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Dec 27, 2023

2022 年にレーザーが自動車製造業務をどのように改善するか

Scopri i sei vantaggi che i laser offrono ai produttori moderni.è arrivato il laser

レーザーが現代のメーカーに提供する 6 つの利点をご覧ください。

自動車業界が製造プロセスでレーザー技術を使用し始めて以来、レーザーは大きな進歩を遂げてきました。 1973 年、フォードは組立ラインにアンダーボディ レーザー溶接システムを導入しました。 80 年代に、レーザーはギア部品やエンジン部品の溶接に広く使用され始めました。 90 年代には、テーラー溶接されたブランクやハイドロフォーミング部品などのレーザーの応用が見られました。

それ以来、自動車業界は溶接以外のさまざまな作業にレーザーを採用してきました。 一般的なレーザー アプリケーションには、切断と穴あけ、トレーサビリティのためのマーキング、表面処理のための洗浄とテクスチャリング、品質検査のためのスキャンなどが含まれます。

2022 年には、設計や開発から最終組み立てに至るまで、自動車製造プロセスのあらゆる段階でレーザーが使用されます。 たとえば、フォルクスワーゲン AG は現在、世界中の組立工場で 800 台を超える高出力レーザーを使用しています。

レーザー技術は現代のメーカーに重要な利点をもたらします。 最も重要なものをいくつか見てみましょう。

最新のレーザーは非常に精度が高く、頻繁に使用しても安定した品質を実現します。

ほとんどのエラーは部品の位置のばらつきに起因しますが、今日のレーザー技術ではビジョンカメラを使用して位置を確認し、エラーを回避します。 これにより、レーザーに対する部品の位置が正確に参照され、エラーが排除されます。

他のレーザー システムはカメラなしで動作し、代わりに焦点深度を改善する特別な光学構成を使用して深度の変化を打ち消します。 新しいシステムは、加工中に最大 +/- 3mm まで許容できるため、深さに大きなばらつきがある場合でも、一貫した品質を生産することが可能です。

高いレーザー精度の恩恵を受ける自動車用途は数多くあります。 多くの自動車メーカーは、溶接の準備として部品の特定の部分から電子コーティングを除去する必要があります。 レーザー洗浄は、局所的な小さな領域からコーティングや汚染物質を除去できるため、これらの用途には理想的なソリューションです。 他のメーカーは、カーボンファイバープレートなどの材料に小さなパターンをカットする必要があります。 マイクロレーザー切断では、300 ミクロンもの小さな円形パターンを問題なく切断できます。

自動車メーカーは、切り替えに時間がかかることを認識していますが、それにかかる時間は 1 秒ごとに生産性と効率に影響を与えます。 切り替え時間を合理化して短縮すると、生産量が増加し、コストが削減されます。

Single-Minute Exchange of Die (SMED) 戦略の採用により、多くのメーカーの切り替えは数時間から 10 分未満に短縮されました。 しかし、レーザーの場合、システムの切り替えはほぼ瞬時に行われ、場合によっては 1 秒未満かかることもあります。

レーザーの切り替えはソフトウェアを使用して行われるため、調整は完全に自動化され、正確に行うことができます。 その結果、速度が向上し、切り替えがシームレスになり、部品が生産されていない場合のダウンタイムが大幅に削減されます。

自動車およびEV業界の現在の需要に伴い、メーカーは生産スループット目標を達成できるよう、より高速なテクノロジーへの投資にますます意欲を持っています。

レーザー加工速度は、自動車メーカーに大きな違いをもたらす可能性があります。 ほとんどの材料加工アプリケーションでは、レーザー出力を 2 倍にすることは、加工速度を 2 倍にすることを意味します。 たとえば、200W レーザーは 100W レーザーのほぼ 2 倍の速さで表面をクリーニングできます。 プラスチックを切断する場合も同様で、レーザー出力を 2 倍にすると切断速度が 2 倍になります。

より強力なレーザー技術に投資する意欲のあるメーカーは、処理時間を大幅に短縮し、スループットを向上させることができます。 現在、レーザーメーカーはますます強力なレーザーを継続的に生産しています。

同時に、レーザーを駆動するソフトウェアも進化しており、レーザーのクリーニングと切断の拡張性が大幅に向上しています。

Gartner は、2022 年に 600 万台の電気自動車が出荷され、2022 年比 34.4% の成長率になると予測しています。EV 市場が成長する一方で、消費者はメーカーが製品を構築する際に導入している慣行にもより注意深く注目しています。

レーザーは消耗品なしで動作するため、廃棄物を大幅に削減し、環境に優しくない技術を置き換えることができます。 レーザーは、メーカーがインク、ラベル、化学薬品、マスキングテープ、研磨媒体などの消耗品への依存を軽減または排除するのに役立ちます。 プロセスが非接触であるため、重大な廃棄源である工具の磨耗もありません。

自動車業界は、製造プロセスの「グリーン化」において大きな進歩を遂げてきました。 ただし、まだ改善の余地があります。 レーザー技術への投資は、OEM が進化を続けるのに役立ちます。

製造スペースは高価であるため、企業は生産ラインを構築する際にできる限り経済的であることを望んでいます。 自動車メーカーが既存の生産ラインに新しい機械を追加する場合、床面積が限られているため、追加するものをすべて「押し込む」必要がある場合もあります。

この問題を解決するには、コンパクトなマシンが鍵となります。

レーザー技術の進歩により、新しいレーザー機械はコンパクトなサイズで効率的に動作できるようになりました。 これは、床面積要件が削減されたコンパクトな製造ラインに最適です。

たとえば、ファイバーレーザー技術では、他の種類のレーザーで必要とされる大きなチャンバーの代わりに光ファイバーが使用されます。

レーザー システムはコンパクトであるだけでなく、通常、化学薬品バス、専用のサンドブラスト ルーム、または複数のオペレーターによる完全なマスキング作業など、代替品よりも設置面積がはるかに小さい筐体に設置されます。

レーザーは、その多用途性と、自動車メーカーの特定のニーズを満たすためにテクノロジーをどのように適応できるかという点で、最も柔軟なツールの一部です。

レーザーは、自動車産業で使用されるさまざまなコンポーネント、材料、プロセスに対応できます。 これらは、マーキング、エッチング、テクスチャー、切断、洗浄、穴あけ、溶接に使用されます。 レーザーパラメータはオンザフライで更新できるため、同じレーザーで複数の操作を実行できます。 一部のデバイスでは、1 秒未満で完了する簡単なプログラム更新で、レーザー マーキング、クリーニング、テクスチャリング、硬化、切断を実行できます。

レーザーは、複雑な表面のニーズを満たすために使用されます。 アブレーションの深さと表面の質感を制御でき、最小限の労力でアブレーションのパターンを変更できます。 この柔軟性により、複数の処理ステップや複数のマシンの必要性を排除できます。

レーザーは光が届くあらゆる表面を加工できるため、従来のツールでは一部の領域にアクセスできない形状の部品も加工できます。 たとえば、レーザーは他のプロセスと比較して高速でキャビティの底を洗浄できます。

レーザーは、表面を処理するときに適切な量のエネルギーを供給します。 たとえば、レーザー洗浄は、基板に損傷を与えることなく、酸化物やコーティングなどの汚染物質を除去します。 これは表面の完全性を維持するために非常に重要です。

レーザーを使用して高効率、速度、柔軟性を備えた高品質のコンポーネントを製造し、大幅なコスト削減を実現できるため、業界はレーザー技術の導入をさらに推進しています。

製造業におけるレーザー市場は急速に成長し続けています。 アナリストは、2028 年までに成長率 (CAGR) が 11.4%、支出が 303 億ドルになると予測しています。

レーザー技術の進歩はすでに自動車産業に大きな影響を与えており、今後も成長を続け、さらに大きな利益を生み出すでしょう。

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Keven Tremblay は、6 年以上電気およびオートメーションの技術者として働いており、現在は Laserax のテクニカル 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。