサビリティでは、メーカーが部品を作成したらすぐにトレーサビリティを実装し、製造プロセス全体およびその後の部品を正確に追跡できるようにする必要があります。

レーザーマーキングを使用するメーカーは、ショットブラスト、電子コーティング、粉体塗装、熱処理などの異常な摩耗に耐えるマークを生成できます。 他のマーキング技術を使用すると、これらの後処理により製品の識別情報が消去されたり、判読できなくなったりする可能性があります。

超音波ワイヤボンディングに代わるレーザー溶接

レーザー溶接は、バッテリー製造においてバッテリーとバスバー間の接続を行う際に、超音波ワイヤボンディングの代替手段となっています。

超音波接合は時間のかかるプロセスであり、生産要件を満たすために複数の機械とかなりの床面積が必要です。 レーザーは、超音波ワイヤボンディング用の表面の洗浄と準備にしばらく使用されてきました。これには、強固な接合を形成し、抵抗率の低い最終表面を得るために、汚染物質のないきれいな表面が必要です。 これは、バッテリーコンポーネントに損傷を与える可能性のある摩耗を回避するための標準的なソリューションとなっています。

ただし、超音波接合には限界があります。 たとえば、重ね継手のみに使用できます。 狭いスペースに合わせて溶接を行うことができないため、バッテリーの設計が制限されます。 多くのメーカーが、新しい設計で超音波接合をレーザー溶接に置き換え始めています。

レーザー溶接を使用すると、約 10 台の機械を 1 台に置き換えることで、プロセスをスピードアップし、設置面積を最小限に抑えることができます。 レーザー溶接はさまざまな品質の表面に対応でき、プロセス中に部品をクランプするために大きな力を必要とせず、熱の影響を受ける部分が最小限に抑えられます。

レーザー溶接は、故障箇所が減り、やり直しが少なくなるため、溶接の品質の向上にも役立ちます。

レーザー技術はここ数年で劇的に進歩しており、その進歩は製造業界を変え続けています。 レーザー技術を使用すると、メーカーは従来の技術で発生する品質上の問題を心配する必要がなくなり、ダウンタイムが減り、やり直しが減り、品質と再現性を維持するための適応性が向上します。

ケブン・トレンブレイ電気およびオートメーションの技術者として 6 年以上働いています。 Keven は現在、Laserax の技術セールス スペシャリストとして、クライアントに最高のレーザー ソリューションを提供しています。 PLC プログラミングと電気設計、およびビジョン システムに関する専門知識により、クライアントのニーズをより適切に評価し、適応した産業用自動化ソリューションを提供できます。 www.laserax.com