ものづくり基礎知識18　レーザー加工や放電加工などの特殊加工について

2021年12月24日

加工方法では光や電気を用いて熱を加えたり、化学反応で材料の一部を溶かして行うやり方もあります。

これは材料を削ったり変形させてりして大きな力をかけずに行えることが特徴で、他の加工方法では難しい複雑な形状を作ったり、硬い材料を加工する際などに向いています。 今回はそんな特殊加工と呼ばれる加工方法について紹介します。

局所的に溶かして加工する4つの加工方法

1. レーザー加工：光のエネルギーをレンズで集めて溶かす
2. 放電加工：電気による火花を起こしてその熱で溶かす
3. エッチング加工：化学薬品による腐食作用を利用して溶かす
4. 3Dプリンタ：溶かして材料を積み重ねて形を作る

以下、それぞれの加工法の特徴を説明します。

1. レーザー加工（光のエネルギーをレンズで集めて溶かす）

レーザー加工は、光のエネルギーをレンズで集めてレーザー光とすることで高いエネルギーを出力させて金属を溶かす加工方法です。

光を反射しやすい素材や場所には向きませんが、工具を使って切削したりプレスしたりしないので材料に強い力をかけずに加工することが可能です。ただし、素材によっては熱の影響で変形や反りが出る場合もあります。

レーザー加工では材料を切断するだけでなく、出力や時間を調整することで精密な作業も可能で穴あけや溶接、マーキングなどにも用いられます。

2. 放電加工（電気による火花を起こしてその熱で溶かす）

この加工方法は水や石油などの液体の中で行います。金属同士を向かい合わせて、金属の間で電気による火花を発生させてその熱で金属を溶かします。

特に硬い超硬合金などを加工することも可能で、金型を作る場合などに活用します。 また細やかで複雑な形状を作ることも可能で、マイクロメートル単位の精密な作業が必要な場合にも放電加工が用いられます。

3. エッチング加工（化学薬品による腐食作用を利用して溶かす）

中世ヨーロッパの時代から行われてきたやり方で、化学薬品が金属を溶かす作用を利用して材料を溶解加工させる加工法です。

歴史のある方法ですが超精密な加工にも対応でき、現在でも半導体製造の工程などでもエッチング加工が活用されています。 制度の高さに加えて初期費用や工期を抑えられることもメリットですが、工数が多くなり加工時のコストとなるため大規模な大量生産には不向きと言えます。

4. 3Dプリンタ（溶かして材料を積み重ねて形を作る）

プラスチック粉や金属粉を一層ずつ積み重ねて立体形状にすることで設計した形を作り上げる加工法です。

切削やプレスでは不可能な形状に仕上げることも可能で、工作機械の中でも最も注目を浴びています。 また3Dプリンタでも熱溶解積層法、光造形、インクジェット方式、粉末石膏造形、粉末焼結造形など様々な方式があり、それぞれで利用できる素材や加工可能な形状、仕上がりの制度に違いがあるため目的に合った方式を選ぶ必要があります。

上記のような特殊加工もヒガメタルでは自社や協力工場で積極的に行っています。

ヒガメタルでは大田区のものづくり企業として、お客様の事情や納期を踏まえ最適な加工方法を選択して製作を行っていますのでお気軽にご相談ください。