日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）與大阪大學、山崎馬扎克公司和島津制作所合作，開發出了可利用高亮度藍色半導體激光器高速、精密地鍍銅的混合式復合加工機。

新開發的加工機配備由3臺200W高亮度藍色半導體激光器構成的600W級多光束加工頭，可在激光聚焦點實現高功率密度，向不銹鋼和鋁等金屬材料鍍銅的速度是原來的6倍以上。通過在經常有人接觸的金屬扶手、家具拉手和門把手等的表面鍍銅，可實現降低細菌和病毒風險的公眾衛生環境，還有望應用于航空航天和純電動汽車等產業所需的高精度部件加工。

圖1：配備高亮度藍色半導體激光器多光束加工頭的混合式復合加工機

藍色半導體激光器對金屬的吸收效率比較高，適合用來對以前的近紅外線激光器難以完成的金和銅等進行加工，因此作為面向金屬的新一代加工機的光源備受期待。尤其是銅材料，由于具備高導熱性和高導電性，有望應用于要求高精度的航空航天和純電動汽車等眾多產業。另外，銅及銅合金對細菌有殺菌和抗菌作用，對病毒有滅活作用，一直被認為是可以有效降低細菌和病毒風險的方法之一，在醫院、護理設施、學校和電車等所有設施的扶手及門把手等領域的應用備受期待，部分設施已經開始利用。

銅制扶手等產品是通過對塊材進行切削和鑄造等制造的，但銅材料的用量較大，價格也較高，因此在普及方面存在課題。作為解決這些課題的方法，僅在表面和必要部分鍍銅的技術被納入視野。

NEDO從2016年度開始開發高亮度藍色半導體激光器和加工技術，大阪大學接合科學研究所的冢本雅裕教授等人組成的研究團隊、山崎馬扎克公司及島津制作所在日亞化學工業公司和村谷機械制作所的技術協助下，于2018年10月開發出了配備3臺100W高亮度藍色半導體激光器的300W級多光束加工頭，而此次開發的混合式復合加工機配備由3臺200W高亮度藍色半導體激光器組成的600W級多光束加工頭，能高速精密地為復雜形狀的部件等鍍銅（圖1）。

以往的激光涂覆PJ的總輸出功率約為100W左右，此次通過增加到600W，可在激光聚焦點實現高功率密度，為不銹鋼和鋁等金屬材料鍍銅的速度提高到6倍以上。

通過利用此次開發的成果，在人接觸的金屬扶手、家具拉手和門把手等上面鍍銅，可實現降低細菌和病毒風險的公眾衛生環境，還有望應用于航空航天和純電動汽車等產業所需的高精度部件加工。

【1】可高速精密涂覆的混合式復合加工機的特征

此次開發的加工機配備了由3臺200W高亮度藍色半導體激光器構成的多光束加工頭。通過提高藍色半導體激光器的亮度，除鐵基和鎳基等金屬外，還能以原來6倍以上的高速度涂覆純銅和銅合金等銅材料。另外，激光聚焦點的功率密度也達到以往的6倍，因此還能實現以前難以實現的多層鍍銅。此外還確認，掃描一次該加工頭獲得的涂覆區域的最大寬度原來約為400μｍ，而現在能擴大至1000μｍ左右。采用該加工頭的話，通過直接加熱噴射的銅粉末材料，能將母材表面的熔融降到最低限度，混入的母材金屬較少，可實現變形小的精密涂覆。

如圖1所示，具有上述性能的該加工頭擁有X、Y、Z三條正交直線軸和B、C兩條旋轉軸，配備到具備工具旋轉功能的混合式復合加工機上，各軸可同時控制5條軸，能為復雜形狀的部件鍍銅。

【2】可用來實現降低細菌和病毒風險的公眾衛生環境

關于設想了具體用戶的激光涂布技術開發，石川縣工業試驗場和大阪富士工業公司已經引進根據NEDO的“高亮度藍色半導體激光器及加工技術開發”實現產品化的100W高亮度藍色半導體激光器，并構建了鍍銅用基礎數據庫，推進了鍍銅零部件的開發（圖2）。大阪大學和山崎馬扎克利用此次開發的加工機，與石川縣工業試驗場和大阪富士工業展開了合作，開始瞄準設想的用戶，對門把手實施具有殺菌、抗菌和病毒滅活作用的高速精密激光鍍銅（圖3）。

圖2：為棒狀拉手涂覆，照片：大阪富士工業公司提供

利用該加工機，不僅是現有的不銹鋼和鋁制扶手及家具拉手，復雜形狀的門把手等也能輕松地高速精密鍍銅。另外，該加工機還可應用于各種金屬粉末，例如，隨著開發具有更高的殺菌、抗菌和病毒滅活作用的銅合金粉末，可以為扶手、拉手及門把手等金屬部件涂覆銅合金。

圖3：為門把手涂覆

NEDO的項目進一步推進了藍色半導體激光器的高亮度化，山崎馬扎克計劃2020年底開發出配備kW級藍色半導體激光器多光束加工頭、能實現10倍以上的涂覆速度的混合式復合加工機，2021年實現產品化。