CNC部品マーキング完全ガイド：レーザー彫刻、シルクスクリーン等の技術と実践ヒント

カスタムパーツにロゴ、文字、シリアル番号、その他カスタムデザインをどう追加するか？部品マーキング（ダイレクトパーツマーキング：DPM）は、カスタムCNC加工部品に識別・装飾ディテールをコスト効率よく付与する二次製造プロセスです。最も一般的な2つの手法はレーザー彫刻とシルクスクリーンです。

通常、部品マーキングは本格量産部品の必須工程です（多数の部品がある場合、シリアル番号等の識別子を追加するのが一般的）。もちろん、ほとんどの部品マーキングプロセスが比較的容易でコスト効率が良いため、試作から量産までCNCプロジェクトの全範囲でこのカスタマイズを見かけます。

本記事では一般的な部品マーキング手法を網羅し、各技術を最大限活用する実践的ヒントも提供します。CNC加工のより深い知識は、新人からベテランまで役立つ包括的ガイドをご覧ください。

レーザー彫刻とは？ロゴ、シリアル番号、部品番号の追加

レーザー彫刻は最も一般的な部品マーキング手法の一つです。高度に局所化したレーザーパルスを部品に照射し、薄い材料層を気化させてトラッキングコードを作成します。

部品材料に微小な隆起面を作るのではなく、レーザー彫刻は材料内部に掘り込みます。一般的に500ミクロン深度まで到達可能。主な用途：鋼とアルミニウム部品。

メリット

• ワークに力を加えずにマーキング
• 彫刻マークは非常に耐久性が高い
• 運用コストが低い（消耗品不要）
• 一貫した持続的な品質

デメリット

• 材料に熱ダメージを与える可能性
• マークは永久的（消せない）
• ステンレス鋼にはレーザーエッチング・彫刻不可
• 反射性・脆性・透明材料への彫刻は難易度が高い

スクリーン印刷とは？シルクスクリーンとも呼ばれる

スクリーン印刷はメッシュを使ってインクを基材に転写します。工業用マーキング手法の多くのミルスペック要件を満たします。

スクリーン印刷機はスキージブレードをスクリーンメッシュ上で動かし、開口部とグラフィックエリアにインクを充填。スクリーンメッシュはブロッキングステンシルや感光乳剤で画像を保持します。その後同様の印刷ストロークでスクリーンを基材に瞬間的に押し当て、メッシュ開口からインクを押し出して画像を転写します。

この手法は、すでに複数回の金属後処理を経た部品で最もよく見られます。リソグラフィやエッチング等の従来印刷手法より汎用性が高く、圧力下での印刷を必要としません。様々なインクでほぼあらゆる材料・物体にシルクスクリーン可能。プラスチックと金属の多くで良好に機能します。

メリット

• 幅広い材料と物体に適用可能
• インク堆積量を調整し、他プロセスを上回る膜厚と発色を実現
• 適用範囲と性能能力で最も汎用性が高い

デメリット

• 彫刻に比べ低速

ドットピンマーキングとは？ピンマーキング、インプレッションマーキングとも呼ばれる

ドットピンマーキングは、驚くほど幅広い材料に永久的な刻印を作成します。主に識別とトレーサビリティ目的で使用されます。ドットピニング機は振動工具を用いて、部品表面に均等間隔の小さな凹みを連続して形成します。

ドットピニングでは部品材料が凹みに押し戻されるため、焼却や切削ではなく、切りくず等の余分な材料が出ません。

メリット

• 立型・横型CNCマシニングセンタと旋盤の両方で使用可能
• 様々な工具ホルダーに搭載可能、CNCコントローラーから直接プログラミング可能
• コスト効率良く材料効率も高い
• シリアル化とトレーサビリティに最適
• 薄板部品に最適

デメリット

• マークは永久的
• 希望マークサイズにより異なるサイズのスタイラスが必要な場合あり
• 外部電源（バッテリーや空圧アクチュエータ）が必要

パッド印刷とは？

パッド印刷はシリコンパッドを使って2D画像を3D物体に転写します。シリコンパッドが平面から画像を拾い、平面・球面・円筒面・テクスチャー面・凹面・凸面等、多様な表面に転写できます。

シルクスクリーンと類似の結果を得られるため、後者を選ぶことが多いです。

メリット

• 屋内外用途に適した永久マーキング
• 多様な表面と仕上げに印刷可能
• コスト効率の良い生産（別途ラベル不要）
• 高速試作に対応可能
• 少量〜大量生産対応
• 単色〜フルカラー対応

デメリット

• 直径150mm超の画像は印刷困難
• 使用色数に制限あり

レーザーエッチングとは？

レーザーエッチングは部品に白黒マークを作成し、ほとんどの材料にロゴ等のカスタムデザインを永久的に追加する最も効率的なプロセスです。レーザービームに必要なエネルギーが少ないため彫刻より高速ですが、結果はかなり似ています。

部品をエッチングするには、レーザーで材料のマイクロ表面を加熱・歪ませます。これにより膨張し、エッチング面にテクスチャーが形成されます。レーザーエッチングはステンレス鋼以外のほぼすべての金属材料で機能します。

メリット

• 鮮明で詳細な画像
• 汎用性が高く比較的安価
• ドットピニングのように部品表面を変質させない
• 他レーザーベースプロセスより高速

デメリット

• 非研磨処理（粉体塗装、電着塗装、熱処理等）前にレーザーマーキングを統合する必要あり
• ステンレス鋼にはエッチング・彫刻不可

レーザーアニーリングとは？

あまり一般的でない部品マーキング技術ですが、レーザーアニーリングはステンレス鋼とクロムメッキ部品にマーキングする唯一のソリューションです。部品本来の耐食性を維持しながら永久マーキングを作れる唯一のプロセスだからです。

レーザーアニーリングは材料を彫刻するのではなく加熱し、表面の初期酸化クロム層下の鋼を化学的に変性させます。

表面を一時的に溶融点まで加熱します。この極短時間（ミリ秒単位）で酸素が表面下に拡散し、最表層下で制御された酸化を生成。表面が冷却固化すると、酸化が部品表面色を変化させます。結果は永久的で発色性があり、化粧的です。

最も重要なのは、レーザーアニーリングはレーザー彫刻のように材料を表面から除去しない（アブレーションしない）ことです。したがって保護層は影響を受けません。

アニーリングとエッチングの違いは、アニーリングが化学反応であり、材料表面を溶融させない点です。目視では差異は微妙です。主な用途：ステンレス鋼、クロムメッキ金属。

メリット

• 材料表面に永久的なマーク形成
• 金属表面を無傷に保ち、酸化による劣化を防止
• レーザー彫刻・エッチング・ドットピニングとは異なり、錆びを誘発しない
• 高精度（分解能200ミクロン）

デメリット

• 彫刻プロセスほど高速ではない

インクスタンピングとは？

部品カスタマイズの比較的シンプルなプロセスで、インクスタンピングはインクを含んだスタンプを部品表面に押し当てます。手動スタンピングの自動化版で、多くのプラスチックと金属材料で良好に機能します。

メリット

• 消耗品が安価（インク補充のみ）で経済的
• 様々な工具ホルダーに搭載可能、CNCコントローラーから直接プログラミング可能
• 拭き取りや軽いサンディングで容易に除去可能

デメリット

• 主に平面にのみ適用可能
• マークが完全でない場合がある

よくある質問

Protolabs Networkで利用可能な部品マーキングオプションは？

現在、カスタム部品向けにレーザー彫刻とシルクスクリーンを提供しています。

部品マーキングのコストは？

一般的に、レーザー彫刻で部品最終コストの約6%増、シルクスクリーンで約15%増となります。

レーザーエッチングとレーザー彫刻の違いは？

主な違い：レーザーエッチングは部品マイクロ表面を溶融させて隆起マークを作り、レーザー彫刻は材料を除去して凹みを作ります。両者とも高熱で金属表面に永久マーキングを残します。

部品マーキングで最も一般的な技術は？

最も一般的なのはレーザー彫刻で、Protolabs Networkでも提供しています。

Protolabs Networkへ部品マーキングで提供すべきドキュメントは？

ベクターファイル（AI、AutoCAD DWG、DXF）と、マーキング正確な位置を示すPDFを提供してください。

部品マーキングはリードタイムに影響する？

はい、カスタム部品注文のリードタイムが延長されます。レーザー彫刻で最低1日、シルクスクリーンで1〜3日以上追加されます。

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