− 44 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングキーワード連絡先メールアドレスAF-2015208一般研究開発助成AF-2015209一般研究開発助成CO2レーザー加工機，ガラス加工，樹脂加工，歯牙切削，紙加工CO2レーザー，ポリマー樹脂，穴あけ加工kuno@yamanashi.ac.jpレーザによる除去加工全般，熱流体解析CFRP，有限体積法，除去加工ookubotmms@stf.teu.ac.jp山梨大学 大学院総合研究部准教授［応用分野］東京工科大学 工学部機械工学科准教授宇野 和行大久保 友雅レーザーパルス波形制御・軸方向放電励起CO2レーザーによるレーザー加工の研究CFRPのレーザ加工の新しい数値計算手法の開発CO2レーザーは，波長9.2μm – 11.4μm，パルス幅10 ns – 100μsまたはCWで発振する．我々は，レーザーパルス波形が制御可能なCO2レーザーを開発した．CO2レーザー加工では，レーザーパルス波形は，加工対象への熱影響（炭化やひび割れ，溶融，変質など）あるいは熱効果（加工の促進・効率化）を決定する．加工対象により適切なレーザーパルス波形が異なるため，CO2レーザー加工において，レーザーパルス波形の制御は非常に重要である．本研究開発では，レーザーパルス波形と照射フルエンス，照射パルス数に依存する，ガラス（合成石英ガラス，ソーダライムガラス，アルカリフリーガラス）の切削加工 ・ マーキング加工やポリマー樹脂（PET，PMMA，PTFE，PC，PI，Siゴム）の切削加工 ・ 穴あけ加工，人の歯牙（エナメル質，象牙質）の切削加工，紙（ろ紙，薬包紙）の穴あけ加工の特性が調査された．軽量で丈夫であるCFRPが材料として注目されているが，単純にCFRPにレーザ照射を行った場合，樹脂部のみが除去され，炭素繊維部が残ってしまう熱的影響領域が発生する．本研究は，CFRPの加工をレーザで行う場合に生じる熱的領域が出来るメカニズムを数値計算により把握することを目的とし，材料断面および表面への熱影響を定性的に説明できる数値計算モデルおよびコードの開発を行った．断面においては，樹脂と炭素繊維との除去温度および熱伝導率の差によって，炭素繊維が露出してしまう現象を再現した．そして，炭素繊維と樹脂との除去深さが等しくなり得ることを示した．表面においては，アブレーションプルームの挙動を定性的に模擬することに成功した．そして，加工穴深さの違いにより，材料表面に与える熱的影響に差があることを示した．このことから，加工深さの変化とともにレーザを制御することにより，より良い加工が出来る可能性を示した．
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