レーザー技術により製造がより持続可能になる仕組み

世界が重要な環境課題に直面し、地球温暖化が世界の将来に対する現実の脅威となる中、政府と消費者は行動を起こし始めています。 世界最大の 30 か国で、政府は産業をより環境に優しく持続可能な慣行に移行させる取り組みとして、17 兆 2000 億ドル以上相当の奨励金を導入してきました。

インセンティブに加えて、政府は製造業者に温室効果ガス排出量の削減を義務付けるグリーン法を施行しています。

顧客は、環境に優しい政策を導入しようとするメーカーの試みにますます疑問を抱いています。 消費者の 85% は、持続可能性を念頭に置いて購買行動を積極的に変えたと回答しています。

100% 環境に優しい産業プロセスはありませんが、製造業者は、製造をより持続可能なものにするための技術を削減および導入するための積極的な措置を講じることができます。 ファイバーレーザー技術もその 1 つであり、人気が高まっています。

この記事では、ファイバー レーザー テクノロジーがメーカーをより持続可能な方法に移行させる上で重要な味方である 5 つの理由について説明します。

石炭、石油、ガスなどの製造に使用されるエネルギー源は環境にダメージを与えています。 エネルギー効率の向上は、製造業務をより持続可能にするための鍵の 1 つです。

以前は製造業では二酸化炭素 (CO2) レーザーが主流でしたが、現在ではファイバー レーザーの人気が高まっています。 現在、ファイバーレーザーはエネルギー効率を大幅に改善しています。 一般的なファイバー レーザーは、CO2 レーザーに比べて消費エネルギーが 3 ～ 5 分の 1 です。 また、以前の製品よりも電源投入に必要な時間 (およびエネルギー) が短く、冷却要件も小さくなっています。

ファイバーレーザーのソリッドステートコンポーネントも、CO2 レーザーよりも少ない電気入力を必要とします。 たとえば、2kW のファイバー レーザーは、4 ～ 5kW の CO2 レーザーと同じ速度で薄い材料を切断できます。

製造業は世界の地球温暖化係数（GWP）の半分以上を占めています。 業界が温室効果ガスの排出と廃棄物を削減する方法を見つける必要があるのは明らかです。

製造工程では消耗品から大量の廃棄物が発生します。 レーザーは無駄を排出せず、消耗品に大きく依存する多くのテクノロジーを置き換えます。

たとえば、レーザー マーキングは、印刷されたラベルやインクなどの消耗品を使用する多くのプロセスを置き換えることができます。 レーザー洗浄はサンドブラストなどのプロセスを置き換えることもできるため、廃棄が必要な研磨材が不要になります。

レーザーは、表面洗浄に使用される化学剥離液を置き換えることにより、メーカーが化学物質への依存を減らすのに役立ちます。

多くの製造作業では、表面の汚染物質を除去するために依然として化学薬品が使用されています。 ほとんどの場合、これらの化学物質は汚染を避けるために管理する必要があります。 たとえば、化学的剥離ではさまざまな化学物質を使用して汚染物質を除去し、いくつかのすすぎステップが含まれます。 各段階で、すすぎ水を適切に処理して廃棄する必要があります。

特定の領域のみを洗浄する必要がある場合、レーザー洗浄では、化学薬品を使用したり化学洗浄を必要とせずに、錆、酸化物、コーティング、その他の種類の表面汚染物質を選択的に除去できます。

ボーイングは、飛行機の塗装を化学剥離やメディアブラストではなくレーザーアブレーションを使用することで、有害廃棄物を 90% 以上削減できることを発見しました。

産業上の設置面積が小さいほど、環境への影響は少なくなります。 レーザー技術は非常にコンパクトで、製造作業に必要なスペースを削減します。

たとえば、電池製造では、1 台のレーザー溶接機が数十台の超音波ワイヤ ボンディング機と同じくらい効率的です。 レーザーに切り替えると、床面積を 400 ～ 800 平方フィート削減できる可能性があると同時に、エネルギー消費も大幅に削減できます。

特にファイバーレーザーは非常にコンパクトです。 レーザー光は光ファイバーケーブル内で生成されます。 比較すると、CO2 レーザーはガスを混合するために大きなチャンバーを必要とします。 ファイバー レーザーは通常、追加のチラー ユニットではなく、統合された空冷を使用します。 これにより設置面積がさらに削減され、エネルギー消費が削減されます。

機械を交換する必要がある場合、材料が無駄になることがよくあります。 その後、追加のリソースを使用して新しい機器が製造されます。 稼働寿命が長い機械は、この種の廃棄物を削減することで、世界をより持続可能なものにすることに貢献します。

ファイバーレーザーシステムの動作寿命に関しては、優れた統計があります。 ほとんどのファイバー レーザー ソースは 100,000 時間動作できます。これは、ほとんどの種類の産業機器よりもはるかに長く、CO2 レーザーの 3 倍の寿命です。 これは、ファイバー レーザーが少なくとも 10 年間は 24 時間年中無休で動作し、一貫した高品質の結果を生み出すことができることを意味します。

公約にもかかわらず、ほとんどの国は温室効果ガス排出目標の達成が遅れています。 これを取り戻し、さらなる環境破壊を防ぐためには、真剣な措置を講じる必要があります。 メーカーは、より持続可能な未来に向けて変化を起こす上で重要な役割を果たす必要があります。 企業が行動を起こすことは、顧客や新しい才能を刺激し、惹きつけることにもつながります。

レーザー、より具体的にはファイバーレーザーは、製造における廃棄物、エネルギー、化学物質、消耗品を削減することでこの取り組みをサポートできるテクノロジーの 1 つです。

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著者について

機械エンジニアとして訓練を受けた Guillaume Jobin は、オートメーションと制御において 10 年以上の経験があります。 彼は Laserax のアプリケーション スペシャリストであり、企業持続可能性委員会のメンバーでもあります。