前言

第一次站在雷切機前面，看著那道光束精準地沿著路徑把木板切開，我心裡想的是：「這根本就是科幻電影裡的場景啊。」從那天起，我就一頭栽進了雷射切割的世界。

雷射切割（Laser Cutting）是 maker 圈裡最實用的工具之一。它能在幾分鐘內把你在電腦上畫的向量圖，變成一塊精準切割的實體作品。不管你是想做模型、做禮物、做產品原型，甚至做藝術創作，雷切都能幫你從「想像」跨到「實體」。

這篇文章會帶你認識雷切機的基本原理、常見材料、切割與雕刻的差異，以及軟體設置的入門知識。如果你正在考慮要不要踏入雷切的世界，希望這篇能幫你建立一個清楚的全貌。

CO2 雷射切割機原理

雷射是怎麼產生的

大部分 maker 空間裡的雷切機都是 CO2 雷射。原理是在一個密封的玻璃管裡充入二氧化碳混合氣體，通電後氣體分子被激發，產生波長約 10.6 微米 的紅外線雷射光。

這道光束經過一系列反射鏡（通常是 3 片）導引方向，最後通過一個 聚焦透鏡（焦距常見 50.8mm 或 63.5mm）聚焦到極小的一個點上。聚焦後的光斑直徑大約只有 0.1～0.3mm，能量密度極高，足以瞬間汽化材料。

機器的主要結構

一台典型的 CO2 雷切機包含以下部件：

| 部件 | 功能 |
|——|——|
| 雷射管 | 產生雷射光，壽命約 2000-8000 小時 |
| 反射鏡（Mirror） | 導引光路，通常 3 片 |
| 聚焦透鏡（Focus Lens） | 將光束聚焦到工作面 |
| 工作平台（Bed） | 放置材料的區域，常見蜂巢板或刀條 |
| 排煙系統 | 抽出切割產生的煙霧與廢氣 |
| 冷水機 | 冷卻雷射管，維持工作溫度 |
| 控制板 | 接收電腦指令，控制運動與功率 |

常見的功率等級

  • 40W：入門級，適合薄材料（3mm 以下木板、紙張）
  • 60-80W：中階，能處理 5-8mm 木板、3-5mm 壓克力
  • 100-130W：進階，可切 10mm 以上木板，速度更快
  • 150W 以上：工業級或大型 maker 空間使用

我自己用的是一台 60W 的機器，對大部分專案來說夠用了。如果你是在 maker 空間共用設備，通常會遇到 80W 或 100W 的機型。

光柵型 vs 振鏡型

這裡補充一個新手常搞混的分類。上面講的 CO2 雷切機是光柵型（Gantry Type）— 雷射頭在 X/Y 軸的導軌上物理性地移動。這種機器工作面積大、可以切割厚材料，是 maker 空間的主力。

另一種是振鏡型（Galvo Type）雷切機。光束不是靠移動雷射頭，而是靠兩面高速旋轉的小鏡子來改變方向。振鏡型速度極快（尤其雕刻時），但工作面積較小（通常 110x110mm 或 200x200mm），主要用於金屬打標和精密雕刻。

對 maker 來說，99% 的情況你會接觸到的是光柵型 CO2 雷切機，所以本系列文章也以此為主。

工作面積的選擇

常見的工作面積規格：

  • 300x200mm：入門級，適合小型作品和測試
  • 400x300mm：中型，可以做大部分手作專案
  • 600x400mm：大型，做家具零件、大面積雕刻
  • 900x600mm 或更大：商業級，適合批量生產

選擇時要考慮你最常用的板材尺寸。比如台灣常見的椴木合板規格是 600x400mm 或 600x300mm，那工作面積至少要能放得下這些板材。我自己的經驗是 600x400mm 是最甜蜜的尺寸 — 大部分專案都夠用，不會常常需要裁切板材。

切割 vs 雕刻模式

雷切機其實有兩種主要工作模式，這是新手最容易搞混的地方。

切割（Cut / Vector Cut）

雷射沿著向量路徑移動，全功率穿透材料。結果是材料被完全切開，掉落到蜂巢板下方。

  • 使用 向量線條（路徑）
  • 功率高、速度相對慢
  • 線條通常設定為特定顏色（如紅色代表切割）

雕刻（Engrave / Raster Engrave）

雷射像印表機一樣，左右來回掃描，在材料表面燒出深淺不一的痕跡。可以呈現圖片、文字、漸層效果。

  • 使用 填充區域 或 點陣圖
  • 功率較低、速度較快
  • 可調整 DPI（每英寸點數）控制精細度，常見 300-500 DPI

線雕刻（Score / Vector Engrave）

介於兩者之間：沿著向量路徑移動，但功率不足以穿透材料，只在表面留下一道線。適合畫裝飾線條、摺線標記等。

我的經驗是：一個好的作品通常會同時用到這三種模式。比如做一個木盒，切割是外框和卡榫，雕刻是蓋子上的圖案，線雕刻是內部的裝飾線條。

常見材料選擇

木板

最常用的雷切材料，沒有之一。

  • 椴木合板（Basswood Plywood）：質地均勻，切口乾淨，3mm 是最常見的厚度
  • 密迪板（MDF）：便宜，切口焦黑較明顯，需要後處理
  • 原木薄板：紋理漂亮，但密度不均，參數需要微調
  • 常見厚度：3mm、5mm、6mm

壓克力（Acrylic）

  • 鑄造壓克力（Cast Acrylic）：雕刻效果好，邊緣會呈現霧白色，適合燈箱
  • 擠出壓克力（Extruded Acrylic）：切割邊緣透明光亮，但雕刻效果較差
  • 常見厚度：2mm、3mm、5mm
  • 透明、半透明、不透明都有

紙與卡紙

  • 極易切割，低功率即可
  • 適合做卡片、紙雕、包裝
  • 注意：紙張輕薄，要確認固定方式（磁鐵壓住或膠帶固定）

皮革

  • 真皮與人造皮都可以，但要確認材質
  • 切割邊緣會有燒焦的自然封邊效果
  • 適合做名牌、書籤、小配件

絕對不能雷切的材料

這點非常重要，請務必記住：

  • PVC / 人造皮革（含氯材料）：燃燒會產生氯氣，劇毒，會傷害人體和機器
  • 聚碳酸酯（PC / Lexan）：會燃燒、變色，效果極差
  • ABS：會融化、產生有毒氣體
  • 玻璃纖維 / 碳纖維：有毒氣體，損傷機器

不確定材料成分時，絕對不要切。 查 MSDS（材料安全資料表）是最可靠的方法。

材料採購建議

剛入門時不用花太多錢在材料上。以下是我的採購心得：

  • 椴木合板：台灣可以在蝦皮、露天找到，也可以去建材行或 DIY 材料店（如特力屋）。品質差異不小，建議找一個穩定的供應商後就固定跟他買。3mm 一片 600x400mm 大約 30-80 元台幣不等
  • 壓克力：壓克力行通常可以零售裁切，或者直接買整片自己用雷切裁。記得指定「鑄造」而非「擠出」
  • MDF：便宜大碗，練習時最划算，去五金行就買得到
  • 批量採購：如果你開始做量比較大的專案或商品，直接找材料廠商談批價，通常 10 片以上就有折扣

軟體選擇與設置

RDWorks

如果你的機器用的是 Ruida 控制板（大陸製機器非常常見），那對應的軟體就是 RDWorks。

  • 免費，但只支援 Windows
  • 介面有點陽春，但功能齊全
  • 可直接匯入 AI、DXF、BMP 等格式
  • 圖層管理用顏色區分：不同顏色可以設不同參數

基本設置流程：

  1. 匯入向量檔案（DXF 或 AI）
  2. 將不同用途的線條設為不同顏色
  3. 在圖層面板設定每個顏色的 速度（mm/s）、功率（%）、模式（切割/雕刻）
  4. 設定工作原點
  5. 傳送到機器

LightBurn

目前 maker 圈最推薦的雷切軟體，支援多種控制板。

  • 付費軟體（約 USD $60 起），支援 Windows / Mac / Linux
  • 介面現代化，操作直覺
  • 內建向量編輯功能，簡單的圖稿可以直接在裡面畫
  • 支援攝影機定位、旋轉軸等進階功能
  • 圖層系統強大，可預覽切割路徑
// LightBurn 圖層設定範例概念
Layer C00 (黑色): Mode=Line, Speed=10mm/s, Power=70%  → 切割
Layer C01 (紅色): Mode=Line, Speed=30mm/s, Power=20%  → 線雕刻
Layer C02 (藍色): Mode=Fill, Speed=200mm/s, Power=25% → 面雕刻

其他軟體

  • K40 Whisperer：專門給入門級 K40 機器用，免費開源
  • LaserGRBL：搭配 GRBL 控制板的雷射雕刻機
  • Inkscape + 外掛：部分簡易機器可直接從 Inkscape 輸出 G-code

安全注意事項

雷射切割看起來很酷，但安全絕對不能馬虎。

必要防護

  1. 絕對不要在沒有排煙的情況下切割：煙霧有害，尤其壓克力會產生刺鼻氣體
  2. 不要離開正在工作的機器：材料可能起火，你需要在旁邊隨時準備處理
  3. 準備滅火器：放在伸手可及的地方，CO2 滅火器最適合
  4. 戴護目鏡：雖然機器有外殼擋住，但開蓋調焦時要注意
  5. 保持通風：即使有排煙，工作環境也要有良好通風

常見意外與預防

  • 起火：最常見於切割紙張或薄木板時。降低功率、提高速度，不要讓雷射在同一點停留太久
  • 材料翹曲：壓克力加熱後容易變形，確保材料平整放置
  • 反射傷害：不要在反光材料（鏡面金屬等）上操作 CO2 雷射

日常維護

養成良好的維護習慣，機器才能長期保持好狀態：

  • 每次使用後：清理工作平台上的碎屑和殘渣
  • 每週：用棉花棒和鏡片清潔液擦拭聚焦透鏡和反射鏡
  • 每月：檢查皮帶張力、潤滑導軌、清理排煙管道
  • 每季：檢查冷水機的水質（如果是水冷系統），可加入少量防藻劑
  • 依需求：更換聚焦透鏡（如果有刮痕或燒蝕）、更換雷射管（功率衰減明顯時）

反射鏡的清潔尤其重要。鏡面上的灰塵和油煙會吸收雷射能量，不只讓切割效率下降，嚴重時甚至會燒毀鏡片。我曾經因為太久沒清鏡片，結果一片反射鏡中間被燒出一個小坑，只好花錢換新的。

你的第一次雷切：工作流程概覽

了解了原理和安全之後，讓我用一個簡單的例子串起整個工作流程，讓你對「實際操作是什麼感覺」有個概念：

  1. 設計：在 Illustrator 或 Inkscape 裡畫一個簡單的圓形杯墊（直徑 90mm），中間加一個圖案
  2. 匯出：存成 DXF 或 SVG 格式
  3. 匯入雷切軟體：在 LightBurn 或 RDWorks 裡開啟檔案
  4. 設定參數：外框設為「切割」模式（速度 15mm/s、功率 60%），圖案設為「雕刻」模式（速度 300mm/s、功率 20%）
  5. 放置材料：把 3mm 椴木合板放到工作平台上
  6. 對焦：用對焦尺調整焦距
  7. 定位：移動雷射頭到材料上的起始位置，按「邊框」功能確認切割範圍在材料內
  8. 開始切割：按下 Start，站在旁邊觀察
  9. 取出作品：等機器停止後，打開蓋子取出成品
  10. 後處理：用砂紙磨去邊緣的焦痕，上一層護木油

整個過程大約 10-15 分鐘。第一次做的時候會緊張，但做過幾次之後就會變得很自然。

小結

雷射切割是一門「入門門檻不高，但精通需要經驗」的技術。了解機器原理能幫助你在參數調校時更有方向感，認識材料特性能避免危險和浪費，而選對軟體則能讓你的工作流程更順暢。

我建議新手的學習路徑是：

  1. 先用簡單的幾何圖形（方形、圓形）在 3mm 椴木板上練習切割
  2. 學會調整速度和功率，觀察切口品質
  3. 嘗試雕刻模式，感受 DPI 和功率對效果的影響
  4. 逐漸挑戰更複雜的設計和不同材料

下一篇我們會深入探討向量稿的製作技巧，那是雷切工作流程中最關鍵的一環 — 畢竟，再好的機器也需要一份好的設計稿才能發揮實力。