Laserschneidmaschine für verschiedene Materialblatt

3D-Rapid-Prototyping durch Laser Cutter

Benötigte Materialien:

- Laserschneider und Interface

- Geeignete Lüftungssystem

- Wellpappe, Kiefer, MDF, oder Acrylglas Lager. Kunststoff-Schaumfolie Lager

(Polyurethan, Polyethylen), wenn, und nur wenn, starke Belüftung und Filtration installiert sind.

- Feuerlöscher und Löschdecke

- Computer mit entsprechenden Software-Plattformen, wie unten beschrieben

Das Laserschneiden ist von Natur aus einer subtraktiver Technik, wodurch Formen durch Verbrennen oder Verdampfen von Material. Obwohl Oberflächenrelief von Rastern mit unterschiedlichen Leistungseinstellungen erstellt werden kann, ist das Laserschneiden weitgehend nicht in der Lage 3D-Netz zu erzeugen,Formen, und kann keine Struktur machen mit Geometrie überhängenden ohne Einspannen. In dieser Übung werden wir die Laserschneider verwenden, um diese Arten von 3D-Formen zu produzieren, durch einen additiven Schritt -assembling Schichten hinzufügen.

1) einzeln oder in Gruppen, erzeugen ein 3D-Modell zu STL-Format zu verwenden für Ihre Montag. Modelle sollten ein gewisses Maß an Überhang haben, so dass auch viele Pässe verschiedener Rasterung sie nicht produzieren konnten. Einfach, aber ideal Entwürfe für dieseÜbung umfasst Schrauben und Pfeilzahnrad, die in einem freien CAD-Tool wie Sketch Up, oder erzeugen mit freien parametrischen Modellierer auf Websites wie Thing gefunden Online gezogen werden können. Stirnräder sind ein Beispiel für ein ungeeignetes Modell, wieStirnzahnräder haben keine Geometrie überhängt und kann ohne Notwendigkeit für geschichtete Anordnung auf einem Laserschneider geschaffen werden

2) Sobald eine Kandidatengeometrie wurde in STL-Format verwenden, um eine Slicer-Anwendung zu trennen, um das Modell in gleichmäßig am Umfang verteilten Z Vektor Querschnitt für den Laserschneider ausgewählt und hergestellt. Eine gute Auswahl an Slicer-Software für diesen speziellenAnwendung ist 123D Make. Verwenden Sie eine „gestapelte Scheiben“ Annäherung an Ihrer Form, wie das hier gezeigten Beispiel. Mit speziell dafür gebauten Software, wie zum Beispiel 123D Make, anderen Slicing-Algorithmen wie „ineinandergreifenden Scheiben“ sein kann, auchgeeignet. Verwenden Sie die Scheibe oder Werkzeugbahn Visualisierungsmöglichkeiten in der gewählten Software zu planen, wie Sie Ihre Laser-Cut-Schichten in der endgültigen Endform zusammenstellen wird. Achten Sie darauf, dass Ihr die Slicer Schichtdicke, die Dicke der SpieleLagermaterial werden Sie die Schichten von Schneiden. Als Referenz meisten runzeln Pappe Lager zwischen 4 mm und 5 mm dick. Schneiden aus einem dünneren Material führen kann, eine sehr große Anzahl von Schichten in zu müssen zu schneiden und montierenkonstruieren Ihr Objekt.

3) Bringen Sie Ihre erzeugten Vektoren in die Laserschneid Schnittstelle und gewährleisten, dass die Schnittwege sind als Schnitte richtig etikettiert und dass beliebige Markierungen auf den Schichten (wie beispielsweise Zahlen, die Orientierung und die Reihenfolge der Anordnung für das GebenSchichten) vorhanden sind. Wie immer eine saubere Schnittlaserlinse und richtige Filtration und Belüftung verwendet wird, und verbleibt Gegenwart mit jedem Brand oder Notfall zu jeder Zeit der Laserschneider in Betrieb ist, zu behandeln. Schneiden Sie Ihre Schichten, und montieren Sie IhreModell.

Diskussion: In Gruppen betrachten die Nützlichkeit des Modells (s) Sie gemacht haben. Warum sollte ein solches Objekt in einem Fertigungskontext gemacht werden? Wäre es zu künstlerischem oder Konstrukteure von Nutzen sein? Identifizieren Sie die Materialien und Prozesse, die Sieverwenden würde eine erstellenlieferbare Version des Objekts, das Sie durch Laserschneiden und Schichtaufbau gemacht haben.

In manchen Fällen sind für die tatsächlichen Gebrauch ausreichend sein, das Objekt, das Sie aus runzeln oder anderem Low-Cost-bahnförmigem gemacht haben. Objekte dieser Beschreibung passend könnte schnell Prototypen, künstlerische Modelle sein absichtlich die Schicht mitAussehen, leicht zu Hause oder im Büro Gegenstände wie Laptop stehen, oder sogar frangibles mag interessant förmigen kaubaren Tierspielzeug. Andere Gegenstände, die oft gemacht werden durch Blech-Stanzmetalle (Leuchten, Container, Abdeckplatten,etc) mit dem Laserschneider werden könnte ineinandergreifenden Teile durch Schneiden und Einpassen hergestellt. Einige Entwürfe können vollständig für die Produktion auf dem Laserschneider undurchführbar sein, wie zum Beispiel, wo das Endprodukt muss aus einem nicht-Cutter sicheren Material hergestellt werden,oder wenn die gewünschte Oberflächenauflösung wird durch die Schicht ruiniertKanten oder wo Baugruppe Schritte nicht kosteneffektiv.

Wenn der Prozess die Schichten der Montage, der Schnitt wurde automatisiert wurden, wie würde die Entscheidung darüber, was mit dieser Methode Änderung vorgenommen werden?

Vergleichen und das Verfahren zum Laserschneiden Schicht kontrastieren und sie dann mit den verschiedenen Arten von 3D-Montag Drucken Sie sind bewusst.

Materialauswahl:

Holz und Papier-basierte Materialien

Karton

Gemeinsame Wellpappe wird bei sehr hohen Geschwindigkeiten und mittlere Leistung leicht zu schneiden. Rasterung in nur das oberste Blatt von runzeln kann mit sehr hoher Geschwindigkeit und sehr geringer Leistung erfolgen. Da die Produkte auf Papierbasis nicht leiten Wärme gut,Schmelze oder deformieren, sie haben sehr geringes Risiko des Flammpunkt erreicht vom Laserpunkt entfernt und gezündet wird. Die Ausnahme ist, wie bei vielen Materialien, wenn der Laserpunkt falsch oder wenn die Luft im Kutter fokussiert wird, ist nichtrichtig entlüftet. Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, wie die Cellulose und in Papierprodukten freigesetzt werden im Idealfall nur CO2 und Wasserdampf. Wenn die Luft nicht mit einer ausreichenden Geschwindigkeit ausgewechselt wird, wird die Verbrennungsreaktion nicht genügend Sauerstoff erhalten,und produzieren Mengen an Ruß und Rauch, anstelle von CO2 erhöht, wird den Laser Trübungen und weiter den Bereich überhitzt. Je dicker die Pappe, desto schwieriger wird es genau sowohl die Ober- und Unterseite geschnitten werden, umOberflächen in einem einzigen Durchgang, wie der Laserpunkt Fokus über höhere Dicke verliert. Karton ist leicht markiert, ohne viel Material verdampft. Wenn die Laserlinse ist schmutzig und streut den Lichtstrahl, oder wenn nicht genügend Sauerstoff für eine saubere Verbrennung istvorhanden, Ruß kann um den Betrieb des Lasers erzeugt und Fleckenbereiche werden.

Kork

Cork schneidet und graviert und in den meisten Fällen, aber es können Probleme sein auf die jeDicke und Qualität des Korkens. Dicker Kork oder Korke mit erheblichen Mengen von Klebstoff nicht gut abgeschnitten. Durch Variation Kork Leistung / Geschwindigkeit Einstellungen können großen Kontrast in Gravuren erstellen von hellbraun bis schwarz in unterschiedlichen Farben. Cork istauch ein relativ sicheres Material zu Laser geschnitten, da es nicht eine erhebliche Menge an Rauch emittiert und ist wahrscheinlich nicht in Brand geraten.

Wald

In der Regel die meisten Arten von Holz lasergeschnitten und gravieren relativ leicht, aber die Art des Holzes wirkt sich auf die Leistung und Geschwindigkeit Einstellungen benötigt hohe Qualität der Ergebnisse zu erhalten. Weichere Hölzer wie Balsa benötigen weniger Strom und können geschnitten werdenschnellere Geschwindigkeiten als ein Hartholz. Woods, der höher Harzgehalte wie Kirsche und Erle enthalten ist in der Regel tiefere Töne zu schaffen, sondern auch ein größeres Potenzial zu fangen Feuer. Um den meisten Kontrast für Gravuren, Wälder mit leichter zu erstellenTöne und hohe Harzgehalt bevorzugt. Die meisten Hölzer werden dunkle Markierungen auf der Oberfläche der Schnitte aufweisen, aber dies kann Schutzpapier eine Schicht des Bandes über die Oberfläche begrenzt mit Platzierung während des Schneidens.

Sperrholz und mitteldichte Faserplatten (MDF) nicht schneiden und gravieren so leicht wie Naturholz, weil sie zusammengehalten werden durch Klebstoffe, die sie zusammenhalten, und machen sie beständiger gegenüber Laserschneiden. Darüber hinaus sind einige derin Sperrholz- und MDF-Klebstoffe abgeben Formaldehyd als Zersetzungsgas verwendet wird, so Pflegeeinwandfreie Entlüftung der erzeugten Gase geachtet werden muss. Vergleichsweise ist MDF homogenere und neigt dazu, in konsistenter Qualität zu führenSchnitte als Sperrholz.

Eines der Hauptprobleme Schneiden von Holz ist, dass es ein natürlich Material ist so Ergebnisse auch unterschiedlich sein können, wenn verschiedene Teile des gleichen Typs von Holz verwendet wird. Zwei Stücke der gleichen Art von Holz können unterschiedliche Töne haben, Harzgehalt, Dichten,Kornlinien und den Feuchtigkeitsgehalt. Unterschiede in diesen Variablen kann die Qualität der Ergebnisse beeinflussen bei der Gravur. Knoten in Holz können Probleme auch erstellen. Knoten sind härter als das umgebende Holz zu schneiden und manchmal verhindern kann, dieLaser von vollständig durch das Stück zu schneiden. Knoten können auch Schüben führen, die die Oberfläche und schaffen abgedunkelten Bereiche versengen.

Textilien

Stoff

Die meisten natürlichen Fasertuch ist auf Laser geschnitten und gravieren einfach. Gravur ist in der Regel mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Leistung ausgeführt Verbrennung durch zu viel Material zu vermeiden. Looser Stoffen wie Frottee und Plüsch kann schwierig sein, zu gravieren alssie neigen dazu, leichter zu verbrennen, da der Laserfokus weniger unter dem Fasertaue ausgebreitet. Fleece, Twill, Mikrofaser, Polyester, Filz, Jeans und Baumwolle, Seide und Leinen alle geschnitten und gravieren gut, auch wenn einige Brennen entlang der auftreten kannKanten. Abgesehen von Polyesterfasern, Kunststoff / Kunststoff-Fasern wie Nylon und Spandex (Polyurethan) soll nicht geschnitten oder graviert sein, da sie möglicherweise erhebliche Gefahren sind. Siehe den potenziell gefährlichen Abschnitt Materialien für mehrEinzelheiten.

Leder (avoid Kunstleder)

Leder ist ein relativ sicheres Material zu Laser geschnitten und gravieren, wie es schwer entflammbar ist. Er erzeugt einen schlechten Geruch (Brennen Tierfleisch), aber nicht-toxisches Gas. Leder eignet sich gut für die Gravur von Anwendungen, aber es kann schwieriger sein, zuSchnitt. Leder dicker als ⅛” bis ¼” können mehrere Durchgänge erfordern, um vollständig zu schneiden. Während Leder Gravur können Kontraststufen geschaffen werden, um die Leistung und Geschwindigkeit Einstellungen des Laserschnitts variieren. Dies kann typischerweise im Bereich von aMedium zu einem dunkelbraun oder schwarz in Abhängigkeit von den verwendeten Parametern.

Kunstleder können auch geschnitten und graviert sein, aber in der Regel als qualitativ hochwertige Ergebnisse nicht nachgibt. Einige Formen von Kunstleder werden mit Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan oder anderen Kunststoffen, die gefährliche Gase erzeugenwenn Laser-Schnitt (siehe potentiell gefährlichen Abschnitt Materialien) und sollte vermieden werden

Metall (Radierung nur)

Laserschneiden von Metall ist sehr schwierig, da die hohe Reflexionsvermögen von Metallen sehr hoher Leistungslasern erfordert. Ähnlich blanke Metalle Gravur ist nicht mit einem CO2-Laser zu empfehlen, da der hohe Reflexionsgrad der Metalldosespiegelt den Laser zurück in die Optik und die Maschine beschädigen. Typischerweise ist CO2-Laser nicht in der Lage Metall der Markierung, wenn es, weil die Intensität des Strahls beschichtet wird, ist zu gering. Faserlaser wird häufig verwendet, wenn MetalldurchführenGravur, da sie deutlich höhere Spitzenintensität als ein CO2-Laser haben.

Es kann auch gut Gravuren auf blankem Metall zu erreichen schwierig sein, weil die hohe thermische die Fähigkeit des Lasers zu reduzieren, um das Material vor Ort verdampfen, was möglicherweise zu niedrige Qualität Markierungen führen. Kennzeichnung Metalle kann wirksam seinwenn die Oberfläche des Metalls enthält, ein Oxid oder eine Beschichtung, die durch das Laserbelichtungs des Metall unter ablatiert werden kann. Dies kann nicht nur mehr Kontrast bieten, sondern auch eine höhere Qualität Marken produziert, weil die Oxide undBeschichtungen sind thermisch nicht leitend ist und somit absorbieren die Wärme lokal.

Eine andere Form der Laser Wechselwirkung mit Metallen wie Laserglühen bekannt, bei niedrigeren Leistungseinstellungen für den Laser verwendet werden, die Oberflächenoxidation zu bewirken, dass die Farbe der Oberfläche ändern wird. In diesem Fall funktioniert der Laser nicht wirklichEntfernen jedes Material. Stattdessen heizt sie etwa 20-30 Mikrometer von der Oberfläche eine dünne Schicht von Oxidation zu verursachen, die unter wenig Wirkung auf das Material aufweist. Dies funktioniert nur mit Legierungen, die eine Farbänderung zeigen, wenn sie Wärme ausgesetzt wird undSauerstoff. Markierungen durch Laserglühen hergestellt sind sie glatt anfühlt, da kein Material tatsächlich von dem Teil entfernt wird.

Die meisten Metalle leicht markiert werden können, einen CO2-Laser mit einer Markierungsverbindung, wie CerMark Verwendung (™), die auf die Oberfläche des Metalls überzogen ist. Wenn das Material lazed wird, wird eine dunkle schwarze Markierung stark in der gewünschten an die Oberfläche gebundenMuster. Die Markierungen sind glatt und robust.

Messing

Blankes Messing kann keine CO2-Laser wegen ihrer hohen Reflektivität graviert werden. Um Marke Messing mit einem CO2-Laser benötigt eine Beschichtung aufgebracht werden, wie beispielsweise mit gemalten Messing. In lackiertem Messing wird die Oberfläche zunächst in einem Lack bedeckt und dann einemLack-Beschichtung wird über den Lack aufgetragen. Die Farbe wird dann mit dem Laser-Belichtung des Messing unter abgetragen. Der Lack verhindert, dass das Messing oxidiert und hält sie für längere Zeit glänzend. TiefgravurMessing mit einem Faserlaser durchgeführt werden.

Rostfreier Stahl

Die Lasergravur wird auf blanke Edelstahloberflächen nicht zu empfehlen wegen seiner hohen Reflektivität, aber es kann unter Verwendung von Laserglühen markiert werden. Laser-Annealing mit einem Faserlaser ist eine wirksame Methode für die Erstellung von hohen Kontrast Markierungenauf Stahlstücke. Lasertemperung aus Edelstahl kann eine breite Palette von Farben einschließlich Rot zeigen, Blau, Grün, Braun und Purpur durch Verändern der Geschwindigkeit und Leistungseinstellungen des Lasers. Die Zeit zwischen den Laserimpulsen (Impulsbreite)hat auch ein wichtiger Faktor in der Entwicklung verschiedener Farbmarkierungen gefunden. Die Farbänderungen sind das Ergebnis der Bildung von Oxiden aus den Legierungselementen und der Dicke des Oxids gebildet ist, welchein Abhängigkeit von der Zeit und die Temperatur wurde das Material ausgesetzt ist.

Eloxiertes Aluminium

Eloxiertem Aluminium weist eine Oxidoberflächenschicht, die sehr gut und führen zu einer sauberen, klaren Markierungen sogar mit einem CO 2 -Laser ätzt. Ätzen von anodisiertem Aluminium läßt keinen Rauch oder Rückstände. Allerdings kann es abrasive Aluminium erzeugenOxidteilchen (ein gemeinsames Material in Sandpapier), die den Laserschneider beschädigen kann, so sollte es nach dem Ätzen anodisiertem Aluminium gereinigt werden. Blankes Aluminium kann transparente Oxide bilden, und ist daher schwierig zu Laserausheilung.

Titan

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Titan ist, dass es sehr korrosionswidersteht. Die Korrosionsbeständigkeit kommt von den dünnen Oxidschichten, die auf Titan entwickeln. Wie die Oxidoberfläche aus anodisiertem Aluminium, die Oxidschicht ausTitan kann abgetragen werden hochwertige Gravuren zu bilden. Laserglühen ist auch ein wirksames Verfahren auf Titan, da verschiedene Oxide von Ti bei unterschiedlichen Temperaturen bilden. Titan Lasertemperung kann eine Reihe von Farbe aufweistähnlich dem von Edelstahl.