Laserdioden-Kopf zum Folienschneiden oder Sintern

... es sind ja auch nicht nur die 12 bis 15 Watt, die in der LD 'verbraten' werden - an den LM317 habe ich im besten Falle knapp 3 Volt Spannungsabfall, so daß dann jeweils noch min 3Watt pro Teil abgehen ... wenn ich die alle aktiv habe, also nochmal mindestens 15 Watt reine thermische Verluste über den großen Kühlkörper, wenn ich die mit der Minimalspannung von 8 Volt betreibe.

Um bessere Schaltwerte am MOSFET zu haben, gehe ich aber eher in Richtun 10 Volt, so daß dann nochmal 10Watt dazukommen ... k.A., was das in Summe über die Stromtreiber, den FET und die LD macht, da kommt aber schon so einiges an Abwärme zusammen

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Viktor
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OK, ich schick dir schon mal die Würstchen rüber

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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.

... du, Wolfgang ... ich weiß nicht genau, ob das für ein Würstchen langt

Wenn die Würstchen rundum richtig lecker werden sollen, würde ich eher einen "Lichtbogen-Grill" empfehlen

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Viktor
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Ich brech zusammen.... die Leute kommen auf Ideen... 120A um ne Wurst zu braten

ne wirklich, .... heftig.

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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.

... das ist doch noch gar nichts - in meiner Uni-Arbeitsgruppe haben wir den Abschluß eines Projekts für Leybold (etwas aufwändigere/längere Untersuchung von Temperaturverlauf und Wärmedämmung an/in beheizten Multikammer-Vakuumtanks) mit einem 'Ausstand' der Vakuum-Kammern gefeiert.

Dafür haben wir eine der beheizbaren Doppel-Vakuumkammern (zwei verbundene Hohlkugeln mit einigen Stutzen und Flanschen) mit einem offenen Ende stehend aufgebaut, mit 300 Litern Wasser geflutet, aufgeheizt und über die Veranstaltung hinweg über 100 Rindswürstchen (immer in 10-er Chargen) heiß gemacht ><

Ok, mit dem Energie-Vernichtungslevel des Lichtbogen-Grills konnten wir damit nicht konkurrieren, aber die Projekt-Umsatzkosten dürften deutlich höher im 6-stelligen Bereich gelegen haben

Etwas mühsam war danach die Reinigung der Vakuumtanks vor der Rückgabe

Edited 1 time(s). Last edit at 05/28/2010 05:15AM by VDX.

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Viktor
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kannst du mal wieder ein Update posten?
Evtl. auch wie der stand in eurer Arbeitsgruppe ist?

... die 'Arbeitsgruppe' besteht bisher nur aus mir und meinem Keller

Wenn ich was neues habe, gibts auch Updates - momentan war ich mit anderen Baustellen beschäftigt (z.B. hat der 50Watt-Laser jetzt einen AOM bis 50MHz, muß aber noch eingerichtet werden).

Die nächsten 3 Wochen bin ich in meiner freien Zeit vor allem mit einem Extruderdesign und -Aufbau beschäftigt, weil ich mir damit das Geld zum weitermachen verdienen will/muß, aber zwischendurch gehe ich immer wieder mal dran, so daß es zwar langsam, aber weitergeht ...

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Viktor
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wir wären daran interessiert. Kannst du damit schwarzes PS Gewebe ca. max 0,5mm schneiden?

Edited 1 time(s). Last edit at 08/20/2010 03:04PM by wakeer.

mit welcher max. Frequenz kannst du pulsen?

Dein Extruderdesign, ist das Ziel Granulat oder Stangenmaterial zu verarbeiten?

Hi wakeer,

... die Diodenlaser kann ich mit dem aktuellen Aufbau mit ein paar Hundert kHz pulsen ... wenn ich noch etwas mit Filtern rumspielen würde - laut einer Info vom Service sollen die Laserdioden bis zu 200 MHz abkönnen

Schneiden von dunklen Kunststoffen geht gut - für die Tests hatte ich schwarze Beschriftungsfolie mit 0.3mm Stärke genommen und bin mit 2 Watt und 500mm/min CW drüber ... mit höherer Leistung, Pulsen und/oder geringerer Geschwindigkeit kann ich bis über 1mm, mit mehrfach drübergehen und einigen Tricks auch bis zu mehreren Millimetern ...

Der Spot beim Prototypenaufbau hat etwa 0.2mm - mit einer besseren Optik bekomme ich auch <0.1mm hin, dann ist die Schneidleistung noch eine Größenordnung besser

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Beim Faserlaser siehts ganz anders aus - der hat einen Spot von bis zu 5µ runter und die 10-fache optische Leistung, was eine mehr als Tausendfache Schneidleistung gegenüber dem Diodenlaser ergibt

Mit dem AOM kann ich den Strahl mit mehreren MHz modulieren, reduziere in aber auf etwa 80% der ohne den Modulator möglichen Leistung.

Das Teil muß ich aber noch aufbauen und einfahren, während ich den Diodenlaser-Prototypen jederzeit einsatzfähig habe ...

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Viktor
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... zum Extruderdesign : - das Teil soll ein etwas kräftigerer 'Draht'-Extruder werden.

Ich habe eine Anfrage von einer der größeren Firmen im CNC-Bereich, die einen proffessionelleren FDM-Kopf neben ihre Fräsen schnallen wollen ...

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Viktor
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ok wenn ich das ganze richig verstanden haben, der Diodenlaser ist Einsatzbereit, sprich Kaufbereit. Wie ist die Ansteuerung mittels Software? Schon Endanwendergeeignet?

... der Diodenlaser ist einsatzbereit (mein Prototyp), aber so noch nicht für die Serienfertigung und den Verkauf geeignet - ich müßte dafür noch einen Satz handelsübliche Linsen besorgen und dafür dann Fokussierköpfe drehen (lassen).

Oder du läßt dich auf ein Unikat ein, daß ich extra für dich mit Teilen und Linsen, die ich hier noch rumliegen habe, aufbauen würde ...

Die Ansteuerung erfolgt per TTL-Pegel: An/Aus oder PWM ... die grobe Leistung in 1A(1W)-Schritten wird durch Schalter gemacht, welche die einzelnen LM317-1A-Stufen einschalten (1x bis 5x), die Feineinstellung sollte dann per PWM und Vorschubgeschwindigkeit gemacht werden.

Ich habe den Prototypen an meiner CNC-Fräse dran und den PP so modifiziert, daß das Kühlmittel-Relais den Laser schaltet ... eine PWM-Steuerung mit einem Arduino Mega hatte ich auch schon laufen, hab den aber für was anderes gebraucht ...

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Viktor
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Hallo Viktor,

Du bist auf der Suche nach einem Scanner für gewerblichen Einsatz?
Ich hätte da einen Scanlab Hurryscan für 532nm mit einer 10er Apertur und passender RTC3 Karte abzugeben.

Hallo redrap,
du hast dich am Anfang an das Thema LAsern gewagt. Kannst du ein update geben?

Nachdem ich ein bisschen im Sam's Laser Cutter FAQ gelesen habe, vermute ich, dass zum Bau eines RepRap Lasercutters (also ein Gerät, das die Bauteile für sich selbst auscuttern kann) vermutlich ein Design aus Holz und Kunststoff am besten ist, das eine CO2-Röhre verwendet, aber ohne Spiegel und Lichtleiter auskommt.

Spiegel/Lichtleiter sind nur nötig, wenn man einen beweglichen Wagen hat, an dem man einen Lasercutter als Druckkopf anbringen will.

Aber man kann das Design auch umdrehen, indem man den Laser so fixiert, dass der Strahl nach unten rauskommt und auf dem Teil fokussiert wird, wobei das Werkstück unter dem Laser bewegt wird. Dann braucht man bloß einen XY-Tisch (evtl. einen XYZ-Tisch) mit der gewünschten Positioniergenauigkeit mit dem darauf festgespannten Werkstück unter dem fixierten Laser.

Vermutlich lassen sich damit Holz- oder Kunststoffteile lasern, aus denen man das Gerät im Wesentlichen selbst bauen kann. Da Holz und Kunststoff eine gewisse Flexibilität besitzen, lässt sich damit bei geeigneter fehlertoleranter und möglichst wenig überbestimmter Klemm-, Schraub- und Justierkonstruktion wahrscheinlich auch ein XY(Z)-Tisch ausreichender Genauigkeit bauen. Beim Lasern werden ja keine großen mechanischen Kräfte benötigt (wie beim Fräsen), abgesehen davon, dass die Werkstückmasse bewegt werden muss. Diese Bewegungen sind auch viel weniger zahlreich als beim RepRap, da kein Infill (also sehr viele "Zick-Zack"s) gemacht werden muss, sondern nur Konturen gelasert werden. Wenn man Kunststoffe verwendet (als Klemmmittel für Metallstäbe und -profile, Gleitlager, Röhrenlager usw.), braucht man keine teuren temperaturbeständigen Kunststoffe, sondern kann billige Kunststoffe für normale Temperaturbereiche verwenden. Vermutlich könnte man manches auch mit einem Mendel drucken (aber dann wäre es kein RepRap Lasercutter, da der das dann ja nicht selbst lasern kann). Abgesehen davon halt Holz zum Lasern bzw. als Konstruktionsmaterial des Geräts.

Das ganze sähe dann also in etwa aus wie ein hochstehender Gehäuseturm zum Halten und Schützen der CO2-Röhre mit der erforderlichen Optik und darunter ein XYZ-Tisch, dazu dann Schutzschalter, Sichtschutz, Elektronik. Aber eben keine kompliziert zu justierende, räumlich verschieblich verteilte Spiegeloptik auf einem XY-Schlitten mehr; sondern eine Schlittenmechnik, die keine Hochpräzisionsansprüche mehr hat, da keine Spiegel mehr supergenau aufeinander fokussiert werden müssen. Die Fokussieroptik braucht nämlich nur noch in Bezug auf die Rohre selbst fixiert zu werden, was viel einfacher und stabiler ist. Die Genauigkeit des Schneidens entspricht dann einfach der Genauigkeit des XY(Z)-Tischs.

Edited 1 time(s). Last edit at 08/22/2010 06:20AM by peer.

Als Lasercutter RepStrap könnte man eine Version verwenden, bei der man die Laserteile für den XY(Z)-Tisch mit einem Pantografen [de.wikipedia.org] ausschneidet, also einem rein mechanischen XY-Übertragungsgestänge, bei dem man von Hand mit einem Stift über ausgedruckte Schablonen fährt, um dadurch seine Teile auszuschneiden. Man kann das Werkstück einfach auf ein bestimmtes Gestängeteil schnallen (und bei der Schablonenerstellung für die PDF-Vorlagen die Rotationsbewegungen rausrechnen :-) ).
Die Idee dabei ist, dass man eine Vorrichtung hat, bei der man nicht in den Strahl schauen muss und die ausreichend Sicherheit bietet, sonst könnte man ja auch direkt von Hand unter dem Strahl ausschneiden, aber das ist wohl zu gefährlich.
Für so einen Lasercutter RapStrap braucht man also zunächst nur die funktionierende Laserröhre mit Optik, Elektronik und Gehäuse bauen, die man später ja eh verwenden wird, und kann dann alle XY(Z)-Tisch-Teile schon damit ausschneiden.

Man kann natürlich auch einfach eine Laubsäge verwenden.
Oder eine elektrisch betriebene Dekupiersäge, wenn man eine hat.
Oder die Teile ausfräsen, wenn man das Werkzeug dafür hat.

VDX Wrote:
-------------------------------------------------------
> ... der Diodenlaser ist einsatzbereit (mein
> Prototyp), aber so noch nicht für die
> Serienfertigung und den Verkauf geeignet - ich
> müßte dafür noch einen Satz handelsübliche
> Linsen besorgen und dafür dann Fokussierköpfe
> drehen (lassen).
>


was muss man drehen, ich kann dir da gerne helfen.

Wie gesagt, wenn die Software funktioniert, wäre ich daran interessiert.

Du meinst ja das ich damit schwarze Folien schneiden kann und Metall beschriften kann. (Mit einer Paste)

wakeer Wrote:
-------------------------------------------------------
> Hallo redrap,
> du hast dich am Anfang an das Thema LAsern gewagt.
> Kannst du ein update geben?

Hier mal einige Impressionen von meinen "Goldkindern":

Laser-Update

Hi Redrap,

... wie schnell, wie genau und wie teuer ist der Scanner?

Zu deinen Videos: pass bitte mit dem Rauch/Dampf auf - das Zeug ist hochgiftig/karzinogen und stark oxidierend, so daß dir empfindliche Oberflächen im Umfeld kaputtgehen könnten ... Absaugen und Filtern ist ein absolutes Muß!



@wakeer: ich müßte für jeden bestimmten Linsentyp und die jeweils entsprechenden Faser- und Fokus-Abstände Hülsen zeichnen und drehen lassen, um einen guten Fokus zu erhalten.

Da meine Linsen in der Kramkiste unterschiedlich sind, mache ich momentan Unikate - für eine Serie müßte ich mir einen bestimmten Linsentyp aussuchen und die Mindestabnahmemenge (meist 50 oder 100Stück) bestellen ...

Der Prototyp läuft mit meiner Fräsensteuerung, bei der ich per Schaltausgang zu Beginn einer Linie den Laser einschalte und am Ende der Linie abschalte ... wenn du bei deiner Steuerung einen entsprechenden Schaltausgang aktivieren kannst, wäre das das selbe.

Falls du statt CW mit 4 Energiestufen von 1/2/3/4Watt Leistung mit feineren Abstufungen Brennen willst und die simple Anpassung per variabler Vorschubgeschwindigkeit nicht reicht, kann ich auch ein Arduino-Programm geben, das eine regelbare Pulsrate auf den Lasertreiber draufgibt, so daß statt CW dann regelmäßige Pulse ausgegeben werden.

Für eine wirklich der variablen Geschwindigkeit bei Beschleunigungsrampen angepaßte Laserleistung müßte ich noch was schreiben oder die STP-Pulssteuerung aus der Lasercutter-Wiki dazwischenschalten ...

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Viktor
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Hallo Viktor,

Du benötigst also den Scanner für einen Kunden, verdienst also Geld damit ...
All Deine Fragen zu den technischen Details werden auf der Website von Scanlab sicher beantwortet.

Es sind Dynaxis-S Galvo's drinnen, also gut für >600cps, die Spiegel sind für 532nm.

Der Preis beträgt für Kopf und Karte 40% des Neupreises, also genug Spanne für Dich ...
Ja, das kostet richtig Geld, ist ja ein Industrie-Teil mit dem man auch so richtig Geld verdienen kann.
Dein Kunde weiss das sicher
Bei Bedarf ist auch eine passende symmetrische 15V Stromversorgung verfügbar.

Edited 1 time(s). Last edit at 08/22/2010 04:03PM by RedRap.

... bisher benötige ich den Scanner nur für mich selber - für die Entwicklung eines rotierenden Folien-Laminators fürs 3D-LOM ... ob und wann ich damit Geld verdienen kann. ist noch offen ...

Solange ich noch kein vernünftiges Scannermodul habe, werde ich mich also eher an Spiegel auf Kippachsen halten, die ich mit Super-Mikroschritt-Steppern (10.000 Schritte pro Umdrehung mit 200kHz oder 51.200 Schritten pro Umdrehung bei 20kHz) auslenke ...

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Viktor
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VDX Wrote:
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> Solange ich noch kein vernünftiges Scannermodul
> habe, werde ich mich also eher an Spiegel auf
> Kippachsen halten, die ich mit
> Super-Mikroschritt-Steppern (10.000 Schritte pro
> Umdrehung mit 200kHz oder 51.200 Schritten pro
> Umdrehung bei 20kHz) auslenke ...

Super-Mikroschritt-Stepper?

10.000 Schritte/Umdrehung, 200kHz? das sind 200.000 Schritte in der Sekunde ...
51.200 Schritte/Umdrehung mit 20kHz?

Bitte ein Bild ... ein Datenblatt ... einen Link ...

Edited 4 time(s). Last edit at 08/22/2010 05:32PM by RedRap.

Hi RedRap,

... hier der Link zum Datenblatt des 51.200spr-Drivers von IMS - hab mich aber geirrt, der hat wohl max. 10MHz, nicht 20kHz ... davon habe ich 3 Stück Daheim und Geschwindigkeitstests mit max 10kHz (mehr konnte mein CNC-Controller damals noch nicht) gemacht - ab 1/128 Mikroschritt warss für typische Antriebsanwendungen zu langsam, für hochgenaue Positionierung aber durchaus geeignet ...

Die 10.000spr-Treiber @200kHz sind WDM3-004 Doppel-Endstufen von ehemals Berger-Lahr/Positec, die Motoren sind VRDM397 3Phasen-Stepper und werden mit 325Volt angesteuert - je nach Modus (normal oder Mikroschritt) kann ich die mit wählbaren Schrittauflösungen von 200/400/500/1000 Schritt pro Umdrehung bis 20kHz ansteuern, oder eben alles 10x mit 200kHz ...

Das Datenblatt zu den Motoren ist im Anhang ... das PDF zum Treiber ist mit über 4MB zu groß für den Anhang und ich finds auch nur in chinesischen sites verlinkt

Edited 1 time(s). Last edit at 08/22/2010 05:17PM by VDX.

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Viktor
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Alles klar Viktor,
ich sehe hier einen mikroschrittfähigen Teiber, einen Servoantrieb ...

aber keinen "Super-Mikroschritt-Stepper" mit den propagierten 10.000 (51.200) Schritten pro Umdrehung ...

egal, mein Offert an (echten) 1000 Step-Schrittmotoren (0.36 Grad) hast Du ja sicher gesehen

Wenn Du den mit Deinen 1/128 Mikroschritt-Treibern betreibst, da gibt's dann aber eine Auflösung



Edited 1 time(s). Last edit at 08/22/2010 05:36PM by RedRap.

Hi RedRap,

... die IMS-Treiber laufen mit Standard-Steppern mit 1,8°, die sie mit 1/2 bis 1/256 Mikroschritt antreiben - das macht bei 1/256 Mikroschritten pro Vollschritt genau die 51.200 Schritte pro Umdrehung mit max. 10MHz Schritt-Taktrate

Die Berger-Lahr-3Phasen-Motoren haben im Normalmode bis 1000 Schritte pro Umdrehung bei 20kHz und im Mikroschrittmodus dann 10.000 Schritte pro Umdrehung bei 200kHz - das Drehmoment geht dann aber von 2Nm auf etwa 1.5Nm runter ...

Deine Vexta-Motoren sind 5-Phasen-Stepper, so daß dafür ganz andere Treiber nötig sind - was für Eckdaten haben die Teile? Hast du auch passende Mikroschrittreiber dafür?

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Viktor
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Hallo Viktor,

Du hast Recht, meine 1000spr (Vollschritt) Vexta-Motoren können gegenüber Deiner Lösung nicht mithalten, sind halt nur kleine, handliche Schrittmotoren ... was sollen die gegen die kiloschweren (1.6 bis 3.8kg) Berger-Lahr-Motoren schon ausrichten

Wie Du diese Motoren mit der erwähnten IM483-Steuerung ansteuern willst, ist mir schleierhaft ...

Aber wir sind vom ursprünglichen Thema abgekommen ... Du willst also allen Ernstes einen Scanner mit Schrittmotoren aufbauen?

Hi RedRap,

... du hast es immer noch nicht ganz richtig mitbekommen - für die 4 Berger-Lahr-Motoren habe ich auch 4 Berger-Lahr-Endstufen, da die ja nur mit ihrer speziellen Ansteuerungsart und 325Volt laufen ...

Die IMS-Treiber hänge ich an gewöhnliche 2-Phasenstepper mit 1.8° bzw. 200 Steps pro Umdrehung im Vollschrittmode - davon habe ich einige unterschiedliche in NEMA 14, 17, 23 und 34 da ... die IMS können bis 3 Ampere Dauerstrom, da bekomme ich mit den passenden NEMA 23 oder 34 auch ganz brauchbare Drehmomente hin ...

Meine Idee war einen Kippspiegel mit einer starken Feder vorzuspannen, ein dünnes Stahlband einmal oder mehrmals um eine Schrittmotorachse zu wickeln und dann mit Ab-/Aufwickeln des Stahlbands den Spiegel auszulenken.

Mit den Schenkelverhältnissen des Kipphebels und dem Durchmesser der Aufwickelrolle kann ich die Auflösung und Dynamik fast beliebig einstellen.

Gegen die Nichtlinearität des Systems gehe ich mit höherer Genauigkeit an, so daß ich dann über den gesamten Kippbereich eine lineare Kennlinie abfahren kann.

Im Prinzip benötige ich etwas, um einen Laserstrahl über eine Linie von etwa 300mm Länge mit einer Auflösung von 0.01mm und etwa 30.000 kHz Step-/Scan-Rate, damit ich die gesamte Linie mit der erforderlichen Genauigkeit in 1 Sekunde abfahren kann ... schneller und genauer wäre natürlich noch besser grinning smiley

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Viktor
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Ich denke Deine geforderten 30.000 kHz resultieren aus einem Schreibfehler ... denn

300mm mit einer Auflösung von 0.01mm ergibt 30.000 Schritte ... das Ganze soll in einer Sekunde passieren ... ergibt 30kHz steprate ...

Ist Dir Elm Chan ein Begriff?

Steck Deine Energie lieber in klassische Galvos, das mit den Schrittmotoren wird nix!
Man (Frau) kann diese Dinger durchaus selbst bauen.
Und die funktionieren auch!

RedRap Wrote:
-------------------------------------------------------
> Ich denke Deine geforderten 30.000 kHz resultieren
> aus einem Schreibfehler ... denn
>
> 300mm mit einer Auflösung von 0.01mm ergibt
> 30.000 Schritte ... das Ganze soll in einer
> Sekunde passieren ... ergibt 30kHz steprate ...

...uupppsss, das ist korrekt - es sollte 30.000 Hz heißen ... immer diese Größen


> Ist Dir Elm Chan ein Begriff?
>
> Steck Deine Energie lieber in klassische Galvos,
> das mit den Schrittmotoren wird nix!
> Man (Frau) kann diese Dinger durchaus selbst
> bauen.
> Und die funktionieren auch!

...mit Galvos einzelne Pixel-Positionen reproduzierbar anzusteuern ist nur mit einem erheblichen Regelaufwand machbar - im Prinzip läßt man den Galvo einen Winkel mit einer bestimmten Geschwindigkeit überstreichen und definiert die 'Pixelpositionen' eher über die verstrichene Zeit ab dem Start, als über den Spulenstrom.

Sag doch mal an, was der Scanlab Hurryscan kostet? - und dann schätz mal ab, was eine entsprechend genaue DIY-Lösung an Aufwand und Geld erfordert?

Da sind hochauflösende Stepper viel einfacher und genauer, wenn die Positionier-Geschwindigkeit ausreichend hoch ist ...

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Viktor
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