Laserdioden

... Gravieren, Schneiden und Sintern mit Laserdioden

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Viktor
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Hier mal was für zum Anfang:
DIY Laser
Gruss Reiner

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Ich könnte es auf meine Tastatur schieben, aber nein ich war es selber.

Welche Laserleistung bräuchte man zum Platinengravieren (lokales verdampfen der Kupferschicht), welche um auch die Löcher in den Platinen damit zu bohren?

... ab etwa 60Watt gütegeschalteter NdYAG-Laser oder 50Watt Excimer-Laser

Allerdings brauchts beim NdYAG auch spezielle Verfahren, damit dir beim Durchbruch durch die Kupferschicht ins Epoxy keine Explosienskrater entstehen ...

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Viktor
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Laserdioden bis ca 300mW gibt es billig aus defekten DVD-Brennern. Dabei gilt: Je schneller der Brenner, desto leistungsfähiger der Laser.

Zum Papier, selbstklebende Folie oder dünne Kunststoffe oder Holz schneiden reicht es anscheinend
Habe selber einen grünen 30mW Laser, der schafft es gerade mal durch schwarzes Papier.

Mini-Laserschneider

Lasertest

Wäre doch eine Erweiterung unserer Repraps.

... ich habe von einem Fori im Laserfreak-Forum einen Stickstofflaser eingetauscht, der als Angaben 400kW Leistung, 300ps Pulszeit und 337nm Wellenlänge hat - hier ist ein baugleicher (nur mit einer Plexi-Kappe auf der Laserkammer) in Aktion zu sehen: [www.youtube.com]

Mit der Wellenlänge ließe sich schon so einiges bearbeiten - ich müßte mir noch eine Flasche mit Stickstoff und einen Druckminderer besorgen, um das Teil in Betrieb zu nehmen.

Dann werde ich sehen, ob bzw. wie gut sich der Strahl fokussieren läßt oder ob ich den eher als Pumplaser für einen Farbstofflaser verwenden sollte ...

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Viktor
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Hm, in der Elektrobucht gibt's für 600$ neue China-Laserschneider mit 40W CO2-Laser. Aber selbst die können mein Metall schneiden, nur gravieren. Kunststoffe, Pappe, Holz und Leder schneidet er allerdings wie Butter
Bei den Dingern stehen der Laser und das Werkstück still, man arbeitet mit Umlenkspiegeln.
Da stellt sich halt die Frage, ob man sich nicht so ein Ding kauft, und mit guter Elektronik versieht. Das ist sicher deutlich besser als ein gepimpter Mendel?

... hab' auch schon mal an sowas gedacht - bei mir ist's aber nicht so relevant, da ich zur Zeit meine CNC-Fräse zum Lasern verwende und die Laserköpfe einfach auf die Z-Achse schraube.

Diese China-Lasergravierer sind praktisch genauso aufgebaut, wie meine ersten Lasergravierer, die ich etwa 1994 für meine damalige Firma aufgebaut hatte ... allerdings habe ich damals nur luftgekühlte 5Watt-CO2-RF-Laser drin gehabt, da größere Leistungen weit oberhalb unseres Budgets lagen ...

Für die Laserdioden mit Glasfaser dran habe ich noch einen stabilen A3-Flachbett-Plotter, bei dem ich den Fokussierkopf an den Plotterkopf schraube und die Laserdiode mit Treiberelektronik ans Plottergehäuse klemmen kann.

Etwas mehr Aufwand muß ich nur fürs UV-3D-Drucken oder Lasersintern treiben - hierfür muß ich mir noch einen Aparat zum Zustellen der Arbeitsebene und Abziehen der Pulver- oder Resin-Oberfläche aufbauen. Ich habe zwar noch den motorisierten Tank (Umwälzung und Abstreifer) von dem alten STL-Drucker, der paßt aber nicht auf den Tisch meiner Fräse. Also entweder neben der Fräse aufbauen und die Laseroptik über einen Galgen darüber positionieren (schwingungsanfällig?), oder den XY-Galvo-Scanner zum Laufen bringen - dann kann ich das Teil separat, unabhängig von der CNC-Fräse laufen lassen ....

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Viktor
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Habt ihr mal nen Link zu den China-Dingern?

... einfach mal bei ebay nach "CO2 laser" suchen lassen: [www.ebay.de]

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Viktor
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Danke Viktor.. hab nach laserschneider oder laser cut gesucht..

Hallo zusammen

habt ihr eine Idee was man für eine Diode bräuchte um selektives Laser sintern zu ermöglichen ?
In letzter Zeit suche ich nach einer Möglichkeit mir solch einen Drucker zu bauen. Das große Probelm ist das ich noch keinen Verkäufer von Polyamid pulver oder überhaupt Plastikpulver finde. Kennt ihr irgendeinen Link wo jemand so etwas schon im "Self-Made " Style gebbaut hat ?

LG UEBE

... für dunkle thermoplastische Pulver geht's schon mit den 200mW-Dioden aus den DVD-Brennern, wenn auch recht langsam.

Für gut absorbierendes Metallpulver benötigst du etwa 2W auf 0.1mm Fokusdurchmesser - dafür hätte ich noch einige IR-Dioden mit angekoppelter Glasfaser und 5W oder 9W mit 975nm Wellenlänge da ...

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Viktor
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ich hab letzten in Ebay eine 300mw 808nm Laserdioden bestellt. War warscheinlich ein Fehler aber egal.
Fragen:
Wenn der Abstand zum Pulver nur wenige Millimeter betragen würden 300mw doch ausreichen oder ? Ich hab mir vorgenommen mit weisem Plastikpulver zu arbeiten also Metall fällt weg . Spielt die Farbe eine große Rolle ?
Und wie bringt man Laserdioden sauber zum laufen ? . bin mir leider nicht sicher ob die ,die ich bestellt habe eine Monitordiode haben.


ebay angebot:
[www.ebay.de]

Anmerkung :
Ich hab genug gelesen im Laserfreakforum um zu wissen das Neulinge und Leute die keine Ahnung von dem Thema haben immer einen Vortrag über die Gefahr bekommen. Ich nehme die Gefahr ernst und will auch nicht mein Augenlicht verlieren.

Würde mich über Antworten freuen.

LG UEBE

... weißes Plastikpulver ist mit der Leistung und 808nm nicht schmelzbar - hier kannst du aber etwas Ruß bzw. dunkles Pigmentpulver daruntermischen, damits darüber genug Energie absorbiert um zu schmelzen.

Ich würde eine Fokussierlinse vor die Diode setzen - hier sind typische Fokus-Abstände einige 10 bis 100mm, je nach 'Brennweite' der Linse.

Da du das Licht der Diode nicht siehst, merkst du erst, wenn was reflektiert oder sonstwie schiefgeht, wenn deine Netzhaut im Auge dauerhaft beschädigt wird - hier unbedingt eine Laserschutzbrille mit der passenden Wellenlänge verwenden (teuer) oder den Arbeitsraum komplett einhäusen und den Fokus über eine billige Web-cam beobachten.

Das andere Problem sind die hochgiftigen Dämpfe - hier unbedingt absaugen, filtrieren (Aktivkohlefilter) und die Abluft durchs nächste Fenster rausblasen ...

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Viktor
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Ok Danke schon mal für die Antworten .

also bei schwarzem Pulver könnte es funktionieren . Leider habe ich bis jetzt keinen anbieter gefunden.
Reicht es aus die Spannung mit Kondensatoren zu glätten und den Strom zu begrenzen oder muss da noch mehr dahinter damit die Diode nicht kaputt geht ?

... die Dioden über Spannung zu regeln ist schlecht - nimm besser eine konstantstromquelle wie den LM317 und begrenz den Strom mit einem entsprechenden Widerstand auf einen Wert unterhalb 90% des zulässigen maximalen Diodenstroms ... mit einem ausreichenden Kühlkörper 'leben' die Dioden dann ewig.

Hier habe ich eine Beispielschaltung zum LM317 für höhere Strome gepostet: [reprap.org]

Hier ein paar Datenblätter und Schaltungsbeispiele: [datasheetreference.com]

Für Ströme <1A benötigst du nur einen LM317 und einen entsprechenden Sense-Widerstand - z.B. 12.5 Ohm für 100mA durch die Diode, egal wieviel Spannung du anlegst - ich würde z.B. mit 5V drangehen.

Die Widerstände sollten 2W-Typen sein (4-eckige Keramik-Brocken), die Rechnung für den Strom ist glaube ich:

benötigter Strom [in A] = 1.25V / Widerstand

Für z.B. 150mA (0.15A) bräuchtest du also einen Widerstand von 1.25V / 0.15A = 8.33 Ohm

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Viktor
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Reichen die Dinger für Schneiden (Holz, Kunststoff ) und Sintern(Kunststoff, Metall) aus? Wie koppelt man da am besten eine Fokussieroptik an?
[www.aliexpress.com]
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[www.aliexpress.com]
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... viel zu teuer - frag mal bei Lumics an [www.lumics.com]

Da habe ich einzelne 975nm@9W-Dioden mit 0.1mm-Glasfaser und Faserstecker für 300€ Netto bekommen, ab 5 Stück sinkt der Preis auf etwa 200€ ...

Ich baue mir die Fokussierköpfe mit Rest-Linsen zusammen, die ich noch rumliegen habe, deswegen sinds alles Unikate.

Im Prinzip suche ich mir eine halbwegs passende Linse aus und positioniere sie so vor dem Faserende, daß der gesamte (mit etwa 10° Öffnungswuinkel) austretende Strahl kleiner als der Linsendurchmesser ist und der resultierende Fokus etwa im gleichen Abstand (oder näher) wie der Abstand Faserende-Linse ist ... ist der Fokusabstand größer, dann ist der Spot größer als der Faser-Austrittsdurchmesser (bei mir ca. 0.1mm), ist er näher, dann entsprechend kleiner mit höherer Energiedichte ...

Mit dem ausgemessenen Abstand und Linsen-Durchmesser drehe ich dann einen Fokussierkopf, der am hinteren Ende eine Aufnahme für das Faserende hat (bei mir meist ein M4- oder M5-Gewinde) und vorne eine Klemmaufnahme für dei Linse mit Überwurf-Ringhülse. Dann setze ich den Kopf zusammen, justiere den Fokus aus und klebe die Teile mit 2K-Kleber zusammen ...

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Viktor
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... zum Schneiden/Sintern - für helle/durchischtige Materialien benötigst du entweder kleinere oder deutlich größere Wellenlängen und viel mehr Leistung!

Mit 808nm kannst du helle Kunststoffe etwas besser schneiden, als mit 975nm ... mit 445nm noch besser ... am besten aber mit >3µm bis CO2-laser (10600nm). Bei dunklen Kunststoffen reichen schon 2W für dünne (ca. 1-2mm) Platten ...

Beim Sintern siehts etwas besser aus, da die Leistung hier durch Streuung/Absorption an den Pulverkörnchen besser absorbiert wird. Aber auch hier gilt - je dunkler das Material, umso weniger Leistung ist erforderlich ...

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Viktor
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Danke für die Antwort, Viktor.
Kunststoff ist für mich beim Schneiden eher eine Nebenfront - Sintern wäre interessant. Du hast da mal von einem dunklen Ligninpulver geschrieben, mit dem Du experimentierst. Hat sich das bewährt?
Wie sähe es mit Sperrholz aus?
Wenn ich das Rechenbeispiel in der Wiki richtig verstanden habe, schafft man mit 31W 1mm dickes Sperrholz mit 1mm/s zu schneiden.
Wenn ich nun 9W habe müßte ich also ca. 1/3 mm/s fahren, mit 3 W 1/10 mm/s, oder ist es da besser mehrere Male mit höherer Geschwindigkeit die gleiche Kontur abzufahren (um den Wärmeeintrag ins Material zu verringern, eventuell jedes mal Z ein wenig zustellen um den Fokus im Schnittgrund zu halten?)

... die Schnittleistung bei hellem Sperrholz ist relativ schwierig zu berechnen, da die inneren Laminierschichten oft dunkler sind und leichter/schneller durchbrennen.

Was manchmal hilft, ist das Auflegen einer dunklen Schicht, um den 'Einbrand' zu beschleunigen - dabei dampft etwas von dem dunklen Material auch auf das darunterliegende helle Holz auf, so das dann wieder etwas besser zu Schneiden geht.

Die Tests mit dem Ligninpulver und eher kleinen Leistungen (<2W) liefen ganz gut - hab's aber erstmal zurückgestellt und würde das auch eher mit dem Faserlaser machen, da ich damit deutlich schneller scannen kann, als mit den 9W oder 25W Dioden ...

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Viktor
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OK, also wäre mit einem 9W Diodenlaser Sperrholz machbar, nur eben langsam/mit mehreren Schnitten?
Mir geht es darum, daß ich mir keine riesige filigrane CO2-Röhre aufstellen will (die ja mit Nebenaggregaten auch ganz schön ins Geld geht und angeblich nach 1-2 Jahren hinüber ist). Wenn der Preis dafür eine geringere Geschwindigkeit ist (und sei es massiv langsamer), so ist mir das fürs erste recht. Ziel für dieses Gerät sing Sperrholzteile und Balsaholz für den Modellbau. Sintern ist eher zweitrangig derzeit. mit 1,5m Faserlänge sollte sich da ein ordentlich großer Verfahrbereich ausgehen, wenn ich den Laser bei Y/2 montiere. Das ganze käme dann n eine Spanplatteneinhausung mit Absaugung. Als Spülgas (koaxial mit dem Laser) hätte ich ölfreie Pressluft vorgesehen (Airbrush-Kompressor).

Was ist eigentlich, wenn man zu sinternde Pulver bis kurz vor den Schmelzpunkt vorheizt und dann den Rest mit dem Laser macht ?
Würde das dann nicht auch mit Lasern funktionieren, die weniger Leistung haben ?

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Soweit ich weiß wird das in kommerziellen Systemen so gemacht, allerdings muß die Temperatur halbwegs gleichmäßig sein. Lasersintern wäre für mich eher für etalle interessant und da sind wir bei Leistungen, die ich mir derzeit nicht leisten kann. Zudem brauchst Du dann ein Schutzgas, damit das Pulver icht abbrennt. Brennende Metallpulver sind gaaaaanz böse.

Naja, Metall ist ja auch schon was heftig, ich bin von Kunststoff-Pulver aus gegangen.

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Wie Gesagt Metall wäre interessanter als Kunststoff, ist aber weit außerhalb meines Budgets. Laserschneiden von Sperrholz und Balsa, eventuell sintern von Kunststoff reicht fürs erste. Wer weiß, vielleicht bau ich mir irgendwann, wenn ich viel zu viel Zeit und Geld habe ja sowas:
[www.reprap.org]

... mit Balsaholz habe ichs mal ausprobiert - ganz helles geht nur sehr langsam, da der Laser erstmal draufheizen muß, bis das Holz etwas braun wird, dann 'schießts' aber fast sofort durch ... außerdem gibts relativ breite 'Schmauchspuren' bzw. braune Ränder ...

Also könnte das mit Aufkleben einer dunklen Kunststofffolie, die nachher wieder abgezogen wird, viel besser funktionieren (auch gegen die braunen Ränder) - hab's aber so noch nicht getestet ...

Für Metallpulver-Sintern reichen für langsames aufschmelzen schon Leistungen um die 5W aus, da Metallpulver in dem Wellenlängenbereich (808-975nm) gut absorbiert. Aber ohne Schutzgas gehts nur mit Platin und Gold, da es sonst komplett oxidiert oder abbrennt ...

Was noch auszuprobieren wäre:
- das Pulver selber wird sehr schnell so heiß, das es auch bei kleinen Leistungen (2W) schon verdampfen kann!

- Ist es erstmal Aufgeschmolzen, führt der massive Metallkörper darunter die Hitze so schnell ab, daß es dann nicht mehr angeschmolzen werden kann ...

- die 'Kunst' ist also, den Übergang so hinzubekommen, daß die Körnchen an die darunterliegende Oberfläche 'ankleben', ohne wegzudampfen ...

- ist erstmal ein stabiler Sinterkörper aufgebaut, kann der in einem Temperofen 'fertiggebacken' werden oder mit einer Flüssigkeit (Flüssigmetall oder Polymer) imprägniert, damit er massiv oder 'dicht' wird.

Mit größeren Leistungen, bei denen auch das darunterliegende Metall mitgeschmolzen wird (z.B. mit dem 50W-Faserlaser) können schon im Aufbauprozeß 'dichte' Körper erzeugt werden, die kein 'Fertigbacken' mehr benötigen ... oder den Prozeß so umstellen, daß es kein Pulverbett-Sintern ist, sondern ein 'Direct-Melting', bei dem Pulver in den heißen Spot geblasen wird und massiv/glatt aufschmilzt, ohne die typisch 'sandige' Struktur des SLS zu bekommen ...

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Viktor
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Auch wenn's hier nicht so deutlich steht, aber wenn ich das richtig sehe, dann kommt für einen Lasercutter der im Hobbybereich schneiden soll (Sperrholz in brauchbaren Dicken also mind. 5mm, Acryl bis ca. 10mm, andere Kunststoffe) mit einer Laserdiode nicht sinnvoll zu realisieren ist, richtig?

Alles was ich über Laserdioden und Cutter-Projekte damit in letzter Zeit so gelesen habe, würde ich eher im Bereich Experimente einstufen - Papier, vielleicht Pappe oder hier und da mal etwas Balsaholz aber bloß nicht zu dick - zumindest ist das mein Eindruck. Ist der richtig?

Zwar sind über eBay mittlerweile wohl einige auch etwas stärkere Dioden zu kriegen aber mit 800mw wie hier (http://www.ebay.com/itm/180781956841?ssPageName=STRK:MEWNX:IT) kommt man wohl immer noch nicht wirklich weit oder? Mir fehlt leider absolut die Kenntnis um das Einschätzen zu können. Ich kann mit den Wellenlängen und in Abhängigkeit davon den Leistungststärken wenig anfangen bzw. kann sie nicht einordnen - ich weiss nur dass jedes halbwegs ambitionierte Lasercutterprojekt mit CO2-Tubes um 100W hantiert - da erscheinen 800mW doch im Vergleich dazu eher als Katzenspielzeug (und ja, ich weiss, dass dem natürlich nicht so ist).

Viktor, ich glaub du bist unter uns der da so richtig Ahnung davon hat - kannst du mir diesbgzl. eine Einschätzung geben. Ich peile in nicht all zu ferner Zukunft (2013/14) ein Lasercutterprojekt an und würde da frühzeitig gerne in die richtige Richtung gehen.

Danke!

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Frank

... das Problem beim Schneiden von hellem Holz, Papier und durchscheinenden oder hellen Kunststoffen ist die geringe Absorption im Bereich der heute verfügbaren Hochleistungslaserdioden.

Während das Licht eines CO2-Lasers bei organischen Stoffen zu 100% absorbiert wird, so daß hier schon 5Watt reichen, einen 'ernsthaften' Cutter aufzubauen, bräuchte man bei BluRay+Blau etwa 10 Watt und bei 808nm+975nm über 30Watt, um eine ähnliche Schnittleistung wie bei 5Watt CO2 hinzubekommen!

Mit den heute im DIY-Berich verfügbaren IR-Dioden bis (etwa 5 - 20Watt) und den 'blauen' 445nm-Dioden (bis 2Watt) und den BluRay-'UV'-405nm-Dioden (bis 300mW) kannst du also praktisch nur dunkle Materialien bearbeiten, da die das gesamte N-UV+sichtbar+N-IR-Licht absorbieren ...

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Viktor
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