Cubiio 雷射雕刻機測試心得

一、前言

由於學校日前買了幾台雷射雕刻機(簡稱:雷刻機)，需要有人熟悉一下操作和測試，剛好我對這種東西挺有興趣的，所以就把這個工作攬下來囉(其實是自己想玩啦~~XD)。網路上對這款Cubiio的雷射雕刻機已經有很多開箱了，所以這邊就不再詳述。
這次測試的主要目的是在不同材質下的雷射雕刻的可行性及建議使用參數。

二、測試方式

1.測試材料

考量到未來可能會使用到的材質，所以本次選擇測試的材質為木頭(冰棒棍)、壓克力(1mm透明)及金屬(鋁罐)。

木頭部分：

使用市售之冰棒棍(15.5 cm X 2 cm)，為方便置於雷刻機中，將其對半裁切。

壓克力部分：

使用1mm厚度之透明壓克力板，並裁切為6 cm X 2 cm的大小，以方便雷刻。
由於透明壓克力容易讓雷射光線穿透，所以網路社群上有建議可使用油性簽字筆塗抹於壓克力表面。本次嘗試採用【簽字筆塗抹於上方】、【簽字筆塗抹於下方】及【使用黑色紙置於壓克力下方】等3種模式，以了解其差異性。

金屬部分：

使用市售的鋁罐飲料，剪裁為6 cm X 2 cm左右的大小，利用鋁片的內層並使用簽字筆塗抹於上方來進行雷刻。

圖1 本次使用的材料

2.測試格式及設定

根據Cubiio官方資料表示，建議使用Bitmap (bmp)格式，解析度: 254 dpi，像素格式：無壓縮之 8、24、32 位元，大小限制: 1000 x 1000 (像素)。所以這次的測試如圖2所示，規格為Bitmap (bmp)格式，解析度: 250 dpi，像素格式：無壓縮24位元，大小: 1000 x 1000 (像素)。

圖2  本次測試使用之圖檔

在設定部分:使用官方有使用轉檔程式，可將向量檔案轉換成G-code，使用G-code的確能夠使雕刻圖形更為精準，但考量到未來使用上的便利性及操作的難易度，故選擇新上線的【聰明雕刻】。

【聰明雕刻】可以直接將任何格式的圖檔，轉換為適合雕刻的樣態，但在使用前須先將硬體的韌體升級為v1.11e以上的版本，且Cubiio APP也要更新至1.3.0以上之版本才能使用。

在設定參數的部分皆使用預設的參數，但為了配合測試材料，所以將圖形的大小定義為5公分，可以看到這樣的定義以後，字體雕刻的部分就縮小為5 cm X 2 cm。

圖 3 測試圖檔之參數

三、測試結果

1.木頭部分

雷刻結果如圖4所示。由結果可知，雷射強度(P)及速度(S)的相對關係，會影響雷刻影像的清晰度。當強度愈低，雷刻紋路就愈淺；當速度愈快，雷刻紋路亦愈淺。

在最快速度條件下(S100)，雷刻時間皆為1分28秒(1:28)。強度75(P75)可以雷刻出較清晰的細節，若加強到100(P100)則線條邊緣會有過度燒焦的痕跡。
將速度減半的條件下(S50)，雷刻時間皆為1分37秒(1:37)。強度75(P75)亦能雷刻出較清晰的細節，加強到100(P100)線條邊緣亦有過度燒焦的痕跡。

由此可知，在相同速度下，雷刻的時間是相同的，並不會因為強度的不同而有所差別。而在測試條件中，【P75, S50】這組條件用於木頭雷刻會有較好之效果。

圖4 雷射雕刻木質材料之測試結果(P:強度，S:速度，時間)

若比較刻線填滿與未填滿的時間差異會發現，在未填滿的狀況下，速度100與速度50的雷刻時間為差距9秒；但在填滿的狀況下，速度100與速度50的雷刻時間差距為27秒。而在參數相同的情況下，有填滿與未填滿的時間差距分別為3分51秒及4分09秒。

圖5 雷射雕刻填滿與未填滿之時間差異

2.壓克力部分

本次嘗試採用【簽字筆塗抹於上方】、【簽字筆塗抹於下方】及【使用黑色紙置於壓克力下方】等3種模式(圖6)。其雷刻參數為:強度75，速度50 (P75, S50)。

圖6 雷射雕刻壓克力材料之3種測試模式

a. 使用黑色紙

由於透明壓克力的透光度太高，導致雷射穿過壓克力層，直接刻印在背面的黑色紙上方(圖7)，且壓克力層因受到雷射高溫的穿透而產生出油的現象(圖8)。

圖7 雷射雕刻壓克力材料之結果 (黑紙置於背面)

圖8 雷射雕刻壓克力材料所產生之出油現象

b. 使用簽字筆

將簽字筆分別塗抹於壓克力板的正反面，來進行測試。結果顯示(圖9)，不論簽字筆塗抹於正面或反面，皆可完成有效清晰的雷刻。若利用香蕉水將塗抹之簽字筆擦拭乾淨後發現，雷刻的紋路刻痕會出現在有簽字筆塗抹的那一面(圖10)，因此未來可以根據需求，選擇要將簽字筆塗抹於哪一個面上。

圖9 雷射雕刻壓克力材料之結果 (簽字筆填滿正反面)

圖10 將塗抹之簽字筆擦拭後呈現之雷射雕刻痕跡

3.金屬部分

在鋁片上用簽字筆塗抹上後，使用不同的參數進行雷刻後發現，刻印的效果非常差，感覺只有淺淺的一層而已(圖11)。

圖11 雷射雕刻鋁片之結果

再使用香蕉水清潔後發現(圖12)，幾乎都看不到刻印的痕跡，顯示雷射只刻在簽字筆塗抹層而已，在鋁片上完全沒有刻印下去。

圖12 雷射雕刻鋁片之結果 (使用香蕉水清潔後)

四、結論與建議

在這次的測試中，【強度75，速度50】這組參數所呈現的紋路較為清晰及精細。但因本次測試僅使用3種材料，未來在使用不同材質進行雷刻時，應針對當時使用之材質進行參數之調整，以得到較好之刻線呈現。

另外，雷射雕刻速度的快慢，影響的層面有很多：雕刻速度過快除了會影響刻線深度外，也可能會因刻線過淺而需要二次刻線，導致花費更多時間；若刻線速度太低，刻線處會長時間暴露在雷射高溫狀態下，不僅造成刻線縫變大，還可能會因導熱太多而影響刻線的美觀度。

根據官方資料，Cubiio的功率並不高，最大功率僅0.8瓦，因此對金屬的刻印效果有限。

在使用刻線預覽時，建議在設定中將【G-code 邊界預覽】打開(圖13)，如此在預覽時僅會呈現刻線內容之外框而非刻線內容，如此可以大幅度的減少預覽時間及更有效的定位。

圖13 Gubiio APP之設定介面