Eigenbau XY-Tisch für Materialbearbeitung

Hallo zusammen!
Da ich mich neu angemeldet habe, eine kurze Vorstellung:
Ich heiße Ingo, bin 26 und komme aus dem Leinebergland Nähe Hannover. Meine ersten Begegnungen mit Laser(dioden) liegen schon an die 10 Jahre zurück. Rudimentäres Grundwissen ist aber noch da
Ansonsten was das Heimwerkern (Schaltungsdesgin, µC-Programmierung, Löten, Drehen, Fräsen, Tischlern usw) angeht bin ich relativ belastbar, schon seit frühen Kindheitstagen Freak sozusagen...
Hatte schon mit DEM Viktor per Mail Kontakt, um ein paar Erkenntnisse zu den blauen Laserdioden zu sammeln, die sich in meiner Laserabwesenheit entwickelt haben (damals kostete 500 mW Nichia blau noch weit über 1000€). Und schlussendlich dachte ich nun, dann könnte ich mich auch mal öffentlich mitteilen.

Diesen Winterurlaub um Weihnachten rum hab ich es dann endlich mal geschafft, einen schon länger gehegten Wunsch umzusetzen, und mal was CNC-mäßiges zu bauen.
-Nema17 Motoren
-SilentStepStick von Watterott
-ITEM Profile
-Kugelumlaufführungen
-ne Menge Kleinkram
Ein paar Bestellungen später sah es dann im Wohnzimmer so aus:


Hätte zwar zu Weihnachten gut der Baum drüber gepasst, aber war dann doch nicht ganz so prickend und der Krempel musste ins extra dafür eingerichtete Zimmer:


Nach ner Weile schrauben sieht es dort jetzt so aus:


1m x 1m Aufbau auf 1,2m x 1,2m Tisch. 880mm x 880mm maximaler Verfahrweg bleiben über. Momentan ist erstmal eine 5,6mm 2W 445nm Diode drauf zum einrichten und probieren. Mit weiteren Details belästige ich euch dann gern, falls das hier im Drucker-Forum überhaupt Interesse weckt

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Beatbuzzer
Mit weiteren Details belästige ich euch dann gern, falls das hier im Drucker-Forum überhaupt Interesse weckt

Moin,
auf jeden Fall weiter belästigen!!!
Das sieht sehr interessant aus was du da aufgebaut hast!

Gruß
Steffen

... für meinen Eindruck sind die NEMA17 zu schwach - besser NEMA23 nachrüsten ...

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Viktor
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Hallo Viktor!

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VDX
... für meinen Eindruck sind die NEMA17 zu schwach - besser NEMA23 nachrüsten ...

Hmm, ich bestrome aktuell mit 500 mA und kann locker mit 400 mm/sec² beschleunigen und mit 200mm/sec im Eilgang fahren, also in <5sec über den kompletten Tisch. 2A könnten die Motoren, die Treiber machen aber nur bis 1,2A. Und da Licht im Vergleich zu einem Fräser keinen merklichen Widerstand leistet, hoffe ich damit eigentlich auch bei stärkeren Lasern zufrieden zu bleiben...

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SteffenS
Moin,
auf jeden Fall weiter belästigen!!!

Habe da nochmal ein paar Detailfotos zurechtgeschnitten. Hier die Motoren, an der Y-Achse greifen zwei Stück jeweils rechts und links an. Für großen Verfahrweg hab ich die beiden Linearwagen pro Welle so dicht zusammen, dass sich bei einseitigem Antrieb auch der Schlitten ein paar mm verziehen würde. X-Achse hat einen Motor und greift mittig an. Dort sind die vier Linearwagen auch fast im Quadrat angeordnet:


Hier die gegenüberliegenden Seiten mit lose laufender Umlenkrolle:


Die ganzen Kabel von Motoren, Referenzschaltern, Laser usw laufen in einer Kabeldose zusammen. Dort ist auch der LPT-Anschluss drin, sowie die drei Motor-Treiberplatinen und ein Relais, welches die Laserstromversorgung und Absaugung per M3/M5 an- und abschaltet. Laser an/aus läuft dann über den Dir-Pin der Z-Achse. Der Schlitten selbst mit Laserdioden-KSQ ist probehalber noch wüst verdrahtet. Da muss ich bezüglich der Absaugung, Anordnung und Justierung auch noch einiges machen:


Rechner ist ein ASRock A330GC Mainboard mit 1,6 GHz. Flog halt noch in der PC-Kiste rum und war das einzige mit LPT-Port. Schnell ein frisches XP drauf und es ist gut geung. Mach3 steuert auch noch bei Mediaplayer und Surfen nebenbei fehlerfrei die Motoren. Muss man ja mal spaßeshalber ausprobiert haben

... OK, dann hast du relativ starke NEMA17 und einen ausgewogenen und leichtgängigen Aufbau.

Meine Erfahrung mit NEMA17 ist da eher anders - baue gerade einen Plotter mit den kleinen Motoren um, der einen deutlich leichteren Arm hat und bei >100mm/s in X schonmal Schritte verliert ... in Y geht der bis 300mm/s.

Meinen Pastebot mit NEMA23 lasse ich mit bis zu 400mm/s fahren - der könnte noch mehr, wenn die Beschleunigungswege länger wären

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Viktor
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400mm/s^2 ist ja nun auch nicht so hoch...

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Schöner Aufbau, würde mir auch gefallen. Ich frage mich jedoch was du groß damit anfangen kannst? Ist nicht böse gemeint, wirklich rein informativ.

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Gruß,
Steffen

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Wurstnase
400mm/s^2 ist ja nun auch nicht so hoch...

... nein - Vorschub von 400mm/s -- die Beschleunigung habe ich bei 2000mm/s²

*** EDIT ***
... sehe gerade, du hast vermutlich gar nicht mich gemeint ...

Edited 1 time(s). Last edit at 01/18/2016 03:24PM by VDX.

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Viktor
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VDX

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Wurstnase
400mm/s^2 ist ja nun auch nicht so hoch...

*** EDIT ***
... sehe gerade, du hast vermutlich gar nicht mich gemeint ...

Richtig

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Wurstnase
400mm/s^2 ist ja nun auch nicht so hoch...

War an mich...aber muss ich für ne Hobbyanwendung mit vergleichsweise geringer Benutzung wirklich alles ausschöpfen? Eigentlich würde ich da auch JA sagen aber hier reicht mir das erstmal.

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SteBa
Schöner Aufbau, würde mir auch gefallen. Ich frage mich jedoch was du groß damit anfangen kannst? Ist nicht böse gemeint, wirklich rein informativ.

Momentan stelle ich mir vor:
-anzeichnen von Material für Sägen, Bohren usw (einfacher und schneller als mit Winkel und Bleistift)
-ausschneiden von Schablonen für Lackieren z.B. (besser als mit Schere)
-Beschriftungen/Piktogramme/bzw auch einfache Liniengrafiken erstellen auf Teilen (hält u.U. besser und ist auf Dauer günstiger als Typenschilder drucken)
-hightech Laubsägearbeiten wie z.B. hier

Da gibts bestimmt noch mehr, wenn ich das Gerät erstmal vernünftig am laufen habe. Und mit wachsender Laserleistung kann man dann irgendwann auch mal ernsthaft Plattenmaterial bearbeiten, z.B. für Modellbau, Heimwerkerei...

Die meisten 3D-Drucker arbeiten mit mindestens 800mm/s^2. Bei einem CoreXY gehts dann schon Richtung 2000mm/s^2 und mehr. Der Delta kann noch mehr.
Damit man mal ein Gefühl für die Werte bekommt. 400 ist wirklich sehr... ähm... träge

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Habe mal testweise einen Filter zusammengebaut, weil ich mir nicht sicher war wie groß sowas für diesen Zweck überhaupt ausfallen muss. Hab also erstmal einen HT-Rohradapter, Flaschenhals, 80mm Lüfter, Kabelrohr, Metallgitter hergenommen:


Als Filtermaterial verwende ich eine Matte für Dunstabzugshauben. Den Fettfilter habe ich bei allen Lagen bis auf unten entfernt. Lässt sich einfach auseinander ziehen. In meiner Vorstellung hält der letzte verbliebene erstmal den gröbsten Dreck von der Aktivkohle fern, dass sie sich nicht so schnell zusetzt:


Dann hab ich natürlich auch noch ein wenig gelasert. In 3mm Hartfaserplatte:


Einen ganz leichten Geruch hat man noch, als ob jemand ein Streichholz angezündet hat. Mal schauen. Das mitziehen von ewig viel dünnem Schlauch durch die Kabelschlepps zu einem größeren Filter und nach draußen wollte ich vermeiden.

Da mich die mühselige Nivellierung des zu bearbeitenden Materials aufgrund der fehlenden Anpassung der Höhe des Fokuspunktes jetzt schon ein paar mal ordentlich genervt hat obwohl ich noch gar nichts wirklich richtig mit dem Maschinchen gemacht hab, beschloss ich mir jetzt noch eine Mini Z-Achse anzubauen.
Den Brennpunkt mit einer geraden Linie in X oder Y auf einem schräg hingestellten Teil genau genug zu finden, ist ja simpel. Aber die Anpassung an unterschiedlich dicke Materialien doch deutlich zu umständlich.
Eine alte nutzlos liegende Lineareinheit hab ich mir deshalb dazu auf passene Länge gekürzt. 100 mm Verfahrweg sollen genügen:


Angebaut siehts jetzt so aus. Damit werde ich Laserdiodenhalter und die Absaugung auch gleich nochmal anpassen müssen. In meiner (fernen) Vorstellung kommt dort eh nur noch das Ende eines fasergekoppelten Lasermodules an, was bewegt werden muss...

Hallo,

NEMA 17 reichen auf alle Fälle wenn es die Standarttypen mit ca 4,5kg/cm sind.
Mechanik muss aber sauber laufe , ist ja vom Bild her perfekt.
Mit Einstellen der Beschleunigung geht das dann ganz locker auch für kleine Fräsarbeiten.

Uwe94 Berliner

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Uwe94 Berliner
Drucker / mini CNC / Laser / Dualextruder 2x E3D / ArduinoMega / Eigenkonstruktion /[www.uwek94.com] /uwes3dprinter.

Die Motoren sind mit 59 Ncm, also etwa 6kg/cm angegeben. Die Mechanik läuft jetzt mit etwas Nacharbeit an den anfangs leicht klemmenden Linearwagen der X-Achse recht sauber. War von der Herstellung noch Grat drin, der den Kugelkäfig minimal verspannt hat.
Beim fräsen hätte ich das Problem, dass die Riemen sich ziemlich stark dehnen. Mit über 2 Metern umlaufender Länge hab ich die zu klein gewählt. Beide Achsen lassen sich leicht 1-2 mm drücken, ohne dass sich der Motor bewegt. Bei stärkerer Spannung stimmt dann auf größeren Wegen der Zahnabstand schon nicht mehr, sodass ich die Umrechnung in Mach3 nachkorrigieren müsste - was ich auch unschön fände.
Ohne Last beim Laser oder theoretisch auch drucken aber kein Problem.

Hier soll es nun auch mal etwas weiter gehen. Nachdem Lasertack mich ein paar Wochen lang wegen Lieferschwierigkeiten hat warten lassen, hab ich nun alles für einen etwas potenteren Laser zusammen. Und der grobe Aufbau ist auch schon fertig:



Es werden 5 Dioden zusammen geschnitten und auf eine Sammellinse gerichtet. Die von links leuchtet gerade durch, die anderen 4 werden über Spiegelprimsen daneben gelegt. Die Fokussierung ist dabei so, dass von jeder Diode auf der kurzen Distanz ein hochkant gestellter Balken mit etwa 5 x 0,8 mm ausgeht. Diese ergeben mit etwas Abstand als Spiel nebeneinander ein Feld von ungefähr 5x5 mm auf der Sammellinse, welche das ganze dann zu einem Punkt bündelt.
Die endgültige Ausrichterei steht mir noch bevor, ein Gehäuse kommt dann auch noch drüber. Und dann bin ich gespannt, was so möglich ist

EDIT:
Es kam noch die Frage nach der Ansteuerung und den Kosten auf.

Die 5 Dioden sind in Reihe geschaltet. Da beide Pins potentialfrei ggü dem Gehäuse sind, ist das zum Glück einfach möglich. Vorteil ist, das Spannung und Strom sich weiterhin in einem angenehmen Rahmen bewegen und man nur eine Stromregelung (Treiber) benötigt. Das ist bei mir erstmal weiterhin der Eigenbau aus LM317 als KSQ plus logiclevel-FET als An/Aus-Schalter.
Nachteil ist der schlechte Wirkungsgrad bei kleinen Leistungen, weil immer für alle Dioden die Threshold-Leistung erbracht werden muss. Das ist mir aber wegen der allgemein eher geringen Leistung und seltenen Benutzung egal.

Die Dioden sind alles gebrauchte 2W M140 5,6 mm vom ebay-Bulgarier für ca 30€ das Stück. Das Spiegelschnittmodul kommt von Lasertack und wirkt im ersten Moment schon teuer. Wenn man aber die asphärischen Kollimatoren und Spiegelprismen inkl Halter mit reinkonfiguriert, rechnet es sich mit 280€ Gesamtpreis. Dazu noch den Einzel-Diodenmount für runde 20€ (ist bei ebay-Lasertack etwas günstiger).
Die Sammellinse ist ein Test von HQO aus ebay. Die verkaufen anscheinend Restbestände oder Rückläufer zu Spottpreisen, da gibts die dollsten Sachen. Sonst habe ich eine geeignete Linse nur bei edmund-optics gefunden für ein vielfaches...
Alles in allem kommen dann jedenfalls so um die 430-450€ Material raus für geschätzte 8W am Werkstück. Hätte den Aufbau gern gleich mit den 9mm 3,5W Dioden gemacht. Da wäre der Preis aber nochmal ein anderer gewesen und dafür war ich mir noch nicht sicher genug wie gut es klappen würde.

Edited 2 time(s). Last edit at 03/19/2016 02:41PM by Beatbuzzer.

gute Idee,

ich hab noch Makerslides daliegen, da könnt ich mal wieder welche fuer verbauen .-)

peb

Hab die Tage mal wieder ein bisschen probiert und eine Dichtung für ein Gehäuse aus 4mm Zellkautschuk geschnitten.


Mit der richtigen Einstellung brennt es nur bis auf das Trägermaterial, aber nicht durch. Dann kann man die wildesten Kleinteile und Vereinzelungen schneiden, ohne dass sich etwas verschiebt oder angesaugt wird

... wenn du das mit noch nicht vorlaminiertem Material machen willst, kannst du selbstklebende Alufolie von Hinten aufkleben - dann gehts das Gleiche mit allem

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Viktor
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Heute mal eine rund 2 mm starke Frontplatte eines Kunststoff-Gehäuses mit Ausschnitten versehen:


Verfahren bin ich mit 2000 mm/min und dafür 10 Runden um jeden Ausschnitt. Alles langsamere hat zuviel Material aufgeschmolzen und eine Wulst hinterlassen.

.. ja, bei thermoplastischen Kunststoffen mußt du über Pulsleistung pro Zeit drangehen, sonst schmilzt das zuviel auf.

Schau mal, ob du Platten aus duroplastischen Kunststoffen findest - gibt's z.B. als 2-farbiges Laminat fürs Fräsen von Schildern ... manche davon lasen sich mit den Dioden noch gut lasern ...

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Viktor
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Das sind die Platten aus diesen Gehäusen:
[www.voelkner.de]
Brauche insgesamt 5 Stück und hätte sonst ohne Laser wie früher gebohrt und gefeilt Dagegen ist etwas CAD zeichnen und danach nur noch sitzen und kurz warten schon recht optimal.

Meinem Verständnis nach müsste es mit mehr Leistung ja besser gehen, da der Laser schneller durch ist und das Material somit weniger Zeit hat sich überhaupt zu erwärmen. Also anders gesagt, mit z.B. einem 60W Co2-Laser einmal drübergeflogen kann ich mir gar nicht vorstellen, dass überhaupt was schmilzt.

... es kommt dabei auf die Energiedichte gegen Wärmediffusion im Material an - das ist von Material zu Material und auch bei verschiedenen Wellenlängen anders ...

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Viktor
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Sehr schöner Gravierer/Cutter

Mich würden deine Erfahrungen mit dem Spiegelschnittmodul interesieren. Hat sich der zusätzliche Aufbau im Vergleich zu einer einzelnen Diode gelohnt? Hast du vllt. ein zwei Bilder wie das Modul befestigt ist? Was für einen Strahldurchmesser konntest du erreichen?

Quote
Beatbuzzer
Das sind die Platten aus diesen Gehäusen:
[www.voelkner.de]
Brauche insgesamt 5 Stück und hätte sonst ohne Laser wie früher gebohrt und gefeilt Dagegen ist etwas CAD zeichnen und danach nur noch sitzen und kurz warten schon recht optimal.

Meinem Verständnis nach müsste es mit mehr Leistung ja besser gehen, da der Laser schneller durch ist und das Material somit weniger Zeit hat sich überhaupt zu erwärmen. Also anders gesagt, mit z.B. einem 60W Co2-Laser einmal drübergeflogen kann ich mir gar nicht vorstellen, dass überhaupt was schmilzt.

Mit einem 50W CO2 Laser schneide ich 10 mm Acryl mit 2 mm/s in einem Durchgang ... das Problem liegt an der Brennweite deiner Fokussierlinse ... der nutzbare Bereich bei z.B. 1" liegt bei +- 3 mm, dann wird der Strahl schon zu breit für einen sauberen Schnitt

Grundsätzlich gilt je länger die Brennweite umso dicker kann das Material werden, es steigt aber auch die Stärke des LAsers, die benötigt wird ...

Du kannst das ganz einfach testen indem du auf die Oberflächen z.B. von Holz fokussierst und dann eine Linie brennst, dann 5 mm nach oben oder unten aus dem Fokus und mit gleicher Geschwindigkeit noch eine Line ... anhand der Liniendicke siehst du wie sich der Laserstrahl aufweitet und damit Kraft verliert, weil die Energiemenge/mm² abnimmt.

Seid vorsichtig mit den Materialien zum Lasern, PVC u.ä. ist nicht geeignet weil beim Lasern Salzsäure entseht die die Maschine (oxidiert) angreift auch ist das einatmen nicht ungefährlich. Sämtliche anderen Kunststoffe auch Holz haben mehr oder weniger gefährliche Stoffe im Rauchgas.
Versucht euch irgend eine Art von Absaugung ins freie zu basteln oder wenigstens durch einen Filter abzusaugen

Da meine PC-Lüfter Absaugung doch recht schnell an Kraft verloren hat und erwartungsgemäß allgemein nicht die stärkste war, hab ich mir mal ein kleines Upgrade gebaut.
Hatte da noch einen alten Staubsaugermotor inkl Leistungsregelung im Regal, der mir jahrelang zum wegschmeißen zu schade war. Nun kam er genau richtig. Eingebaut in die Überreste einer wohl ebenso alten Lautsprecherbox machte das schon einen ganz guten Eindruck:


Über dem Ansaugstutzen des Motors liegt noch ein Brett mit Loch, darauf ein Gitter mit etwas Abstandshaltern nach unten und darauf einige Lagen der vorher schon verwendeten Dunstabzugshauben Matten. Anschluss nach außen ist eine eingeklebte HT-Rohr Reduzierung. Daran angeschlossen ist 30er Kabelschutz Wellrohr - war halt gerade da
Vorn habe ich noch den Schieberegler zur Leistungsregulierung eingebettet. Minimale Stufe reicht völlig. Man merkt, so ein Staubsaugermotor ist dann halt doch irgendwie zum saugen gemacht...

Das Wellrohr führt frei schwebend bis zum Schlitten auf dem CNC Tisch. Ist stabil genug dafür, sodass es nicht durchhängt oder abknickt. Am Schlitten gibts eine Reduzierung auf 16 mm Stahlrohr. Unten vor der Optik dient ein Stück warmgeformtes Installationsrohr als Düse:

Habe die Tage mal ein kleines Geschenk zum Geburtstag einer Freundin gebaut:


Stein (das ist einer von diesen 'neumodernen' schwarzen Kieseln) bearbeiten geht deutlich besser, als ich dachte. Die Spur schmilzt zu Glas und gibt zusätzlich einen schönen Glitzereffekt.
Das Sperrholz darunter ist ja hier quasi alte Kunst. Erst beschriftet und danach das Oval mit 60x40 mm ausgeschnitten. Zum Schluss den Stein mit einem Tropfen Heißkleber fixiert.

Mit der Schrift bin ich nicht so ganz zufrieden. Da hätte es noch deutlich weniger Leistung gebraucht, um die engen Stellen nicht zu sehr zu verbrennen. Aber kam trotzdem gut an

Wollte auch nochmal etwas Weihnachtsdeko nachreichen, falls hier noch jemand stöbert:

...aus 1,8mm Modellbau HDF Platte. Teile geschnitten und zusammen gesteckt.

Auch meinen neuen Treiber für die 6W Diode habe ich nochmal etwas angepasst:

...er liefert jetzt in der niedrigsten Einstellung bis 800 mA runter. Damit sehen dann auch etwas feinere Schriften halbwegs vernünftig aus:

Da ich per PN danach gefragt wurde, habe ich für den Treiber mal einen Schaltplan erstellt:


Eigentlich keine eigene Leistung drin. Die bewährte LM317 KSQ in dreifacher Ausführung zum vorwählen und kombinieren verschiedener Ströme. Ein N-Ch FET zum ein- und ausschalten. Der Kondensator parallel zum Laserdioden Ausgang ist mehr ein Angstkondensator zum wegpuffern ebentueller Spitzen beim schalten. Er vermeidet dafür natürlich steile Flanken und geht somit nur bei CW Ansteuerung der Laserdiode und nicht bei kurzen Pulsen bzw PWM Ansteuerung.

Der IRF3708 ermöglicht eine Ansteuerung ab 2,7V. LPT-Ports oder µController mit 3,3V Pegel sind also auch kein Problem. Der mechanische Aufbau hängt dann natürlich hauptsächlich von den Kühlmöglichkeiten ab. Da meine Z-Achse viel zu wenig Masse hat, um ernsthaft Wärme aufzunehmen, und die Laserdiode plus Treiber beim schneiden schon mal ein paar Minuten Vollgas laufen ( Rekord letztens fast ne Stunde bei einem größeren Teil aus 8mm starkem schwarzen Acryl), hab ich mittlerweile ne Wasserkühlung auf der Anlage. Das ist dann auch im Sommer noch sehr angenehm, wenn man mal eben mit 15°C Wasser kühlen kann.