世界をリードする ファイバーレーザー

  • Photonix 2018 出展

     

    IPGフォトニクスジャパンは、12/5-7 幕張メッセにて開催されます「光・レーザー技術展 Photonix 2018(ブースNo. 2-6)」に出展いたします。みなさまのご来場をお待ちしております。

  • 受賞歴

    2017 Lightwave Innovations Award
    Menara Networks/IPG Photonics’

    の調整可能CFP-ODB 100-Gbps DWDMトランシーバーが光学における最上位の製品およびソリューションの1つと見られています。

  • プレスリリース

    IPG Photonicsは、レーザーベースの溶接アプリケーションのための製造過程品質監視および制御ソリューションの革新的なプロバイダであるLaser Depth Dynamics(LDD)を買収したことを発表しました。

  • 企業紹介動画

    高効率で信頼性が高く、コンパクトで汎用性があり、幅広い材料加工に対応し、使いやすさとインテグレーションに適していて、所有コストの大幅な削減を実現します。

IPG Photonicsは、さまざまな市場で幅広く利用されている高性能ファイバーレーザーと増幅器の世界をリードする開発メーカーです。IPG Photonicsの低出力/中出力/高出力レーザーと増幅器の多様な製品ラインは、材料加工、通信、エンターテイメント、医療、バイオテクノロジー、先端科学などに利用されています。当社の製品は、現在さまざまなアプリケーションで使われている従来の技術に代わるもので、レーザーの活用において新たな可能性に挑戦しています。

当社は、IPGブランドと業界における地位を活用し、幅広い市場でシェアを拡大し続けているファイバーレーザーと増幅器の開発ならびに商品化におけるパイオニアとして世界をリードしています。IPGのレーザーは、高い性能と価値が評価され、これまでさまざまなアプリケーションで利用されている従来のレーザーからの置き換えが進んでいます。IPGの製品は、新たな時代のアプリケーションでの活用を可能にし、レーザー市場に変化をもたらしています。

  IPG Photonics Global Headquarters
Diode laser production IPG Photonics  

IPGの開発ならびに製造は完全に垂直統合されているため、高い性能と品質基準を維持しつつ、お客様のご要望にお応えできるよう、開発スピード、コスト管理、生産量の向上を実現します。

IPGは、製造拠点をアメリカ合衆国、ドイツ、ロシア、イタリアに持ち、販売拠点を中国、日本、韓国、台湾、インド、トルコ、ブラジル、メキシコ、シンガポール、スペイン、ポーランド、チェコ共和国、カナダ、英国に持つグローバル企業です。IPGは、IPGの製品を自社のシステムに統合可能な社内エンジニアリング機能を備えた、多様な市場の幅広いOEMやシステムインテグレーター、そしてエンドユーザーを対象に、製品販売を国際展開しています。

  • YLS-10000-CLクラッディングレーザー

    YLS-CLクラッディングシリーズのファイバーレーザーは、クラッディング、溶接、硬化、表面処理に特化しています。電力変換効率は40%以上で、電気料金は最低限に抑えられます。

  • YLPPピコ秒ファイバーレーザー

    YLPP-25-3-50-Rピコ秒ファイバーレーザーは、完全な動作周波数範囲50~2,000 kHzで高い最大出力、50 Wの平均出力、1~3 psの短パルスレーザーです。

  • YLS-15000-CUTカッティングレーザー

    YLS-CUT レーザーシリーズは、要求の厳しい切断アプリケーション用に開発されています。このレーザーは小型設計のため、切断機内で容易に統合可能です。

  • YLS-6000-BRブレージングレーザー

    IPGの新しいYLS-6000-BR 3点スポットブレージングレーザーでは、卑金属部分の掃除により、フィラー材の流れを良くし、再生可能なろう接合部の強度を向上させ、外観を良くすることができます。

  • マルチアクシスシステム

    4軸マイクロワークセルは、プロトタイプおよび大量生産環境向けのコスト効率の高いCNCレーザー加工ツールです。

  • 加工ヘッド

    信頼性が高く、小型でエネルギー効率に優れたIPG Photonicsのファイバーレーザーは、材料加工アプリケーションに究極の柔軟性をもたらします。

  

2018    
September 5-7 Automotive World, Nagoya, Japan Booth #10-14
September 10-15 International Manufacturing Technology Conference (IMTS), Chicago, IL Booth #236144
September 11-13 The Battery Show, Novi, MI Booth #1937
October 5-9 OSA Laser Congress, Boston, MA  
October 14-18 ICALEO, Orlando, FL  
October 23-26 Euroblech, Hanover, Germany Hall 15, Stand F30
October 31 - November 1 MDM Minneapolis, Minneapolis, MN Booth #2409
November 6-8 FABTECH, Atlanta, GA Booth #C12868
December 5-7 Photonix 2018, Chiba, Japan  

 

 

  • 30%の電力変換効率、1.5%~2%のランプ励起YAGよりも電気効率が高い
  • 閃光灯の交換が不要でコストを節約:閃光灯の場合と比べて、ファイバーレーザーでは、長寿命の電気通信グレードの10万時間を超える発光ダイオードの寿命
  • すべての電力レベルで固定のスポットサイズおよびスポットプロファイル
  • メンテナンス不要またはわずかなメンテナンスで動作可能
  • 最小限の予備部品
  • 空冷式または最小限の冷却が必要
  • レーザーの設置面積の大幅な削減
  • 超焦点距離での使用
  • 調整が不要
  • ウォームアップ不要/インスタント起動
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IPGでは現在、幅広いプラグアンドプレイ式のビームデリバリーコンポーネントと加工ヘッドを提供しています。レーザー装置とあわせて、または個別に見積もることができます。提供内容は次のとおりです。

  • 最大100 mのカスタムファイバー
  • 異なるプロセスファイバーコア径、用途に応じた幅広いBPP
  • 内部シャッター、ビームカプラー、マルチポートスイッチおよびせん断機
  • コリメータ、終端光学部
  • プロセスヘッド/スキャナオプション
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一般的にはできますが、IPGファイバーコネクター用のアダプタが必要な場合もあります。ファイバーレーザーによる加工の利点を十分に利用するため、焦点距離を長くしたい場合もあります。

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可能です。IPGファイバーレーザーは、すべて幅広い産業用インターフェースを備えていて、容易に標準の産業用コントロールとのインターフェースとして機能することができます。

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はい、長年ファイバーレーザーを使用してターンキーシステムを構築してきた多くのシステムインテグレーターがあります。  IPGも現在、完全なレーザーシステムおよびサブシステムを提供しています。IPGからは、お客様の必要条件に適合するターンキーソリューションを提供可能なインテグレーターとOEMのリストを配布することができます。

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IPGには業界で最長の保証が付いています。ファイバーレーザーの標準の保証は購入後の3年間です。製品によっては別の保証や長期保証が可能な場合もございます。詳しくは営業担当者にお問い合わせください。

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IPGは、世界の14か所に大規模なアプリケーション開発施設を設置しています。また、北米、ヨーロッパ、アジアにファイバーレーザー技術を利用したアプリケーション開発の高度な研究を行うための各種機関と大学があります。

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当社のマルチキロワット低モードファイバーレーザーは、適切なデリバリーファイバーを使用した場合は、後方反射の問題の影響を受けにくくなります。シングルモードのレーザーを使用した場合は、高反射性の材料を加工する場合を除いて、一般的に問題は発生しません。ただし、後方反射が非常に強い場合は、装置が反射を感知して自動的に停止します。アイソレーターを追加することにより、この問題を解決することができます。IPGは、生産ごとに銅、アルミニウムなどの高反射性の材料を切断および溶接する多数の現場の装置を用意しています。

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ダイオードバー(モノリシックレーザーダイオードアレイとも呼ばれます)は、1つのクリスタル内に平行に配列された複数のエミッタで構成されます。接合部の高い熱密度と、バーからなるエミッタ間の強い熱クロストークのため、ダイオードアレイを軟質はんだ(インジウム)により銅に取り付け、水冷する必要があります。銅の金めっきした小さな導水管を通る、高速で高圧の水流(マイクロチャネルクーラーと呼びます)により、急速に冷却します。ただし、これらの導水管は比較的短期間でキャビテーションや腐食により損傷しやすいため、システム内の水を非常に清潔に保ち、中性にしておく必要があります。水質を仕様通りに維持することは、特に産業環境では非常に困難な仕事です。銅のヒートシンクとダイオードバーの半導体は、熱膨張係数を含めて非常に異なる素材です。オンとオフが頻繁に切り替えられる実際の動作条件下では、バーのパフォーマンスは、バーの製造業者がデバイスの特性を示すために一般的に使用する一定の駆動電流下の場合に比べて、非常に急速に低下する傾向があります。

 

バーが頻繁に損傷するその他の原因は、半導体のダイオードバー自体で、通常、バーの寿命は、「最も弱い」エミッタの信頼性によって決まります。パフォーマンスを向上させ、ヒートシンクを高めるため、熱伝導率の高い軟質はんだ(インジウム)によりバーをマイクロチャネルクーラーに取り付けることがあります。高い駆動電流が流れる状態では、インジウムは、バーの金属化により半導体の材料に移動し、突然の瞬時故障を引き起こすことが知られています。

 

多くのダイオードバーの製造業者は、使用時間に基づいて保証を割り当てます。IPGは、常に完全に社内で製造した単一のエミッタダイオードレーザーポンプを使用しており、これらがダイオードチップと同じ熱膨張係数を持つヒートシンクに取り付けられます。IPGでは、電気通信に適した、電子移動の欠陥のない硬質はんだを使用しています。ファイバーレーザーのサイズに応じて、IPGダイオードは、高速ファンにより空冷するか、ヒートシンクの下のステンレス鋼のパイプにより水冷します。冷却液とは直接接触しません。ダイオードライトはファイバーによって供給され、活性媒体に直接供給されて接合されるため、汚染源になる可能性のある活性媒体インターフェースへの空気は不要となります。単一のエミッタダイオードの寿命は、動作電圧に直接関係しています。産業用IPGファイバーレーザーダイオードはすべて、予想寿命が動作時間10万を超える電流レベルで動作します。IPG Photonicsのダイオードは、ファイバーレーザーまたは増幅器の完全な保証期間が割り当てられ、この期間が保証対象となります。

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IPG Photonicsでは、レーザーまたは増幅器を認定する前に、ダイオードを100%テストします。温度と電流が非常に高いストレスの強い条件下でダイオードが動作する場合は、一般的にテストの期間は1,500時間以上となります。ダイオードが電力の低下なしでこのテストに合格すると、デバイスでの使用を認定されます。ダイオードが材料加工のために10 kWのファイバーレーザーで使用される場合も、電気通信のためにブロードバンドファイバー増幅器で使用される場合も、同様の手順に従います。現在、IPGは、単一エミッタマルチモードダイオードの最大の製造業者として、世界で最大規模のダイオードテスト施設を備えています。1万を超える高出力ファイバーレーザーが世界中の生産アプリケーションに使用されていて、その一部は10年以上稼働しているため、IPGは、ダイオードの寿命に関する発言の根拠となる経験と統計データを有しています。

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3つの大きな理由があります。

  • IPGによって使用されるコンポーネントの多くは自由市場では入手できないか、高出力ファイバーレーザーで求められる厳格な必要条件を満たしていません。
  • 縦断的統合により、IPGは、独自のシステムのためにコンポーネントを最適化し、カスタマーの要求にすばやく応え、迅速に製品を商品化することができます。
  • 最後に、これによってIPGは、厳格にコストを管理し、カスタマーの利益を最大化することができます。
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これはとても単純です。ファイバーレーザーを使用すると、手順はワークピース上でファイバーの出力を撮像することです。スポットサイズは、ファイバーの直径 x コリメータと最終フォーカスレンズの倍率と等しくなります。例えば、ファイバーの直径が50ミクロンで60 mmの焦点距離コリメータと300 mmの最終フォーカスレンズを使用している場合、最終的なスポットサイズは、SS = 50 x 300/60 = 250ミクロンとなります。適切なスポットサイズを得るために、ファイバーの直径、コリメータ、および最終フォーカスレンズをすべて変更することができます。スポットサイズは、定格電流の5%~105%の完全なダイナミックレンジで、電力の関数として変化しません。シングルモードレーザーを使用すると、ワークのスポットサイズはガウスとなり、下位モードレーザーを使用した場合は最上層となります。

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同じファイバーレーザーで切断、溶接、穴あけ、クラッディングを行うことができます。多くのカスタマーが2分岐、4分岐、または6分岐ビームスイッチを備えたファイバーレーザーを購入しています。例えば、1レッグは切断用の100ミクロンファイバーのほか、溶接用の200ミクロンファイバー、クラッディングまたはアニール用の400ミクロン以上のファイバーを備えています。電力の別のレベルへの変更と、新しいデリバリファイバーへの切り替えは、ミリ秒単位で行えます。デリバリファイバーは、最大200メートル離れた複数のワークステーションに対応することができます。

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答えは単純です。ファイバーレーザーの設計では生成される熱が少なく、生成される熱を効果的に管理できるためです。量子欠損(ポンプと放射エネルギーとの差)は、Nd:YAGダイオードポンプレーザー(808 nmで励起)と比べて、イッテルビウムダイオードポンプファイバーレーザー(980 nmで励起)の場合に少なくなります。また、ファイバーレーザーの光対光変換効率は、ランプ励起YAGの場合に約4%、ダイオード励起YAGおよびディスクレーザーの場合に約40%であるのに対し、通常70~80%となります。光は常にファイバー内に存在するため、レーザー共振器内の損失の追加原因はありません。

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生産にファイバーレーザーを使用することにより、大幅な節約が可能となります。節約が可能な量は、現在のプロセス、材料、生産環境、電気料金、人件費など、さまざまな事柄によって決まります。次に節約の一例を示します。

a. 電力変換効率の向上:ファイバーレーザーは、従来のレーザー技術とは比べものにならないほどの高い効率性を備えています。

タイプ

電力変換効率

ファイバーレーザーイッテルビウム(Yb)

40%+(エコシリーズの場合は50%超)

ランプ励起YAG

1.5%~2%

ダイオード励起YAG

10~20%

ディスク

15~25%

CO2

5~10%

 

エネルギー節約計算機

b. 冷却:ファイバーレーザーの効率は、冷却の必要条件の低下にも貢献し、電力使用の低下にも貢献します。低出力のファイバーレーザーで必要となるのは、空冷のみです。高出力のファイバーレーザーでは水冷が必要となり、これは一般的に同等の代替レーザー技術よりも単純で、コストも低く抑えられます。冷却方法は、特定の生産環境によっても異なります。

 

c. 消耗品/交換部品:ファイバーレーザーの効率性の高い設計(熱管理の向上)とファイバーレーザーでの電気通信グレードの単一エミッタポンプダイオードの使用により、交換部品(ランプ、ダイオードバーなど)、作業、生産の中断時間を少なく抑えることができます。YAGで使用される多くのランプとダイオードバーの寿命はそれぞれ、2,000時間、2万時間と見積もられています。これらは、10万時間を超えるIPGの単一エミッタダイオードのMTBFのごく一部であるため、ファイバーレーザーの寿命については、ダイオードを交換しなくても済むようにする必要があります。IPGレーザーのすべての半導体のファイバーtoファイバー設計では、従来のレーザーと違って、共振器鏡、クリスタル、液体、フィルタなど、調節またはメンテナンスが必要な光学部はないため、さらに節約されます。

 

d. メンテナンス:ファイバーレーザーでは、出力やその他の要因により、従来のレーザーと比べて、メンテナンスが全く必要ないか、少ししか必要なくなっています。調製する光学部品もなく、ウォームアップ時間、消耗品/交換部品も不要です。その結果、メンテナンスに関してかなりの節約ができます。

e. 資本コスト:ファイバーレーザーを使用すると、同じレーザーで切断、溶接、穴あけを行うことができ、これらのそれぞれの機能用に別々のレーザーおよびレーザーシステムを購入してメンテナンスする場合と比べて、投資コストを抑えることができます。

 

f. 節税:    

米国の税法179条では、企業が課税年度中に購入または融資した適格装置やソフトウェアの全購入金額を控除することを許可しています。これは、適格装置の一部を購入(または賃借)した場合、総収入から全購入金額を控除できることを意味します。これは企業による装置の購入と投資を促進するために米国政府が創出した報奨金です。  179条の資本購入、特別償却に関する最新情報を参照してください。

 

IPGファイバーレーザー、ファイバーレーザーシステムを購入するか、古いレーザー光源を新しくエネルギー効率の高いファイバーレーザーに交換する時期です。米国政府が179条の控除という形で激励しています。利用可能な内容について詳しくは、179条のWebサイトを参照してください。

 

免責事項:これは税に関する助言ではありません。税の助言と各人の事業および状況への適用については、租税コンサルタントにご相談ください。本書に記載された助言は、1986年の内国歳入法の修正に基づいて罰則を回避するために使用することを意図したものではなく、このために使用することはできません。

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  • IPGは、2015年末の時点で最大のレーザー光源のメーカーでした(総売上高で測定)。
  • IPGは、2015年末の時点で最大のレーザー光源のメーカーでした(総売上高からサービス関連収益を差し引いて測定)。
  • 多数の産業およびアプリケーションにまたがって、IPGのすべての半導体ファイバーレーザーの普及が進んだ結果、IPGの純売上高は、2009年の1億8,590万ドルから2015年には9億130万ドルへと伸び、年複利成長率は30%となっています。
  • IPGは米国、ドイツ、イタリア、ロシアに約93,000平方メートル以上の製造拠点を所有しています。
  • IPGは、米国、カナダ、ドイツ、英国、イタリア、フランス、スペイン、ポーランド、チェコ共和国、トルコ、ロシア、日本、中国、韓国、台湾、シンガポール、インドに販売およびサービスセンターを所有しています。お問い合わせください。
  • IPGの従業員数は、4,000人以上です。
  • IPGは、NASDAQ世界市場に「IPGP」としてリストされています。
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