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天然(無機)

石や宝石などの天然素材の無機材料は、硬質な非金属鉱物です。宝石は1種類の鉱物で構成されますが、岩石は複数の鉱物の凝縮体です。貝殻には石や宝石と同様の組成と特性があります。ただし、貝殻は生物から形成されるため、鉱物には分類されません。これらの材料はすべてレーザーマーキングおよびレーザー彫刻を施すことができます。場合によっては、レーザー切断できるものもあります。天然無機材料のベンダーについては、材料サプライヤー一覧をご覧ください。

Sample of Natural Inorganic Materials

天然無機材料の種類








レーザー加工の種類

新製品の開発から大量生産に至るまで、材料加工におけるレーザーの役割はこれまでになく広がっています。すべてのレーザー加工について、レーザービームのエネルギーは材料と相互作用して、何らかの方法で材料を変換します。各変換(つまりレーザー加工)は、レーザービームの波長、出力、デューティサイクル、および反復率を精密に調整することで制御されます。このようなレーザー加工には、以下のものがあります。

すべての材料には、レーザービームがどのように相互作用し、その結果材料がどう改質されるかを決定付ける固有の特性があります。天然無機材料の最も一般的な加工方法を以下にご紹介します。


天然無機材料のレーザー切断
CO2レーザービームのエネルギーは、天然無機材料によって簡単に吸収されます。レーザービームは、その過程で材料を直接加熱するため、材料が気化します。ただし、天然無機材料は砕けやすいため、レーザービームで完全に切断する前に、レーザービームによる局所加熱で材料が砕ける可能性があります。材料の厚さが2.5mm未満の場合、材料は砕けることなくレーザービームで完全に切断できます。マザーオブパールは薄いため、通常はレーザーできれいに切断でき、破片のない滑らかなエッジが形成されます。

天然無機材料のレーザー彫刻
CO2レーザービームの出力を制限して、材料を指定の深さまで除去(彫刻)することができます。レーザー彫刻加工を使用すると、天然無機材料の表面にパターンやデザインを作り出すことができます。レーザー彫刻は、情報の伝達にも使用できます。

天然無機材料のレーザーマーキング
天然無機材料のほとんどは、CO2レーザービームを使用してレーザーマーキングできます。レーザービームのエネルギーによって、材料の表面に微小亀裂が生じます。この微小亀裂により光が散乱するため、マーキングされた領域がマーキングされていない領域と比べて明るく輝いて見えます。レーザーマーキングを使用することで、デザインを作り出したり、情報を伝達したりすることができます。

複合加工
前述のレーザー彫刻およびマーキング加工は、材料を移動したり再固定したりせずに組み合わせることができます。レーザー切断できるのは、非常に薄い天然無機材料のみです。そのため、通常、この加工は他のレーザー加工と組み合わせて行いません。







天然無機材料のレーザーシステムに関する一般的な注意点

プラットフォームのサイズ – レーザー加工する天然無機材料の最大サイズを保持するのに十分な大きさであるか、大型の材料を加工するためのクラス4の機能を備えていなければなりません。

波長 – 10.6ミクロンの波長はほとんどの天然無機材料によって容易に吸収されるため、レーザー切断、彫刻、およびマーキングに推奨されます。

レーザー出力 – 適用する加工に基づいて選択する必要があります。天然無機材料のレーザーマーキングには、25~150W(CO2レーザー)が最適です。レーザー切断と彫刻にはより高いレーザー出力を使用する必要があります。

レンズ – 2.0レンズは、天然無機材料加工に最適な汎用加工レンズです。

切断テーブル – レーザー切断する天然無機材料(マザーオブパールなど)のシートを支えます。

排気 – レーザー加工中に発生した気体や粒子をレーザーカッター、彫刻機、およびマーカーから除去するのに十分なエアフローが必要です。

エアアシスト – レーザーの焦点の近くに空気を噴射して、天然無機材料のレーザー彫刻、切断およびマーキング中に発生した気体や粒子を除去します。



天然無機材料のレーザー加工に関する環境、衛生、および安全性への配慮

ほとんどの場合、レーザー材料の相互作用によりガス状流出物や粒子が生じます。天然有機のレーザー加工からの流出物や粒子は、外部環境に排出する必要があります。あるいは、排気を最初に集塵システムで処理してから外部環境に排出することもできます。燃焼はレーザー加工に伴う現象で、炎を発生させる可能性があります。そのため、レーザー加工を常に監視する必要があります。