Umbau eines Dentalscanners zu einem XY-Galvo-Gravierlaser

Hi,

ich habe einen alten Dentalscanner komplett zerlegt und baue damit einen XY-Galvoscanner fürs Lasergravieren/Markieren und Versuche zum Mikro-SLS auf.

Anbei ein paar Bilder vom aktuellen Zustand, bevor ich die 445nm-Diode durch einen IR-Faserlaser ersetze.

Die Dioden sind nicht wirklich für Galvo-Anwendungen geeignet, da bei den hier üblichen Abständen der Fokus kein Punkt mehr ist, sondern eher eine Linie (sieht man im 'Papierbild').

Mit einer aufwändigen 'Strahlformung' könnte das noch etwas besser werden, ein 'richtiger' Laser wie ein Faserlaser mit einem Spot-Durchmesser von etwa 0.02-0.05mm ist da aber viel interessanter

Hier noch ein kurzes Video von dem Teil in Aktion - [vimeo.com]

Bis zum WE will ich das Teil mit dem Faserlaser bestücken und das Gehäuse wieder draufsetzen, damit ich ein Safety habe ...

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Viktor
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... hab' das Programm heute soweit hinbekommen, daß ich auch Bitmaps zeilenweise ausgeben kann ... anbei zwei Beispiele, wo beim Vorderen das Bild ein 'dithered' SW-Bild ist, hinten als 8Bit-Graustufenbild.

Bei den hier verwendeten geringen Auflösungen ist aber kein wirklicher Unterschied zu sehen.

Mit der doch relativ geringen Leistung der 2W@445nm-Diode muß ich eine bestimmte Mindestzeit auf jeden Punkt draufheizen, bis das Material sich beeindruckt zeigt -- damit dauerten die Beispiele knapp 10 Minuten ... etwa 20 Sekunden für den Stern und QR-stamp, den Rest fürs Abzeilen des Bildes.

Mit Optimierung des Timings konnte ich das um mehr als das 5-fache beschleunigen -- knapp 2 Minuten für das Beispiel ... die blaue Laserdiode graviert dann aber nicht mehr, sondern ist nur noch als 'Sichtkontrolle' interessant.

Morgen gehe ich daran den Faserlaser und den/die Umlenkspiegel reinzubauen ...

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Viktor
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HI,

das sieht sehr cool aus und sehr beeindruckend.
Bin gespannt wie es weiter geht.

... nachdem ich mir reihenweise die kleinen Spiegel zerschossen habe und die kleinen Schowlaser-Galvos mit aufgeklebten 20x20x1mm-Spiegeln praktisch 'auf dem letzten Loch pfeifen' ... und die Spiegelchen bei >15W manchmal dann doch noch draufgehen, habe ich mich an was größeres drangemacht.

Das sind jetzt 40x40x6mm bzw. 40x50x6mm Spiegel -- und Servomotore, um die zu bewegen.

Mit den Servos ist das zwar deutlich langsamer als mit Galvos, dafür kann ich mit voller Laserleistung drübergehen, so daß ich damit statt wie beim Galvo 20x bis 50x auf einen Punkt draufzupulsen, mit deutlich höherer CW-Leistung jeweils nur 1x über den Punkt drübermuß ... oder einfach eine Linie Abfahren ...

Sollte damit immer noch 20x - 50x schneller sein, als mit dem Laserkopf auf der CNC-Fräse ...

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Viktor
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Hallo Viktor,

das is echt Klasse was du da gebaut hast! Ich bin gespannt auf die Fortschritte.

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video of my 3DR

... anbei eine 'Stellprobe', noch ohne Fokussierlinse und Laserkopf - der silbrige Zylinder unten, mit dem gelben Panzerschlauch ... um den einzusetzen muß ich noch die Ecke von dem Stahlrahmen wegsägen ...

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Viktor
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... "Ecke von dem Stahlrahmen wegsägen" -- ging mit der Bügelsäge nicht so einfach ... hab' sie weggeflext

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Viktor
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... abgesehen vom Controller (den ich gestern zerschossen habe, Ersatz kommt erst nächste Woche ), ist der innere Aufbau jetzt komplett.

Als nächstes probiere ich aus, was die Spiegel an CW-Leistung abkönnen ...

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Viktor
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Quote
VDX
... Als nächstes probiere ich aus, was die Spiegel an CW-Leistung abkönnen ...

... bei 50Watt mit dem standardmäßig auf 5mm kollimiertem Strahl wird der Spiegel nach ein paar Sekunden angegriffen.

Aufgeweitet habe ich nach einer Minute keine Veränderung am Spiegel, das Glas war danach aber zu heiß, als daß ich es anfassen konnte ...

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Viktor
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Eventuell Alu Kühlrippen rückseitig aufkleben?

Ka ob es das gibt, aber möglich wäre ja 50X50X2 Edelstahlplatten Planschleifen und Polieren bis sie wie ein Spiegel wirken?

... es gibt richtige Metallspiegel, die allerdings etwas mehr kratzempfindlich sind, als die beschichteten Quarzglas-Spiegel ... das kostet dann aber auch mehr, als die Glasspiegel. Selber Spiegel polieren dürfte mit 'Hausmitteln' eher etwas problematisch werden ... obwohl ich schon etwas 'Nano'-Schleifpapier mit 100nm und 20nm Körnung da hätte ...

Ich denke, daß die Erwärmung beim Gravieren weniger problematisch sein dürfte. Die Tests zur 'Zerstörschwelle' habe ich mit CW gemacht -- im Betrieb ist der Laser aber nicht dauernd an, sondern pulst immer nur ein paar Mikrosekunden lang, um dann eine Pause zu machen ... evtl. klebe ich noch je einen Thermosensor hinten dran, um bei Überhitzung eine Zwangspause einzulegen ...

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Viktor
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... ich hab's inzwischen geschafft, den XY-Galvoscanner auf Servos umzurüsten und alles soweit anzuschließen und einzurichten - anbei ein Video vom 'Einfahren' mit Editasc auf 2-achsig konfiguriert.

Muß jetzt noch schauen, welchen der Faserlaser ich dafür nehme ... der 80(120)Watt läßt sich besser modulieren, der 50Watt ist kleiner und paßt direkt unter das Scanner-Gehäuse ...

[vimeo.com]

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Viktor
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Respekt!

Hallo!

Ich war gestern in der Außenstelle der TU München in Augsburg. Die Jungs forschen dort mit jeder Art von 3D Druckern an neuen Verfahrensprozessen. Das war echt interessant.

Dort stand ein umgebauter EX-geschützter Drucker aus der Dentaltechnik, welcher Magnesium drucken kann. Dabei wird die Kammer mit Argon geflutet, um ein Entzünden des Materials durch den Laser zu verhindern. Auch stand dort ein Elektronenstrahldrucker, welcher ohne Probleme Wolfram drucken konnte. Temperaturen von 2500 Grad sind kein Problem sagte der gute Mann.

Weiterhin waren auch noch drei Pulverplastekisten zu bestaunen. Die Qualität ist echt gut. Was mich begeisterte war der gedruckte Radialverdichter aus Inconel incl Randschichthärtung durch Veränderung der Kammertemperatur und gleichzeitigem Anblasen mit einem rechnergestützten Druckluftstrahl.

Leider konnte ich keine Bilder machen. Aber wer in Augsburg ist, kann dort einfach vorbei kommen und wer nett fragt, darf auch was anschauen.

Wäre was für dich gewesen Viktor.

Gruß Sven

Hi Sven,

ja, das wäre interessant

Ähnliches, aber auf einem noch deutlich 'rudimentäreren' Level habe ich seinerzeit bei Jenoptik mit Excimer-Lasern (um 1992 herum) und beim LZH mit den ersten Metallpulver-DLM-Tests mit NdYAG- und CO2-Lasern (um 2002 herum) bestaunen dürfen!

Meine eigenen ersten SLS-Tests habe ich um 1990 herum mit einem 5W-CO2-Laser und Lötzinn-Pulver gemacht, das normal für Lötpaste mit einem Binder vermischt wird.

Seitdem habe ich mich in Richtung Laser etwas 'weiterentwickelt' und neben diversen Hochleistungslasern für Firmenprojekte auch Daheim einige dafür verwendbare Typen angesammelt

Die verschiedenen Metall-Pulver liegen schon länger bereit ... und eine Argon-Flasche mit Reduzierventil, Nadelventil und Düsen steht auch schon in der Ecke ... muß nur noch die Zeit finden, mich etwas intensiver damit auseinanderzusetzen ...

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Viktor
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Ich kenn deine Beiträge doch schon lange aus der Ecke.

Ja das war schon fein anzusehen. Allerdings kochen die auch nur mit Wasser...und Experten sind die nich. Du hast bei Jenoptik gearbeitet? Wo genau denn? Direkt in Jena?

Frag nur...weil ich aus Saalfeld stamme.


Beeindruckend war der Versuch, Aramidfasern durch Kuststoff zu ersetzen. Dabei wurden die Stützstrukturen direkt sphärisch gedruckt, um den Satteleffekt zu vermeiden.

Gruß Sven

Hi Sven,

Quote
Stud54
Du hast bei Jenoptik gearbeitet? Wo genau denn? Direkt in Jena?

Frag nur...weil ich aus Saalfeld stamme.

... nein, hab' die nur ein paarmal wegen Projekten zur Laserbearbeitung und Mikro-/Nano-Fertigung besucht, wobei wir uns etwas tiefer in die Materie-Laserstrahl-Wechselwirkung eingearbeitet haben.

Ich hatte damals versucht, Platinen mit einem gepulsten NdYAG-Laser herzustellen ... zum Schluß habe ich dann die Entwickler bei LPKF auf die Idee gebracht, das Kupfer nicht komplett durchzubrennen, sondern nur zu 80-90% und den Rest wegzuätzen

Ziemlich eindrucksvoll waren ihre Excimer-Laser (hab' das später mit einem Projekt beim IMM wiederholt - siehe anhängende Bilder) und ihre 'Nano-Drehbank', mit der Sie Linsen mit ein paar Zig bis Hundert Nanometern 'Oberflächenrauhheit' (wenn man das dann überhaupt noch so nennen darf) gedreht haben

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Viktor
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... und ein erster Test mit Laser auf etwa 20 Watt, 100µs Pulszeit:

[vimeo.com]

Hab' den Laser bis 80 Watt und etwa 200µs Pulszeit (ca. 50% Puls/Pause) ausprobiert ... die Spiegel haltens aus, allerdings habe ich damit noch keine wirkliche Dauerbelastung gefahren ...

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Viktor
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Na da geht ja was....chic chic....

Ach ja...die Jungs hier haben auch Versuche unternommen Platinen dreidimensional herzustellen. Allerdings mit mäßigem Erfolg.

Gruß Sven

... ich habe vor ein paar Jahren für eine Firma die Endmontage und Handhabungssysteme von Mikrosensoren entwickelt - die Teile wurden aus bis zu 6 dünnen Lagen aus Grünling-Keramikfolie zusammengestapelt und 'fertiggebrannt', wobei auf die jeweilige Folienschicht vorher Goldstrukturen aufgebracht und Löcher und Gräben eingearbeitet wurden, die beim aufeinanderkleben mit Goldpaste gefüllt wurden, um die 'Leiterbahnen' zu den darunterliegenden Schichten zu bekommen.

Im Ergebnis erhielten wir damit kleine Blöcke aus Keramik mit inneren 3-dimensionalen Goldstrukturen und Pads Unten, an den Seiten und Oben, auf die ich dann Siliziummodule aufgelötet oder Kontakpads aufgebondet oder mit dem Laser aufgeschweißt habe - hier (im drittletzten Bild) hatte ich mal ein Bild von einer der Laser-Hartlötverbindungen gepostet (mehr ging wegen NDA's nicht):
[www.reprap.org]

Mit ein paar mehr von den Lagen und 'mehrstufigem' Aufbau wären damit auch viel komplexere Teile mit z.B. eingebetteten IC's und elektronischen Bauteilen machbar -- statt Keramik-Layer gingen auch Kunststoff- oder Glasfolien.

Damals hatte ich mir überlegt, sowas in Kombination mit Kunststoff-3D-Druck und Laser-Auftragsschweißen bzw. SLS und DLM zu machen ... war aber wohl noch etwas zu früh ...

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Viktor
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