Laserdioden-Kopf zum Folienschneiden oder Sintern

War das heute auf der EuroMold? Wenn ja muss ich deinen Stand übersehen haben

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Grüße
Marco

Thingiverse

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loco
War das heute auf der EuroMold? Wenn ja muss ich deinen Stand übersehen haben

... ja - Halle 8, Stand G88

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Viktor
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... da unsere Partner-Firma mit der Entwicklung eines "proffessionellen" Laserdiodenmoduls (bzw. mit dem schnellen Schalten von Strömen mit 10A bei bis zu 200kHz oder 5µs Impulsbreite) nicht richtig klarkommt, habe ich mein "Provisorium" redesignt und leichter bestück- und einbaubar gemacht (die nächste Version wird evtl. mit SMD-Bauteilen nochmal deutlich kleiner werden).

Hier im Bild - oben meine erste "provisorische" Variante von vor 3 Jahren, die ich damals auch in Endkundengeräte verbaut habe, darunter die neue Version mit einem Nanite841 statt ArduinoPro-Clone für die Pulsformung und Leistungsanpassung:





Mit dieser Beschaltung und rein passiver Kühlung schalte ich bis 9Ampere (bzw. bis 25Watt Laserleistung) von CW bis 100kHz oder kleinere Ströme bis 500kHz ohne größere Über-/Unterschwinger beim An-/Abschalten der Leistung (scheint dabei wohl das größte Problem zu sein).

Bei Belastungstests habe ich mit "Verstärkung" der stromführenden Leitungen aber auch schon bis zu 30 Ampere mit kurzpuls-PWM bei 1:10 Ratio geschaltet, ohne daß das überhitzt hat ... bei 60A wurde es dann doch etwas heißer ... bei 80 Ampere hat's dann trotz mittlerer Kühlkörpertemperatur von nur 40°C die Gehäuse der MOSFET's geschmolzen

Die MOSFET's sind (mit guter Kühlung) bis 170A Puls- bzw. 95A CW-Belastung spezifiziert ... bei über 40A scheint aber nur Aufschrauben auf Kühlkörper nicht mehr zu reichen

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Viktor
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... wie's ausschaut, ist der Nanite841 auch so empfindlich gegen "EMP's" (ElektroMagnetische Pulse bzw. Hochlast-Übersprechen), wie der Nanite85 - wenn ich den Strom auf knapp 3A erhöhe, habe ich eine gute Chance, daß der Bootloader von dem Chip gelöscht wird

Bei den Wattuinos habe ich das Problem nicht, also habe ich den kleinen Nanite841 wieder durch den größeren (robusteren) Wattuino (bzw. ArduinoPro-Clone) ersetzt.

Damit komme ich ohne Probleme auf Ströme bis über 10A und Pulse bis 1µs, ohne daß der Prozessor das Programm "vergißt"

Anbei ein Bild von dem neuen Modul:




... und die Signalform bei einer Einstellung von 1.6A (gemessen Spannungsabfall von 160mV an einem 0.1-Ohm-Widerstand) und 10µs-Pulsen alle 70µs:

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Viktor
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... und so schaut das Signal bei 12 Ampere (1.2V an einem 0.1-Ohm-Shunt) und 25µs Pulslänge aus:




Die Pulszeit kann auch beliebig länger sein (bis CW) ... und der Strom bis zur Zerstörgrenze der MOSFET's (Pulsbelastung bis 200A, aktuelles 10A-Netzteil schafft trotz Puffer-Kondensatoren aber nur bis max. 40A), dann werden die kleinen Kühlkörper an den MOSFET's aber auch ziemlich schnell heiß

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Viktor
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... weil ich auf die Schnelle eine (Prototyp) Montagehalterung für einen Faserlasekopf brauchte und keine Lust hatte, meine alte Fräse abzuräumen und die aus Alu zu fräsen, habe ich sie als 3D-Stapel aus Sperrholz gefräst


Schritt 1. - Konstruktion in Corel (export als HPGL):




Schritt 2. - lasern:




Schritt 3. - fertig:

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Viktor
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... so sitzt der Galvo-Kopf mit Halterung auf meiner Servo-Anlage - Arbeitsbereich pro "Fix-Position" sind 110x110mm, die Software kann aber auch größere Dateien in "Kacheln" zerlegen und die XY-Position enzsprechend anfahren ... ich muß eigentlich nur noch eine Zwischenschaltung zusammenlöten, um die Gate/Shutter-Funktion per Software nachzulegen, dann mache ich Markier-Tests:

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Viktor
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... hier noch ein Bild vom Laserdiodenmodul im Gehäuse (darunter zwei der Vor-Prototypen) -- da kommt noch eine ähnlich ausgefräste "Oberschale" drüber und die Kanten werden noch abgefast, damit's etwas harmonischer ausschaut :wink:




Viktor

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Viktor
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... hab' die Elektronik für den Galvoscanner mit CW-Faserlaser auch soweit hinbekommen - hier ein Video vom ersten Test mit etwa 20% Leistung des Faserlasers:

[vimeo.com]



... und hier nochmal das Gleiche mit mehr Power (etwa 75% des Faserlasers) - ein Pulslaser würde noch deutlich mehr wegdampfen:

[vimeo.com]

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Viktor
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... und hier mal richtigherum mit Markieren von Text auf eine kleine Eisenplatte -- das funkt so schön

[vimeo.com]

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Viktor
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Deine Platinen sehen echt super aus. Jetzt habe ich auch eine Idee wie ich meine falsch gekauften Buchsenleisten einsetzen kann. Als Brücken

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... hab's seinerzeit auch als "Tip" von einem Service-Elektroniker bekommen, der seine Prototypen noch mit Wire-Wrap gefädelt hatte ... irgendwo in einer Box dürfte ich noch ein paar von den Kunststoff-Kämmen, IC-Sockeln mit "scharfen" Stiften und Drahtspulen dazu haben - wäre evtl. mal wieder Zeit, das auch aufzuwärmen bzw. aufzubrauchen

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Viktor
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... und so schaut das vorher blank gefräste Alu-Gehäuse nach dem Glas-Perlstrahlen aus:




Ich werde noch die Aufkleber dafür lasern und draufkleben - am Montag baue ich beim Kunden die Anlage auf und fahre sei ein ... dann gibt's evtl. noch ein paar Bilder von der Anlage ... schaumema! :wink:

Viktor

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Viktor
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... hier das Lasermodul auf der Z-Achse:




... und die Anlage zusammengebaut und eingefahren:

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Viktor
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... hab' mit einem anderen 60W-CW-Faserlaser ausprobiert, wie sich schwarze Farbe von Aluminium entfernen läßt (geht in Richtung Metall-Reinigung):

[vimeo.com]


Hier ein Bild vom Ergebnis - links eine schwarze Fliese, rechts die vorher schwarz lackierte Alu-beschichtete Dibond-Platte:




Irgendwann baue ich das Teil noch auf einen Puls-Faserlaser um und probiere aus, wie sich Metall damit "3D-gravieren" läßt :freak:

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Viktor
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Lässt sich mit diesem Laser schon Metall sintern?
Oder vielleicht manche Metalle nur?

Habe mir den Drucker von Trumpf angesehen, die verwenden einen 200W Laser. Aber da bist du ja noch weit entfernt von.

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MfG
Jonas


Sparkcube v1.1xl


Meine Thingiverse Dinge: [www.thingiverse.com]

... Eisenpulver habe ich schon mit 10 Watt Faserlaser und 25 Watt IR-Diode aufgeschmolzen - andere Werkstoffe können mehr oder weniger Energie erfordern ... Lotpaste oder "Rose's Metall" dürften weniger als die Hälfte brauchen.

Die Frage ist immer, wie schnell und welches Volumen pro Zeit da aufgebaut werden soll -- bei den kommerziellen Anlagen scannen sie etwa 10x schneller, als der kleine Galvokopf maximal schafft ...

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Viktor
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Das hätte ich nicht gedacht.

Sollte man mal ausprobieren.

Was kosten so Dioden?

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MfG
Jonas


Sparkcube v1.1xl


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... 9Watt@975nm-IR-Dioden mit eine 105µ dicken Faser dran dürften aktuell hier in D um die 450-500€ kosten - vor 10 Jahren habe ich eine noch für 330€ gekauft

Ansonsten könntest du von mir auch welche deutlich günstiger haben, die ich aus defekten Faserlasern ausgebaut habe, wo sie als "Pumpdioden" verwendet wurden.

Du kannst aber auch schon mit den blauen 445nm Dioden mit 3.5W oder 6W was machen - die kosten ab 120€ bis knapp 400€ ...

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Viktor
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Das ist mir zum testen erstmal zuviel. Vielleicht später mal...

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MfG
Jonas


Sparkcube v1.1xl


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... bin gerade am Zusammenbauen und Einfahren unseres "richtigen" Markierlasers - hier ein paar Bilder vom Zusammenbau - hab's auch schon erfolgreich mit Alu, verzinktem Eisenblech und Kupfer ausprobiert - Bilder dazu kommen noch.

Morgen ist das Teil komplett eingehäust und ich bringe es am Nachmittag zur "LaserFreak-Convention" nach Königsberg i. Bay. mit - dann können wir da damit auch etwas "rumspielen"







Edited 1 time(s). Last edit at 04/20/2017 01:58PM by VDX.

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Viktor
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... hier ein paar Bilder von der Veranstaltung - Stand-Aufbau:






... "am Arbeiten" ... und ein paar der Ergenbisse:

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Viktor
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... hier mal ein Handy-Video-"Rundschwenk" nach dem Stand-Aufbau, als der Markierer lief

[vimeo.com]

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Viktor
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... Weihnachten kann dieses Jahr ruhig etwas früher kommen!

Nachdem ich letztes Jahr ein paar "Elch-Schwibbögen" aus Sperrholz und goldfarbenem Tonkarton gelasert habe:




... geht das nun auch in Messing:





Hier das Video vom Lasern - [vimeo.com]

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Viktor
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... witziger Effekt - hab' eine kleine Wand-Glasfliese mit metall-bedampfter Oberseite, von der man von Vorne nur die "schwarze metallische" Oberfläche sieht, mit dem Faserlaser markiert.

Beim ersten mal hat er nur auf der Oberfläche graviert (sieht man am Leuchten des Plasmas), dann war die Schicht weg und er hat beim zweiten mal durch das Glas hindurch auf die schwarz bedruckte Rückseite gelasert :freak:

Die Kamera sieht die metallische Schicht überhaupt nicht, deswegen einmal ohne Blitz mit Spiegelung des Notebook-Displays:




... und einmal mit Blitz:

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Viktor
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... hier noch ein paar Teile in goldfarben beschichtetem "Gravier-Kunststoff" - das war ein alter Rest vom Schilder-Fräsen ... muß mir doch mal neues Zeug direkt fürs Lasermarkieren bestellen ...

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Viktor
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... in Edelstahlfolie siehts auch nicht schlecht aus ... auch gleich mit ausgeschnitten

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Viktor
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... und hier mal ein etwas "historischer" Vergleich - zwischen den "groben" gefrästen Bildchen und dem gelaserten Azteken-Kodex liegt ein Zeitunterschied von fast genau 30 Jahren

Die 2mm dicke Resopal-Platte stammt noch von meinen ersten Bitmap-Fräs-Versuchen um 1987 herum - hab' sie vorhin eher zufällig im Keller meiner Eltern gefunden

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Viktor
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Wenn ich mich an meine ersten 2D-Nadeldrucker Bilder aus den frühen 90ern denke, sind deine Laserteile schon besser

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... hab' übrigens gestern aus einem alten 9-Nadel-Druckkopf einen Stößel rausgeschraubt und will da auf die Spitze der 0.4mm dicken Hartmetall-Nadel mit dem Laser eine Kuhle reinbrennen und einen 0.2mm bis 0.3mm großen Mikrodiamanten einsetzen - das sollte einen recht guten/günstigen "Nadelgravierer" abgeben ... Entsprechende Geräte werden gerade von Roland für etwa 4k€ angeboten und ein Austausch-Nadelkopf kostet um die 350€

Ich bekomme den Kopf im Eigenbau wie's ausschaut für unter 50€ zusammen ... und unsere CNC-Simply kommt damit ausgerüstet auf unter 3k€ ... und der CNC-Plotter auf unter 2k€ ... eventuell ja auch eine gute Basis fürs günstige Markieren von Metallteilen

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Viktor
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