環状ビーム光学系を用いたプラスチックの高速レーザ溶着

株式会社レーザックス 小川 剛充、池田 剛司、坪井 昭彦

名古屋大学 徐 国建、沓名 宗春

第197回溶接法研究委員会・第187回溶接冶金研究委員会・JIW第12委員会

2007年2月8日～9日

①ビーム品質が良い②変換効率がよい③高出力化が容易である④メンテナンスが容易である⑤消耗品が少なく、小型軽量である⑥長期にわたり安定性がよい⑦ランニング費用が低い

1. 緒言

近年、高出力ファイバーレーザを用いた溶接、切断及びハイブリッド溶接などの研究開発が盛んでいる。

1.1. ファイバーレーザの特徴

本研究は、経済産業省地域新生コンソーシアム研究開発事業の1つのテーマとして行われた「最新レーザ

利用生産システム (ALIMS=Advanced Laser Integrated Manufacturing System）の開発」の研究の一環で、

２ｋＷファイバーレーザを用いたフレキシブルな環状ビーム光学系の開発とそれによる円筒部材の高品質レーザ加工技術の適用に関するものである。

工業用のプラスチック部材を超高速、短時間にレーザ溶着する技術を開発したものである 。

1.2. 研究の背景

1.3. 環状ビームの種類

1.3.1 LDモジュール組み込み型環状同時溶着ヘッド

ドイツ・フラウンフォーファ

円周同時溶着を可能とする環状ビームヘッド（トータル出力2.0 ｋＷ）

1.3.2 円錐鏡・円環放物面鏡光学系を用いた環状同時溶着ヘッド

金属溶接ビード外観

レー

ザビ

ーム

円錐

鏡

円環

放物

面鏡

反射

ミラ

ー

1.3.3 アキシコンレンズ光学系を用いた環状同時溶着ヘッド

コリメートレンズ アキシコンレンズ

レーザビーム 環状ビーム

1.4. 環状ビームを利用した溶接・溶着加工のメリット

１．溶接欠陥の低減

欠陥の起点となるビード始点、終点が存在しない。

２．変形、偏芯の低減

３６０度全周の同時照射であり、均等な入熱となり、

均等な収縮により、低ひずみである。

３．加工システムの単純化

単一光源を利用する。（ビーム分割の必要が無い）

回転駆動部分が無い。

４．生産性の向上

１パルスの１ショットで超短時間で溶接が完了。

５．応用展開の自在性

軸対称形状に対する加工への展開も可能

2. 実験方法

2.1. 実験装置

環状ビーム成形システムのレイアウト及び樹脂溶着のイメージをFig.1（a）及び（b）に示す。

実験装置はIPG社製2.0ｋWファイバーレーザ装置で、発振器、発振器用チラー、カプラ、フィードファイバー、プロセスファイバー、環状ビーム光学系及び光学系用冷却水装置などからなる。

Fig. 1. The schematic of ring laser beam experimental equipment. (a) Layout of profile measurement for ring laser beam, and (b) image of ring plastic welding with the ring laser beam.

Fiber laser Coupler

Power sourse Chiller

Beam monitor

Cooling water

PC

Laser absorber

Ring laserbeam head

Feeding fiber Process fiber

Laser absorption plasticLaser transmission plastic

Laser transmission acrylic plate

Table

Pressure bolt and washerRing laser beam

(a) (b)

ファイバ

コネクト

ヘッド

ガイド光

サポータ

Fig. 2. Appearance of 2.0 kW fiber laser and optical head of ring laser beam. (a) 2.0 kW fiber laser, and (b) optical head of ring laser beam.

2.2. 2.0 kWファイバーレーザ及び環状ビーム光学ヘッド

(b)(a)

Fig. 3. Measurement method of beam diameter by JIS standard

Beam diameter

1/e2

86%

100%

Laser beam size (mm)

lase

r bea

m in

tens

ity (%

2.3. ビーム径の測定方法

レーザビーム強度が1/e2であるところのビームサイズをビーム径と規定した。

D

Hh

Fig. 4. Appearance of axi-cone lens.

2.4. アキシコンレンズ

アキシコンレンズの外形をFig.4に示す。アキシコンレンズの仕様決定に際しては、レンズホルダーの掴み代としてストレート部が3～4mm必要である。

即ち、H－h＝3～4 mm

Scond axi-cone lens

First axi-cone lensVertical angle,f (Degree) 110Diameter, Dmm 30

Height, h (mm) 10.50

Vertical angle,f (Degree) 110Diameter, Dmm 50

Height, h (mm) 17.51

Collimate lens

Focal length, mm f=60Diameter, Dmm) 30

Refraction index 1.46

Distance between axi-cone lens 20

Numerical aperture 0.11

L12 (mm)

n

NA (rad)

Height, H (mm)

Height, H (mm)

14

21

(Synthetic fused silica, AR coating)

(Synthetic fused silica, AR coating)

(Synthetic fused silica, AR coating)

Focal length, mm f=80Diameter, Dmm) 50

Table 1 Initial set point of optical head of ring laser beam

2.5. 光学系の仕様

Fig. 5. Formative principle of ring laser beam.

3. 実験結果及び考察

3.1. 環状ビームの成形機構

2

3X

YL12

NA

2r

H1

H2s

Laser entry

D

f

1

f

2R

Collimatelens

First axi-conelens

Scondaxi-conelens

3.1.1 レンズの構成

n1

n2

Incident angle of the ray Refraction angle of the rayn1: Refraction index as the incident sidn2: Refraction index as the refraction s

Fig. 6. Schematic drawing of the principle for optical refraction.

3.1.2. 光の屈折法則

Sinα2/ Sinα1 = n2/n1 ・・・・・・(1)

Degree Rad Degree Rad Degree Rad

0.61135 56.869 0.993 68.131 1.189

2R 2r

mm mm

22.330 9.130

Table 2 Set point of optical head of ring laser beam for collimate lens of f=60 mm

3.1.3. 環状ビームの計算値

Table1のレンズの仕様、光学屈折法則及び幾何学的関係によって、環状ビームの大きさを算出した。その結果をTable 2に示す。

3.1.4. 環状ビームの実測値と計算値の比較

Collimate lens Laser power L12 2R, mm 2r, mm Width of ring beam, mm

f=60

f=80

mm w mm

(D=30 mm)

(D=50 mm)

Calculation Measurement Measurement MeasurementCalculation Calculation

300

300

25

28

31

25

28

31

27.9

31.3

34.6

27.8

31.1

33.8

14.7

18.1

21.4

15.2

18.7

21

6.6

6.6

6.6

6.3

6.2

6.4

27.9

31.3

34.6

8.8

8.8

8.8

27.3

30.1

32.5

10.3

13.7

17

9.3

11.1

13,4

9

9.5

9.55

Table 3 Results of calculation and measurement for the ring laser beam profile using the optical head of ring laser beam

結果：測定した環状ビームの値は計算値と比べると、ほと

んど同じの寸法であった。

(a)

(b)

Fig. 7. Ring beam profiles measured by Primes Beam Monitor, L12 = 31 mm, laser power of 300. (a) Collimate lens of f = 60 mm, and (b) collimate lens of f = 80 mm.

3.1.5. コリメートレンズの焦点距離影響

結果：

コリメートレンズの焦点距離が増加しても、環状ビームの外径はほとんど変化しなく、内径が小さくなる。その結果、環状ビームの幅は大きくなる。

(a)

(b)

Fig. 8. Ring laser beam profile measured by Primes Beam Monitor using a collimate lens of f = 60 mm and laser power of 300 W. (a) Distance (L12 = 25 mm) between first axi-cone lens and second axi-cone lens, and (b) distance (L12 = 31 mm) between first axi-cone lens and second axi-cone lens.

3.1.6. アキシコンレンズ間距離(L12)の影響

結果：二枚のアキシコンレンズ

間の距離L12が長いほど、

環状ビームの外径及び内径もともに大きくなり、環状ビームの幅はほとんど変わらない。

Fig. 9. Ring laser beam Profile that can be adjusted that the coaxial performance by the position adjustment of collimate lens, first axi-cone lens and second axi-cone lens. Collimate lens of f = 60 mm, distance (L12 = 25 mm) between first axi-cone lens and second axi-cone lens, laser power of 300 W.

3.1.7. レンズの同軸性の影響

結果：

レンズの同軸性が調節できる環状ビーム光学ヘッドに対して、環状ビームの強度分布を均一になることが分かった。

3.2. 環状ビームを用いた樹脂の高速レーザ溶着

3.2.1. 樹脂溶着の現状

0

2

4

6

8

10

1973 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1997 2001

60

80

100Steel

Nonferrous metal

Plastic

Year

Rat

ios

of u

sing

pla

stic

, ste

el a

ndno

nfer

rous

met

al (%

)

Fig. 10. Relationship between using ratios of materials and year in one normal car in the automobile industry.

1973年より2000年に至るまで、プラスチックや非鉄材料の比率が増加している。また、プラスチックの詳細な構成比率をTable 4に示す。この30年間でプラスチックの使用量が確実に増大している。

1台当たりの重量

(kg) (2001)構成比(%)

鉄鋼材料

非鉄金属

非金属プラスチック

汎用樹脂

高機能樹脂

合成樹脂合計

その他

合計

フェノール

ポリウレタン

塩化ビニル

ポリエチレン

ポリプロピレン

ABS

その他

小計

949

101

1

13

13

5

52

5

4

94

13

107

143

1500

73.0

7.8

0.1

1.0

1.0

0.4

4.0

0.4

0.3

7.2

1.0

8.2

11

100

Table 4 普通・小型乗用車1台当たりに占める主要原料構成比率

3.2.2. 熱可塑性樹脂接合の分類

熱可塑性樹脂の接合

化学的接合

物理的接合

（熱融着）

外部加熱

内部加熱

摩擦熱

射出融着

熱風溶着ー溶接用同種樹脂を熱風で溶解

熱板溶着ー熱板で融解（接触、非接触）

レーザ溶着ーレーザ光で融解

接着ー接着剤

溶剤接合ー溶剤での溶解、溶剤揮散

高周波溶着ー樹脂の誘電発熱により融解

挿入された強磁性体の高周波誘導加熱により融解

スピン溶着ー相互回転、摩擦発熱、融解

振動溶着ー相互往復振動、摩擦発熱、融解

超音波溶着ー相互微振動、摩擦発熱、融解

DSI成形ー2次射出のポリマ熱で１次ポリマ融解

（2色成形）

3.2.3 透過式レーザ溶着に利用される照射方式

輪郭溶着 同時溶着 準同時溶着 マスク溶着

部品サイズ ◎ ◎ ○ ○

自由度 ◎ × ○ △

シーム形状

の複雑さ◎ △ ○ ○

処理時間 △ ◎ ○ ○

装置コスト ○ △ △ ○

レーザタイプ Nd:YAG,Diode Diode Nd:YAG,Diode Diode

(360 m/min)

3.2.4 自動車部品の実用化例

フォグランプ

ｲﾝﾃｰｸﾏﾆﾎｰﾙﾄﾞ

カットｵﾌﾊﾞﾙﾌﾞ燃料タンク部品

ｷｬﾆｽﾀｰ燃料系部品

トヨタ自動車(株)

(株)小糸製作所

豊田合成(株)愛三工業(株)

3.2.6. 従来の樹脂溶着法との比較

○△△

◎△◎生産性

◎×(熱)×(振動)

振動溶着 ﾚｰｻﾞ溶着熱板溶着

模式図

熱板

ﾊﾞﾘ 溶着部

半導体ﾚｰｻﾞ

透過

吸収ﾊﾞﾘ

振動

溶着法

設計制約

内部影響

寺田・中村 (トヨタ自動車)

Laser beam P

P

laser transmission plastic

Laser absorption plastic

(a) Heated in laserabsorption plastic

(b) Melted in laserabsorption plastic

(c) Melted in laser absorptionplastic and tranmission plastic

(d) Both plastics welddedin cooling process

Laser beam

laser transmission plastic

Laser absorption plastic

Laser beam

laser transmission plastic

Laser absorption plastic

laser transmission plastic

Laser absorption plastic

(P: pressure load)

Fig. 11. Mechanism of Through Transmission Laser Welding (TTLW) made with a laser transmission plastic and a laser absorption plastic.

透過式レーザ溶着TTTLW （Through-transmission Type Laser Welding）でのメカニズムを模式的にFig.11に示す。樹脂のレーザ溶着の原理は、まず、レーザ吸収樹脂板（部品）とレーザ透過樹脂板（部品）をお互いに接触させ、すき間のないように圧力にて密着させる。レーザ光を透過樹脂板へ照射すると当然レーザ光はその樹脂板を通過し、レーザ光を吸収樹脂板表面に到達する。そこで吸収されたレーザエネルギーにより樹脂板表面では発熱、溶融が始まり、透過する樹脂板へも熱（熱伝達）を伝える。吸収・発熱・熱伝達の過程の結果、二枚の樹脂板が接合界面で溶融し溶着されるのである。

3.2.8. TTTLW樹脂溶着の原理

3.2.9 透過式レーザ溶着(TTTLW法)の特徴

【長所】

・高エネルギーによる高速、高精度加工

・熱影響層、接合領域が狭く限定される

・目視で確認できるような痕跡が外表面に現れない（にくい）

・接合前に部品のアセンブリが可能で、施工が容易

・形状、寸法による制約少なく、設計の自由度が向上する

・電子部品等振動に敏感な内蔵物のある製品にも利用可能

・非接触加工であり、安全衛生面の管理が容易

・自動化、高速化が容易

【制約】

・材料の化学的特性だけでなく光学的特性にも強く依存する

・施工中の密着、加圧力の維持が必要

出典:BASF

3.2.10. 樹脂の光透過特性（例：６６ナイロン）

試験片板厚：２ｍｍ

3.2.11. 樹脂の光透過特性（例：PP及びPE）

板厚方向透過度分布シミュレーション結果

-0.2000

0.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1.2000

0 1 2 3 4 5 6 7

表面からの距離(mm)

透過

度（Ｉ／

Ｉ０）

透過材

3.2.12 板厚方向の透過度分布のシミュレーション結果

吸収材

PCでの計算結果

温度分布シミュレーション結果

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

0 1 2 3 4 5 6 7

表面からの距離(mm)

温度

(℃)

透過材 吸収材

PCでの計算結果

3.2.13 温度分布のシミュレーション

Nd:YAGレーザ 半導体レーザ ファイバレーザ

波長(nm) 1064 808～980 1070～1090

最大出力(W) 10,000 6,000 10,000

生ビーム形状 円形 矩形 円形

エネルギー変換効率(%)

約3% 約30% 約25%

ビーム品質 ○ △ ◎

3.2.14 樹脂溶着(TTＴLW)に利用されるレーザ

出力：400W　速度：17～250 ｽﾎﾟｯﾄ径：φ5

材質；ﾅｲﾛﾝ６ｶﾞﾗｽ繊維30% 　板厚；３㎜

20

40

60

80

0 2.0 4.0 6.0

溶着

強度

(MP

a)

領域1領域 2 領域3

㎜/sec

出力：400W　速度：17～250 ｽﾎﾟｯﾄ径：φ5

材質；ﾅｲﾛﾝ６ｶﾞﾗｽ繊維30% 　板厚；３㎜

20

40

60

80

0 2.0 4.0 6.0

溶着

強度

(MP

a)

領域1領域1領域 2領域 2 領域3領域3

㎜/sec㎜/sec

3.2.15 入熱量と溶着強度の関係

寺田・中村 (トヨタ自動車)

入熱量[J/mm2] =レーザ出力[W]/(溶着速度[mm/sec]×照射幅[mm])

入熱量(J/mm2)

Laser absorption plastiLaser transmission plastic

Fig. 12. Appearance of laser transmission plastic and laser absorption plastic with a ring form.

3.2.16. 供試材

円形の樹脂材料は内側が透過色素で着色したTPV（動的架橋型オレフェン系エラストマー）、二種類の色（黒色と黄色）があり、厚さが2ｍｍである。外側がタルク20％強化のPP｛PP－ポリプロピレン（ポリオレフェンの一種）吸収材）｝であり、黒色しかなく、厚さが3ｍｍである。リング樹脂材料を押える透明アクリル板のサイズは70×70×4ｍｍである。

Laser absorption plasLaser transmission plastic

Fig. 13. Welded plastics using Through Transmission Laser Welding (TTLW) made with a laser transmission plastic and laser absorption plastic (laser power of 800 W, laser irradiation time of 1 s, pressure load of 200 g, and collimate lens of f = 60 mm).

環状ビーム外径Φ54ｍｍ及び内径Φ47ｍｍ、その幅3.5ｍｍである

3.2.17. 溶着した樹脂の写真

(b)Micro-photograph of cross section×25

(a) Macro-photograph cross section

Laser transmission plastic

Laser absorption plastic

Fig. 14. Macro- and micro-photography of cross section for welded plastics. Laser power of 800 W, laser irradiation time of 1 s and pressure load of 200 g, collimate lens of f = 60 mm.

3.2.18. 溶着した樹脂の断面マクロ及び顕微鏡写真

溶着した樹脂材料サンプルを横断して、エポキシ樹脂とヱポマウント硬化剤の混合物に埋めた後、ヱメリー紙で1500＃までペーパー研磨を行った。その横断面マクロ写真及び光学顕微鏡写真をFig.14に示す。二枚樹脂のインターフェースでお互いに突入の形で接合したことが確認された

3.2.19. 樹脂のレーザ溶着の結果

Fig.15. Effect of laser power on interface thermal cycle (laser irradiation time of 0.1 s)

50

100

150

200

250

300

0 0.5 1 1.5

600 W

200 W

400 W

800 W

300 W

500 W

1400 W

1000 W1200 W

Time (s)

Tem

pera

ture

(o C)

2

170

170℃～250℃の温度範囲が適正接合温度範囲である。

Fig. 16. Effect of laser power and irradiation time on bonding property

この最高溶着速度を通常の走行溶着速度に換算すると、

約118 m/min

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0.1 1

Lase

r pow

er (k

W)

Laser irradiation time (s)

No bondedOver melting of pp

BondedPartiality bonded

0.04

3.2.20. 適正な接合条件

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

0.4s

0.6s

0.08s

0.06s

0.1s

Laser Power(W)

Wel

ded

wid

th(m

m)

0.2

50

Fig.17. Effect of laser power and irradiation time on bonding width

3.2.21. 接合幅

Fig.18. Effect of laser power on tensile strength

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

Tens

ile s

treng

th (M

Pa)

power (kW)

0.6s0.4s0.1s0.08s0.06s

3.2.22. 接合部の引張強さ

① コリメートレンズの焦点距離が増加すると、環状ビームの外径寸法は変化しないが、内径寸法は小さくなる。その結果環状ビームのビーム幅は大きく。

② 二枚のアキシコンレンズ間距離（L12）が増加すると、環状ビームの外径及び内径寸法は同時に大きくなり、環状ビームの幅はほとんど変化しない。

③ 二枚アキシコンレンズを水平面に左右調節できる環状ビーム光学系を用いることで、環状ビーム光学系のビーム強度分布を均一に調整できることを確認した。

④ 環状ビーム光学系を用いた樹脂の瞬間レーザ溶着が実現された。これを走行速度に換算すると約１１８ｍ/minの溶接速度である。また、その溶着樹脂の強度は十分であった。

４. 結論

ご静聴ありがとうございました

2

3X

YL12

NA

2r

H1

H2

H3

L23

F

s

t

4

5

6

Laser entry

D

f

1

f

2R

Lb

Laser exit

Collimatelens

First axi-conelens

Scondaxi-conelens

Focusingaxi-cone lens

Degree Rad Degree Rad Degree Rad Degree Rad Degree Rad Degree Rad

0.61135 56.869 0.993 68.131 1.189 15 0.262 22.202 0.388 7.202 0.126

2R 2r

mm mm

22.330 9.130

Table 2 Set point of optical head of ring laser beam for collimate lens of f=60 mm

L12=10mm L12=14mm L12=18mm

Outside distancex-axis :28.53mmy-axis:28.50mm

Outside distancex-axis :32.73mmy-axis:31.88mm

Outside distancex-axis :36.93mmy-axis:37.01mm

Collimate lens f100

CCtP-WIRE-HARNESS

POM

PA 6

STRAINER FUEL

PA 6

CYL BRAKE MASTER

PA 6

PP

HARNESS WIRE

PVC

ABS

LDPE

PP

PPG

PA 6

POM

ﾌｪﾉｰﾙ

CYL CLUTCH MASTER

PA 6

PP

CAP OIL FILTER

ﾌｪﾉｰﾙ

PA 6

CAP DIST

ﾌｪﾉｰﾙ

FENDER MIRROR

ABS

POMTANK RADIATOR

PAG6

TUBEFUEL

PA12

SHROUD RADIATOR

PP

FAN COOLING

PP

LAMPSIDE TURN SIGNAL

PMMA PVC

PP

NOZZLE

HDPE

PP-composit

ﾉﾘﾙ

HEATER ASSY

PVC LDPE ABS

HDPE POM PP

PC

BUMPER

PP

PC

ｳﾚﾀﾝ

GRILLERADIATOR

ABS PP

LOGLOVE

ABS

PP-composit

ｳﾚﾀﾝ

TANK WASHER

PP

SUNVISOR

PVC

ｳﾚﾀﾝ

PA 6

布地

BOX GLOVE

PP-composit

ABS

ﾉﾘﾙ

PAD-INST

ｳﾚﾀﾝ

PVC

PANEL-INST

PP-composit

ABS

ﾉﾘﾙ

GRILLE DEF

ABS PP ﾉﾘﾙ

AIR CLEANER

PP

HOOD LOUVER

PBT

ﾉﾘﾙ

LIDCLUSTER

PP-composit

ABS

ﾉﾘﾙ

METERFRONT

PMMA

SOCKET METER LAMP

POM

FINPOOR

PVC

ｳﾚﾀﾝ

ﾎﾞｰﾄﾞ

ASSIST GRIP

PVC

ASHTRAY

ﾌｪﾉｰﾙ

PA 66

REG ASSY DOOR WDW

PA 66

POM

CAPFUEL FLLER

ABS PA 5

POM PBT

BADGEDRAFTER

ABS

GRILLEDRAFTER

ABS

ARMREST

PVC

ｳﾚﾀﾝ

PP

SHELF RR PARCEL

PVC ﾎﾞｰﾄﾞ

PP 布地

STRG WHEEL

ｳﾚﾀﾝ PVC ABS

ABSG CAB PP

EMBLEM

ABS

PE

GARN PILLAR

ABS

PP

LAMP RR COMB

PMMA

PP

MAT TRUNK

PVC

PP

COVERCOL

PP ABS

HEAD LINING

PVC 布地

TANKFUEL

HDPE

HANDLE DOOR OUTER

POM PC

COVERWHEEL

ABS

PROTECTORBODY

PVC

TRAY PACKAGE

PP-composit

ABS

FIN DASH SIDE

PP

PVC

ABS

CRIPCARPET

PA 6

POM

SW TURN SIGNAL

POM PVC PP

SEAT

PVC

ABS

HDPE LDPE

PP

PA 6

ｳﾚﾀﾝ

CONSOLECTR

PP-composit

ABS

HIPS

PVC

ｳﾚﾀﾝ

KNOBPARKING BRAKE

ｳﾚﾀﾝ

PVC

CAB

KNOBTRANS CONTROL

ｳﾚﾀﾝ

PVC

CAB

■ PA ■ POM

■ ABS

■ PP

■ PE

■ PC

自動車における樹脂材料利用

締結部品（金属ﾎﾞﾙﾄ、ﾅｯﾄ、 ｶﾗｰ、ｶﾞｽｹｯﾄ全１３点）レーザ溶着部

ACIS valve

Surge tank

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

インテークマニホールド(トヨタ自動車)

従来構造（ボルト締結） 新構造（レーザ溶着）

寺田・中村 (トヨタ自動車)

パイプ形状での比較

Laser welded pipe Vibration welded port of intake manifold

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

寺田・中村 (トヨタ自動車)

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

テールランプ(材質PMMA/ABS)

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

製品構成及び工程

＜工程＞

レーザ溶着

（開発工法）

ボルト締結

（従来工法）

＜製品構成＞

ACIS内周ｶﾞｽｹｯﾄ組付

ｻｰｼﾞ ﾚｰｻﾞ溶着 完成

ACIS ｶﾗｰ組付内周ｶﾞｽｹｯﾄ組付

ｻｰｼﾞﾎﾞﾙﾄ締結

完成ﾅｯﾄ圧入

外周ｶﾞｽｹｯﾄ組付

３工程削減

外周ｶﾞｽｹｯﾄ

ﾎﾞﾙﾄ・ｶﾗｰ・ﾅｯﾄ　４式

取付ﾌﾗﾝｼﾞ

１３部品削減

Surge tank

ACIS valve

Laser beam

インテークマニホールド(トヨタ自動車)

寺田・中村 (トヨタ自動車)

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

ロールオーババルブ（豊田合成）

寺田・中村 (トヨタ自動車)

出典：ＢＡＳＦ

レーザ溶着されたカバー

電気エンジンオイルセンサーのカバー

レーザ樹脂溶着の実施例（自動車産業）

キーケース(材質PA) (東海理化 )

Laser welding

寺田・中村 (トヨタ自動車)

重量5g,500万個/年での試算 重量20g,800万個/年での試算

3.2.5 コスト試算比較

V.Mattus , R.Roos , J.Engel (BASF AG)

3.2.7. レーザ溶着のメリット

（５）振動レス、省ｴﾈﾙｷﾞｰ、省ｽﾍﾟｰｽ

（４）熱影響範囲が小さい

（２）ﾌﾗﾝｼﾞﾚｽによる形状自由度

（１）溶着ﾊﾞﾘの抑制による意匠性

（３）溶着分割面の設計自由度

リモート溶接