LaserPeckerのLDSソフトウェアに新たに追加された機能が3Dグレースケールエンボスです。この機能はLaserPecker LP5で使用可能で、LP5と組み合わせることで、金属、石材、木材などの素材に迫力のある3Dエンボス彫刻を作成できます。このガイドでは、この機能の使用方法に関する必要な情報をすべて解説
レーザーエンボス加工（3Dグレースケールエンボス加工）とは何か
レーザーエンボス加工とは、レーザー光線を使用して材料の表面に浮き出た（3D）または凹んだ（沈み込んだ） デザイン を作成し、質感と深みを与える技術です。レーザーエンボス加工は材料を切り取って平らな画像や文字を作成する通常のレーザー彫刻とは異なり、表面を加工してスタンプやレリーフのように触覚的な模様を生み出します。3Dグレースケールエンボス加工は、LaserPeckerが開発したレーザーエンボス加工の高度な形態であり、レーザーエンボス加工機LP5で利用可能です。
レーザーエンボス加工に適したデザインとは何か
レーザーを使用して3Dエンボス効果を実現する際、すべての画像が適しているというわけではありません。これには深度マップが必要です。
深度マップとは、3Dコンピュータグラフィックスやコンピュータビジョン分野において、物体の表面と視点との間の距離に関する情報を含む画像や図を指します。
グレースケール深度マップ（最も広く使用されている深度マップの1つ）では、色の濃淡が異なる深度を示します：暗い領域は視点から最も遠い部分、明るい領域は最も近い部分を表します。
レーザーはこの情報を利用して刻印の深さを調整し、明るい領域を高い部分や隆起した部分、暗い領域を低い部分や凹んだ部分として表現し、これによって3次元的な外観を創出します。
深度マップもグレースケール画像の一種です。LaserPeckerで3Dエンボスを行う際、必ずしも深度マップを使って彫刻する必要はありません。グレースケール画像に明確な陰影やコントラストがあれば、十分に良好な彫刻結果を得ることができます。
下の比較は、加工前のグレースケール画像（左）と変換後の深度マップ（右）を示しています。ご覧の通り、深度マップを使用した彫刻はより繊細で層状感のある仕上がりとなる一方、グレースケール画像のみの彫刻はやや控えめな仕上がりになります。
通常の画像をグレースケール画像に変換する際、グレースケールの分布があまりにも均一で、明確な階調の変化がない場合、その画像は浮き彫り（リリーフ）彫刻には適していません。その場合、彫刻の仕上がりは立体感が弱く、三次元的な表現が不十分になります。
深度マップの取得方法
- インターネットまたはLaserPecker CraftZoneから深度マップを取得し、LDSにそのデータを取り込みます。
- 外部のソフトウェアを使用して深度マップを生成し、その後LDSにデータを取り込みます。
- LaserPecker LP5に付属のUSBフラッシュドライブには、いくつかのエンボス加工プロジェクトファイルが含まれています。
レーザーエンボス加工に適した素材とは
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レーザーエンボス加工は、制御された熱と表面の変形に反応する材料に最も適しています。最適な材料には、木材、石、スレート、真鍮などがあります。これらの材料は、レーザーが精密に浮き彫りや凹み加工を施すことを可能にします。
- 木
- 石
- 真鍮
- ....
木材や金属で3Dエンボス効果を出す場合、硬度の低い素材を選ぶことをおすすめします。彫刻の出力や深さを高く設定しすぎると、木材が焦げてしまう可能性があるため注意してください。
浮き彫り効果を使用して3D効果を出すだけでなく、ディザリングによる深彫りでも優れた彫刻結果を得ることができます。下の図をご覧ください。詳細な彫刻手順はここでは解説していませんが、以下のリンクから、LaserPecker LP5でディザリング方式を用いた3D彫刻の手順やコツをステップごとに確認できます。
LDSでレーザーエンボス加工を始める方法
パターンを選択し、「エフェクト」で3Dグレースケールエンボスを選び、その後陽彫りまたは陰彫りを選択します。
陰彫りと陽彫り
陰彫りは、レーザーを用いて素材を直接彫刻したいデザインやパターンの形状に沿って削り取る技法です。この方法により、周囲の素材よりも低く彫り込まれたデザインが作られます。
陽彫りもレーザーを使いますが、デザイン自体ではなく、その周囲の部分を削ることで成り立ちます。その結果、デザインが周囲よりも高く浮き上がった状態となり、立体的な浮き彫り効果を生み出します。
レイヤー数の設定
レイヤー数は、適用されるエンボスの層の数を指します。レイヤー数を増やすとエンボス効果は強くなりますが、処理時間も長くなります。逆に、レイヤー数を減らすと処理時間は短くなりますが、エンボス効果はやや弱くなる可能性があります。
また、レイヤー数を増やすことで、素材表面へのレーザー彫刻の深さも深くなります。レイヤー数は0から254までの整数で指定できます。
彫刻効果のプレビュー
レーザー彫刻設定パネルでは、「レイヤープレビュー」オプションでレイヤー数を選択することで、各レイヤーの彫刻効果をプレビューできます。これにより、選択したレイヤー数での彫刻内容を視覚的に確認できます。
最初や最後の数レイヤーが完全に黒または白で表示される場合は、処理時間を短縮するためにレイヤー数を調整すると良いでしょう。
レイヤー数：50
レイヤー数：100
彫刻設定
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彫刻設定は通常の彫刻と同様で、レーザー光源、周波数（1064nm光源を使用する場合）、解像度、出力、深さ、レイヤー高さの調整が必要です。 出力と深さは彫刻の深さに影響します。さらに、深さを増やすと各レイヤーの彫刻時間も長くなります。解像度が高いほど、より細かく深い階調が表現できますが、彫刻時間も長くなります。 レイヤー高さは各レイヤーの厚さを指し、有効範囲は0.01～1 mmです。また、各レイヤー彫刻後に電動ステージが下方向に移動する距離にも対応しています。 |
彫刻の深さが浅すぎる場合や、より深い階調を希望する場合は、出力と深さを増やしてみてください。逆に、彫刻が深すぎる場合は出力または深さを調整してください。最適な結果を得るには、レイヤー高さ0.01 mmが一般的に推奨されます。
柔らかい素材を彫刻する場合、各レイヤーの深さが0.01 mmを超えることがあり、焦点がずれて彫刻結果に影響を与えることがあります。この場合はレイヤー高さを増やしてください。
LaserPecker LP5に付属の真鍮コインを彫刻する場合、以下の設定を推奨します：解像度4K、1064nmファイバーレーザー、周波数60 kHz、出力100、深さ30、レイヤー高さ0.01 mm。所要時間：約5時間以上。
より良い彫刻結果や深い階調を求める場合、時間を気にしなければ、以下の設定でさらに良い結果を得られます：解像度8K、1064nmファイバーレーザー、周波数60 kHz、出力100、深さ30、レイヤー高さ0.01 mm。所要時間：約8時間以上。
スレートコースターを彫刻する場合、以下の設定を推奨します：解像度4K、1064nmファイバーレーザー、周波数30 kHz、出力100、深さ20、レイヤー高さ0.01 mm。所要時間：約10時間以上。
3Dグレースケールエンボス加工を開始する前の注意事項
USBフラッシュドライブを使用する
エンボス加工用のファイルは通常大容量のため、 3Dグレースケールエンボス加工にはUSBフラッシュドライブの使用が推奨されています。待ち時間を最小限に抑えるために、事前に .lpb形式のファイルをUSBフラッシュドライブに保存しておいてください。これにより、効率的で安定したエンボス加工が施せるようになります。
高速ファンを使用する
彫刻表面を塵から守るため、高速ファンを使用することをおすすめします。エンボス加工の間、使用する素材によっては金属の塵や煙が発生する場合があります。
清潔な彫刻環境を維持し、より良い彫刻を施すために、彫刻材料の近くに高速ファンを設置することをおすすめします。これにより、材料の表面を長時間にわたり塵から守ることができます。
L字型ポジショナーまたは他のポジショナーを使用してください
彫刻の際に発生する振動や不注意による長期的な位置ずれを防ぐため、ポジショナーの使用を推奨します。
レーザーエンボス加工後の手順
1. エンボス加工後の木材の処理
1064 nmのレーザーを低出力で浅く設定し、二次彫刻に使用することで、表面の焼けた黄色い残留物を清掃し除去することができます。
2. エンボス加工後の金属の処理
- 熱くなっていますので、彫刻された金属にすぐには触れないでください。やけどにご注意ください。
- LP5ファイバーレーザーは出力が20Wであるため、高出力レーザーと同じエンボス効果が得られない場合があります。1064 nmレーザーを低出力で浅く設定し、二次刻印に使用すると、表面の残留物を除去し、エンボス効果よりはっきりさせることができます。
- 真鍮の場合、表面浸漬用に特定の濃度で調整された専門の硫酸洗浄剤を使用してください。
- 他の金属の場合、エンボス加工後に表面を研磨することで、最善の効果を得ることができます。