なんと高いことでしょう

Jun 14, 2023

厚い材料を切るだけではありません。 処理時間の短縮にもつながります。

南アフリカでは初の試み。

製造業者は、ファイバー レーザー切断技術の専門家でなくても、4kW レーザーで 6mm シートを切断できれば、8kW レーザー電源を使用してより速く切断できることを知ることができます。 ここで、30kW のファイバーレーザー切断機で何ができるかを考えてみましょう。

現在、金属加工業者はこれらの選択肢を利用できますが、これらの新しい高出力ファイバーレーザーによる厚い金属の切断だけに焦点を当てるのは間違いです。 これらの 10、12、さらには 15kW の機械は、金属加工業者にとってこれらの強力な工作機械について話すときに最初に思い浮かぶかもしれませんが、厚い材料を切断する以上のことを行うことができます。 現実には、金属加工会社の大多数が 6 mm 以下の金属を加工しています。 非常に厚い特殊金属のレーザー切断を必要とするサービスセンターはそれほど多くありません。 このような種類の用途はそれほど多くはなく、通常はプラズマまたは酸素燃料切断によって行われるか、非常に厚いプレートの場合にはウォータージェット切断によって行われます。

Fast Flame Profiling は、「疲れ」かけていた CO2 マシンを交換するために、African Lazer Solutions から高出力 30kW ペンタ ファイバー レーザーを購入しました。 同社によれば、機械を動かし続けるための予備品も非常に高価になっているという

高出力ファイバーレーザー技術の物語は、レーザー切断におけるプロセス時間の短縮にあります。 そのため、金属加工業者が 2 台または 3 台の古いレーザーを置き換えるために 1 台の高出力レーザー切断機を購入しているのを目にするのです。 これまでよりも早く、より安価にレーザーベッドから部品を取り出すことができるようになりました。

ここに至るまでの経緯を詳しく見てみる高出力の CO2 レーザー切断機がプレートを迅速かつ効率的に加工するために必要なツールであるとみなされたのは、2000 年代半ばになってからのことです。 わずか数年後にファイバー レーザー技術が導入され、その導入率は 20 年代半ばまでに爆発的に増加しました。 製造業者は、ミラーやレンズのクリーニング、ベローズのチェック、ビーム調整について心配する必要がなく、メンテナンスがほとんど必要なく、CO2 システムのランニングコストの約半分の費用がかかる新​​しい切削工具を見つけました。

また、ファイバー レーザーは、CO2 共振器に関連する 10 ミクロンのビーム波長よりも約 10 倍短いビーム波長を生成します。 この集束ビームはより高い出力密度を生成し、この技術のより高い吸収率と組み合わせると、特に厚さ 6 mm 未満の材料の場合、CO2 レーザーの切断速度を大幅に上回る切断速度につながります。

ファイバー レーザー テクノロジーを使用すると、メーカーはレーザー生成モジュールを追加してこれらの工作機械の出力を向上させることができます。 (モジュール内では、半導体ダイオードから放射された光は、レーザーが生成されるまでイッテルビウムがドープされた光ファイバー内で励起されます。すべてのモジュールはアクティブなファイバーに接続され、その後、レーザービームの送信に使用されます。) そのため、最近のワット数の上昇は非常に急速に起こりました。 純粋なテクノロジーの観点から見ると、電力を追加することは複雑ではありません。 実際、今日のファイバーレーザー溶接システムは場合によっては 100kW を超えることがあります。

新型30kWペンタファイバーレーザーで切断した大型プレート

製造業者が製造現場に 100kW のシステムを設置していない理由は、ビーム照射システムがそれだけの電力を処理できないためです。 そのため、カッティングヘッドの設計において多くの研究が行われています。 各レーザー切断システムのメーカーは、厚い材料を切断する場合に起こりやすい過酷な切断条件に直面しても、ファイバー レーザー ビームを長時間照射できる信頼性の高い切断ヘッドの製造を目指しています。

近年、これらの工作機械メーカーは、切断中にビーム サイズを調整できる切断ヘッド光学系を開発しました。 この技術開発により、ファイバーレーザー切断機は単なる薄い金属板を切断するためのツールから脱却しました。 材料が厚くなるにつれて、溶融金属を除去できるようにより多くの切り込みを作成するには、より幅の広いビームが必要になります。

高出力ファイバーレーザーが製造工場にとって何を意味するかそれでは、製造業者はどれくらい強力なファイバーレーザーを必要とするのでしょうか? 企業は、業務の 80% を占める一般的な厚さの範囲に注目する必要があります。 本当に細いゲージの場合、15kW のレーザーは必要ない可能性があります。 (たとえショップに 15kW のファイバーレーザーがあったとしても、出力を 6kW に下げて、その薄い材料を非常に高速かつ低コストで切断します)。

高性能の機械を備えた製造業者は、1 時間あたりにより多くの部品を生産でき、出力が上がるにつれて部品のコストが大幅に下がることに留意してください。 ただし、これはレーザー切断機が機械のパワーを最大化するのに十分な速度を持っている場合にのみ発生します。

クイックってどういう意味ですか？ファイバーレーザー切断機の出力レベルが上がるにつれて、運用コストもおそらく上昇するでしょう。 一般に、出力が 2 倍になると、レーザーの運用コストが 20 ～ 30% 増加します。 そのため、ファイバー レーザーがピーク効率で動作し、部品のサイクル タイムを短縮して高い運用コストを相殺できることが非常に重要です。 サイクルタイムを短縮することで、製造業者は変動費と固定費の影響を軽減し、収益性を高めることができます。

幸いなことに、ファイバーレーザーは高速で切断します。 展示会で彼らが金属板の上を上り下りする様子を見てください。

Fast Flame Profiling が高出力 30kW ペンタ ファイバー レーザーを購入したのはなぜですか?「今日、本物のジョブショップはほとんど存在しません。それは、平板からプロファイル切断まで金属を加工できるさまざまなサービスを提供するジョブショップです。ほとんどの製造業者は、エンジニアリング時間と工具コストを最小限に抑えるために、同じ製品を複数個生産することに従事することを好みます。」設備は流れ作業型の生産に合わせて編成されており、品質管理は自動化できます。事務処理が非常に反復的になるため、変更されるのは日付と顧客情報のみである可能性があります。コスト調査は簡素化され、ほとんど必要ありません。人材トレーニングは標準化できます。これらすべてを組み合わせることで、大量生産者は日常業務のコストを把握できるようになります」と、Fast Flame Profiling の創設者である Mike van Zyl 医師は述べています。

新しい 30kW ペンタ ファイバー レーザーは 12m x 3m のシャトル ベッド システムを備えており、炭素鋼を最大 70mm、ステンレス鋼を最大 100mm 切断できます。

「逆に、ジョブショップは、ほぼすべてのプロジェクトのコストを計算する必要があります。ジョブによっては、ジョブショップの機械がアイドル状態になることもありますが、他のジョブでは、利用可能なすべての機器を使用する必要があります。この機器には何百万ドルもの費用がかかる場合があり、その機器を備えているジョブショップはわずかです」いくつかのプロジェクトには十分な大きさです」とヴァン・ジル氏は続けた。

「高速フレームプロファイリングは、このタイプのジョブショップの典型です。同じジョブはほとんどなく、ダイナミックなイノベーションがビジネスの原動力です。そのようなショップのスキルレベルは、毎日同じアイテムを生産するオペレーションのスキルレベルを超えていなければなりません」 「この作業は、すぐに自動化され、日常的なものになります。ジョブショップでは、作業者は複数の製造方法と機械のバリエーションに精通している必要があります。参考となる前例がないことが多いため、すべての従業員に問題解決スキルが必要です。真のジョブショップ」 」

「しかし、既存の CO2 機械は「疲れ」始めており、機械を動かし続けるための予備品が非常に高価になるという段階に達しました。メンテナンスを成功させるということは、物事を直すことではありません。物事を直す必要がないということです。製造業者はそうではありません。」未加工の板金在庫であれ、機器の交換部品であれ、あらゆる種類の在庫を大量に保持することに興味はありません。しかし、レーザー カッターなどの一部の機械は、工場の製造ミックスに不可欠な部分です。だからこそ、製造業者はその理由を知っています。どのスペアパーツを保持するかについて賢明な決定を下す必要があります。しかし、輸入されたスペアパーツのみを使用する必要があるときは、より賢明な決定を下し、新しい機器に投​​資する必要があります。」

「当社はすでに、自動ロードおよびアンロード システムを備えた Bystronic 10kW ファイバー レーザーを所有しているため、当社の 4kW ファイバー レーザーと比較して、切断できる速度と材料の厚さをよく知っています。」

ファイバーレーザーの人気と中厚板加工の需要の拡大に伴い、高出力レーザー切断機が利点をもたらし、徐々に新たな市場の人気者になりつつあります。 小および中出力のレーザー切断機と比較して、同じ厚さのプレートを処理する高出力レーザー切断機はより効率的です。 また、大幅なパワーアップに伴い、切断工程も革新的にバージョンアップし、切断効率を確保しながらユーザーの加工コストを大幅に削減し、厚肉炭素鋼板の切断不安定という大きな問題も解決しました。

「明らかに、このレーザーのおかげで当時は追加の生産能力が得られましたが、3 年後、より多くの生産能力、能力、生産性を追求しながら機器を交換する必要があるという点で、私たちの立場は変わりました。機械と予備のコストも考慮する必要があります」考慮に入れます。」

30kW ペンタファイバーレーザー。 南アフリカでは初の試み「ファイバーレーザーの人気と中厚板加工の需要の拡大により、高出力レーザー切断機が利点をもたらし、徐々に新たな市場の人気者になりつつあります。中小出力レーザー切断機と比較して、高出力レーザー切断機は、同じ板厚のレーザー切断機の効率が向上し、大幅なパワーアップに伴い切断工程も革新的に改良され、切断効率を確保しながらユーザーの加工コストを大幅に削減できます。厚い炭素鋼板の不安定な切断に伴う大きな問題を解決します。」

「私たちは、African Lazer Solutions から購入した 30kW Penta ファイバー レーザーに投資することにしました。これは、それが提供するあらゆる利点のためです。」

「Penta Laser 社は、イタリアのフィレンツェに拠点を置く Italian El.En. Group と中国の湖北省武漢市に拠点を置く Chutian Laser Group との合弁事業です。両社の関係は 2007 年に遡ります。 2019年にEl.En.グループは少数株主を現金で買収することでレーザー切断システム事業における中国での存在感を強化し、その後100社となった。パーセント所有者です。」

新しい機械の高速フレームプロファイリングにより、溶接の準備のためにプレートにベベルを切断することができます

「イタリアは金属加工業界の高品質な機器のメーカーとしてよく知られているため、この協会のおかげで私たちは購入決定に自信を持てるようになりました。私たちが 10kW ファイバー レーザーと一緒に購入したマテリアル ハンドリング システムはイタリアで製造されています。」

「さらに、中国のあるメーカーは最近、当社が購入したものと同じ、Penta Laser 30kW マシンを 30 台購入しました。これは何かを物語っています。」

「この機械には12m×3mのシャトルベッドシステムがあり、炭素鋼は70mmまで、ステンレス鋼は100mmまで切断できます。機械は2022年5月に設置されたばかりなので、これらのパラメータはまだテストしていません。」

窒素アシストとベベルカット「アシストガスとして窒素を使用したレーザー切断は、エッジの品質が重要な用途では依然として第一の選択肢です。空気は、ファイバーレーザーを使用するユーザーやステンレス鋼を切断するユーザーにとって、大きな投資収益率をもたらします。ファイバーの強烈な熱レーザーと噴射空気を組み合わせることで、切断面に酸化物を生成することなく切断を行うことができます。これは、二次洗浄作業が大幅に削減されるか、さらには不要になることを意味します。」

「新しい機械を使用すると、溶接の準備のためにプレートにベベルを切断することもできます。」

「すべての金属加工業者が高出力レーザーを必要とするわけではありません。特に、現在のレーザー切断機に負荷をかけるのに十分な作業がない場合はそうです。たとえば、工場のレーザー切断作業負荷が増加することが予想されず、消費電力が 1 時間の半分で済む場合は、勤務シフトを変更し、作業負荷をシフトの 4 分の 1 に減らすためにより強力なレーザーにお金を払っても、十分な投資収益率は得られない可能性があります。」

「しかし、金属加工業者が現在のレーザー切断能力を最大限に活用し、さらに新たな変化を加えようとしているのであれば、間違いなく高出力レーザーに目を向けるべきです。これは、古いレーザー技術を使用している場合に特に当てはまります。」

詳細については、Fast Flame Profiling（TEL: 011 866 1740）にお問い合わせいただくか、www.fastflame.co.za をご覧ください。