Laserdioden-Kopf zum Folienschneiden oder Sintern

Update ...

... am WE habe ich einen komerziellen Aktivkohle-Laserrauchabsorber bekommen, so daß ich wenn ich den angeschlossen habe, wieder mit dem Laser weitermachen kann.

Für Tests mit Markieren und farbig Aufschmelzen sollte ich in der nächsten Zeit noch ein paar Muster CerMark-Lasermarkierpaste und Email-Farben bekommen ... mal sehen, wie die 5Watt-Dioden damit zurechtkommen ...

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Viktor
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... anbei ein Bild des Laserauch-Absorbers - das Teil hat eine Turbine drin, die genug Saugleistung bringt, um damit einen starken Vakuumtisch oder auch einen Spänabsauger aufzubauen ... dann müßte noch ein Vorfilter davor ...

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Viktor
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Boh was ein Trümmer... wo hast du den denn schon wieder geschossen... da kannst du bestimmt einiges mit reißen

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

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

... das sind so die 'Rosinen' unseres Tauschkreises ... einer der Kollegen hat übers WE eine Tour von Hamburg nach Süddeutschland gemacht mit Übernachtung bei mir, da haben wir ein paar der größeren (schlecht versendbaren) 'Trümmer' getauscht.

Von mir hat er eine DIN-A4-Vakuum-Belichtungs- und Ätzanlage von Isel, einen justierbaren Vakuumtisch von einer Siebdruckanlage und pneumatische Kleinteile mitbekommen ... ein paar ganz kleine Teile waren aber auch noch dabei

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Viktor
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... anbei zwei Photos von Folienschneidtests mit 1Watt bzw. 2Watt und 500mm/min Vorschub.

1 - 1Watt: zum Testen der Mindest-Anforderungen - die Gravierspur ist 0.25mm breit, die Löcher haben etwa 0.28mm Durchmesser und entstehen beim Start/Ende einer Linie oder eines Kreisbogens wegen des etwas langsameren Vorschubs




2 - 2Watt: glatter Schnitt mit einer Fuge von etwa 0.28 bis 0.3mm Breite - der leichte Wobbel entsteht dadurch, daß ich den Optikkopf nur locker in einer Klammer fixiert habe und keine richtige Halterung dafür gemacht habe ... der Panzerschlauch wackelt etwas herum und bewegt den Fokuskopf etwas in der Klemmfixierung hinundher




Hier habe ich schwarzes Folienschnittmatrial auf Plexiglas aufgeklebt und die durchsichtigen Schnittfugen mit 0.3mm Breite (oder breitere Linien und Flächen) können sehr gut zum Belichten von Platinenmaterial o.ä. verwendet werden ...

Edited 2 time(s). Last edit at 04/25/2010 04:21PM by VDX.

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Viktor
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... um die Dioden mit einem 'richtigen' Laser zu vergleichen, habe ich mit dem Faserlaser bei 1Watt Leistung mit einer einfachen Fokussierlinse und einem Spot von etwa 30 Mikrometer Durchmesser (mit Strahlaufweiter wird der Spot kleiner 10 Mikrometer) parallele Linien mit 2mm Abstand über die vorher gelaserten Buchstaben gezogen:




Die Schmelzspuren sind zwischen 40 und 80 Mikrometer breit - ich denke, daß das umgebende Material durch die Hitze ebenfalls schmilzt und sich dabei etwas vom Schnitt zurückzieht (Schrumpfschlauch-Effekt), so daß der Schnitt viel breiter wird, als der CW-Laserstrahl ... das dürfte bei der Laserdiode genauso sein ...

Mit CW kann ich höchtens mit schnellerem Vorschub einen dünneren Schnitt bekommen.

Mit Pulsen dürfte das besser gehen, da ich dann das Verhältnis aus Leistungsdichte und Einwirkzeit und damit die störende Energieverteilung nach Außen besser anpassen kann ...

Fürs Sintern siehts wieder genau andersrum aus - da benötige ich einen 'weichen' Spot, der die umgebenden und darunterliegenden Partikel mit anschmilzt, so daß die Partikel im Fokus untereinander und mit der Unterlage verschmelzen können ... aber auch hier muß die optimale Leistungsdichte pro zeit über Pulsformung/PWM eingestellt werden ...

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Viktor
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Update ...

... ich war/bin die letzte Zeit mit anderen Projekten beschäftigt gewesen, mach jetzt aber wieder mit den Diodenlasern weiter ...

Für Tests zum Lasersintern habe ich verschiedene dunkle Pulver zusammengesucht - z.B. eingefärbte Fugenmörtel aus dem Bauhaus - hab's mit "Anthrazit" probiert: das Pulver schmilzt zu schwarzen, glasartigen Kugeln zusammen, die nur mit dem Unterboden verschmelzen, wenn die Schichtdicke unter 0.1mm dick ist.

Ein Test mit einem Gemisch aus Puderzucker und Ruß hat ganz gut geklappt, ich muß die Leistung aber sehr niedrig halten, sonst verdampft der Ruß aus der Shhmelze und die Raupe wird etwas blasig und partiell durchsichtig ...

Gestern habe ich rausbekommen, daß mein örtlicher Kunststoff-Granulat-Hersteller jede Menge thermoplastische Farbpigmente als feinstes Pulver da hat

Ein Test mit schwarzem Pigment lief schon mal ganz vielversprechend ab, das geschmolzene Zeugs klebt auch an einer Kupferplatine, so daß ich damit evtl. sogar absolut lichtdichte Ätzmasken herstellen könnte ...

Das schwarze Pigment schmilzt und erkaltet zu einem festen/spröden Festkörper ... ich muß mir noch ein paar andere Typen holen und schauen, wie die aufschmelzen und was für eine Konsistenz sie nach dem Abkühlen haben ...

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Viktor
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Mal ne andere Frage...
wie willst du das denn nachher mit den Schicktdicken realisieren ?
Du kannst dich ja schlecht mit nem Küchensieb da hinstellen und jedesmal wenn eine neue Schicht drüber soll......

oder soll das immer nur eine Schicht werden ? Irgendwie mußt du das Pulver ja dann immer wieder neu auftragen, falls das mal ein Körper werden soll.

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Mfg
Wolfgang

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Hi Wolfgang,

... für die Tests klebe ich einfach einen 4-eckigen Rahmen aus Folien auf, schütte etwas Pulver in den Rahmen und ziehe/rolle das über die Höhe der Folienstreifen stehende Pulver weg ...

Später wird das ein viereckiger Kasten (bzw. ein zweiter im Gegenlauf als Reservoír) mit einer motorbetriebenen Bodenplattform, die ich im Druckbereich immer um eine Lagenhöhe runterfahre und dann aus dem Reservoír-Bereich mit einer Rolle neues Pulver heranschiebe und drüberziehe ...

Die Antriebsspindel unter den Bodenplattformen soll vom Pulver nicht zugesetzt werden, so daß da irgendeine Art Dichtung oder Interfacemechanik dran muß ... es ist also noch einiges zu Basteln

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Viktor
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also ähnlich wie beim Siebdruck... immer wieder eine neue Schicht drüber ziehen und dabei den Tisch nach unten...

Da hast du aber noch was vor

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Mfg
Wolfgang

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

... eine simple DIY-Methode wäre z.B. einfach ein Stapel Papierblätter unter der Basisplattform, die halbwegs dicht in einem Startrahmen sitzt ... und nach jedem Schichtdruck ein Blatt rausziehen, so daß die Plattform um die Dicke nach Unten sackt.

Damit das Pulver nicht rausbröselt, wenn die Pulverschicht tiefer als der Startrahmen ist, einfach eine Linie am Rand der Plattform mitsintern, so daß das Pulver selber eine Dichtwand um den Druckbereich herum aufbaut

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Viktor
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und dann nen (ich hätte jetzt bald Neger gesagt) Hivi einstellen der 3 Stunden die Blätter raus zieht

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Mfg
Wolfgang

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

... du bringst mich auf Ideen - die Papierlagen untendrunter nicht als Einzelblätter, sondern als im Zick-Zack gefaltetes Endlosband ... eine Rolle seitlich wickelt nach dem Drucken immer einen Falz auf, so daß der Stapel um 2 Papierlagen niedriger wird ... dann müßte für Schichtdicken unter 0.1mm das Papier/Folie 0.05mm haben

Beim Durchziehen des Knicks wird die Basis zwar etwas wackeln, das dürfte aber nichts weiter ausmachen ...

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Viktor
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... oder noch besser - die Basisplattform ruht auf einer Rolle, die kontinuierlich ab- oder aufgewickelt werden kann ... nach einer Umdrehung ist die Rolle entsprechend eine Lagendicke dünner oder dicker und die Basis entsprechend niedriger oder höher

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Viktor
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Du hast ja schon nen ziemlich hohen Aufwand betrieben um soweit zu kommen. Mit sehr beeindruckenden Ergebnissen. Hälst du es überhaupt für machbar einen Laserkopf z.B. nur zum schneiden dünner Materialien mit vertretbarem finanziellem Aufwand zu bauen?

Lasergeschnittene RepSTRAP-Teile gibts ja schon lange. Wäre ein lasergeschnittener RepRAP mit vergleichbaren Kosten (um die 500€) denkbar?

... ich habe das 5Watt-Diodenlaser-Modul (Diode, Optik, Panzerschlauch und Elektronik im Gehäuse) zu einem Komplettpreis von 300 bis 500 Euro kalkuliert - abhängig vom Aufbau oder der Eigenleistung kann das auch noch billiger werden ... allerdings nur als Privatverkauf/DIY - wenns gewerblich mit Steueranmeldung läuft, dann kannst du den Preis gleich verdoppeln oder verdreifachen

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Viktor
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VDX Wrote:
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> ... oder noch besser - die Basisplattform ruht auf
> einer Rolle, die kontinuierlich ab- oder
> aufgewickelt werden kann ... nach einer Umdrehung
> ist die Rolle entsprechend eine Lagendicke dünner
> oder dicker und die Basis entsprechend niedriger
> oder höher


Da kannst du aber besser gleich mit Gewindespindeln arbeiten... oder ala Darwin.. das ist dann bestimmt einfacher. und der Tisch ist in einem quadratischen "Zylinder" ... Tisch fährt runter, ein Rakel mit Material fährt drüber... dann lasern, Tisch runter ...Rakel wieder zurück.

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Mfg
Wolfgang

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Hi Wolfgang,

... Spindeln und Motoren habe ich da, das wäre nicht das Problem ... eher wie ich die Spindeln vor dem runterrieselnden Staub schütze

Eventuell zwei synchron laufende Spindeln liks und rechts außerhalb des Druckbereichs ...

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Viktor
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ich glaub der Staub wird immer ein Problem sein... egal wie du es machst.

Du wirst den Staub irgendwie auffangen müssen außerhalb von dem Zylinder in dem der Tisch nach unten fährt.

Aber dabei hast du auch jede Menge Material was du immer wieder Aufbereiten mußt... das zieht bestimmt noch nen ganzen Rattenschwanz an Problemen nach.

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Mfg
Wolfgang

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... wenn die Spindel mittig unter der Basisplatte angeflanscht ist, muß ein Rohr drumrum sein und du kannst nur die halbe Weglänge der Spindel benutzen ...

Mit zwei synchron laufenden Spindeln seitlich außerhalb des Druck-/'Riesel'-Bereichs reicht in der jeweiligen Seitenwand ein Schlitz für die Plattenhalterung und Bürsten oder ein Rollo als Dichtung ... außerdem ist die Verdrehsicherung der Basisplatte dann auch schon integriert ...

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Viktor
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Ich weis nicht ganz wo du das Problem siehst...

meine Vorstellung war...

du machst aus großen "U"s nen Ramen. Innen bewegt sich der Tisch rauf und runter (an dessen Außenkante müßte natürlich eine Art Dichtung sein).
Die "U"s sind der Auffangbereich für das überschüssige Pulver... das könnte man dann absaugen und aufbereiten... dann kommt doch nichts an die Spindeln die unter dem Tisch sind.

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Mfg
Wolfgang

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Hi Wolfgang,

... der Bereich unter der Basisplatte ist immer voller Staub, das bekommst du mit einer normalen (gleitfähigen) Dichtung auch nicht weg ... vor allem nicht bei den feinen Stäuben, die ich verwenden will (Körnung irgendwo zwischen 0.1 bis 5 Mikrometern).

Bei den kommerziellen Teilen fällt der Staub ebenfalls nach Unten durch in eine große Auffangwanne und alle Führungen sind extra abgedichtet und haben z.T. auch noch Innen-Druckluft, damit kein Staub eindringt

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Viktor
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owei, das ist mit DIY in den Griff bekommen ? das ist ja fast unmöglich. Von der Staublunge mal abgesehen....

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Mfg
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Hi Wolfgang,

... du kennst mein DIY noch nicht

Die Drehbank/CNC-Drehachse ist noch in Arbeit, und 'Schwerzerspanung' lasse ich auch eher andere machen ... aber in dem Bereich zwischen Zentimetern und Nanometern komme ich schon ganz gut zurecht

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Viktor
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... Update - habs geschafft, die Treiberplatine mit 5xLM317 und einem schalt-MOSFET zu Designen, zu Fräsen und zu Bestücken ...

Dieses Wochenende ist noch Streß angesagt, ab nächste Woche gibts wieder was zum Brutzeln ...

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Viktor
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Sieht doch garnicht mal schlecht aus.... ich wär froh wenn ich mit meinem Mendel so schön fräsen könnte

aber was geht denn über die Bauteile, das da so Brummer an Kühlkörper drann müssen ?

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Mfg
Wolfgang

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Hi Wolfgang,

... rechne bei 5Watt optischer Leistung mit etwa 12 bis 15 Watt elektrischer Energie ... das muß einmal durch den MOSFET und auch noch durch die LM317 ... und das evtl. über Stunden konstanten Betriebs ...

Und eventuell hänge ich die Laserdiode von Unten an den großen KüKo dran - das sehe ich dann, ob der bei Dauermaximalbetrieb heiß wird ... der etwas kleinere Block mit 4xLM317 in meinem Prototypen wurde schon deutlich über 60°C warm

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Viktor
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naja, 60° ist nicht die Welt... die meisten können bis zu 150° und mehr.

nagut besser mehr wie zu wenig.

Aber bei 12-15W ... bist du sicher das du da so riesige Kühlkörper brauchst ?
Kommt mir etwas überdimensioniert vor. Aber du wirst schon wissen was du da machst.

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Mfg
Wolfgang

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... so viel größer als in meinem Prototypen ist der Kühlkörper gar nicht - das sind diese hinten 'überstehenden' L-förmigen Teile mit einer 'Garage' untendrunter.

Wenn die nicht zu warm werden, schraube ich die Laserdiode noch Unten dran ...

Als ich letztens den Prototypen mit 4xLM317, also 4x1A bei knapp 10 Volt ein halbe Stunde laufen hatte, war der Block schon nicht mehr anzufassen

Der MOSFET mit dem kleinen KüKö ist dabei nicht heiß geworden, da es fast nur CW mit ein paar kleinen Pausen war, wenn die Fräse die nächste Sequenz angefahren hatte.

Wenn ich viel/schnell schalte, also leistungsreduzierten PWM-Betrieb fahre, bleiben die LM317 kalt, dafür wird der MOSFET heiß

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Viktor
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Hautsache es funktioniert !

Und besser zuviel als zuwenig. Ich weis da gibbet Formeln für um das zu berechnen.... aber das ist eher was für die "Schlaumeier" unter uns

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Mfg
Wolfgang

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