レーザ加工は、製造と研究開発の両方の環境において、切断や溶接などのさまざまな従来の材料加工アプリケーションに取って代わっている。
レーザ加工の主な利点には次のようなものがある：
- 金属および非金属（セラミックやポリマーなど）の加工能力 これは、ピーク出力、波長、パルス持続時間などのレーザ特性を調整することで可能です。
- これは非接触の技術であり、従来の機械加工のようにワークの汚染や「加工ツール」の摩耗を防ぐことができる。
- 高速、高精度、高再現性により、自動化プロセスの実現は容易である。
- ミクロン単位の微細形状の加工が可能
- 平らな部品や複雑な3D部品の加工は、ワークピースの表面に対してさまざまな角度で加工できる適切なワークステーションを使用することで、簡単に実現できます。
レーザ切断
レーザ切断は、プラズマ、酸素燃料、ウォータージェットなどの他の切断ソリューションよりも高い精度を高速で実現します。ワイヤー放電加工（EDM）も高精度の切断に使用できますが、導電性材料にしか使用できず、一般的に非常に低速なプロセスです。
利用可能なレーザ出力は増加の一途をたどっており、これまで以上に厚みのある切断が可能です。例えば、4 kWのファイバーは、軟鋼、ステンレス鋼、真鍮、銅、アルミニウムなど、厚さ6 mmの金属を1 m/分以上の速度で切断できます。出力を10 kW以上に上げると、厚さ25 mm以上の切断が可能になります。ウォータージェットでは、50mmを超えるような非常に厚い材料の切断も可能ですが、一般的に運転コストが高く、また部品の形状によっては切断速度が遅くなることがあります。
レーザ溶接
レーザは、炭素鋼、高強度鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンなど、さまざまな材料の溶接に使用されます。異種材料の溶接も可能です（金属と金属、金属とポリマーなど）。電流を必要とする従来のアーク溶接プロセスとは異なり、レーザは光の吸収に依存して熱を発生させるため、ポリマーなどの非導電性材料とそれ自体または金属との溶接にも使用できます。TIGやMIGのようなプラズマ・アーク溶接技術と比較すると、ビームをしっかりと集束させることができるため、精度が高く、熱影響部を小さくすることができます。深くて狭い高アスペクト比の溶接部を生成できるため、厚い大型部品だけでなく、小さくて薄い部品の溶接も可能です。例えば、40 kWは、約40 mmまでの金属の深い溶け込み溶接に使用できる。レーザ溶接は、通常、真空を必要とする電子ビーム溶接よりも実施しやすい、カバーガスを使用した大気開放で行われます。
レーザは、ミクロン・レベルまでのフィーチャー・サイズで、マクロおよびミクロのアプリケーションの両方で使用できます。多種多様な材料に対して、形状やサイズの異なるフィーチャーをレーザ微細加工することへの関心が高まっている。品質とスループットに対する要求は高まり続けており、寸法精度や位置精度に関する公差も厳しくなっている。
高精度レーザ微細加工アプリケーションのための最適なパルス時間、波長、および加工技術の選択は、品質、フィーチャーサイズ、公差、およびスループットなどのアプリケーション仕様と同様に、材料特性に依存します。一般的に、微細加工にはナノ秒領域、さらに短いピコ秒やフェムト秒のパルス幅で動作するパルスレーザが使用され、各パルスが周囲の材料にほとんど影響を与えずに明確な量の材料を除去するアブレーティブな微細加工技術を駆動し、ミクロンレベルの寸法精度を可能にします。
