レーザー加工によるリビングヒンジ付き木箱 — フレキシブルなケルフパターン

将盒子设计为从三维形状展开的平面图样。布局包括：一个矩形底面，四个通过指接（相互咬合的凸舌与凹槽边缘）与底面相连的侧壁，以及一个通过活动铰链section与其中一面侧壁相连的盖板。指接是在一条边上切出的矩形凸舌，与相邻边上对应的凹槽咬合，粘合后形成牢固的机械互锁。凸舌宽度应与材料厚度相同（3mm胶合板对应3mm）。关键部分是活动铰链：位于盖板与侧壁之间的矩形区域，由一组紧密排列的平行切割线构成图案。所有切割线应设为红色矢量路径（这是大多数激光系统通用的切割标准颜色代码），雕刻内容则使用单独的颜色。

リビングヒンジは、平行な切り込み（カーフ）を交互に並べた格子状のパターンで、個別に曲がる薄い木の橋状の部分を多数作り、剛性のあるパネルを曲げられるようにしたものです。最も一般的なパターンは、交互の列にずらして配置された直線の平行な切り込みを使います。A列の各切り込みは、B列の二つの切り込みの間に位置し、レンガの壁のような配置になります。切り込みの長さ、切り込み同士の間隔、列の間隔によって柔軟性が決まります。切り込みを長くし、隙間を小さくするほど、より柔軟なヒンジになります。3mmのバーチ合板の場合、切り込みの長さを15〜20mm、切り込み端同士の隙間を1mm、列の間隔を3〜4mmにすると、折れることなくスムーズに90度まで曲がるヒンジができます。まず小さなサンプル片で試してください。切り込みが密すぎると木が割れ、まばらすぎると硬すぎて曲がりません。

合板シートをレーザーベッドに置き、レーザーの焦点を材料表面に合わせて、カットファイルを送信します。3mm合板を綺麗に切断できるよう出力と速度を設定してください。これはレーザーのワット数によって異なります（40WのCO2レーザーでは通常、最大出力で10〜15mm/sの速度で切断できます）。まず彫刻作業を実行し（表面のみの加工で、材料は動きません）、次に内部の切断（指組みのスロットとリビングヒンジ）を行い、最後に外周の輪郭切断を行ってください（外周が切断されると部品は自由になり、ずれて後続の切断位置がずれる可能性があるため）。リビングヒンジ部分では大量の切りくず（カーフデブリ）が発生するため、火災防止のために十分な排気換気を確保してください。切断後、シートを取り出し、すべての部品と廃材を取り外してください。

組み立てる前に、リビングヒンジ部分をゆっくりと繰り返し曲げて、慎重に屈曲させてください。最初の数回の曲げで、切り込み（ケルフ）の間に残っている木繊維が切断され、材料がほぐれます。曲げは少しずつ行ってください。硬いヒンジを一度で完全に曲げようとすると、割れる恐れがあります。やさしく5～10回屈曲させると、ヒンジがスムーズに動くようになるはずです。箱を組み立てるには、フィンガージョイントをかみ合わせます。各タブに少量の木工用ボンドを塗り、側面を底板に押し付けてください。ボンドが乾くまで、テープやクランプで接合部をしっかり固定します。これで、リビングヒンジ部分により、蓋が一体型の木製ヒンジでスムーズに開閉できるようになるはずです。

レーザーカットによる焦げ跡を取り除くため、すべての端面を軽くサンディングしてください。レーザーは切断面を炭化させるため、濃い茶色から黒色の縁が残ります。これをデザインの特徴として好むメーカーもいれば、サンディングで削り落とすことを好むメーカーもいます。必要に応じて仕上げを施してください。ミネラルオイルを塗るとシラカバの木目が際立ち、薄くポリウレタンを塗ると、より耐久性のある保護膜が得られます。リビングヒンジは機械的な要素であり、繰り返し使用すると疲労します。シラカバ合板のヒンジは、通常、ブリッジ部分に亀裂が入り始めるまでに数千回のサイクルに耐えます。より長持ちするヒンジにするには、ヒンジ部分に薄く柔軟性のある木材用仕上げ剤またはミネラルオイルを塗布してください。これにより繊維が潤滑され、疲労の進行が遅れます。完成した箱は、デジタルファブリケーションの核心的な原理を示しています。すなわち、精密な二次元の切断パターンを用いることで、平らなシート材から複雑な三次元の物体を製作できるということです。