木材加工実験 6

今回は再度黒檀にチャレンジしてみました。

強度100%速度20%で前回・前々回同様網目状にレーザ加工しました。

結果、かなり炎が出て危なそうなので止めました。
炎上しているにも関わらず貫通しない。
強度をあげるわけにもいかず、強度を下げても貫通しないと意味が無いため、戦略的撤退です…orz
まあ、以前の実験結果から予想はついていましたが。
前回までの成果は記事リンクからどうぞ

裏面

ここで何もせず止めてしまうのももったいないので、裏面も同じようにレーザー照射して加工してみました。
しかし曲がらず。
固いままです。

側面をみると

レーザが半分も届いていないような様子です。
ほとんどわかっていましたが、黒檀はレーザー加工による切断ができませんでした。
難しいです。

木象嵌

象嵌というのをご存知でしょうか？

とりあえず象とは関係ありません。
簡単にいうと、異なる素材の物を加工してた上で、貼り合わせ飾りなどの物を作る事です。
といっても意味が分かりにくいかと思うので、まずは今日の作品をどうぞ。

つまり、ここでは赤い木と白い木を別々に切って組み合わせて作ってみました。
赤い木はパドックという木です。狂いの少ない木です。

強度100%速度2.5%で加工しました。
貫通しやすいです。
一度加工しただけであっさり切れて部品が落ちていました。
さほど燃えもしませんでした。
パドックは実験では取り扱ったことないですが、レーザー加工しやすいかもしれません。

パドック

もう一つの白い木はサクラです。
こちらも強度100%速度2.5%としましたが、さくらは少し炎が出ていました。
加工後は黒くなっています。一度の加工で貫通していましたが、炎が出やすいので、速度3.0%ぐらいか、もう少し弱めにするほうがよいと思われます。

桜

加工したら部品を組み合わせます。

実はパドックの方は、サクラの切落とし領域より少し大きめに作ってあります。
illustratorでパスのオフセットを0.1mmとしています。
レーザー加工すると設計よりわずかに小さめに出来上がるので、その分を考慮に入れています。
経験から木の場合は0.1mmオフセットすることでちょうどよくなるように思います。


さらに2mmアクリルも切って組み合わせます。

接着剤は使っていませんが、ちょうどよくはまります。
アクリルの場合は木より削れる量が多いようで、もう少し大きめに作る必要があるかもしれません。

象嵌というのは歴史が古く、木同士だけではなく、金銀や石などを埋め込んだりすることもあります。アラブなどで見られます。日本でも木象嵌の芸術家がいます。かなりの高度な木材加工技術で、簡単にはまねできませんが、レーザーだと簡単にできます。

木材加工実験 5

木材加工実験の５です。

今日はチークです。
学術名：Tectona grandisです。南アジア（インドから東南アジアなど）にかけて分布し、
家具などに使われる硬めの木です。
黒めの色合いでまっすぐな木目が落ち着いた印象です。耐水、対虫です。

強度100%
速度4.0/3.5/3.0/2.5/2.0%です。
前回同様網目状の加工で比較しました。


2.0%は少し炎がでていましたが燃えているというほどではなく、比較的煙が多くでます。

表面

加工裏面

白い煙が出ていたせいか貫通していないところがあります。
チーク材の場合速度2.0ぐらいがちょうどいいようです。

曲がり具合

貫通していないところがあったせいかあまり曲がりません。
曲がり具合を測ってもよかったのですが、その前にあっさり折れました。
あまり曲げすぎると壊れます。

CubeXの評価

３DプリンタのCubeXに関してです。
今までも思うところはあったのですが、保証期間内だしもう少し長い目で見てみようかと思っていましたが、ようやくCubeXの保証期間が過ぎました。

率直な感想としては、「駄目な機械」です。

但し、値段に見合ってないという意味ではありません。

日本メーカーの作る機械の高い水準に慣れすぎたのかもしれませんが、そもそも製品として納得できるレベルではないように思います。

そもそもトラブルが多いです。

ここ数か月の主なトラブルについて挙げてみます。ほとんどすべて純正品使用時に起きたものです。

• ヘッド破損×３
• 1回目：フィラメントがノズルヘッド内部でずれているため、うまく入って行かないという説明をされました　→　ヘッドをはずして中の折れたフィラメントを除去して解決
• 2回目：ノズルヘッドが積層しているオブジェクトにぶつかり折れる　→　交換して解決
• 3回目：2回目と同様　→　交換
• フィラメント
• PLAが頻繁に折れる
• 日本のような気候だ（湿気が多い）とうまくいかないことが多いとのこと　→　折れるたびに付け直し。というか折れない工夫をしてから製品化するべきでは？
• フィラメントがまだ残っているにも関わらず出てこない
• フィラメントのカートリッジを開けると巻き方がいい加減で引っ掛かっていた　→　引っ掛かるたびに少し緩めてまき直し。一般ユーザがそこまで簡単に気づくとは思えない
• 造形台上下位置
• エンジニアが上下位置を調整しに来てくれたが、その後出力するとノズルが台に当たり台が傷つく　→　自分で調整して解決。マニュアルをよく見て自分で責任をもって調整すべき。　（これはCubeX自体の問題ではないですが）
• 調整しようとしてもノズルが造形台に激突　造形台上下位置のセンサー（金属部品）が取れているのが原因　→　よく報告されているエラーらしく、造形台交換で解決
• 更に言うと、台を交換してもらっても台がうまくはまらない　→　留め具のねじを緩めて調整しましょう　と言われその通りにして解決　（いまいち納得いかないけどうまくいったからまあいいかという言うことになった）
• これが原因でノズルに亀裂が入ったのではないかと思われる

いろいろと問題がありそうです。

いずれにせよこの機械は駄目な感じです。

Lecture

先日、大学内でfabricationに関する有志のレクチャーをする機会がありました。
fabricationというのは日本語にすると「モノづくり」といった感じです。

最近巷の「モノづくり」に関する関心はかなり上がってきているように思います。
幸運にも、僕は3Dプリンタやレーザーカッター、CNCを自由に使える環境にありますが、多くの人にとっては高価な加工機械であるのでまだ遠巻きに見ているという状況のようです。

まだ少数ですが技術者以外でも使い始めている人たちが出てきて、
様々な面白いものを作り出し、普及活動を行っているという状態です。
ただ、特に３Dプリンターに対して過剰な期待を持っている人たちも多いように思います。

つまり、過剰な期待を抱いている人たちにとっては、３Dプリンタやレーザーカッターは「誰でも」「何でも」「簡単に」つくれてしまう機械のような印象を持たれている感があります。
３Dプリンタもレーザーカッターも、かなり使いやすい便利な機械だとは思いますが、それぞれに使うためのノウハウがあります。

そこのむずかしさはなかなか理解されにくいように思います。

木材加工実験 4

木材の加工実験してみましたので、今日はそのレポートです。

今日の素材はケヤキです。
ご存知の通りケヤキは日本で自生し流通している木材です。
関東なら普通にそこらへんに生えています。

比重はそんなに高くありませんが、硬めの木です。
広葉樹で学術名はZelkova serrataです。

素材は東急ハンズで購入して使用しました。
5mm厚で規格が統一されているのが実験に都合良いです。

強度100%で速度を4.0%/3.5%/3.0%/2.5%/2.0%/1.8%(図の下→上）
としました。
速度が遅いほどエネルギー密度が高くなります。つまり1.8%が最も単位面積当たりのエネルギーが高いです。

表面裏面

図の上の方ほど火力が強く（速度が遅く）なっています。

これまでの加工からもわかる通り、速度を落としすぎると炎上し炭化してしまいます。
かといって、速度を落とすと貫通しなくなってしまい、加工が面倒になります。
そのため、貫通しつつ炎の出ないパラメータを探す必要があります。
更に、木材は多種多様で燃えやすい木もあれば燃えにくい木もあり、レーザ加工に都合がいいかどうかは通常のCNCなど切削の都合とは異なります。
そのため、種類によってそれぞれ試す必要があります。

いままでは単純な直線や鋸型の切断をしてきましたが、線の密集した細かい加工は熱量がたまりやすいせいか炎上しやすいという性質がわかりました。
そのため、今回は網目状の加工をしてみました。

線分の長さは10.0mmで段違いにしています。
5段分同じパラメータで加工しています。
線分間の距離は縦方向横方向共に2.0mmとしました。


加工中の様子ですが、
炎は2.0%以下（2.0%と1.8%）で出ていました。
表面と裏面が黒く焦げています。
しかし炭化というほどではありませんでした。

3.5%以上ではレーザーが貫通していないところもあるため、ケヤキでの最適な加工パラメータは速度2.5か3.0%ぐらいです。

こんな風に曲がります。

曲がる木

網目状にレーザ加工してみました。

加工面

使用したのはケヤキ材です。
実験として試したので上の方は少し焦げてますが、特に問題はありません。
実験の話はまたあとでレポートします。

普通の木ですが、曲がるようになります。

こんな風に曲がります。

あまり強く曲げすぎると壊れます。