CNC パーツ マーキングの説明:レーザー彫刻、シルク スクリーンなど – 専門家のヒントとテクニック

ロゴ、レタリング、シリアル番号、その他のカスタマイズされたデザインをカスタム パーツに追加するにはどうすればよいですか?部品マーキングは、部品に特別な識別や外観の詳細を与えるためのコスト効率の高い方法です。レーザー彫刻やシルク スクリーンなど、今日市場で一般的なパーツ マーキング技術を学びます。

ダイレクト パーツ マーキング (DPM) とも呼ばれるパーツ マーキングは、カスタム CNC 機械加工パーツにロゴ、レタリング、その他のカスタマイズされたデザインを追加するための二次製造プロセスです。パーツにマーキングを行う最も一般的な方法は、レーザー彫刻とシルク スクリーンの 2 つです。 

通常、部品のマーキングは、本格的な量産部品の製造に必要なステップです (部品の数が多い場合は、シリアル番号やその他の識別子を追加することになるでしょう)。もちろん、このカスタマイズは CNC プロジェクトのあらゆる分野で行われる可能性が高く、特にほとんどのパーツのマーキング プロセスが比較的簡単で費用対効果が高いためです。 

この記事では、部品にマークを付ける一般的な方法について説明し、部品のマーク付けテクニックを最大限に活用するための実践的なヒントも提供します。 CNC 加工に関するさらに詳しい知識については、当社の包括的なガイドを参照してください。このガイドは、新人エンジニアや便利な復習を求めている熟練エンジニアに最適です。

レーザー彫刻とは何ですか?ロゴ、シリアル番号、部品番号を追加する

レーザー彫刻は、パーツにマーキングする最も一般的な方法の 1 つです。レーザー彫刻では、高度に局所的にレーザーパルスを部品に送信することにより、レーザーが材料の薄い層を蒸発させてトラッキングコードを作成します。 

部品の材料に隆起した微細表面を追加する代わりに、レーザー彫刻は材料に食い込みます。一般に、レーザー彫刻は 500 ミクロンの深さに達することができます。レーザー彫刻の一般的な用途には、スチールやアルミニウムの部品が含まれます。

メリット

レーザー彫刻では、ワークピースに力を加えてパーツにマークを付けることはありません

刻印されたマークは非常に耐久性があります

低い運用コスト (消耗品は使用しない)

一貫した永続的な品質

欠点

レーザー彫刻は材料に熱損傷を引き起こす可能性があります

マークは永続的です

ステンレス鋼をレーザー エッチングまたは彫刻することはできません

反射性、脆性、透明なマテリアルを彫刻するのは難しい

スクリーン印刷とは何ですか?シルク スクリーンとも呼ばれます

スクリーン印刷では、メッシュを使用してインクを基材に転写します。このプロセスは、工業用マーキング方法に関する多くのミルスペック要件を満たしています。 

スクリーン印刷機は、スキージの隙間をスクリーン メッシュ上で移動させ、開いたメッシュとグラフィック領域をインクで満たします。スクリーン メッシュは、画像を備えたブロッキング ステンシルまたはエマルジョンを使用します。この後、同様の印刷ストロークが使用され、スクリーンが基材に素早く接触し、メッシュの開口部からインクを押し出し、画像を基材に転写します。 

この方法は、すでに金属の後処理ラウンドを数回経た部品で最も一般的に見られます。圧力をかけて印刷する必要がないため、リソグラフィーやエッチングなどの従来の印刷方法よりも汎用性が高くなります。さまざまなインクを使用して、ほぼすべての素材やオブジェクトをシルク スクリーンできます。シルク スクリーンは、多くのプラスチックや金属素材に適しています。 

メリット

スクリーン印刷は、幅広い素材やオブジェクトに適用できます

インクの堆積を変更して、他のプロセスに匹敵する色の膜厚を生成できます

スクリーン印刷は、幅広い用途とパフォーマンス機能において最も多用途です

欠点

スクリーン印刷は迅速なプロセスではなく、彫刻よりもはるかに遅い速度で印刷されます

ドットピーンマーキングとは何ですか?ピンマーキングまたはインプレッションマーキングとも呼ばれます

ドットピーンマーキングにより、メーカーはさまざまな素材に永続的な印影を付けることができます。これは通常、識別とトレーサビリティを目的としています。ドット ピーニング マシンは、振動ツールを使用して、部品の表面に一連の等間隔の小さなくぼみを作成します。 

ドットピーニングでは、部品の材料が凹部に押し戻され、焼き付けやフライス加工が行われないため、材料の余分な削りくずが残りません。

メリット

ドットピーンマーキングは、垂直および水平の CNC マシンセンターおよび旋盤で使用できます

さまざまなツール ホルダーに取り付けて、CNC 制御によって直接プログラムできます

コスト効率と材料効率が高い

シリアル化とトレーサビリティに最適

小さな板金部品に最適

欠点

マークは永続的です

希望するマークのサイズに応じて、異なるサイズのスタイラスが必要になる場合があります

外部電源 (バッテリーまたは空気圧アクチュエーター) が必要です

パッド印刷とは何ですか?

パッド印刷では、シリコン パッドを使用して 2D 画像を 3D オブジェクトに転写します。シリコンパッドは平らな表面から画像をピックアップし、それを平らな球面、円筒面、テクスチャ付きの表面、凹凸面などのさまざまな表面に転写することができます。 

このプロセスではシルク スクリーンと同様の結果が得られるため、後者を選択することがよくあります。

メリット

屋内および屋外の用途に適した永久マーキング

さまざまな表面や仕上げに印刷できます

費用対効果の高い生産 (個別のラベルを貼り付ける必要はありません)

迅速なプロトタイピングが可能

小音量から大音量まで)

単色からフルカラーの制作

欠点

直径 150 mm を超える画像は印刷が困難です

利用できる色の数には限りがあります

レーザー エッチングとは何ですか?

レーザー エッチングは、部品に白と黒のマークを作成し、ロゴやその他のカスタマイズされたデザインをほとんどの素材に永続的に追加する最も効率的なプロセスです。エッチングは、レーザービームのエネルギーが少なくて済むため、彫刻よりも高速ですが、結果はほぼ同じになります。 

部品をエッチングするには、レーザーを使用して、マーキングしている材料の微細な表面を加熱して変形させます。これにより膨張し、エッチングされた表面にテクスチャが作成されます。レーザーエッチングは、SS を除くほぼすべての金属材料に対応します。 

メリット

鮮明で詳細な画像

多用途で比較的安価

ドットピーニングのように部品の表面を変更しません

他のレーザーベースのプロセスよりも迅速

欠点

パウダー コーティング、電子コーティング、熱処理などの非研磨処理の前に、レーザー マーキングを組み込む必要があります

ステンレススチールはエッチングや彫刻ができません

レーザーアニーリングとは何ですか?

あまり一般的ではない部品マーキング技術であるレーザー アニーリングは、ステンレス鋼およびクロムメッキ部品をマーキングするための唯一のソリューションです。これは、部品本来の耐腐食性を維持しながら永久的なマーキングを作成できる唯一のプロセスだからです。 

レーザーアニーリングでは、金属を彫刻するのではなく加熱し、最初の酸化クロム層の下にある鋼を化学的に改質します。 

これを行うために、レーザー アニールでは表面が一時的に溶けるまで加熱されます。この短い時間 (ミリ秒のことです) の間に、酸素は表面の下を移動し、この最上層の下に制御された形式の酸化を生成します。表面が冷えて固まると、酸化により部品の表面の色が変わります。その結果、永続的で色彩豊かな、見た目の美しい仕上がりになります。

最も重要なのは、材料をアブレーションするレーザー彫刻とは対照的に、レーザーアニーリングは部品の表面から材料を除去しないことです。これは、保護層が影響を受けないことを意味します。 

アニーリングとエッチングの違いは、アニーリングは化学反応であり、材料の表面を溶かさないことです。違いは目には微妙です。一般的な用途には、SS およびクロムメッキ金属が含まれます。

メリット

マークは素材の表面に永続的に残ります

酸化による劣化を避けるため、金属表面はそのまま残ります

レーザー彫刻、レーザーエッチング、ドットピーニングとは異なり、レーザーアニーリングは錆びません。

高レベルの精度 (解像度 200 ミクロン) を提供します。

欠点

彫刻プロセスほど速くはありません

インクスタンプとは何ですか?

パーツをカスタマイズするための比較的単純なプロセスであるインク スタンピングは、パーツの表面にインクを付けたスタンプを押すことで構成されます。これはハンド スタンプの自動化バージョンで、さまざまなプラスチックや金属素材に適しています。

メリット

消耗品も安くて経済的（インク補充のみ）

さまざまなツール ホルダーに取り付けて、CNC コントローラーから直接プログラムできます

跡は拭くか軽く研磨するだけで簡単に除去できます

欠点

ほぼ平らな面で動作します

マークは完璧ではない可能性があります

よくある質問

Protolabs Network を通じて利用できるパーツ マーキング オプションは何ですか?

現在、カスタムパーツのレーザー彫刻とシルクスクリーンを提供しています。

パーツのマーキングの費用はいくらですか?

一般に、レーザー彫刻ではパーツの最終コストが約 6% 増加しますが、シルク スクリーンでは価格が約 15% 増加します。

レーザー エッチングとレーザー彫刻の違いは何ですか?

レーザー エッチングとレーザー彫刻の主な違いは、レーザー エッチングでは部品の微細表面を溶かして盛り上がったマークを作成するのに対し、レーザー彫刻では材料を除去して表面に凹みを作成することです。レーザー彫刻とレーザー エッチングはどちらも高熱を使用して、金属表面に永久的なマーキングを残します。

部品のマーキングに使用される最も一般的な技術は何ですか?

部品のマーキングに使用される最も一般的な技術はレーザー彫刻であり、Protolabs Network で提供しています。

部品のマーキングのために Protolabs Network にどのような種類の文書を提供する必要がありますか?

パーツのマーキングについては、マーキングの正確な位置を示す PDF に加えて、ベクター ファイル (AI、Autocad (DWG)、および DXF ファイル) を提供する必要があります。

部品のマーキングはリードタイムに影響しますか?

パーツのマーキングにより、カスタムパーツの注文のリードタイムが延長されます。レーザー彫刻の場合はリードタイムに最低 1 日かかりますが、シルク スクリーンの場合はさらに 1 ～ 3 日以上かかります。

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