ファイバーレーザー vs. CO2 レーザー vs. ダイオードレーザー: 3 種類のレーザー彫刻機とカッター

レーザー彫刻機とカッターは現在では一般的に使用されており、簡単に入手可能です。多くの人は、家をより素敵にするためのあらゆる種類のクラフト品や飾り、友人や家族への贈り物を作ったり、オンラインで販売して副収入を得るために使用しています。

すべてのレーザーマシンの中で、ファイバーレーザー彫刻機、CO2 レーザー彫刻機、ダイオードレーザー彫刻機の 3 種類のレーザー彫刻機が最も多くの人に使用されています。しかし、それらの違いや、どのレーザーが自分の用途に適しているかについては多くの人が迷うところでしょう。

これらすべてのタイプのレーザー彫刻機には、それぞれ明確な特徴、長所、短所があり、さまざまな目的に沿って設計されています

ダイオードレーザー彫刻機とは何ですか?

ダイオードレーザー彫刻機は、比較的手頃な価格で入手できるため、市場で非常に人気があります。

ダイオードは半導体で、p型材料とn型材料を組み合わせて作られています。ダイオードの片側は p 型、もう一方は n 型です。

p 型材料と n 型材料は接合しており、この接合は pn 接合と呼ばれます。この接合部からレーザー光が放射されます。

ダイオードの両端に電位差を適用した後、n 型の電子は p 型に向かって移動し、p 型の正孔は n 型に向かって移動します。これは LED と同様に機能しますが、出力は非常に強力でありコヒーレントで、単一の周波数で構成されています。高強度のために複数のレーザーダイオードが使用されます。これは一般にダイオードバンクと呼ばれます。

ダイオードからのビームはミラーを使用して偏向され、集束レンズを通過します。レーザービームを非常に小さいスポットに収束させ、激しい熱を発生させます。そしてそのレーザー光線が照射された物質は急速に蒸発します。

CO2 レーザー彫刻機とは何ですか?

放電管内で使用されるガスから名付けられた CO2 レーザー彫刻機は、1964 年に発明された最も初期のガスレーザーです。現在では、市場で最も一般的なタイプのレーザー彫刻機の 1 つとなり、さまざまな業界で広く使用されています。

CO2 レーザー彫刻機やカッターでは、放電管 (ガス充填管とも呼ばれます) に多数のガスが充填されていますが、CO2 の割合が最も高いため、このレーザーは CO2 レーザーと呼ばれます。放電管内のその他のガスは、水素、ヘリウム、酸素、窒素、キセノンです。

放電管の端には 2 つの電極があります。電極に高電圧が生じると、窒素分子が励起します。励起状態では、分子は準安定な振動状態にあります。これらの分子は、放電管内に存在する CO2 分子を励起します。励起された CO2 分子がヘリウム分子と接触すると、強力なエネルギーが光または光子の形で放出されます。これらの光子が材料のカットや彫刻に使用されるレーザービームです。

チューブから出てくる光またはレーザー光線は非常に強力です。接触した物体の温度を瞬時に上昇、蒸発させます。

ファイバーレーザー彫刻機とは何ですか?

ファイバーレーザーは最も強力なパワーを持つため、紹介するレーザーマシンの中で最も高価です。ファイバーレーザーは、CO2 レーザーやダイオードレーザーと比較すると非常に新しい技術です。ファイバーレーザーは、レーザービームを生成するためにダイオードのバンクも使用します。レーザーダイオードでレーザービームがどのように生成されるかについてはすでに説明しました。ここでも同じことが起こりますが、レーザービームが増幅され、最終的にレーザーの出力が増加します。

これらのレーザーは増幅システムを備えているため、単純な造りのダイオードレーザーとは異なります。レーザービームはグラスファイバーまたは光ファイバーケーブルを通過し、希土類金属によりレーザービームが増幅されます。

増幅されたレーザービームは非常に強力で、収束レンズに向かいます。集光レンズから出てくる最後のレーザーは金属をカットすることができます。

ファイバーレーザーの出力は約 2,000 ～ 4,000 ワットとCO2 レーザーやダイオード レーザーよりもはるかに強力です。産業用ファイバーレーザーはより強力で、出力定格は 10,000 ワットを超えます。

ファイバーレーザーは非常に高価なため、DIY や小ビジネスでの使用には適していません。ほとんどの場合、ファイバーレーザーは金属をカットすることができ、レーザーは寿命が長く、CO2 レーザーよりもはるかに長く使用できます。

ダイオード レーザー彫刻機、CO2 レーザー彫刻機、ファイバー レーザー彫刻機: どのレーザーを選ぶべきか?

1. レーザーでカットおよび彫刻できる素材

レーザーの種類を決める際には、彫刻およびカットできる素材とレーザーマシンの機能が重要になります。まず、カットが可能な素材であれば彫刻することも可能です。ただし、彫刻が可能な素材がカットできるとは限りません。カットの場合、彫刻に比べてより高いパワーが必要となるためです。

a. ダイオードレーザー彫刻機とに使用可能な素材

ＤＩＹでの使用や小ビジネスの立ち上げにレーザーマシンが必要な場合は、一般的により多くの素材をカットおよび彫刻できるダイオードレーザーをお勧めします。ダイオードレーザーマシンは、木材、合板、アクリル (不透明)、ボール紙、紙、革を簡単にカットすることができます。以下は、ほとんどのレーザーダイオードマシンでカット可能な素材です。

ダイオードレーザー彫刻機で彫刻できる素材は、木材、合板、アクリル、紙、革、金属、ガラス、セラミック、等があります。

b. CO2 レーザー彫刻機に使用可能な素材

CO2 レーザー加工機はカットにおいてはダイオードレーザー加工機よりも優れています。より幅広い種類の素材に対応しています。また、10,640nm の波長は非金属の大部分を吸収するため、CO2 レーザー彫刻機はほぼすべての非金属を加工できます。

CO2 レーザーは、木材、合板、MDF、アクリル (全色)、フォーム、紙、ボール紙、革、プラスチック、布地、ゴムをカットすることができます。 CO2 レーザーで彫刻できる素材は、アクリル (全色)、木材、合板、MDF、革、プラスチック、布地、ゴム、レンガ、セラミック、骨、およびコーティングされた金属です。

c. ファイバーレーザー彫刻機

ファイバーレーザーマシンは、非常に強力なため他のレーザーマシンではできない、ほとんどの金属と一部の非金属のカットおよび彫刻が可能です。しかし、ファイバーレーザーマシンは主にマーキングと彫刻に使用されます。アルミニウム、真鍮、銅、セラミック、タングステン、クロム、塗装金属、グラスファイバー、カーボンファイバー、ニッケル、プラスチック、木材、ゴム、銀、金、ステンレス鋼、合成皮革を彫刻できます。

2.レーザー出力

レーザー加工機のパワーについて考える前にいくつか知っておくべきことがあります。レーザー機器には 3 種類の出力定格があります。マシンパワー、レーザー電力、レーザー光の出力の3種類です。

マシンパワーとはマシンの入力パワーのことをを指します。レーザーの出力を表すものではありません。 2 つ目はレーザー電力で、レーザーモジュールが取得する入力電気エネルギーのことを指します。出力はレーザーモジュールに関連し、物体を彫刻したりカットしたりするレーザーの能力を表すものではありませんがレーザーモジュールの電力消費を把握するために使用します。

最も重要なパワーはレーザーの光/出力パワーです。これは材料をカットし、彫刻するビームの強さを表します。モジュールから出てくるレーザーには光学パワーがあり、購入する際にはレーザーマシンのパワーを見ることでそのレーザーマシンが何をできるかがわかります。

機械の出力定格は常に最高で、次にレーザー電力、最後にレーザー光出力が続きます。たとえば、ダイオードレーザーマシンの光パワーは 10 W、電力パワーは 40 W、機械パワーは 60 W です。レーザーの電力と光の出力を混同してしまうことがありますが、これは別のものです。したがって、比較のためには常にマシンの光パワーを確認する必要があります。

a. ダイオードレーザー彫刻機の光学パワー

ダイオードレーザーは、他のタイプのレーザー彫刻機と比較して光パワーが最も低くなります。通常は 5 ～ 40 W ですがこれまでに説明したすべての素材をカットしたり彫刻したりすることができます。この機会は低消費電力ではありますが小ビジネスに適しています。出力が低い場合、カットまたは彫刻に必要なパス数は多くなります。

xTool は、世界で最も強力なダイオードレーザーモジュールを導入しました。40W光パワー。このモジュールは非常に強力で、最大 18mm の木材をワンパスでカットでき、作業を迅速かつ高精度に行います。彫刻やカットの効率が向上します。

b. CO2 レーザー彫刻機の光パワー

CO2 レーザー彫刻機はダイオードレーザーより強力です。レーザー光線がより多くの熱エネルギーを提供し、光出力は 40 W ～ 300 Wです。この強力な光出力によりより多く種類の素材のカットや彫刻をすることができます。

c.ファイバーレーザー彫刻機の光パワー

ファイバーレーザーマシンは非常に強力で、金属もカットできるほどその威力は究極的です。これらのレーザーマシンの光出力は通常 2,000 ～ 4,000 ワットで、これは CO2 レーザーやダイオードレーザーの約 100 倍です。産業用ファイバーレーザーマシンはさらに強力で定格電力は 10,000 ワットを超える場合があります。

3)寿命

レーザーマシンを購入する際に考慮すべきもう 1 つの重要な点は、寿命です。たとえば、レーザーマシンの寿命が短い場合は、交換部品または新しい機械を購入することが必要になりその結果、より高価になる可能性があります。

最も寿命の長い機械はファイバーレーザーとされています。期待寿命は約 100,000 時間でこれは非常に長い寿命ですがファイバーレーザーは初期費用が比較的高額です。次に寿命が長いのはダイオードレーザーです。ダイオードレーザーの期待寿命は 25,000 ～ 50,000 時間で優れた耐用年数と手頃な価格を備えているため、小ビジネスに適しています。 最も寿命の短いものはCO2 レーザーで約5,000 ～ 8,000 時間です。したがって、CO2 レーザーは部品を頻繁に交換する、または機械全体を交換する必要がありますが、ダイオードレーザーよりもどちらの場合も少し高価になります。

簡単に言えば、

寿命: ファイバーレーザー > ダイオードレーザー > CO2 レーザー

4) 速度

レーザーの速度は光出力に直接比例します。パワーが高いほど速度も速くなります。ファイバーレーザーは CO2 レーザーの 100 倍の出力を持ち、最も高速であると言えます。次に高速なのがCO2レーザーです。ファイバーレーザーよりは遅いですが、ダイオードレーザーよりは高速です。ダイオードレーザーは最後に登場しますが、時間がかかるわけではありません。比較すると最も遅いですが、基本的には速いペースでカットと彫刻を行うことができます。厚さ8mmの合板を1秒間に1～3mmの速度でカットすることができ、非常に高速です。

40Wと20Wのダイオードレーザー彫刻機の彫刻速度の比較

5) 価格

最後に最も重要な要素、価格です。低コストでレーザー彫刻ビジネスを始めたい場合は、ダイオードレーザー彫刻機よりも優れたものはありません。非常にリーズナブルな価格で購入でき、寿命も長いです。したがって、すぐに優れた ROI が得られます。

通常、ダイオードレーザーは 700 ドルから 1500 ドルで入手できます。ビジネスの場合、ロータリーアタッチメントやエアアシストなどの追加のアタッチメントが必要になる場合があります。 CO2レーザーはその中間で一般的な CO2 レーザーの費用は約 3,000 ドルから 4,500 ドルです。しかしCO2 レーザーの寿命は非常に短いため、その点に留意する必要があります。市場で最も高価なレーザーはファイバーレーザーです。ファイバーレーザーは最も新しく、金属だけでなく一部の非金属もカットできるため、高価になります。価格は15,000ドルから20,000ドルです。産業用ファイバーレーザーのコストはファイバーレーザーよりもはるかに高価なため、小ビジネスでの使用にはファイバーレーザーを使用することをお勧めします。

最高のダイオードレーザー彫刻機およびカッター

xTool S1, は、当社の最新のマシンであり、現在入手可能なレーザー機器の中で最も強力な密閉型ダイオード レーザーカッターです。その主力のバージョンは、CO2 レーザーマシンと同等の出力である 40W ダイオードレーザーモジュールを備えています。 1回のパスで18mmの木材をカットすることができます。

S1 は彫刻セグメントとしても優れており、市場で購入できるダイオードカッターよりも高速です。600mm/秒の彫刻速度により、数分以内に彫刻作業が完了します。木、紙、革、布地、不透明なアクリルなど、一般的な素材をカット、彫刻できます。彫刻できる素材はさらに多く、濃い色のガラス、塗装された金属、レンガ、頁岩、大理石などがあります。

金属やプラスチックの彫刻には、専用の 2W IR レーザー (1064nm) も販売しています。最上位出力のバージョンに加えて、趣味や DIY 愛好家向けに、20W と 10W の 2 つの低出力バージョンも用意しています。

S1 の作業スペースは非常に広く、ベッドのサイズは 23.93 x 15.16 インチで、他社の製品よりも 40% 広く作られています。この作業スペースは、ほとんどの DIY プロジェクトに十分なスペースがあります。 AutoPassthrough™ テクノロジーにより、作業スペースの拡張も可能です。パススルースロットにより最大 118 インチの長さのオブジェクトを処理できます。

ほとんどの機械には、デザインを材料にマッピングするためのカメラシステムが搭載されています。 S1 は、先進的な Pin-point Positioning™ システムを搭載しています。いくつかの点をマークすることで、ソフトウェア上でオブジェクトのレイアウトをスケッチできます。

S1 は、平面、曲面、円筒面など、あらゆる表面を彫刻できます。 3D Curve Engraving™ テクノロジーは、表面の 3D モデルを作成し、焦点を動的に調整して凹凸のある曲面を彫刻できるように設計されています。円筒物への彫刻には、別のアタッチメント、RA2Proも利用可能です。

S1 は最大限の安全性を備えたクラス 1の レーザー製品であり、家庭用に設計されています。この機械には、レーザーガスと排気ガスを収容する密閉ケーシングが付属しています。このマシンにはレーザーフィルターの蓋が付いているため、ゴーグルは必要ありません。さらに、万が一蓋が開いてしまった時のための安全停止ボタンと火災時のために5方向の炎警報機能も付いています。

S1 は、初心者向けソフトウェア xTool Creative Space (XCS) を使用することでさらに操作が簡単になります。 1,000 を超えるプロジェクトのアイデアや、初めての方のためのチュートリアルにアクセスできます。人気のレーザーソフトウェア Lightburn も使用することができます。

主な特徴:

• 世界最強の密閉型ダイオードレーザー
• 選べる40W、20W、10Wの出力
• 金属およびプラスチック彫刻用の 2W IR モジュール
• クラス 1の レーザー製品
• 回転彫刻・曲面彫刻に対応

最高の CO2 レーザー彫刻機およびカッター

CNET、TomsHardware、CreativeBloq – すべての上位レビューサイトは次のように宣言しています。xTool P2は最高の CO2 レーザーカッターおよび彫刻機である。 P2 は、55W の光学出力と 600mm/s の最高彫刻速度を備えた強力な製品でダイオードレーザーよりも優れた吸収効率を誇り、ダイオードレーザーと比較して 3 倍の速さで材料のカットが可能。

マシンの作業スペースは非常に広く、ベッドのサイズは 26 x 14 インチです。これは、最大 118 インチのオブジェクトの作業を可能にする自動パススルースロットによりさらに拡張できます。

P2 の内部には、デュアル 16MP カメラシステムも搭載されています。作業スペースのリアルタイムビューを投影し、デザインを物体に直接ドラッグアンドドロップできます。複数のオブジェクトへの彫刻、つまりバッチ彫刻も行うことができます。DistiMaster™ 測距システムは、LIDAR テクノロジーを使用して正確な測定を行い、より正確なカットを可能にします。

P2 は、曲面や凹凸のある面での作業を可能にする CurveAce™ テクノロジーを備えています。この機械はオブジェクトの 3D モデルを作成し、そのデザインを物体の表面に直接マッピングします。

電力が供給されるとより注意が必要になるため、この点を考慮してxTool は P2 に複数の安全機能を追加しました。動作中の自動ロックに加え、緊急停止ボタン、複数の警報システム、優れた排気システムを搭載しています。さらに機械は完全に密閉されているため、レーザーにさらされる危険性はありません。 P2 には、このカテゴリーでは世界初となる防火キットも付属しています。

xTool P2 は、さまざまな小ビジネス向けに設計されています。木製アイテムの装飾やカスタマイズを検討している木工職人、スタイリッシュなアクリルアクセサリーを作成したいジュエリーデザイナー、または結婚式やパーティーをカスタマイズしたいイベントプランナー、どんなビジネスにもxTool P2 は最適なツールです。

主な特長

• 55Wの CO2レーザーモジュール
• 600 mm/sの最高彫刻速度
• ラージベッドサイズ: 16 x 14インチ。
• デュアル16MPカメラシステム搭載
• 曲面作業用の CurveAce テクノロジー搭載
• 回転彫刻のサポート

結論

CO2 レーザー、ファイバーレーザー、ダイオードレーザーにはさまざまな違いがあります。その主な違いは動作原理であり、これによりコスト、カット/彫刻できる素材、速度、寿命、パワーが異なります。小ビジネスにダイオードレーザーは最適な選択と言えるでしょう。ダイオードレーザーでは対応していない非金属を加工したい場合には、CO2 レーザーを使用できます。ファイバーレーザーは金属のカットには優れていますが、ビジネスに用いるには適していません。

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