レーザ切削でワイングラスを製造

課題

多くのメーカーが、溶融ガラスに空気を吹き込み、所定の形状まで膨らませる手法でゴブレット型のワイングラスを製造しています。この工程では、ガラスが所定の形状に冷却された後も上部に「キャップ」が残ります。このキャップは最後の工程で切り落とされますが、従来のガラスの切断方法では滑らかなエッジを得ることができませんでした。この部分には人の唇が触れるため、エッジを仕上げることは特に重要です。そのため、切断後に研削と研磨を行い、洗浄工程を経てグラスの縁を仕上げる必要があります。これらの工程にはコストや再現性が求められるため、問題となっています。

ソリューション

「フィラメンテーション」は、非常に高い出力密度によりガラスを切断する手法で、比較的低い出力のウルトラショートパルス（USP）レーザでも実現できます。Coherentは、この高エネルギー効率の加工方法について、SmartCleaveの商標名で特許取得済みの手法として提供しています。直線、曲線、はめ込みをテーパーなしで、厚さ50 µmから10mmの透明で脆い材料を高速で切断できます。最も重要な点として、SmartCleaveは1 µm未満の表面粗さ（Ra）と5 µm未満のエッジチップで滑らかな表面を実現します。また、SmartCleaveにより切断した部材では、機械的な加工方法で得たものよりも優れた曲げ強度が得られます。

成果

ドイツのツヴィーゼル所在のIPROTec（Innovative Process Technology）は、飲料用グラスの自動製造装置を実現しました。IPROTecは、SmartCleaveによりガラスキャップの切断を行う完全自動システムを設計し供給しています。この装置では、1064 nmの波長で50 Wの平均出力を持つシングルHyperRapid NXレーザを備えたCoherent製PowerLine SmartCleaveサブシステムを採用しています。このサブシステムには、複数の光学コンポーネント、ビームスイッチ、センサ、エレクトロニクス系統が含まれています。装置の構成と用途に応じて、最高300 mm/sの切断速度を実現することができ、1分間あたり50個のグラスを加工することが可能です。最も重要な点として、IPROTecのシステムでは、従来のガラス切断方法で要した研削、洗浄、乾燥工程と、それらにともなうエネルギー消費、時間、コスト、環境に対する影響を解消します。このシステムはすでに実用レベルで性能が実証されており、大規模な飲料グラスメーカーが必要とする24時間連続稼働における再現性を実現しています。

その他の成功事例を表示