3Dプリント品(ASA-CF)にレーザー彫刻を施してユーザビリティを向上させた

ウチの3Dプリント品ショップでたぶん一番買われているのがこちらのクラウン/ハリアー用のスイッチサイズ変換アダプタです。

こちらで注文できます

TOYOTA新型クラウン/80ハリアー向けスペアホール→タイプDスイッチアダプター

TOYOTA新型クラウン/80ハリアー向けスペアホール→タイプDスイッチアダプター

参考価格: ¥1,800(別途消費税、送料がかかります)

在庫: あり

それがなにかはリンク先を読んでいただくとして、これに念願のレーザー刻印を入れましたという話になります。

本品は特に説明書などもつけていないので、最低限、

  • 向きがわかるようにサイドに▲マークをモールド
  • ゴミ分別や接着剤の適不適などの判断用n材質名
  • 問い合わせがあった時のために世代(バージョン)

を刻印してきました。特にサイズなどの微調整をよくするアイテムなので、バージョン管理はしっかりしておきたい。で、今までは3Dモデル自体に文字を刻印してたんですが、あまり解像度があげられません。

造形の向きやレイヤー高を工夫すればマシになできますが、それらはプロダクトの性能のために最適化しているので、刻印のためだけにいじりたくはないし、AMSでフィラメント自体の色を切り替えて文字やイラストを描く方法は造形時間がとんでもなく伸びるしフィラメントの無駄が出るしで、いずれにせよコスパやタイパが悪化します。

またいつか購入した当人以外の誰かがこれを目にした時に「なんじゃこりゃ?」ってなるかも知れないので、出自がわかるようURL入りのQRコードで詳細を調べられるようにしておきたいというのもありました。例えば今後これを装着した中古車が売買される機会も触れるでしょうし。しかしこのサイズでQRコードを3Dプリントするのは現実的ではありません。なので、テプラの強粘着テープを使って貼るようにしてみたんですが、ASA-CF(炭素繊維入りASA)だと表面がザラっとしてたり粉っぽかったりであっという間に剥がれてしまいました。

で、前々から関心のあったレーザー彫刻機(加工機)を使えば、こういうのにかなり小さい文字高でも刻めるんだろうなぁというところで、「3Dプリント品にロゴやユーザビリティ向上のための表示、サポート情報のQRコードなど入れる」というのがレーザー彫刻機を導入するモチベーションの1つとなりました。

当初、黒材料にレーザー刻印(焼いて焦がす)って文字も黒くなるから視認性低いんじゃ?とも思ったんですが、ChatGPTさんとかに聞いて「赤外線レーザーを使って白化とか発泡化を起こすから白くなる」ということがわかり、買うならIR機だなとも決めたりしました。実際に導入してみると、むしろ白を黒く焼くほうが大変ということなんかもわかってきましたが、これはまた別途検証して記事にします。

やってみたらスゴかった

で、まずはこの売れ筋かつ向きやサポートURLなどの情報が重要な「TOYOTA新型クラウン/80ハリアー向けスペアホール→タイプDスイッチアダプター」から着手。素材はASA-CFです。炭素繊維入りで、表面が少しザラっとしているというか凹凸があります。

写真はPLAですが、こんな感じのマトリクスをテストプレートに刻印して、どのくらいのパワーと速度で、どれくらいの色が付くかを調べます。右の4列がIRレーザー、左の6列がブルーレーザーです。

写真のPLA PROだとパワー60%、速度300mm/sが一番綺麗でしたが、ASA-CFだと80%、400mm/sが一番はっきり色が出る。60℃で溶けるPLAと違ってASA-CFは120℃とかなので強めにしないとってことでしょう。ただそれでもいまひとつハッキリ出ない。特にザラザラの凹み部分に色がついていない感じ。100%にしてもかわらず。色々試した結果、まぁまぁ強めの出力80%にしつつ、あまり焦げないようスピードを速めの1,500mm/sにする、これを3回繰り返す(3パス)というのがいい感じでした。

そして出来上がったのがこちら。

色は白というより黄色というかゴールドっぽい色味になります。むしろ映える。多少「Ver.6」の文字の左端が擦れる傾向がりますがまぁ一旦OKとしました。

小さなフォントもクッキリ出るので、情報量も増やせました。▲だけだとわかりづらかったので「UP」の文字も入れ、さらには前後わかるよう「▲DRIVER」という文字も追加(FRONTだと車両前方か運転席視点での前方(=車両後方)か多義的なので)。また「V5」といれていたバージョン番号もわかりやすく「Ver.6」にできました。SFメカのマーキングみたいでカッコ良いので写真も気合いいれて撮ってしましました。

さすがに残りのスペースにQRコードを入れるとかなり小さくてザラザラでドットがつぶれてしまうのと見た目にもゴチャつくので、そちらは反対側に入れることにしました。

いちど組み付けてしまえば全く目にしない場所ではあるのですが、施工時の作業性が上がったり、部品の由来を辿りたい人が出た時のガイドになればと思います。

■まとめ

大枚はたいて導入したレーザー刻印機ですが、まずは一番にやりたかったことができてひと安心です。

色はなぜか白にはなりませんが。こと黒フィラメントに限っていえばゴールドっぽくて生えるのでアリかなと思っています。

今後、他のフィラメント種類、色で最適値を見つけていって、他の製品にも適応していきたいと思います。さし当たって白材料が鬼門で、色々と裏技が必要ということがわかってきたので、次はそれについて書きたいと思います。

[3Dプリント] レーザー彫刻機xTool F1で造型物にマーキングしてみる

先日届いたxTOol F1(以下F1)でさっそくマーキングをテストしてみました。まずはダクトの設置ができてなかった初日、付属のサンプル素材の鏡面ステンレスのタグに。素材は我が家の猫の写真。これを専用ツールxTool Studioに取り込み、AI機能でイラストに変換。Geminiだと単にリアルな線画になっただけだったけど、xTool Studioだといい感じにデフォルメしてキャラクター風にしてくれました。クッションカラーの模様にも猫が入ったりとモチーフは残しつつ、かなり上手く改変してくれます。毛色がほぼ黒猫になってるのは気になったけどヨシ。このAI変換はポイントを消費するらしく、初回無料分で賄えたけど、継続利用するには課金が必要なのかも?

で、それをサイズ調整して使います。テキストは別途追加。オンラインフォントから色々選べますが、たくさんありすぎて精査に時間がかかります。

まだよくわからないのは素材ライブラリの扱い。純正付属素材なので最適化されてるテンプレートが用意されてたんですが、金属なのになぜかブルーライトが選択されている。メーカー純正ソフトで呼び出してパラメーターだし、ブルーライトが最適なのかな?と思って実行してみるも、全然マーキングされない。やっぱりおかしいよな、ってことでこのページから検索して出てきたパラメーターを手動でセットして実行。

こんどはバッチリ入りました。惜しいことに生成した画像の背景が完全な無色ではなかったらしく、点々模様が出てしまいました。いやでもこれ楽しい。

ちなみにテキスト(ベクターデータ)と画像(点描データ)ではパラメーターが違います。オブジェクト毎に別々にパラメーターを探る必要がある感じです。

使い勝手的にもatomm.comの方が使いやすい気がして、xTool Studio内のライブラリは使うかな?って感じ。今後もう少し試行錯誤してみます。

いよいよ3Dプリント品に刻印!

今回はELEGOO PRA PROでテストしました。

テキストフォントなどベクターデータレーザー刻印ではパワー(強さ)と速度、DPI(解像度)そしてパス(繰り返し回数)が主なパラメーターです。特にパワーと速度の組み合わせが影響が大きいです。パスを2回以上にするのはたぶんパワー100%でも足りない時くらいなのかな?少しずつパスを重ねる方が良い場合もあるかもだけど、まぁ可能なら1パスで済むに越したことはなさそう。

で、パワーと速度を少しずつ変えて写真のようなテスト片を作成するためのデータが色々コミュニティにアップされています。F1用となってるものを見つけたのでそちらを使わせてもらいました。

色々なパラメーターをテストするのが目的なので、事前に設定する必要はなくただ出力するのみ。強いて言えば、100x100x2mmでプレートを作ったので、厚みとして2mmを指定し、100x100mmに収まるようサイズ調整したくらい。これを使用したいフィラメント毎に作っておけば、どの色味(=焼き具合)でセットすれば一目瞭然というわけです。

このデータでは左が刻印用のIR(赤外線)レーザー、右側が彫刻処理でブルーレーザーという配置でテストしてくれるようです。用途が違うので、片方だけのデータを使い分ける方がいいのかな?って気もします。

このフィラメントだとIRレーザーで60%出力、300mm/sくらいが一番均一で綺麗な結果になってます。そのパラメーターで実際のプロダクトにマーキングしてみたのがこちら。

実行は3秒くらいで終わりました。いい感じです。アップにするとこんな。高さ4mmですがクッキリと刻印できています。FDM方式の3Dプリンターで例えAMSのようなマルチフィラメント機を使い、0.2mmノズルでもこの解像度は出ないでしょう。

まさにこれがやりたかった!黒地のフィラメントでも刻印は白化してくれて視認性抜群です。

横筋は3Dプリントの積層痕のせいなので仕方なし。レイヤー高0.24mmで造形したものですが、通常は0.2mmか0.16mmを使うことが多いので、もう少し目立たなくなるでしょう。

テスト片の方はトップ面でアイロン処理もしたところへの刻印になるのでこちらも拡大してみます。

400mm/s以上の高速域だと水平なストライプ模様的な質感で、逆に速度が下がっていくと45°の斜め線やそれが交差したような仕上がりで、写真ではわかりづらいですが300mm/sが中間で一番フラットな感じでした。やはりブルーレーザー部分は(刻印では)必要ないので、IRだけもっと細かい区切りでテストするようなデータを探してみたいと思います。

まとめ

とりあえず3Dプリント品にマーキングをしたいとい用途にはバッチリ使えそうで安心です。今後他のフィラメントやカラーでの出方を探っていきたいと思います。

あとは曲面とかでどうなるかですね。焦点距離がかわるので端っこがぼやけるとかあるかも、それに対応するためのオプションRA Pro2も買ってはありますがたぶん連続刻印するのはやや手間なので、どれくらいの曲面(焦点差異)までが許容範囲なのかは探っていきたいです。

[プライム感謝祭] レーザー彫刻機xTool F1を買ってまった

Long story short, 以前から検討していたレーザー加工機(レーザー彫刻機)がAmazonプライム感謝祭でかなり安かったので買ってしまったよ。

■レーザー加工機とは?

3Dプリンターを使うようなクラフターはいずれレーザー加工機にも手を出す運命と言われています(当社調べ)。文字通りレーザー光を当てて物体を削ったり切ったりするクラフトツールです。素材でいうと木とか皮とかアクリル、金属、商材でいうとアクキーとかマグカップとかネームプレート、ドッグタグみたいなものにロゴやイラストを彫り込んでグッズを作れるという代物。イラストやデザインが得意ならグッズ作って売れば副業にもなると聞きます。今回興味をもたのは自分の3Dプリント品にマーキングを入れたかったというのが大きいです。ロゴや仕様フィラメント、ガイド用URLのQRコードなどを刻印できたらいいなと。マルチフィラメント対応の3Dプリンターといえど、そうした極細の文字や模様はそうそう綺麗には入れられないのです。0.2mmノズルを使えばワンチャンというところですが造型物全体の出力時間がめっちゃかかったり使える素材が限定されたりフィラメント詰まりのリスクが上がったりと0.2mmは難しいのです。というか0.2mmでも以前作ったキートップの文字刻印は厳しいなと絶望したことがあります。

レーザー加工機なら2Dプリンター並の解像度で文字や図形を彫ることができるのです(たぶん)。まぁ、3Dプリント造型物の積層痕もあるのでどこまで綺麗にいけるかは試してみないとですが。あんまり3Dプリント物にレーザーマーキングしてる動画って出てこないんですよね、、木とか皮とか金属の話ばかり。どこかショールームみたいなところや今は亡きDMM.make Akibaみたいなレンタルスペースがあれば見に行きたいなとずっと考えていましたが、なかなかそういうチャンスもなく、結局現物をみないままに特攻してしまいました。

■レーザー加工機の種類

レーザーを照射して物品を加工する機械の総称がたぶんレーザー加工機(Laser processing machine)ですが、その中にも刻印/彫刻が得意なレーザー彫刻機(Laser Engraver)/レーザーマーカーや、切断(型抜き)が得意なレーザーカッターなどがあります。最近はオールインワンな製品も多いですが、やはり得手不得手はあります。

レーザーの種別

まずレーザー自体にも種類があります。ダイオードレーザー/ブルーレーザー、赤外線(IR)(ファイバー)レーザー、CO2レーザー等。CO2は透明アクリルなども切断できますが工業用の大型機で数十万円~という規模感なのでハナから除外。家庭向け、SOHO向けレベルだと、ダイオードレーザー(もしくはブルーレーザー)かIRのどちらか、もしくは2ヘッドで切り替えできる両対応のものがほとんどな気がします。私見では家庭用のもっとも安いものはダイオード式で、中級機くらいになるとIRが追加されデュアルレーザー機という関係な気がします。ダイオード式は木、皮、紙、布、不透明のアクリルなどが得意でホビークラフトに幅広く対応できます。IRは金属やプラスチック向けという感じ。今回は3Dプリント品に刻印するのが主眼なので、IR機またはデュアル機に絞って検討しました。

ヘッド方式(X-Y ・ガルバノ)

次にレーザーヘッドの動かし方でX-Y式とガルバノ式という違いがあります。X-Yは文字通りヘッドが縦横に動いて軌跡を作る方式です。プロッタプリンターや多くの3Dプリンター、カッティングマシーンなどと同じです。対してガルバノ式はヘッドは一箇所に固定で、レーザを反射する鏡の角度を変えて広範囲にレーザーを当てる仕組み。DLPプロジェクターの親戚みたいなもんでしょうか。ChatGPTさんにイメージ図を描いてもらいました。文字がだいぶあやしいのはご愛敬。

ガルバノ式は物理的に稼働するヘッドがないので筐体が小型化できるのがメリット。またヘッドを縦横に動かすのと比べ、ミラーを高速に振動させるだけで軌跡が描けるので非常に高速。家庭/SOHO機ではポピュラーな方式です。一方で弱点としては、切断に使うと断面が傾斜してしまう点。固定のレンズ1点からの光が円錐状に広がっている(図の赤い部分)から当然なのですが、例えばアクキーみたいなものを作ったとして、手前面と背面で大きさが微妙に違ってきてしまいます。これが数mm厚のものを切った時にどれくらい気になるのか自分もまだ体験できてないのですが、ともあれ切断メインだとX-Y機に部があるようです。

早さと小型化のガルバノ、切断面の綺麗さでX-Yというところでしょうか。

悩ましい排気問題

レーザー加工機はいわばレーザーで物体を焼いているので、煙とか臭い、素材によっては有害ガスが発生します。室内で普通に使ったら大変なことになります。ガレージみたいな場所で使えればいいんですが生憎我が家にはそんな素敵スペースはありません。そこで大抵の機種には背面にファンのついた排気口があり、そこに接続できる専用空気清浄機がオプションとしてラインナップされています。これがまたなかなかのお値段したりして、総額を押し上げてきます。そう毎日使うわけでもないので庭でやるか?とか、窓にスポットクーラーとかで使うダクトをすけてそこに蛇腹パイプつないで屋外に逃がす(大気開放)するか?とか色々調べたり悩んだりしました。レーザー加工機の導入に当たって金銭面以外で障壁になるところです。

検討した機種

条件はプラスチック用なのでIRレーザー機であること。とはいえ木や皮のクラフトも興味がないわけではないのでデュアルレーザー機が第一選択でした。

また可能なら3Dプリンターで便利さを味わったWi-Fi対応機であること。制御PCとの距離を気にしなくて良いので、排気都合で設置場所が決められます。

後は実際の加工精度が目で見て確認できない中で、イメージするクオリティがどのくらいの価格帯の商品で実現できるか?という点。価格レンジでいうと数万~20万超えくらいなので結構違うんですよね。あんまり使わないかもなので数万円から始められると有り難いんですが、結局出荷物に使えるクオリティが出ないならそもそも買う意味がないわけで…

ここ2,3ヶ月で3メーカーの製品の間で揺れていました。実は2025年のAmazonプライム感謝祭でどれもセールになっていてさらに悩みました。

梅コース:ATOMSTACK P1

もっとも安価は候補はこれ。5Wのダイオード、1.2Wの赤外線のデュアルレーザー機でありながら数万円。ヘッドを付け替える方式で筐体も小さいので設置面でも有利。オプションも空気清浄機やマグカップやボトルに刻印する回転体ユニットも用意されています。アリエクだとフルセットでも8万円台くらい。使ったら結局欲しくなる可能性が高い空気清浄機を最初からセットで買っても10万円しないのは魅力です。

ただ日本Amazonでも普通に扱ってるものの、日本人のレビューもあんまりなく、特に3Dプリント品に刻印した事例が見付からずで、アリエクのカートにいれたまま踏み切れずにいました。

竹コース:LaserPecker 3 または 4

たぶん国内で1,2を争う知名度をもつブランドがLaserPeckerです。名前が好き。ATOMSTACKからするとぐんと価格帯があがりますが、その分、本格的なスペックです。たくさんのレビュー動画も上がっていてクオリティは問題ないだろうなと。LaserPecker3が珍しい赤外線オンリー機、4がデュアル機です。

ハンディさが売りで斜めに向けたり、スタンドから外して壁とかにも刻印しやすいデザインです。円錐状の保護カバーも含め、モバイル性が高い。一応前述のATOMSTACK、後述のxTool F1も底面パネルを外せば同じ様なことは可能ですが、ハンドルとかがついていて一番取り回しが良さそうなのはこのシリーズですね。逆に面白いのは別売りの自走ユニットがあり、1方向にしか進めないと思いますが、長い看板みたいなのを自分で動きながら刻印してくことができます。

ただ、通常のデスク使用の場合、写真に映っている円錐状のカバーだと素材をとっかえひっかえして連続加工するには不便という指摘をみて少しテンションが下がりました。レーザー加工では加工面との距離あわせが重要ですが、例えば同じキーホルダーを20個作りますって時に、毎回本来をスライド上下させていては毎回焦点合わせが必要になります。エンクロージャーのドアをあければすぐに材料を置き換えられるATOMSTACKやxTool F1と比べると不利だなと。壁とか看板とかに使えるのは面白いギミックですが冷静になると自分の使い方で必要か?とw。それよりは空気清浄機のホースをつないだ状態も含めごちゃっとした見た目にはなりそうなのが気になります。密閉度も弱そう。(ちなみに別売りでフルのエンクロージャーもあるようです)。

しかしこのブランドもAmazonプライム感謝祭直前くらいから公式サイトも含めたセールやクーポンが出ていて、3が15万円台、4が18万円台とそれぞれ数万円~8万ほど安くなっており、クオリティがおそらく担保されてる選択肢が、十万円台で買えるならチャンスかなーとまた気持ちが盛り返していました。

松コース:xTool F1

かなり初期から見た目含めかなり気になっていたのがコレです。目を引く鮮やかなグリーンがガジェット魂をそそられます。もちろんデュアルレーザー機。それでいて縦に長い分、フットプリントが小さいので、我が家の予定設置場所には一番フィットしそう。レビュー動画も多くクオリティも不安なし。レンズとプレートの距離を保ったままグリーンの保護カバーをスライドして対象アイテムを入れ替えできるので、たぶん連続加工時の効率もいいはず(想像)。

ただ高い(;´Д`)。本体単体で24万。Amazonプライム感謝祭直前だと2万OFFクーポンが出てたんですが、それでも20万切らない。その上、空気清浄機が数万してとても手が出ないので、無理してこれを買ったら排気は窓にダクト通すか、庭でしか使わないと割りきるかだなと思ってました。これも公式サイトでアカウント登録してカートに入れるところまではいってました。

そして向かえたAmazonプライム感謝祭の先行セール。なんとF1もセール来てました。上記の、

  • 本体単品
  • 本体+空気清浄機+スライダー+ロータリー台のセット

がセール価格でした。本体が普段24万弱くらいが18万。セットにいたっては通常総額で33万が26万くらいです。つまり普段の値段にちょっとだけ足せば、いつか追々欲しくなるかもと思っていたオプションパーツが3点まとめてついてきちゃう計算です。お買い得すぎます。初期投資は抑えたいので本体だけにするかどうかも悩みましたが、今年iPhone 17世代買ってないしいっかーとキヨミズりました。WindowsノートPC新調したいなとか3Dスキャナをブルーレーザー機に買い換えようかなとかも思ってましたが一旦全部白紙です。

AmazonのストアはxTool公式なので安心。公式Webサイトでもほぼ同額のセールをやっていて2%のポイントやオプション購入時の割引きクーポンが出てましたが、Amazonのポイントと抽選キャンペーンの方が魅力だったのでAmazonで注文しました。額面忘れましたが1万数千円くらいポイントがついたって表示されてた気がします。ので、実質総額が25万切ったくらいじゃないかなと。

あんまりこのブログでは取得価格のことを詳しく書かないですが、今回はあまりにもお得で選定動機にも強く影響したので記録も兼ねて記しておきます。

■オプション群でできること

F1用空気清浄機(通常49,900円)

文字通りF1の排気をHEPAフィルターや活性炭で綺麗にしてくれます。USB経由でF1本体からの連動制御も。そのケーブル長のせいで本体からあまり離しては設置できなそう。あと交換フィルターが1.7万もするのが難点。どれくらい使用できるのか記載もなく。

F1からこの空気清浄機にダクトパイプをつなぎ、空気清浄機からさらにダクトパイプをだして窓などに放出することもできます。居室なので極力臭いを出したくないので、窓にこういうのをつけて排気する予定。たぶんダクト径があわないので3Dプリンターで作ることになりそう。

回転台 RA2 Pro(通常40,860円)

円筒や球体に加工するための回転ユニットです。曲面はレーザーの焦点距離が変わってしまい、端の方が精密に加工できなくなりますが、このオプションで対象物の方を回転させて常に対称面をトップに持って来て距離を保つことでカバーします。

将来的にマグカップとかに刻印したくなったら買ってもいいかな、くらいでしたが、今回のセールでほぼ無料でついてくるくらいの感覚です。せっかくだからチャレンジしてみたい。

なお、さらに上位のRA2 Pro Plusというのがあって、レーザーマーカーでより精度を挙げられるっぽくて、どうせ買うなら1万円くらいしか違わないしRA2 ProいらんのでPlusを買いたいなと思っていたのですが、どうもPro→Pro Plusの差分パーツ群は単品でも買えるっぽいので、ほんならいっか、となりました。

スライドエクステンション(通常34,200円)

LaserPeckerが自走して長物に加工するのに対し、xTool F1では電動スライド台を追加して対象物をスクロールしながら加工する方式を採っています。スライドエクステンションはまさにその為のオプションです。造形エリアが横に4倍に拡張されます。

上位モデルのF1 Ultraだとカメラがついていて、ベルトコンベアの上に適当にパーツを並べると1つ1つの位置と向きを認識して同じ位置に刻印をするという大量生産向きの機能があるんですが、残念ながらF1ではそれはできないです。F1とF1 Ultraは兄弟機のようですが価格差が3倍くらいありとても手が出ないです。せめてこのカメラ認識機能だけはF1クラスのモデルに今後降りてくるといいなと思います。

正直、RA2 Proとスライドエクステンションは今すぐ必要というより、必要性を感じたら追々買い足せばいいか、くらいの気持ちだったんですが、普段の本体価格+3万くらいでで空気清浄機、RA2 Pro、スライド台がオマケでついてくる、くらいのバーゲンセールだったのでついセットでポチってしまいました。逆に後から買うとなると「ちょっと試しで自分用にマグカップ作ってみたいかも」くらいの気持ちでは買う踏ん切りがつきづらかったと思うので、このチャンスで全部揃えてしまえたことで、気軽にお試しできるようになったのも良かったなと思ってます。

■まとめ

ということで、これを書いている時点でまだモノは届いてないのですが、あまりにお得だったので紹介したくて先行して記事にまとめてみました。F1やLaserPeckerが気になっている人にはかなりチャンスだと思うので是非一緒に特攻しましょう

ちなみにATOMSTACKも普段よりは少し安いみたいですが、たぶんアリエクの方が安いですね。どちらもメーカー公式ストアっぽいですが、故障とかのサポートはどうなんだろ?アリエクで買っても国内サポート受けられるのかな?アリエクの方がオプションとのセットの組み合わせバリエーションが多いです。

もちろん商品が届いたらまた別途インプレは書いてこうと思います。DAISOでいろいろテスト用アイテムも買ってきました(^^;)b。乞うご期待。