建築模型のパーツ切断には、比較的多く使われているレーザーカッターですが、最近はジオラマ模型や鉄道模型のペーパーキット作成にも使われ始めています。先日は船舶模型の制作に使えないかというお問い合わせをいただきました。
CADソフトから、直接、加工データを送れる汎用性の高いVERSALASER(バーサレーザー)にはうってつけの加工といえます。
今回、実際にバーサレーザーを使って鉄道模型を作っておられるメーカーさんからCADデータをお借りしてレーザーカットを行ってみました。
これが、JW-CADで作られた加工データです。加工部位によってレーザーの出力や照射時間を変えるためにデータを色分けしています。色を分けることによって完全切断やモールド加工、すじ彫り等、加工内容を変えることが出来ます。
これがレーザーのコントロールソフトに転送された後のプレビュー画面です。
これが、切断中の映像。(YouTube)
これが出来上がったパーツです。
これが、組み上げた状態。
(C)いこま工房
そしてこれが完成品です。
(C)いこま工房
撮影がもっと上手であれば、実車と区別がつかないぐらいの出来栄えです。
(C)いこま工房
鉄道模型専門店 いこま工房さんのホームページはこちらです。
お客様加工サンプルをお渡しするために、アクリルカットを行いました。
何の変哲も無いアクリル板の切断です。
とくにこれといった内容もないので動画だけをアップします。
今回は、レーザーで石板への彫刻です。
彫刻という表現をしていますが、厳密に言うとレーザーの熱で、石の組成の結合を分離している、とでもいうのでしょうか。
ただ、全ての石が綺麗に、あるいは深く彫刻できるわけではありません。
ほとんどの石の場合、レーザーを当てても変色が起こりません。ゆえに、レーザーを当てた石を商品として扱う場合、商品価値が乏しいわけです。
ただ、石の中にはレーザーを当てた部位とそうでない部位で、色の違いが生じる種類もあります。
こちらの石は、石を構成する粒子の単位が非常に細かく、またレーザーを当てた場所は白っぽくなりますので、レーザー彫刻に向いています。
これが、その石板です。
いつものように材料をレーザー加工機にセットします。
加工中の動画はこちらです。
これが、何の補正も加えずに加工したモノです。
これが、ソフトウェアを使って、イラストっぽく処理した画像を加工したモノです。
わりと、ペットの写真の彫刻などに使われているようです。
プラスチックと違い、高級感があるのが石のいいところです。
詳細はレーザーワークスまで
ブログの中で、頻繁に出てくる”ハイパワー高密度レンズ”ですが、正式名称は High Power Density Focusing Optics といいます。略してHPDFOと呼んでいます。
レーザー光は指向性を持った光なのですが、レーザー光が空気中を進む時に、わずかではありますが拡散や空気中の浮遊物に吸収されたり、と、さまざまな要因でエネルギーの減衰が生じます。
工業用途向けの大型レーザーなどではレーザー光の品質を良くするためにコリーメータレンズをレーザー光の経路の途中に配置していると思いますが、汎用XYプロッター型レーザー加工機では付いていない場合が多いです。
VERSALASERを含むユニバーサルレーザーシステムズのレーザーシステムも例外ではありませんが、オプションのHPDFOを取り付けることによりシステムに組み込まれます。
HPDFOのしくみはこうです。
通常はレーザー発振器から出てきたレーザー光は1枚の凸レンズによって集光され、材料に照射されます。
が、HPDFOの場合は、発振器から出たレーザー光をコリメーターレンズで平行にしエネルギーの減衰が抑えられた状態で凸レンズに入射されます。
その後、さらに、もう1枚の凸レンズに入射することによって集光密度を高め、材料に照射します。このため、同じ2インチ(50.8mm)の焦点距離を持つレンズでもビームスポット径が標準127μに対して、HPDFOは25.4μになります。
この集約され高められたエネルギーによって、金属への直接マーキングやファイン(微細)マーキングが可能になります。
ただ、デメリットがないわけではありません。HPDFOの場合、同じ焦点距離でもビームの収束角(ビームを円錐状に絞って材料に照射する際の円錐の角度を半角で表わしたもの)が大きいため、切断用途には向いていません。
レーザー加工機を使いこなすには、用途に応じてレンズを交換していただくのがベストです。
先日、レーザー加工機を納めさせていただいたお客様のレーザー加工機の用途が超硬刃やアルミプレートへのマーキングだったのですが、その時の加工の様子をレポートします。(もちろん、お客様の了解済みです)
今回のマーキングにはVERSALASERではおなじみのハイパワー高密度レンズを使用しています。
このように、レーザーで治具を作り、超硬刃の材料を並べてレーザーを当てます。
これが完成品です。加工に使用したのは30ワットレーザーになります。
ただし、超硬の場合、焼結の状態によって、若干ですがレーザーの反応にバラつき(個体差)が出るようです。
次に、アルミの銘板へのマーキングです。
通常は、無垢のアルミの場合、反射係数が大きいためレーザーでは加工しづらいのですが、下の快削アルミ合金プレートはHPDFOで加工できます。
これが完成品
これが、塗膜除去でないことを示す拡大画像。わずかですが、削られています。
これが塗膜の無い面へレーザーを当てたものです。
詳細はレーザーワークスへ
データ作成の部分はオミットします。
通常は、レンズ1枚でLASERを集光するのですが
当社の場合は、集束レンズを複数使用する高密度レンズオプションがあります。
原理的には平行化コリメータと2枚の集束レンズを使用して、ビーム径を面積比でノーマルレンズの場合の1/4まで収束させます。ちなみにこのオプションは既に特許取得済みなので、他社類似製品にはありません。
これによって、ビームスポット径の理論値は25.4ミクロンになります。
このおかげで樹脂や木材などと違って反射係数の大きい金属へのマーキングや写真加工に有利なファインマーキングが可能になります。
(通常は、金属マーキングには波長の短いYAG-LASERを使用しますね)
加工中の映像をYouTube にアップロードしてあります。
お問い合わせはLASERWORKS まで。
今回は、LASERを使ったギフト系商品としては、人気のある千社札の彫刻加工です。
1.コーレルドローを使って、まずは札をセットするための治具のデータを作ります。
外側の黒線は、今回、治具として使用するアクリル板の大きさです。右側にある赤い枠が札の大きさになります。
札の大きさをノギスで測るのですが、多少余裕を持たせたサイズにします。
2.赤枠の中に彫刻用のデータを作成します。赤枠に半円を上下に追加しましたが、これは加工が終わって札を治具から外すときに、指が入りやすいように作ったものです。黒い部分にLASERを当てますので、黒地に白文字というデータにすることで、浮き文字の加工になります。
3.完成したデータをLASERのコントロールソフトへ転送します。この画面は、ドライバの設定画面ではなく、既にデータ転送が完了してプレビューされたものです。
4.治具となるアクリル板です。
5.赤枠のデータだけを使って、まず治具を作り、出来上がった治具へ札をセットした状態です。
6.これが完成品。今回は当社ユーザー様から譲っていただいたヒノキの札です。柔らかい材料なので40秒で加工完了です。
加工中の映像をYouTube にアップロードしてあります。
お問い合わせはLASERWORKS まで。
さて今回のターゲットはMDF(中質繊維板)です。
MDFは、いわゆる木材繊維を粉々にして圧縮した二次成型品です。圧縮度合い(繊維の密度)によって、硬質繊維板、軟質繊維板などがありますが、MDFはミディアムデンシティファイバーボードですので、ちょうど中間にあたるものです。家具・木工用途、その他建築系の現場でよく使われていますね。身近なところで言うとオーディオ用スピーカーのキャビネットなどがあります。
まずは、材料をセット。
ハニカムテーブルの上にMDFを直接置いて加工しても良かったのですが、今回はLASERの反射による余分な延焼を回避するために、MDFを浮かせています。念のため、エアアシストを準備しました。
加工中の動画はYouTube にアップロードしてあります。
主にLASERが方向転換する部位(角)にヤニが付着しています。
ヤニの付着を防止するならマスキングテープをあらかじめ貼っておくことがいちばん簡単です。
今回は、マスキングなしで行っています。
さて、これが切断されたパーツです。
左がレーザー入射側、右が抜け側です。
抜け側に関しては、全くといっていいほどヤニは付着していません。
お問い合わせはLASERWORKS まで。
このご時勢、喫煙をされる方はとても少なくなってきましたが、レーザーワークスののWEBサイトを訪れる時に、わりと”ZIPPOライタへの彫刻”という検索キーワードを伝って来られる方が多いので、ベタではありますが、今回はZIPPOライタへのマーキングを行ってみました。
さて、ZIPPOライタへのマーキングですが、なぜ彫刻ではなくて”マーキング”なのかというと、低出力小型CO2レーザーでは金属に対して彫刻(刻む、彫る)ということが出来ないからです。特に銀や銅など貴金属系は反射係数が大きいですから。YAGレーザーなどを使って表面を変色させることは出来るとしても彫り込むところまでは難しいと思います。レーザー加工でZIPPO彫刻というフレーズで営業されているところをわりと多く見かけますが、厳密には”彫刻”ではないケースがほとんどだと思います。彫刻の場合は、やはりドリルなどによるルーター加工でなければ・・・出来ないと思います。
小型CO2レーザーでZIPPOへ加工を行う場合は、おおよそMMC(メタルマーキングペースト)や塗膜除去による方法が主だと思います。
特例として、当社の扱う小型レーザー加工機VERSALASERの場合は、オプションの高密度レンズをつけることによって、ヘアライン加工済みのステンレス製ZIPPOには、表面を高熱で酸化させる事によってマーキングを行うことが出来ます。
というわけで、今回は塗膜除去(あるいは皮膜コーティング除去)によるマーキングです。
材料は、ヨドバシカメラで買ってきた3000円程度のZIPPOです。今回は銅の様な光沢を放つオレンジ色(?)のカラージッポです。とても綺麗な色をしています。
まずはデータ作成。今回は、著作権フリーの素材を使っています。
で、印刷。例の如く、UCP(レーザーの制御ソフト≒プリンタドライバ)でのプレビュー画面です。
次に、材料の位置決め用にコピー用紙をZIPPOのサイズでカットして、
レーザー加工中です。
これで出来上がり。所要時間は1分半でした。
詳細はレーザーワークスまで。
前々回のブログで、当社のVERSALASERが『月刊ガンダムエース』に掲載された旨の内容を掲載しましたが、大河原先生、ガンダムエース編集部、サンライズ様の掲載許可を得ましたので、ガンダムエースの記事を掲載いたします。
掲載許可、と言いましても、私が直接許可を得たわけではなく、結局は大河原先生にお願いしたのですが。
大河原先生、いつもいつもありがとうございます。

月刊ガンダムエースより転載。(C)創通・サンライズ

月刊ガンダムエースより転載。(C)創通・サンライズ
レーザー加工ブログの管理者です。
レーザー加工機の調子はいかがでしょうか。こういった寒い時期は、朝、すぐにレーザーを使い始めるのではなく、15分程度のランニングを行ってください。レーザーは気体を媒質に使っているという特性上、出力が安定するまで若干の時間を要します。ランニングを行うことによって、出力が安定し、加工ムラを防ぐことが出来ます。
さて、いつもは加工材料をメインでブログを書いていますが、今回はソフトウェアのほうです。
通常、ユニバーサルレーザーシステムズのレーザー加工機の場合、コーレルドローが推奨ソフトになっていますが、お客様によっては他のソフトを使いたいという要望があります。
もっとも多いのがアドビシステムズのイラストレーターシリーズですが、今のところ、Windowsで動作確認が取れているのがCSシリーズ(Ver.11.0~Ver13.0)です。
ただし、稀に、お客様のPCの状態によって、イラストレータVer8.0が使えるようです。当社では今のところ、動作保証を行ってはいませんが、当社のあるユーザー様がVer8.0でお使いいただいています。たまたま、設置の時にお客様がCSをご用意しておらず、一か八かでVer8.0で出力を行ったところ、なんと、なんの問題も無く出力が出来てしまいました。もちろん今も、そのままお使いいただいておりますが。ただし、あくまでも動作保証対象外ですので悪しからずご了承ください。
さて、同様にメーカーの動作対象外ですが、フリーのCADソフトである、JW-CADでの加工模様を掲載します。メーカーであるユニバーサルレーザーシステムズでは、対応CADソフトとしては"AUTO-CAD(バージョンによって出力不可)"を推奨していますが、ご存知のようにAUTO-CADは非常に高価なソフトです。もしもフリーソフトで動くなら、それに越したことはありません。
ということで、JW-CADでの出力の模様です。
全てのカラーで出力できるかの検証のため、8色全てのカラーでデータを作成します。
次に、JW-CADの環境設定を行います。
(環境設定をお知りになりたいユーザー様は当社までお問い合わせください。)
印刷データは全色、見事にUCP(レーザーの制御ソフト≒プリンタドライバ)に転送されました。
詳細はレーザーワークスまで。
機動戦士ガンダムやヤッターマン等、さまざまなメカニックデザインをされている大河原邦男先生が当社レーザーワークスのお客様ということは以前にも書いたとおりです。
その大河原邦男先生が角川書店から毎月発行されている『月刊ガンダムエース』に、『大河原ファクトリー』というコラムを連載されておられるのですが、その『月刊ガンダムエース』2008年3月号の244ページ(1月26日発売 定価580円)で、当社の小型レーザー加工機『VERSALASER』を紹介していただきました。
内容は、小型レーザー加工機『VERSALASER』の紹介と、ガンダムの書き下ろしイラストを使ったレーザー加工アイテムの紹介です。
ちなみに、そのレーザー加工アイテムのプレゼントもあるようです。
興味がある方は、どうぞ今すぐ書店に行って買っていただければと思います。
大河原先生、どうもありがとうございました。
詳細はレーザーワークスまで。
今日は、厚めのアクリル板の切断です。
前回は10mmの切断だったのですが、それよりも厚い材料ということで、今回は15mmのアクリル(押し出し材)が相手です。
今回のテストも、当社のデモ機、30ワットの小型レーザーで行っています。
まるで氷の塊のような透明度です。
以前のプラットフォーム(VL200,VL300型)だと、30ワットでも、ちょっと微妙なのですがマイナーチェンジを受けた現行型VERSALASERは出力ドライバがアップグレードされているので駆動モーターの制御が良くなったのが一因(?)かもしれません。
切断面については、さすがにレーザーの照射時間を長くせざるを得ないので材料の中心部が細る傾向にあります。あと、若干ですが端部が盛り上がります。しかし、よく言われているテーパーはほとんど見当たりません。若干の細りはあるものの、切断面自体は、ほぼ垂直です。テーパーがつくのは、おそらくレンズの選択が間違っていると思われます。
長方形の方は、若干ですが中心部が凹んでいます。
いずれにしても、低出力レーザーでの15mmの切断は、あくまでもエマージェンシーということで。
詳細はレーザーワークスまで。
さて、今日は貝の切断(カッティング)です。
厳密に言うと、天然素材のアワビが極薄にスライスされたシートです。
これは、市販の商品で誰でも手に入れることができます。
厚みが1.0mm以下の材料でスライスされたアワビのシールという感じです。
表面に貝があり、裏側がシールの台紙になっています。
どうやら、通常は釣りのルアー製作などに使われているようです。
さて、早速、レーザーで切断してみました。
特に切断上の問題はないようです。端面が若干、黒くなっていますが、これはシール台紙の糊が炭化したものです。
ちなみに、今回のようなシール台紙が付いている場合、
台紙は切らずに表面だけをカットするという、いわゆるハーフカットが可能です。材料そのものに、気になるほどの炭化は見当たりません。ただし、これは、材料が薄いからかもしれません。
厚くなるとレーザーの出力を上げますので、その分、炭化しやすくなります。
いずれにしても、材料的にはレーザーと相性が良いようです。
詳細はレーザーワークスまで。
今回は、iPodのマーキングを行いました。
このために、猛暑の中、ヨドバシカメラまでサンプル用にiPodを買いに行きました。
ただし、このiPodが経費で落ちるかどうかは税理士さんと相談です。
iPodへのマーキングは、レーザー加工の中ではいちばん容易な部類に入るので画像だけのUPです。
本当はレーザー加工中の写真を撮りたかったのですが加工時間が5~6秒程度なのでシャッターを押すヒマがありませんでした。レーザーをスタートして、カメラを持って構えたら加工が終わってしまいました。
i-Podにはいくつか種類がありますがCO2レーザー加工でマーキングできるのはi-Pod nanoとiPod shuffleの酸化皮膜処理、いわゆるアルマイト加工のタイプです。ビデオ対応のiPodはアルマイトではないため、こちらにマーキングするのであればYAGマーカーのほうが良いです。ただし、YAGマーカーは数百万もするのでコストパフォーマンスでは(?)だと思いますが。
マーキングをしていて気がついたのですが、オリジナルのロゴやシリアルナンバーもレーザー加工だと思うのですが、ちょっと周囲がぼやけてくもっているような感じです。どのタイプのレーザーなのか、わかりませんが生産性を考えるとガルバノ型だとは思うのですが・・・。
詳細はレーザーワークスまで。
機動戦士ガンダム、ヤッターマンなど、様々なアニメーション作品のメカニックデザインを手掛けておられることで有名な大河原邦男先生に当社のレーザー加工機を導入していただきました。
私は機動戦士ガンダムをリアルで観てきた世代なので、個人的にも非常に喜んでおります。
営業で先生宅を訪問したときに頂いた
ガンダムのイラスト付きの直筆色紙。
今回は、ロータリーフィクスチャ(以下RF)を使ってグラスへ加工を行いました。
材料は、ソーダガラス製、ソーダガラスのイオン強化グラス、カリクリスタルという3種類の材料を試しました。
ちなみに画像はもっとも一般的なソーダガラス製です。
フォーカスレンズはノーマルレンズとHPDFO(ハイパワー高密度レンズ)の2通りを試しました。
まず、RFをレーザー本体にセットします。
ホットプラグ対応なので、RFをセットするとレーザー本体が自動でRFを認識します。
認識後、コントロールパネルでZ軸のキャリブレーションを行います。
その後、材料であるグラスをRFにセットします。
この時、センターのズレが起きないよう慎重にセットしてやります。
後は、データを作成し、通常通りスタートをしてやれば、写真のように加工が始まります。
加工部位が荒めの磨りガラス状になって、出来上がりです。
と、簡単に記述しましたが、実はデータの作り方とプリンタドライバの設定にコツがあります。
同じユニバーサル社製のレーザーで加工したからといって、同じ仕上がりにはなりません。
適当な設定で安易に、ガラスにレーザーを当ててしまうと加工部位はガラスが薄くめくり上がって、手で触るとガラスの細かい破片でチクチクします。
見た目も磨りガラスのようにならず、商品価値としては?という感じになってしまいます。
特に安価なソーダガラス製のグラスを使うと、その症状が顕著に現れます。
ということで、データの作り方とプリンタドライバの設定は、当社のノウハウということで、当社のユーザー様限定の情報となっております。
あしからずご了承ください。
詳細はレーザーワークスまで。
紙のカットで、いちばん多いお問い合わせは、切断面は焦げる(炭化)のかどうか?という内容です。
厳密に言うと、熱で切断しているので炭化は起こっています。
ただし、目視では判別しにくいような、少量の炭化です。
白い紙をレーザーカットすると、端面が茶色っぽくなることがありますが
それは、どちらかというと切断時に発生した噴煙による汚れのほうが目立つようです。
もちろん、レーザーの出力を高くして力任せに切ってしまうと、さすがに焦げてしまいます。
前にも書きましたが、紙を切るときのポイントは、レーザーのパルスレートです。
(単位面積あたりのレーザーのパルスのショット回数)
紙の切断の場合、綺麗に切断できるかどうかの、ギリギリのパルス設定にしてやると焦げはほとんど起こらないようです。
パルスが完全にラップ(大きく重複する)してしまうと、炭化が目立ってきます。
大きくラップすると、その箇所は切断のためのエネルギーを超えた余分な熱が加わってしまうからです。
かといって、パルスのラップをなくしてしまうと、切断できなくなってしまいます。
(破線状態)
ちなみに、コピー用紙で、もっとも綺麗に切断できたパルスのラップ幅は0.042mm~0.054mmぐらいでした。(きちっとした計算方法があります)
私の場合、レーザーの出力をある程度の目安をつけて(紙を貫通できるギリギリの出力)、その後はパルスレートだけで炭化状態の微調整を行っていきます。
プロッターのスピードについては、ほとんど固定しています。
なぜならば、VersaLASERでカッティング加工を行う場合、プロッタースピードはパルスレートの設定によって、ある程度、自動制御されてしまうからです。
いずれにしても、紙の厚み、種類ごとの、最適な設定を最初に決めることがポイントです。
詳細はレーザーワークスまで。
さて、今日はガラスタイルへのエッチングです。
しかし、厳密に言うとエッチングというほど深くは彫っていないので
マーキングと言ったほうが良いかもしれません。
ガラスのエッチングは、通常はサンドブラスト等で彫刻することが多いです。
ただしサンドブラストでガラスを彫刻する場合、当然の如く彫ってはいけない部位をマスキングしてやらなければなりません。
このマスキングの作業が、とても手間がかかると言われます。
マスキング自体はカッティングプロッターを用いればよいのですが、
材料にマスキングを貼った後、彫りたい箇所のマスキングを取り去る必要があるからです。
また刃物によるカッティングプロッターなので、あまりに微細で複雑な形状だと
マスキングがカッターの刃によって千切れてしまうこともあるようです。
なので、ガラスのエッチングの場合、レーザーでマスキングをカットすることにより
より微細な模様を彫刻行うことが可能になるので、
サンドブラストとレーザーを組合わせて使われているところは多々あります。
しかし、レーザー単独でもある程度の加工は出来ます。
ガラスは、通常、硬くて収縮率が高いので
強い熱を加えるとレーザーが当たった箇所とそうでない箇所との温度差でクラックが入ったりします。
温度差を緩和するために、濡れたペーパーをガラスの表面に置いて加工されているところもあるようですが、厳密に言うとあまり効果はないようです。
(ユニバーサルレーザーシステムズのアプリケーション開発担当者談)
また、エッチングするためのガラスの材質としてソーダガラスは収縮率が大きいためあまり向いていません。レーザーで熱を加えると、その直後からパリパリと表面が割れて剥がれていきます。
適しているのは耐熱ガラスのような収縮率の低いガラスです。
かといって、高いレーザー出力で長時間、熱を加えると、表面がパリパリと剥がれてくることもあります。
なので、出力は高めでも、スピードは速めに設定します。
また、レンズについても、2.0インチレンズではなく、ビームスポット系の小さな1.5インチレンズやHPDFO(ハイパワー高密度レンズ)を使うほうが、よりシャープな出来栄えになります。
また、深さを求めるのではなく、柄の綺麗さを求めるのであれば、プリンタドライバのあるモードを使うことによって、磨りガラス状に綺麗に加工することができます。
今回は、ガラスタイルへの彫刻で、あまり深くは彫っていませんが
柄としては綺麗に出たほうだと思います。
本日は、ハイパワー高密度集積レンズによるステンレスへのレーザーマーキングです。
通常、レーザーマーキングといえば、金属に対して反射率の低い、波長の短いYAGレーザーが主流だと思います。
巷に出回っているYAGレーザーマーカーはガルバノミラーを使うタイプが多いので加工速度も圧倒的に速く、一瞬で加工が終わります。
ただし、CO2レーザーに比べると加工できる素材が限定され、またガルバノミラーでレーザーを飛ばすため加工エリアが15~20センチ程度、と小さく、わりと高額な商品ですので、資金を持ったメーカーなどが工場などのラインに組み込んだりするには最適だと思います。(価格的には当社の2台分ぐらいです)
これに対し、CO2レーザーを使う小型レーザー加工機でマーキングを行う場合は、従来ですと金属表面に、あらかじめメタルマーキングコンパウンドというペースト材を塗り、乾燥させた後、レーザーを照射し、照射された部位だけが金属基材表面に付着するという、ある意味、塗装のようなものになります。
もちろん塗装よりは、はるかに耐久性があります。
過去に耐久テストを行ったことがあるのですが、サンドブラストを使って高圧で砂を吹き付けて、ようやく剥がすことができる、というぐらい強固なものです。
巷で流通しているCO2レーザー加工機によるレーザーマーキングのほとんどは、このコンパウンドを使用していると思います。
http://www.ferro.com/Our+Products/Glass/Products+and+Markets/CerMark/Products/RD-6038.htm
もちろん、コンパウンドを使わないタイプで、いわゆるCO2とYAGのレーザー発振器をダブルで搭載したハイブリッド機もあります。
これならYAGとCO2の両方のメリットを活かすことができます。
ただし、価格的には当社のレーザー3台分は必要でしょう。
さて、ようやく本題に入るのですが、当社の扱うユニバーサルレーザーシステムズの場合、ハイパワー高密度集積レンズ(High Power Density Focusing Optics)というものを使うことにより、コンパウンドなしで加工することができます。
これは、どういうシステムか?というと、通常の場合、レーザー発振器から出てくるレーザーを1つのレンズで絞って材料へ照射するのですが、このHPDFOの場合、平行コリメータとエキスパンダーをレーザー光の経路へ配置することにより、通常、2インチレンズの場合で127ミクロンのレーザースポット系を25ミクロンまで集約することができます。
もちろんウィークポイントがないわけではありません。
このレンズは集光率が大きく焦点深度が非常に浅いため、材料を必ずフォーカスヘッドに対して水平に置いてやらなければなりません。
適当にセットすると、加工ムラが生じます。
また、金や銀、アルミや真鍮などは苦手です。詳しくはレーザーワークスのホームページをご覧ください。
これが、レーザー照射中の画像。コンパウンドを使っていないのに、きちんと金属に反応しています。(当たり前ですが)
これが、完成品。
文字の大きさは、高さ1.5ミリです。今回はラスター加工(スキャン加工)で加工しましたので、加工時間は28秒です。ベクター加工(アウトライントレースモード)なら、もう少し早いでしょう。
色合いについては、照射時間が短ければ、金属の焼け色、いわゆる茶色っぽい色になり、照射時間が長ければ、あるいはレーザー出力が大きければ、黒に近づいていきます。
また、今回は例の如く、当社の30ワットレーザーを使ったので加工時間がそれなりにかかりましたが、50ワット機であれば、快適に金属マーキングを行うことができます。
ということで、さまざまな材料に加工をしたいけれど、金属マーキングも行いたい、という、欲張り(?)な、お客様にはうってつけの商品です。
※HPDFOはユニバーサルレーザーシステムズが特許を持っているので他社で類似商品はありません。
レーザーを稼動させるための設置環境の室温は10℃~35℃というのがメーカーの推奨です。
必ずレーザー加工機のためにエアコンで空調管理を行うようにしてください。
とくに、こういった”ガス封じ切り型”のレーザー発振器のガスの寿命は、レーザーを使用している・していない、に関わらず設置(保管)環境の温度変化の差が少ないほうが媒質ガスの寿命が延びます。
ついでですが、レーザーの出力を頻繁に変えるよりも、いつも同じぐらいの出力設定で使用するほうが寿命が大きく伸びます。
例えば印章店の例で、長く使われているユーザー様で5~7年も使っておられるユーザー様がおられますが、その理由として、印章店の場合は、用途として、ほとんどゴム印彫刻にしか使わないためレーザーの出力が固定されているからです。(固定というのは、出力を変動させないということです。)
もちろん、出力を変えることによって多様な加工ができるというのがレーザー加工機の大きな”売り”ですので出力を変えないというのは無理な話です。
ですから、せめて温度管理だけはしっかりと行うようにしてください。
さて、本日の加工は携帯電話への彫刻です。
一時、レーザーで携帯電話にマーキング、というのが流行りましたが、今はどうかわかりません。
たまたま、私が携帯電話を新調したので、ネームを入れようかと。
加工する場所は、携帯電話の裏蓋です。
最近の携帯電話は、本体は金属を使っていますが、裏蓋は相変わらずプラスチックです。
材質が樹脂なので、レーザー照射による彫刻部位の盛上がりを防ぐためパルスレートは低い目に設定しました。おおよそ、この設定で表面の塗装を剥がす程度です。
文字のサイズは高さ2mm、幅30mm。
彫刻時間は7秒でした。
ただ、表面の塗装を剥がすだけでは、文字が目立たなかったので同じ箇所にもう一度レーザーをあてて、樹脂の部分を掘り込んでやりました。画像では見にくいですが、この”彫り”の凹感が、かなり良い感じです。最後に、彫った部分に黒マジックでインクを入れて、はみ出たマジックをふき取って完成です。
詳細はレーザーワークスまで
さて、今日はペーパーカットの加工です。
手近な材料がなかったので、ペーパーファイルを材料にしました。
厚みは0.2mm~0.3mmといったところです。
紙は通常は燃えやすく、レーザーでの切断には不適のように感じられますが、そうではなく、紙とレーザー切断はわりと相性が良いです。紙は、プラスチックと違って”熱で溶ける”という現象が起こらないため微細な切断でもシャープな加工が可能です。
ただし、レーザーの出力は、抑え気味で最も重要なのはパルスレートの密度を低めに設定することです。
(※パルスレート:単位距離あたりのレーザーのパルス数)
プラスチックなどの場合は、わりと高めに設定しますが紙の場合は、その逆です。これによって切断面の炭化を抑えることができます。
画像にあるように小さな長方形の切り抜き(長方形と長方形の間は0.5mm)でも
プラスチックの切断のように溶解を気にしなくてもシャープな切断が可能です。
また、表面を軽く彫ってみましたが炭化は、ほとんど気になりません。
(というよりも無に等しい)
詳細はレーザーワークスまで
さて、今日は厚めのアクリル板のカットです。
搭載されているレーザーは30ワットの発振器です。
フォーカスレンズを焦点距離の長いタイプに交換し、厚物の切断なので光軸をしっかりと調整してやります。
新型のVERSALASERは、旧型と違って、調整用アライメントモードが搭載されているので、光軸調整が正確に行えます。なぜならレーザーポインタによる調整ではなく、実際のレーザーによる調整が可能だからです。
さて、前置きが長くなりましたが、アクリル板は市販の押し出し成型品(インジェクション)の10mmを使用しました。
材料をVERSALASERにセットして、焦点距離を合わせます。
焦点は、材料にピッタリと合わせるのではなく、若干、焦点をずらしてやります。通常は、オートでフォーカスを合わせますが、こういった特殊な場合はマニュアルでフォーカスを合わせるほうが確実です。
出力は100%に設定しましたが、プロッタースピードは限界まで遅くする必要はありません。
これで出来上がりです。
パルスレーザー特有の、切断面の縞模様もなくテーパーもほとんどついていません。
厚物の切断は、たまにしかない、というお客様なら25~30ワットのレーザーで充分でしょう。
ついでに、10mmと5mmのアクリルを重ねて切断してみました。(左側)
結果としては切断できたのですが、アクリルとアクリルの境目の空間に熱が拡散し、熱の伝導効率が変わったため、5mmのアクリル板に若干のテーパーが生じてしまいました。
15mmのアクリルであれば、もっときれいに切断できると考えられます。
ただ、あまりにも切断スピードが遅いので、25~30ワットクラスでの15mmの切断は実用には向かないと思います。
あくまでもエマージェンシーという考え方がよいと思います。