木材は、木の幹、根および枝から出る繊維状構造素材の一般名です。木材は広葉樹（裸子植物）と広葉樹（被子植物）に大分されます。レーザー加工を検討する場合は、木材もその密度によって分類することができます。密度は主に樹種によって決定されます。例えば、鉄樹は非常に密度が高く、バルサは非常に軽い木材です。しかし、気候や土壌条件のような他の要因も、木材繊維の高密度化に関係しています。
木材は、おそらく、その美しさと物理的特性により、年代を通じて社会で使用されている最も汎用性の高い天然製品です。木は硬いですが、温度、水分および機械的方法で成形することができます。耐衝撃性があり、優れた強度対重量比を示します。しかし、これらの特性の多くは異方性があり、その有用性と美しさは、木目が表面に対して垂直に配向されたときに最大限に発揮されます。
ヒマラヤスギ、コルク、モミ、マツ、アメリカスギ、セイヨウトネリコ、カバ、サクラ、マホガニー、カエデ、オーク、ポプラ、チーク、クルミ
多様な
木材は、化学的レベルでは、地球上で最も豊富な有機物であるセルロースとリグニンの2つで構成されています。この化学構造は、レーザーエネルギーと相互作用すると部分的に燃焼します。木材にデジタルレーザー加工（DLMP）技術を使用した結果に影響を及ぼす主な要因は、密度とその均一性です。これについては、以下の個々の加工欄で更に詳しく説明されています。
木材とレーザーエネルギーの最も有益な効果は、素材アブレーションと素材の変質です。各加工については、以下の各欄で説明されています。
ギャラリー
素材のアブレーションは、素材を除去する物理的プロセスです。素材は上面から底面まで完全に除去されるか、または素材の上部から特定の深さまで部分的に除去されます。
木材はすべて、CO2レーザーエネルギー（波長=10.6μm）の優れた吸収材です。木材がレーザーエネルギーを吸収すると、光エネルギーを即座に分子振動（熱）に変換します。十分な熱によって、急速な分解や燃焼が引き起こされます。レーザーのパス内に直接ある素材は、蒸気と微粒子へとアブレーションされます。レーザースポットまたはパスのすぐ外側にある素材は、ある程度は熱を伝導しますが、完全かつ徹底した燃焼やアブレーションには不十分です。熱の影響を受けるこの領域は、しばしば「熱影響域」またはHAZと呼ばれています。表面品質は、黒ずんでどろりとしたものから、黒色ですすけたようになものまで多様です。これらの燃焼生成物の一部は水溶性であり、黒ずんだ残渣は水、クロスまたはプラスチックのブラシで部分的に除去することができます。
レーザー彫刻とは、素材を表面から特定の深さまで除去する加工です。これは、レーザー変調を厳密に制御することで可能になります。レーザーパワーを連続的に変化させることにより、テクスチャ、写真、そしてテキストや数字などの情報にレーザー彫刻を使用することができます。この例は、制御された深さまで材料を除去するために、どのようにレーザーエネルギーを制御できるかを示しています。彫刻木材は、木材の切断と類似した残渣を発生します。この残渣は乾燥すると固くなります。多くの場合、上面をクリーニングし、彫刻中に残渣を乾燥させたままにすることが望ましく、これによりコントラストを高めることができます。しかしながら、天然の木目の外観を改善する目的で彫刻部分を水でクリーニングすることもできます。
素材アブレーションでDLMP技術を使う場合、かなりの量の素材を気化させるためには十分なエネルギーが必要です。これにより黒ずんだ残渣が残りますが、前述したように原因は木材繊維の部分燃焼です。レーザー出力を減少させることで、実質的な素材除去をすることなく木材を黒ずませることができます。これは素材変質の一種であり、木材製品のレーザーマーキングに有用です。
レーザーエネルギーを使用して、バーコード、日付/ロットコード、シリアル番号、または部品番号など、人間や機械が読み取ることができる材料IDや材料情報を作製する場合、この加工はレーザーマーキングと見なされます。この画像例は、サクラ材にレーザーマーキングで作製されたサイズが小さいフォントを示しています。
複数の加工を木材に適用することができます。材料を動かしたり再固定したりする必要はありません。この例では、プロセスを組み合わせて四角形や円形を切り取り、文字やテクスチャを彫刻し、DLMP技術を使用して1つの製造ステップでサクラ材の細部の詳細をマーキングする方法を示します。
レーザー素材の相互作用は、ほとんどの場合、ガス状流出物や粒子、またはその両方を発生します。CO2レーザーを用いた木材の加工は、主にセルロース化合物の燃焼による、一酸化炭素、アクロレインおよびホルムアルデヒドを含む蒸気を発生します。その他高沸点を持つ固体やリグニンの不完全燃焼から生じる粒子も生成されます。加工木材からの流出物は、外部環境に排出しなければなりません。あるいは、最初に流出物をフィルターシステムで処理してから外部環境に排出することもできます。木材の燃焼はレーザー加工固有の現象で、炎を発生させる可能性があります。したがって、レーザー加工は常に監視する必要があります。
