2015年2月22日日曜日

ステンレス板へのレーザマーキング

 
現在のところ、依頼案件として記事を投稿しているのは文月さんの案件のみですが、実は裏で結構な数のご依頼をいただいております。
その内容たるや実に多岐に渡っていて、いずれも面白いです。ご了解をいただけたものについては順次このブログでも取り上げさせていただきたいと思っております。

そんな中で、今回記事に取り上げるご了解をいただけたものがありますのでご紹介をしていきたいと思います。

内容は表札の作製であります。
詳細については例によって相談しつつ進めていきたいと思っておりますが、おおよそのイメージとしてご依頼いただいたのは「ステンレスの板に黒文字で名前とアクセントを入れる」というものです。

これまでにアルマイトを焼き飛ばして描画を行ったことはありますが、それ以外の金属については経験がありません。面白そうであります。
金属へのマーキングはレーザ加工では良く行われております。ステンレス板だけでもレーザで直接焼きを入れてマーキングすることが可能です。しかしながら、これはあんまりきれいではありません。
そこでよく使われているのは金属へマーキング材を塗布してそれを焼き付けるというものです。
たとえば、こちらのレーザーワークスさんのところで取り上げていらっしゃるセルマークあたりが有名です。
セルマークは Thermark 社 の製品です。通販でも買うことが出来ますが、これが結構高価なのです。
50g で 7000円以上します。これに日本までの送料がかかりますので、一万円近いというなかなか手が出ない金額になると思われます。
でも「これを買うしかないかなあ」と思っていました。...が、Thermark 社の How it works を読んでみますと何とかなりそうな気がしてきました。
いろいろな方面に手を出してはおりますが、私は基本的に材料科学屋であります。しかも専門は無機化学なのです。説明を見ると Thermark が何をやっているのかはおおよそ想像がつきます。内容物もおおよそあてがつきます。ということで、自分で作ってみました。

まず、基板となるステンレス板を準備します。何のために買ったのかもう忘れてしまったステンレス円盤を見つけました。そういえば東急ハンズで買ったような。


これに怪しい自家製マーキング材を塗りつけます。筆塗り。
そして放置して乾燥させます。下の写真はほとんど乾燥したところです。上部の黒くなっている所がまだ濡れが残っています。


あとは乾燥したマーキング材をレーザ処理するだけです。
どんな感じになるか実験するために、ベクター描画とラスター描画の両方をやってみました。

ベクター描画の動画。


写真。


書き終わったところ。文字はちゃんと見えていますね。


引き続きラスター描画。パワポ上でいくつかのフォントを並べてjpg化したものをMACH3のTOMTOMさんラスター描画プラグインで書き込みます。

動画。


描き終わったステンレス板。


んで、この板を洗っていらないマーキング材を落とすと、このとおり、ばっちりマーキングされております。すばらしい。
ベクター描画のところはエネルギーが強すぎるのか、マーキング材はどっかに行ってしまってステンレスが直接掘り込まれてマーキングされてしまっていますが、ラスター描画のところはちゃんとマーキング材が残って盛り上がった状態で焼きついています。思惑通りの出来です。
もちろんブラシでがしがしこすっても全くびくともしません。非常に強固に焼きついています。


拡大。


もういっちょ。
拡大して良くみるとまだ粒状感が残っています。材料をもう少し丁寧に乳鉢でつぶす必要がありますね。この辺はまだまだ改善できると思います。また、ラスター描画の条件も何もいじっていませんのでさらに品質は上がるでしょう。一発目でこんなにうまくいくとは。笑いが止まりません。


完全に思惑が当たって気持ちがいいです。
ということでこれはおそらくですが、このマーキング材を別の材料で調製すればカラー化できるように思われます。材料に心当たりはあるのですが、今手元にありません。今度入手してカラー化実験をしてみたいと思います。うまくいくとカラー写真を焼き付けるなんてことが出来るかもしれません。

ということで、耐久性含めてしばらく様子を見る必要がありますが、表札のご依頼はこの方法を使えば恐ろしく安く仕上げることができる可能性が出てきました。


3 件のコメント:

  1. 初めまして。
    ここから投稿してよいのか分かりませんが、質問させてください。
    現在市販のマーキング剤を使用していますが、おっしゃる通り高価なものなので他の代替品は無いかと調べていたところこのサイトにたどり着きました。
    代替品を教えていただくことは難しいでしょうか?
    もし可能でしたらよろしくお願いいたします。

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  2. 真下さん、ご質問ありがとうございます。
    別に秘密ではないです(笑

    まだ検討段階ですので、完成度は低いですが、私は七宝焼き用の釉薬を乳鉢で細かく砕いて使っています。
    この粉をでんぷん糊(小学生が使うような)と練り合わせてドクターブレード法で基板に塗っています。配合や色についてはまだまだ実験が必要です。
    ちなみに、Thermarkの成分はほぼわかっています。下にコピペしておきますが、二硫化モリブデンです。
    ここに出てくるキーワードでGoogle先生に聞くといろいろわかりますよ。
    https://community.glowforge.com/t/cermark-alternative/5641/5

    Due to the (crazy) high prices on Cermark or similar products, most people are looking for usefull alternatives.
    Like many others I tryed a bunch of different products containing the magic stuff: molybdenum disulfide, to use as a substitute for “the real product”.
    Some product works quite okay, others are completely useless. The products are normaly ment for lubricating, why they are based on oil or grease.
    They can be quite messy to use, and to clean off again after the marking-job is done.
    So I started to think a little backwards and dicided to try making my own Moly-stuff.
    We know that it is molybdenum disulfide that do the trick, so first I searched for the stuff in its pure form. On all the big chinese webshops and Ebay as well, you can buy this lovely powder for a quite low price. I bought 250g for arround 13 US$.
    (just make a search for “molybdenum disulfide powder”)
    I then putted a spoonfull pure moly into a cup and slowly added normal dishwashing-soap, until I had a nice paint-ish liquid.
    This mixture is very easy to apply with a paintbrush (or maybe an airbrush?), and it dryes very nicely into a fine gray substance.
    It engraves much better than the different moly-lubricants I have tryed so far. (and I have tryed all the products recommended on this forum)
    After engraving / marking it is super-easy to clean…! It’s already made of soap, so a quick shower under the kitchen tap will do the trick without any mess. So far I only have done some tests on stainless steel, but they all turned out very well. Later I will test it on alu, glass, copper, brass etc. etc.

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    1. いま改めてみていたら、Thermarkは二硫化モリブデンではなく、三酸化モリブデンという情報がありますね。ま、どっちにしろモリブデンです。硫化物もレーザ照射時に酸化するんじゃないですかね。
      モリブデンはいろんな価数を取るので、最終的にどんな酸化物になっているかは不明です。

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