彫刻機用の60W青色レーザーでステンレスを積む。InMachinesがオープンソースの金属3Dプリンターを公開

金属の3Dプリンターを手元で動かそうとすると、まず壁になるのはレーザーだ。商用のLPBF（レーザー粉末床溶融結合）機の多くは数百Wのファイバーレーザーを積み、価格も設置条件も工場向けにできている。ドイツのInMachines Ingrassiaは、その光源をレーザー彫刻機向けの青色ダイオードに置き換え、ステンレスを積む試作機を組んだ。

同社は2026年11月13日、この「OISK Metal 3D Printer」の設計一式をGitHubのリポジトリで公開した。機械のCAD、制御基板の回路図と製造データ、22回の試験で詰めた造形条件までが並ぶ。ハードウェアのライセンスはCERN-OHL-S v2、写真や説明文はCC BY-SA 4.0だ。

彫刻機用のレーザーヘッドを、XYガントリーで動かす

InMachinesはハンブルク近郊のシュヴァルツェンベークに拠点を置き、オープンソースの工作機械の開発やファブラボの立ち上げ支援を手がける。今回の機械は、オープンソースの工作機械をそろえた市民工房（OpenLab）をハンブルク都市圏に広げる研究プロジェクト「Fab City」（ヘルムート・シュミット大学、2021〜2026年）向けの「Open Industrial Starter Kit（OISK）」の1台だ。

構成は、粉末側と造形側のシリンダーを並べ、ブレードで粉を敷き均して1層ずつ溶かすLPBFの基本形どおりだ。X・Y軸がレーザーヘッド、Z軸が造形側、A軸が粉末側のピストン、B軸がブレードを動かす5軸構成で、移動量はXが400mm、Yが200mm、Zが92mm。

光源は、彫刻機向けに売られているLASER TREEの「K60」。450nmの青色ダイオード6個を束ねた定格60Wのモジュールで、メーカーの試験データでは5台の実測が69〜71Wだった。スポットは0.15×0.25mm、焦点は40mmの固定だ。現行の試作機は、商用機のようにミラーで光を振るガルバノスキャナーではなく、ヘッドごとガントリーで動かして描く。

制御基板として、同社はRaspberry PiのマイコンRP2350Bを3個載せた「Metal 3D Printer Control Board V2」も設計した。1個目がオープンソースの制御ソフトgrblHALで5軸を動かし、2個目が監視と通信、3個目がガルバノスキャナーとファイバーレーザーを受け持つ。庫内の酸素と粉じんのセンサーもつなげる。スライサーは同社のOpen Lab Operating System（OLOS）を金属向けに拡張したもので、別のリポジトリでGPL-3.0として公開されている。

22回の造形で、316Lのベンチーが形になるまで

造形条件を詰めたのは、ライン・ヴァール応用科学大学に提出されたDharunjay Tiwari氏の学士論文（2026年10月21日付）だ。材料はガスアトマイズ法の316L（1.4404）ステンレス粉末で、粒径は公称10〜45µm。設定ワークブックには、2社の粉末の検査証明からgrblHALとスライサーの全設定までが入っている。

船体・甲板・操舵室まで形が閉じた最初の部品は、19回目の試験で造形した船の模型「3DBenchy」だった。積層厚0.075mmで463層、約6時間。レーザー出力は最初の数層で高く、本体部分で低くなるよう高さに応じて段階的に変え、本体の充填部分の体積エネルギー密度は13.2J/mm³と低い。開発チームは、層を重ねるうちに造形物にたまる熱を利用して、この値でも造形を続けられたと説明している。

リポジトリは限界も具体的に書いている。造形できる条件の幅を決めているのは熱の境界条件で、ビルドプレートのヒーターも庫内の予熱も冷却もない。寸法は一律に+0.23mm大きく出る。エネルギー密度にはレーザーモジュール由来の±15%の不確かさがあり、粉末面での出力は独自に測っていない。全体には「試作機1台で得た研究用の設定で、量産工程として認定したものではない」と但し書きがある。密度や引張強さなど、造形物の機械的性質の数値は今回の公開に含まれていない。

粉を閉じ込めるテントと、窒素をつくる設備

金属のLPBFを工房に入れるなら、機械本体より周りの設備の方が重くなる。機械は専用の封じ込めテントの中に置かれ、テントの空気は空気清浄ユニットで濾過しながら循環させる。テントの外には、8barの圧縮空気で動く膜分離式の窒素発生器、窒素のバッファータンク、真空ポンプが並ぶ。

暫定の部品表は「価格の入った、注文できる完成した部品表ではない」と自ら断り、レーザーの安全装備、保護具、粉末を扱う機材も対象外としている。60W級の可視光レーザーは直接光だけでなく反射光でも目を傷めるおそれがある。細かい金属粉は吸い込みの害に加え、条件によっては燃焼や粉じん爆発の危険もある。窒素は粉の燃焼と造形物の酸化を防ぐが、換気の悪い場所で漏れれば酸欠を招く。設計図が開かれても、この部分は使う側が自分で整えることになる。

商用機、ほかのオープンなLPBFとの距離

産業用LPBF機の一つ、EOSのEOS M 290は400WのYbファイバーレーザーを積み、造形範囲は250×250×325mm。OISKの光源はその約15%の出力だ。量産機と並べるより、LPBFの工程を仕組みが見える形で手元に置く機械と見る方が実態に近い。

同じ60W級の青色ダイオードを使う市販機もある。Kickstarterで資金を集めたMetal-Baseの「Metal 1.0」は、445nm・60Wのダイオードで造形サイズ128×100mm、一部組み立て済みの本体が9,000ユーロ（税別）、窒素発生器は1,200ユーロのオプションだ。

研究向けの先行例には、ミュンヘン工科大学（TUM）のチームが2024年にProcedia CIRPで発表した「reAM250」がある。センサーを組み込みやすいオープンアーキテクチャの研究装置だ。OISKの設計方針は、InMachinesのDaniele Ingrassia氏とヘルムート・シュミット大学のTobias Redlich氏らが同じProcedia CIRP（第142巻、380〜385ページ）に書いた論文にまとめられている。安価なダイオード構成と、ファイバーレーザーの構成を同じ機体で切り替えるという考え方だ。

HuRoCが11月1日に紹介したStudio 3e8の「Mesa 1」は、レーザーを使わず、密閉カートリッジの粉末を積んで内蔵炉で焼き固める卓上機だった。OISKは逆に、ばら粉を扱うLPBFの工程をそのまま開き、テントと窒素で囲う道を選んでいる。

HuRoC視点：日本の工房と町工場で動かすとき

OISKの公開が作り手に開いたのは、完成品の機械というより、金属をレーザーで溶かして積む工程の「中身」だろう。試験の記録やエネルギー密度の表、寸法のずれまで読めることは、AMを教える現場や、工程を自社で理解したい中小製造業にとって大きい。

日本の工房や町工場で動かすとき、レーザーと粉じんの安全管理、窒素の設備、造形物の品質保証は設計図の外側にある。金属粉末の保管や作業環境は所轄の消防署や労働基準監督署に確かめておきたいし、造形物を製品に使うなら密度や強度を測る手段も要る。逆に、町工場が持つ圧縮空気の設備や測定機、材料の知見は、この機械の足りない部分を埋める資源になる。CERN-OHL-Sは改良した設計を配るときに同じライセンスでの公開を求めるので、日本の工房が足した安全装置や治具も、次の誰かの出発点として戻っていく。

InMachinesは12月までに、ファイバーレーザーの構成を試験し、新しい制御基板を組み込み、部品表・CAD・組み立て手順書をそろえて公開する予定だ。工程が見えるようになると、工房の仕事は「何を、どんな条件で作るか」を考える方へ寄っていく。金属AMで「考える8：作る2」に近づく道筋は、この記録を読んで手を動かす人たちが引いていくことになる。

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出典

• Open-Industrial-Starter-Kit/metal-3d-printer（GitHub、InMachines Ingrassia） — 2026-11-13
• OISK Metal 3D Printer 設定ワークブック（同リポジトリ） — 2026-11-13
• OISK Metal 3D Printer 暫定部品表（同リポジトリ） — 2026-11-13
• Open-Industrial-Starter-Kit/OLOS-metal-3d-printer（GitHub）
• T. Redlich, D. Ingrassia, M. Moritz, M. Omer「Towards an Open source Metal 3D Printer: A Dual-Configuration LPBF Concept Based on Benchmarking and Design Analysis」Procedia CIRP 142, 380–385 — 2026
• InMachines Ingrassia GmbH 公式サイト
• Fab City – Dezentrale digitale Produktion für die urbane Wertschöpfung（dtec.bw、ヘルムート・シュミット大学）
• LASER TREE K60 60W/40W/20W Power Switchable Laser Module（LASER TREE）
• CERN Open Hardware Licence（CERN）
• EOS M 290（EOS）
• The Metal 1.0 — LPBF Printer（Metal-Base）
• ReAM250 - An open-source research platform for process monitoring and control in Powder Bed Fusion of Metals using a laser beam（TUM、Procedia CIRP 124, 295–300） — 2024