トヨタ、半導体レーザーによる樹脂部品の溶着技術を開発

　今回の技術では、接合する樹脂材料の一方をカーボンブラックで着色してレーザー光を吸収する材料（吸収材）とし、他方をレーザー光は透過する染料で着色した材料（透過材）で構成する。 これらを重ね、透過材側からレーザー光を照射することにより、透過材を通過したレーザー光が吸収材の表面を加熱し、吸収材を溶融させると同時に熱伝達により透過材も溶融させ、双方の樹脂を接合するもので、自然冷却の後は、強固な溶着強度を得ることができる。
　この溶着方法は、吸収材から透過材へ熱を伝えて両方の材料を溶融させる必要があることから、両素材間の隙間をほとんど無いように保つことが必要条件であるが、今回の開発では、樹脂材料の成形精度の大幅な向上を図るとともに、計測技術を駆使し、材料溶着時の隙間を事実上無くすことにより実現した生産技術である。
　また、樹脂の溶融では大きなレーザー出力を必要としないため、気体や固体レーザーではなく、よりエネルギー変換効率が高くコンパクトな設備ですむ半導体レーザーで実用化した点も特長である。

　樹脂部品の接合には、現在、締結用部品（ボルト、ビス、クリップ等）や接着剤の使用、振動溶着、超音波溶着などの方法があるが、レーザー溶着は、これらと同等以上の強度が得られ、振動や熱の影響が少ない利点がある。このため、振動や熱の影響を回避したい機能部品や電子部品等の接合に適するとともに、複雑な形状の樹脂部品の接合にも対応が可能である。

　トヨタでは、今回開発した半導体レーザー溶着技術を、本年秋より生産する樹脂製インテークマニホールドとこれを構成する密閉性と接合強度が必要な樹脂部品との接合に適用し、従来使用していた締結用のボルト、ナット、ガスケット14点のうち13点を廃止する。また、今後、同システムを関係会社にも導入し、エンジン部品、ボディ部品に順次採用を拡大していく。