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発見

ユニバーサルによる革新

インテリジェント材料データベース

このインテリジェント材料データベースは、科学者とエンジニアによる数十年にわたる研究開発により構築されたもので、10W~500Wの範囲の材料に対するレーザー加工パラメータの広大な保管庫です。ユーザーは、ユニバーサルコントロールパネル(UCP)とレーザーシステムマネージャー(LSM)からこのデータベースのすべての内容と機能にアクセスできます。この機能は進化を続けており、新しい材料と機能が毎日追加されることで、顧客には以下のようなメリットがあります。

  • 材料加工の強化
    すべてのユニバーサルのシステムについて、レーザー加工の複雑さに悩むことがほぼ無くなります。
  • 生産性の向上
    インテリジェント材料データベースにより、ユーザーは生産性の向上に集中でき、試行錯誤しながら設定に時間を費やすことがなくなります。
  • 安全性の向上
    各材料に最適な設定が使用されるため、レーザー加工時に安全性の問題が発生する可能性を減らすことができます。

材料加工の強化

材料のレーザー加工は、微妙で非常に専門的な試みとなる可能性があります。材料のレーザー切断、彫刻、およびマーキングに適した加工パラメータの選択は、次のようないくつかの要因によって変わることがあります。


  • 材料の種類
  • 材料の厚さ
  • 使用可能なレーザー出力
  • エネルギー伝送速度
  • レーザー波長
  • レンズの焦点距離
  • レーザーのデューティサイクル
  • ビーム伝送システムの速度
  • インチあたりのパルス数
  • 気流速度
  • パルス波形
  • 排気流速度

ソフトウェアを使用しない場合、すべての加工で適切な結果を得るために、ユーザーはテストの反復と経験に頼るしかありません。これは信頼性が非常に低く時間のかかるプロセスであり、予測が難しくなり、システム間または出力範囲の異なるレーザー光源間で常に設定を転送できるとは限りません。この複雑さはレーザーシステムによってもたらされる無限の可能性の妨げとなります。


このインテリジェント材料データベースはユニバーサルが提供する数多くの機能の1つであり、レーザー加工の簡潔さの向上を図ります。つまり、1)リストから互換性のある材料を選択する、2)実施する加工の種類(切断、マーキング、または彫刻)を選択する、3)材料の厚さを入力するという3つのステッププロセスに単純化することで複雑さを減らします。この情報により、インテリジェント材料データベースは、材料に最適な加工パラメータを自動的に生成できるため、ユーザーは生産性の向上に集中でき、実験が必要であるという重荷から解放されます。


インテリジェント材料データベースは、加工する材料の種類と厚さ、現在のレーザーシステムの構成、さまざまな現象を補償するために必要な加工タイプなど、いくつかの要因を補償することで複雑さを大幅に軽減することができています。以下のセクションでは、インテリジェント材料データベースを取り扱う場合の注意事項について詳しく説明します。


材料に関する注意事項


インテリジェント材料データベースには、一般的に使用される材料(サクラ材、アクリル、ガラス)から用途特有の材料(3M両面テープ4411-4412、Marnot XLハードコートLexan PC、Hastelloy)に至るまで、数百もの材料のレーザー加工パラメータが含まれています。各ケースで、データベースは現在のレーザーシステム構成でマーキング、切断、または彫刻できる材料を判断します。たとえば、ファイバーレーザーで構成されたレーザーシステムでは、PCプラスチックのマーキングはできますが、切断また彫刻はできません。CO2レーザーを使用するレーザーシステムでは、厚いPCシートのマーキングと彫刻はできますが、レーザーの出力定格が低いと切断できない場合があります。インテリジェント材料データベースには、これらの特性が保持されており、何が加工できて何が加工できないかについてユーザーをガイドすることができます。


さらに、このデータベースは現在のレーザーシステム構成を考慮して、対応する幅広い材料について一貫した加工結果が得られるようにします。


深さに関する留意事項


レーザー切断またはレーザー彫刻用途の場合、インテリジェント材料データベースは、切断速度を自動的に調整して目的とする結果を出します。レーザー切断の場合は、材料が完全に分離されます。レーザー彫刻の場合は、深さが一定になります。いずれの場合も、可能な限り高いスループットで結果が得られます。


出力に関する注意事項


出力レベルが異なるレーザー光源に応じて、材料の反応は変わります。150Wのレーザー出力で12.7mmのアクリルを切断すると、75Wで切断する場合の約2倍の速度になります。薄膜などの一部の材料では、出力レベルが低い場合の方が加工反応が良くなります。木材は、低出力レーザーを使用したマーキングでは黒くなりますが、出力レベルが高い場合は色が変わりません。すべてのケースにおいて、レーザー光源の出力レベルを補償するために、レーザー加工パラメータを調整する必要があります。


ユニバーサルは、出力範囲が10W~500Wのさまざまなレーザー光源を提供しています。一部のレーザーカッター、彫刻機、およびマーカーでは、複数のレーザーを装備できるものもあります。多くのレーザーシステムでは、レーザー出力を組み合わせたり、一致させたりすることができます。たとえば、PLS6.150Dでは、75Wレーザーと10Wレーザーの両方を同時に使用することができます。柔軟性を高めるために、ユニバーサルのみが提供する優れた独自機能のRapid Reconfigurationを使用して、あらゆるレーザーシステムのレーザーを30秒未満で再構成できます。


レーザー出力に対して適切なレーザー加工パラメータを選択することは、複雑な場合があります。そしてこれが、インテリジェント材料データベースが大きな価値を発揮するもう1つの分野です。あらゆるレーザー構成に対応して、加工パラメータを自動的に調整します。このデータベースは、幅広い要件に最適な推奨設定を提示します。たとえば、25Wのシングルレーザーを使用した6.35mmのABSの切断や、40Wと50Wのデュアルレーザーを使用した花崗岩のマーキングなどの多様な要件に対するソリューションがデータベースによって提供されます。この優れた機能は、ユニバーサル製品ライン全体と、Dual Laser Configuration、Multi-Wavelength、およびMultiWave Hybrid技術などのユニバーサルの技術を使用した派生製品全体に拡張されており、ユーザーは、複雑なことはまったく伴わずに、驚くほど幅広い加工機能を簡単に利用することができます。


波長に関する注意事項


ユニバーサルは、10.6µm CO2、9.3µm CO2、および1.06µmファイバーの3つの異なる波長のレーザーを提供しています。それぞれの波長の作用は各材料によって異なります。10.6µm CO2レーザーではアルミニウムを加工できない場合がありますが、1.06µmファイバーレーザーではコントラストの高いマークを形成できます。ポリカーボネートシートは、10.6µm CO2と9.3µm CO2光源を使用するとつや消しマークになりますが、1.06µmファイバーを使用すると濃い黒色のマークになります。インテリジェント材料データベースでは、レーザーシステムに搭載された1つまたは複数のレーザーの種類を使用し、それに応じてレーザー加工パラメータを調整できます。


機能の留意事項


一部の材料は、単一のレーザー光源を使用して複数の方法で加工することができます。その顕著な例は、スタンプのマーキングに使用されるゴムです。ゴムは直接マーキングすることも、切断して設計ファイルを正確に表現することも、または「ゴム印モード」で加工して高品質の機能的なゴム印を作ることもできます。このプロセスには、マーキング突起部の強度を高めるためにマーキングに「ショルダー」を追加する過程が伴います。インテリジェント材料データベースには、各種加工に適した設定が含まれているため、ユーザーは、同じ材料について上記の効果のいずれかを柔軟に選択できます。


その他の注意事項


材料中には特定のカテゴリに明確に分類できない注意事項があるものがあり、このような注意事項は単に「加工注意事項」と表示されます。これらの注意事項は材料によって異なります。たとえば、厚い木材を切断すると、煤煙と炎が発生し、レンズが汚れる原因となる可能性があります。このため、注意事項では、エアアシストアセンブリに同軸エア付属品を使用して光学部品を保護し、レーザーシステムの寿命を延ばすことが推奨されています。ユーザーは、各材料に対して独自の加工注意事項を追加することもでき、特定の材料に関連する情報を便利に保存する場所にもできます。

生産性の向上

インテリジェント材料データベースのソフトウェアを使用しない場合、ユーザーは「試行錯誤」しながら加工パラメータを決定するしかありません。これは時間がかかるうえに、ミスを犯しやすいプロセスで、条件に合った結果が得られない可能性があります。この方法を繰り返すことで相当な量の廃品材料が生成され、コストも大幅に高くなります。お客様が、自社で提供する材料を一回で加工することを望んでいるというシナリオを考えてみましょう。この場合、十分な品質レベルに達するために、オペレーターは一連のパラメータのいくつかでテストを行う必要があります。良くても納品の遅れにつながり、悪ければお客様の材料を台無しにしてしまう可能性があります。しかし、インテリジェント材料データベースを使用すれば、オペレーターはこの加工に伴う反復回数を大幅に削減できます。


インテリジェント材料データベースは、カスタム材料の情報を保管する場所としても機能します。ユーザーは、希望する材料に対して特定のパラメータを入力しておけば、その後パラメータをいつでも即座に呼び出すことができます。これは、似た材料でも、データベースに現在ある材料と全く同じではない材料を使用するお客様にとって大きなメリットになります。さらに、ユーザーは既存の材料を複製してパラメータを変更し、新規材料/カスタム材料として保存することができます。これによって反復プロセスが容易になり、手順を固定化できます。

安全性の向上

レーザーシステムを使用した材料の加工には危険が伴うことがあります。正しいパラメータを選択しないと、材料が発火し、レーザーシステム、施設、および周囲の作業者に危険を及ぼす可能性があります。インテリジェント材料データベースは、レーザー加工の専門家によって実際のレーザーシステムで綿密にテストされたパラメータを選択することにより、このような安全性の問題を大幅に軽減します。たとえば、一部の材料には最大切断深さがあります。この切断深さが加工の限界になる場合もありますが、ユーザーがこの限界よりも深く切断しようとすると、材料が安全性の問題を引き起こす場合もあります。その他の材料では、安全上の懸念を考慮して、切断速度またはマーキング速度を設定しています。一般に、インテリジェント材料データベースでは、加工の安全性を確保しながら、すべてのシナリオで最適なレーザー加工設定を使用します。

投資の保護

ユニバーサルはインテリジェント材料データベースの継続的なメンテナンスに尽力しています。各ソフトウェアを新しく更新することにより、ユーザーはレーザー加工の最新の材料についての情報を常に得ることができます。このプロセスにより、お客様の投資は継続して保護されます。