モデルの設計図を注意深く作成したのに、最終的な物理製品が期待とわずかに異なる場合を想像してみてください。このようなずれの背後にある目に見えない犯人は、多くの場合、カーフ（レーザー切断中に除去される材料の避けられない幅）です。このパラメータをマスターすることは、レーザー切断アプリケーションで精度を達成するために不可欠です。
カーフは、レーザービーム幅または切断幅とも呼ばれ、レーザービームが材料を貫通して切断する際に除去される材料の幅を指します。この測定値は一定ではなく、複数の要因に基づいて変動します。ツールが物理的に材料を分離する機械的切断とは異なり、レーザー切断では、高エネルギービームを使用して材料を融点または蒸発点まで加熱し、補助ガス（酸素、窒素、または圧縮空気）で溶融または蒸発した材料を吹き飛ばし、カーフを残します。
カーフ幅は、切断精度、部品の適合性、および材料使用効率に直接影響します。これらの影響要因を理解することで、より良いプロセス調整とパラメータ最適化が可能になります。
さまざまな材料は、さまざまなレーザー吸収率、熱伝導率、融点、および蒸発温度を示します。一般的に、より厚い材料はより多くのレーザーエネルギーを必要とし、その結果、より広いカーフが生じます。たとえば、アクリルはさまざまな厚さで顕著なカーフの変動を示しますが、金属などのより密度の高い材料は、通常、より広いカーフを生成します。
より高い出力またはより遅い速度は、一般的にカーフ幅を増加させますが、過度の設定は材料の過燃焼、エッジの溶融、または変形を引き起こす可能性があります。各材料と厚さに対して、最適な出力と速度の組み合わせを決定する必要があります。
焦点距離はスポットサイズを決定します。短い焦点は、より高いエネルギー密度を持つより小さなスポットを生み出し、精密切断に役立ちます。一方、長い焦点は、より大きな焦点深度を提供します。ビームモード（例：TEM00）は、エネルギー分布の品質に影響を与え、不完全なモードは、不均一なカーフ幅を引き起こす可能性があります。
補助ガスは、溶融材料を除去し、切断エッジを冷却します。酸素は金属切断速度を向上させますが、カーフを広げます。一方、窒素は、より遅い切断でよりきれいなエッジを生成します。不適切なガス圧は、残留材料を残すか、レーザービームを乱します。
さまざまな波長、出力レベル、およびビーム品質を持つさまざまなレーザー（CO₂、ファイバー、YAG）は、さまざまな材料に適しています。パルス周波数とデューティサイクル設定も、カーフ幅に影響を与えます。
同じ材料バッチ内でも、厚さ、密度、および組成の変動により、カーフの不整合が発生する可能性があり、精密作業には補正が必要になります。
曲線パスは、直線切断とは異なるカーフを生成する場合があり、機械の性能は軸によって異なる場合があります。パスの最適化と方向補正により、一貫性を向上させることができます。
正確なカーフ測定により、適切なプロセス調整が可能になります。一般的な方法には、次のものがあります。
カーフの影響を管理するための実際的なアプローチには、次のものがあります。
| 材料 | 厚さ（mm） | 平均カーフ（mm） |
|---|---|---|
| アクリル | 1-3 | 0.18 |
| アクリル | 5-8 | 0.21 |
| アクリル | 10-15 | 0.30 |
| アクリル | 20 | 0.32 |
| HIPS、PETG、スチレン | 1-3 | 0.45 |
| バーチ合板 | 0.8 | 0.08 |
| バーチ合板 | 1.5 | 0.16 |
| バーチ合板 | 3 | 0.20 |
| バーチ合板 | 6 | 0.22 |
| バーチ合板 | 12 | 0.30 |
レーザー切断を設計する際には、次の点に注意してください。
カーフの理解と制御をマスターすることで、レーザー切断アプリケーションの精度が向上し、さまざまな業界でより優れた部品品質と材料効率が保証されます。
