板金・切削・金属加工・製罐のキャディ株式会社基礎知識加工法

材料に高精度な彫りを入れる レーザー刻印・レーザー彫刻

材料に高精度な彫りを入れる レーザー刻印・レーザー彫刻

材料に高精度な彫りを入れる レーザー刻印・レーザー彫刻

レーザー加工のうち、対象物に文字を彫る加工法をレーザー刻印、ロゴや写真を彫る方法をレーザー彫刻といいます。下記ではこの2つの加工法についてご紹介いたします。

##レーザー刻印とは?

レーザー刻印とはその名の通り、金属に対してレーザーを対象物に照射し凹状に彫る方法です。身近なものでは指輪や、ペンへの刻印などに使用されています。

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####レーザー刻印の特徴

波長によって表面の色を変えたり、金属表面の温度をコントロールすることによってカラーマーキングすることが可能です。特にステンレス・チタンがカラーマーキングできる代表的な金属です。一方アルミはカラーマーキングは難しく、印字後は白っぽくなるのが一般的です。もし色付けする場合は、深く掘り、そこに色を付けることで対応することができますが、レーザーでの彫は深く彫ることが難しいため、その分コストがかかる可能性があります。また線幅は細く、細かい加工が可能である一方で、カラー同様、線幅を太くする場合には加工時間、金額ともに上がってしまいます。

####レーザー刻印の方法

レーザー刻印は光を集光し、金属に刻印します。レーザーでは刻印に加えて切り抜き、溶接などの加工が行われ、加工の種類によってレーザー光が違います。レーザー光は光の波長によって種類があり、素材のレーザーに対する吸収特性によってレーザーの種類は使い分けられます。吸収されやすい金属ほどレーザー加工がしやすく、吸収されづらい金属ほどレーザー加工はしづらくなります。レーザーの波長によっても吸収率は変化しますが、通常鉄は吸収率がいいためレーザー加工しやすく金、銀、銅は特に波長の大きなレーザーでは加工が難しくなっています。

###レーザー刻印なら少数生産も可能!

その他の刻印方法としては下記の2つが挙げられます。

・最も古い金型を利用した刻印

・エッチングによる刻印

金型を利用した刻印では文字を彫刻した金型を作成し、金属の表面に対して手打ちまたはプレス加工で押し付けることによって刻印をします。ランニングの初期費用として金型の作成費用がかかるため、少数生産はあまり向いていません。

エッチングによる刻印は溶剤を用いて金属を化学的に腐食させて溶かすことにより刻印を行います。、ランニングの初期費用としてマスキングのためのフィルムの作成費用がかかるため、こちらも少数生産はあまり向いていないといえます。

一方でレーザー刻印は金型やマスキングが不要であるため、初期費用がかからず、少数生産時に少ないコストで刻印が可能です。

※事例

##レーザー彫刻とは?

レーザー彫刻もレーザー刻印とほとんど変わりません。レーザーマーキングの一つという見方もあるように、対象物に彫りを入れる加工法ですが、刻印との違いは彫刻では商品のロゴなどを描く、というところです。レーザー彫刻には「ラスター彫刻」と「ベクター彫刻」の2種類があります。

###ラスター彫刻

ラスター彫刻とは、点描画のようにドット(点)の集まりによって画像などを描き表現する彫刻方法です。塗りつぶしのような文字、ロゴ、写真や画像などを表現する場合はラスター彫刻が適しています。

###ベクター彫刻

ベクター彫刻とはラスター彫刻とは違い、点ではなく線で描く方法です。文字の枠のみを描くなど、アウトラインカット加工にはベクター彫刻が適しています。また細い線のみの彫刻の場合もラスター彫刻よりも加工時間が短縮することができるため、ベクター彫刻が適しています。

##他の彫刻方法との特徴比較

下記は金属の彫刻において用いられる加工法の3つです。

彫刻法 特徴
レーザー彫刻 レーザー彫刻では彫が凹状になります。ほとんどの金属に対応可能で、素材の表面だけでなく、ガラスの中などにも彫刻が可能です。 基本的にグラフィックデータにできるものであれば写真などでも彫刻可能です。 金属に彫刻する場合、特に鉄を彫刻する場合は加工後、錆を防ぐための表面処理をする必要があります。
機械彫り 刃物やダイヤモンドを用いて機械的に力を加えることで彫刻する方法です。この方法は平面のみの彫刻となります。 有名な用途としてジッポーの3次元風彫りがあります。
サンドグラス サンドグラスは細かな研磨剤(砂)を吹き付けて対象物を彫刻する方法です。上記二つの彫刻方法と違い、ぼかしや、表面に細かな凹凸をつけることが可能です。 基本的には手作業の彫刻方法であるため、異形の対象物などにも対応できますが、大量生産、また同じものを作成することが難しい彫刻法となります。

##レーザー刻印・レーザー彫刻のメリット・デメリット

レーザー刻印、レーザー彫刻のメリットは以下の点が挙げられます。

①高速での印字、彫刻が可能です。

②金型を必要とせず、印字内容を簡単に変更することができるため、多品種に対応できます。

③凹凸のある素材や、曲面にもきれいに印字、彫刻が可能です。

④1㎜以下のような小さな印字ができ、また彫刻では細かな画を描くことができます。

⑤製品を固定する必要がないため、製品に負荷をかけません。

一方レーザー刻印、レーザー彫刻のデメリットは以下の点が挙げられます。

①ランニングコストは比較的安いのに比べ、初期導入コストが高いです。

②深く彫ることが難しく、時間、コストがかかります。

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