レーザー初心者: K40 レーザーの入門 | 星台ABSテクノロジー株式会社

自宅まで配送できるのにわずか 350 ドルで済むのに、レーザーカッター/彫刻機に何千ドルも費やす必要はありません。確かに、高級な国産マシンほど優れたものではありませんが、勇敢な K40 はそれができる小さなレーザーです。 Al's Laser Emporium に行って、1 つ入手してください。確かに、中古車販売店の広告のように聞こえますが、どれくらい真実からかけ離れているのでしょうか? 続きを読んで調べてください。

レーザー切断機や彫刻機は何十年も前から存在しています。 3D プリンターと同じように、もともとは在宅勤務の人にとっては信じられないほど高価でした。趣味のレーザーに最も近いのは Epilog レーザーですが、小型レーザーシステムでも 10,000 ドルから 20,000 ドルの費用がかかります。数社が Epilog を導入し、非常にうまくいきました。特に Adafruit はラップトップレーザー彫刻サービスを提供していました。

過去 10 年ほどで状況は変わりました。中国が介入し、突然安価なレーザーが市場に出回るようになった。現在、さまざまな出力レベルで入手可能な低コストのレーザーモデルがいくつかあります。最も人気があるのは最小の 40 ワットモデルで、K40 と呼ばれます。数多くのメーカーがあり、長年にわたって多くのバージョンが存在しています。ただし、見た目はすべてほぼ同じです。青色の板金ボックスの背面にレーザー管が取り付けられています。切断コンパートメントは左側にあり、電子機器は右側にあります。以前のバージョンには、Moshidraw ソフトウェアとパラレルインターフェイスが付属していました。

K40 の仕組みはあまり変わっていませんが、電子機器は最新のステッパードライバーを備えた USB に更新されました。誤解しないでください、これらは「高品質」のマシンではありません。コストを抑えて構築されています。インターロックスイッチは存在しません。チューブの過熱保護が問題です。冷却水流量低下警報? いや、それは自分で注意したほうがいいよ。カッティングベッドは、思いついたものと、誰かが予備箱で見つけた部品を混ぜ合わせたように見えます。排気ダクトは切断領域に 3 インチの位置に配線されます。言い換えれば、これらはハッカーにとって完璧なマシンです。

私は何年も eBay で K40 や同様のマシンを観察してきました。もともとこれらの機械は中国から出荷されました。巨大な重いガスが充填されたガラス管が地球半周の旅に耐えられるかどうかは、とんでもないことだった。現在、機械の多くはカリフォルニアや本土 48 州内の他の港から出荷されています。機械はここ米国の倉庫に輸送され、テストされてから、良好なユニットが顧客に送られるのだと思います。

これらすべてを念頭に置いて、私は最終的に K40 レーザーを入手することに決めました。私の最初の問題は、どのレーザーを購入するかを決めることでした。 eBay と Alibaba では、さまざまなバージョンの K40 を販売する出品者がオークションで乱立しています。誰もが自分は他の人よりも新しくて優れていると言います。さまざまなアクセサリーパッケージやエアアシストなどを誇るものもありますが、価格も高くなります。最も熟練した eBayer さえも分析麻痺モードに陥らせるのに十分な情報があります。

結局、デジタルフロントパネルディスプレイを備えた、より安価な（ただし最安ではない）レーザーの1つを選択することにしました。私のモデルには、ベンチトップレーザーを転がしたい人のために、冷却水の温度表示とホイールも付属していました。

私は「今すぐ購入」ボタンをクリックして待ち始めました。 62ポンドの木箱に入った機械は西海岸から発送されるまでに約1週間かかる。そのため、安全装置を注文するのに十分な時間がありました。

K40は安いかもしれませんが、安全装備をケチたくはありませんでした。オンラインではレーザー保護ゴーグルのベンダーが多数あります。中国からはたくさんの製品が入手可能ですが、聞いたことのない会社に目を向ける危険を冒したくありませんでした。いくつか調べてみた結果、最終的にハネウェル製のものを注文しました。 Amazon では Prime で購入できるようにしていたので、K40 自体が発売される前に手元に届きました。どのペアを注文する場合でも、CO2 レーザーに対応していることを確認してください。レーザーには多くの種類がありますが、UV 医療レーザーから身を守るためのゴーグルは、K40 のような IR レーザーに関してはまったく役に立ちません。 IR 安全メガネは透明か、ほぼ透明です。ただし、沼地の標準的な安全メガネと間違えないでください。これらは特別に作られた素材で、他の安全対策が失敗したときに K40 が発する目に見えない盲目ビームから身を守るのに役立ちます。

レーザーは物を燃やしますが、残念ながらレーザーの内部で物が発火することはよくあります。大きなABC粉末消火器をプリンターの近くに置いています。ただし、それは一時しのぎにすぎません。粉末消火器を使用しなければならなかったことがあれば、粉末消火器がいかに厄介であるかをご存知でしょう。 K40 と研究室の残りの部分を安全に保つために、何らかの種類のガス消火器に投資する予定です。 CO2 と Halotron のどちらが地下室で使用するのが安全かに応じて異なります。

レーザーを稼働させたまま放置するつもりはありませんが、研究室には煙探知機も設置しています。最後に、K40 がサイレントキラーで部屋を満たさないようにするために、一酸化炭素検知器を追加しました。

Hackaday では開梱ビデオは公開していませんが、K40 を開梱したときに得た印象は、写真から想像するよりも大きいということでした。私のマシンのサイズは、幅 32 インチ x 奥行き 19.75 インチ x 高さ 10.25 インチでした。ありがたいことに、窓のすぐ近くに作業台スペースがあり、完璧な家になりました。

K40 レーザーは水冷式です。すべてのレーザーには、付属品の 1 つとして冷却剤ポンプが含まれています。届いたポンプは驚異のコストダウンです。これは、磁気的に結合されたインペラを備えた水族館または池のポンプです。使用後にポンプから 120 V 電源コードに水が滴り落ちているのを見て心配になりました。ポンプの裏蓋も密閉されていないことがわかりました。その必要はありません。モーターのステーターとコイルは黒色のエポキシで埋められています。ポッティングコンパウンドが所定の位置にある限り、モーターには何も入りません。冷却水を流すのに効果があるようです。ただし、レーザー管の寿命については完全に信頼できるとは言えません。将来的にはこのシステム用の MOD が登場する可能性があります。

冷却水には蒸留水を使用しています。これらの初期テストのための私の容器は、靴箱ほどの大きさの単純なプラスチック容器です。 1ガロンの水が入っており、ポンプは水没状態に保たれます。レーザーを数日間使用しない場合は、水を捨てて、入口ラインに息を吹き込んでチューブを空にします。

レーザーで物を切断すると、煙や煙が発生します。それは当然のことです。 K40 には排気ファンが付属していますが、控えめに言ってもかなり貧血です。文字通り、浴室の排気ファンをレーザーの裏側に貼り付けたものです。煙はケースの背面に開けられたスロットを通って排気ホースに送られます。私はすでに研究室の窓に大きなデイトンファンを取り付けています。ガードされていないブレードは明らかに危険ですが、信じられないほどの量の空気を動かします。純正の排気ファンと組み合わせることで、木やプラスチックの燃える臭いを妥当なレベルに抑えることができました。ただし、将来的にはストックエキゾーストをアップグレードする予定です。

これらのレーザーの 1 つをセットアップする最初のステップは、おそらく最も危険です。ミラーの位置を調整することです。これが私が良いレーザーゴーグルを購入した理由です。ドアを閉めた状態でレーザーの作業をすることは、ビームの行き先を制御できないため、通常はやりたくないことです。

常にレーザー保護メガネをかけたままにして、ドアを閉め、他の人が部屋に入らないようにしてください。私の真空管の位置が大きくずれていたため、ビームが開いたドアを通ってケースから出て、作業台の後ろの壁に小さな焦げ跡ができました。他の人がそこに立っていたら良くなかったでしょう。

K40 のミラーの位置を調整するためのビデオチュートリアルがたくさんあります。これは特に役立つと思いました。アイデアは、レーザードットがビームパス内の 3 つのミラーのそれぞれの中心に確実に当たるようにすることです。 2 つのミラーは XY テーブル上で移動するため、ミラーがどこに配置されていても、ビームが同じ場所に当たるようにすることが重要です。多くのチュートリアルで必要とされるペインターテープではなく、ポストイットを使用しました。焦げた跡は、濃い青色のテープよりも黄色のポストイットの方がはるかに見やすくなります。

これらの手順にはコンピュータは必要ありません。ステッピングモーターをオフにしてテーブルを手で動かすだけです。レーザーを発射するときは、フロントパネルのテストボタンをタップするだけです。最初に調整するのはチューブ自体です。私のチューブは位置が大きくずれていて、ビームはミラーにさえ当たりませんでした。チューブは 2 本の金属製スプリングストラップで固定されています。ゴムリングはストラップがガラス管を壊すのを防ぎます。より多くのゴムがシムとして機能し、チューブを垂直に整列させます。チューブの左側からシムの1つを取り外し、右側に追加しました。ネジを強く締めすぎると、K40 の最も高価な部品であるレーザー管が壊れてしまうため、これは面倒な手順です。

アライメントを調整した後でも、K40 がまだ正しく動作していないことがわかりました。ミラーとレーザー管をアルコールで掃除しましたが、効果はありませんでした。最後にフォーカシングヘッドを分解しました。そこで私は問題を発見しました。ヘッド内部には加工時の金属片が入っていました。これらの金属片がビーム経路にあり、ビーム経路を妨害しました。 45度ミラーと集光レンズを取り出し、鏡筒を丁寧に掃除しました。すべてが再組み立てされると、K40 はすぐに使用できるようになりました。

レーザーには、明らかに書き込まれた CD と USB スティックが付属しています。私のラップトップには CD ドライブがないので、USB スティックを差し込んだのですが、何もありませんでした。これは実際にはドライブではなく、レーザードライバーソフトウェアのロックを解除するためのドングルです。 K40 を使用する前に、USB CD ドライブを探しに行く必要がありました。ディスク上のファイル名のほとんどは中国語です。いくつか調べてみると、最終的に Corel Laser 用のファイルにたどり着きました。これは、K40 を駆動するプラグインを備えた Corel Draw のコピーです。 Corel Draw のコピーはほぼ確実に違法なクラックコピーです。 Adobe に乗り換えた友人から正規のベースコピーにアクセスできました。

簡単に言えば、CorelLaser にはツールバーがあり、Corel Draw にロードされた任意のイメージを切り取ったり彫刻したりできます。ただし、切断と彫刻はまったく異なるプロセスです。切断はベクトル演算です。レーザーは画像内のすべての線のパスをトレースします。彫刻はラスター処理です。レーザーは画像を 1 行ずつ、左から右、上から下に描画します。ソフトウェアでカットレイヤーと彫刻レイヤーを作成することで、同じデザインに対して両方のプロセスを実行することもできます。

ソフトウェアですぐに問題が発生しました。切断しようとすると、レーザーヘッドがゆっくりと動きました。動きの設定を変更してもダメでした。いくつか調べてみると、最終的に CorelLaser の設定ページが見つかりました。ここで「メインボード」の設定が間違っていることがわかりました。この値は、レーザーメインボードにシルクスクリーン印刷されたモデル番号と一致する必要があります。もちろん、メインボードはモデル番号が読み取れないように取り付けられていますが、携帯電話で簡単に写真を撮ったので、その問題は解決されました。私のモデルは6C6879-LASER-M2です。ボードのファームウェアの日付は 2018-01-08 であるため、ボードはそれ以降にビルドされたものと考えられます。

CorelLaser は大混乱になると予想していました。正直、半端じゃないです。確かにいくつかのおかしな癖はありますが、全体としては、ステッパーを駆動し、レーザーを切り替えるなど、本来あるべきことを実行します。私が見つけた最大の癖は線幅です。 Corel のデフォルトでは、線幅として「ヘアライン」が設定されています。これはレーザーカーフよりも大きいため、CorelLaser はこれを 2 つの平行なパスとして解釈します。 K40 で 2 つの近いパスをトレースすると、切り取ろうとしているものが広範囲に燃えて混乱してしまいます。解決策は、ドキュメント内のすべてを選択してを押し、F12 キーを押して線の幅を 0.001 mm に変更することです。 CorelLaser は期待どおりに動作します。

何を切る？他のレーザーカッターと同様に、切断される材料について考慮する必要があります。一般に、紙、布、メラミン、プレスボード、マットボード、コルク、一部のゴム、天然皮革、コーリアンと同様、木材も安全に切断できます。彫刻は、ガラス、石、アルマイト、スチール（レーザー彫刻コーティング付き）などの素材に実行できます。

プラスチックによっては、レーザーカッターで決して切断してはいけないものもあります。塩素を含むもの、特に PVC やビニール。 PVC を燃やすと塩素ガスが発生し、ユーザーは死亡します。塩酸は K40 をひどく錆びさせ、近親者が楽しむことができなくなります。塩素の簡単なテストは銅線燃焼テストです。これは、NYC Resistor の [Adam] と [Zach] による 10 年前のビデオで見ることができます。 ABS プラスチックも避けるべきものです。溶けやすいので切るのが面倒です。また、微量のシアン化物ガスも放出します。素材について不明な点がある場合は、レーザーを備えたハッカースペースのページを調べてください。彼らがレーザーでそれをカットしないなら、おそらくあなたもすべきではありません。

私たちは切断と彫刻をするためにここにいるのですよね？レーザーを学ぶ際の楽しい部分は、さまざまな素材に合わせてソフトウェアを設定する方法を理解することです。レーザーでは、3 つの変数を操作できます。レーザーの出力、速度、パスの数。レーザー出力は、K40 のフロントパネルによって制御されます。それは、ノブと不正確なミリアンペアメーター、または電力パーセンテージで表されるデジタル制御のいずれかです。複数のパスで切断することは、材料を一度だけ切断するよりも面倒なので、本当に必要なときのために保存してください。

いくつかのガイドが公開されています。このページは、特定の素材に対してどの速度とパワーレベルで実行するかを判断するための良い出発点であることがわかりました。私は通常、そのサイトの速度を使用し、その後、はるかに低いレーザー出力から始めます。スクラップでテストし、きれいにカットできるまで出力を上げ続けます。パワーが 50% 未満の場合は、通常はそのままにし、速度は調整しません。

使用したものは必ずメモしておくとよいでしょう。私のレーザーでは、50% および 320 mm/s で 1/8 インチのアクリルに深い彫刻が行われていることがわかりました。1/8 インチのバーチ合板の切断は、25% の出力と 5 mm/s で最も効果的でした。 K40 には品質管理が存在せず、ビームの焦点が重要となるため、あなたのデバイスは私のデバイスとは異なる可能性があることに注意してください。さらに、合板やアクリルなどの材料は、含水量やその他の変数に応じてバッチごとに変化する可能性があります。設定を調整するためのスクラップとして使用するために、必ず追加の材料を購入してください。

では、「ボーンストック」状態の K40 はどの程度優れているのでしょうか? 実際かなり良いです。 1/8 インチのバーチ合板と 1/8 インチのアクリルを 50% 未満の力で 1 回のパスで切断することができました。カットが完了するたびにパーツが文字通り外れてしまいます。これはレーザーなので、当然、木の端には多少の焦げがありますが、サンドペーパーで修正できないものはありません。拷問テストとして、Hackaday ロゴの .svg ファイルを CorelLaser にロードし、線幅を .001 mm に設定して、[実行] をクリックしました。 K40 は律儀に陽気なレンチを切り出し、ピースを元に戻すための小さなパズルを与えてくれました。彫刻のパフォーマンスも良好で、単純な白黒画像 (およびテキスト) を木やアクリルに切り出すことができました。これが、ラベル付きのライトやスイッチを備えたコントロールパネルを作成するのにいかに最適であるかがわかります。

K40 は安価なレーザー彫刻機/カッターです。ただし、変更せずに使用した場合でも、非常に有能です。そうは言っても、カッターは改造のための優れたプラットフォームです。きっと、私はエアアシストやより良いベッドなどを K40 に追加し、排気ダクトを減らすのに時間を費やすことになるでしょう。