DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

CW und Q-switched, ordentlicher Ir, sichtbarer oder UV Rums der Spaß macht, sowie Materialbearbeitung mit diesen Lasern.
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NitroFreak
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DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von NitroFreak » Fr 24 Mär, 2017 2:07 am

Hi Leute,
Ich stell mich erstmal vor, ich bin Max, 22 Jahre alt und bin relativ neu in der Laserszene. Ursprünglich komme ich aus der Modellbauszene und hab bis jetzt viel Erfahrung im CNC Fräsen und der Funktionsweise gesammelt, Ich bin an der Materialbearbeitung mithilfe von Lasern interessiert, ich habe gesehen dass das Forum eher auf Showzwecke der Laser ausgerichtet ist, aber es gibt ja auch den einen oder anderen, der mit Fertigungstechnik zu tun hat, ich hab zb. schon VDX gesehen, der auch viel im Metalbot forum aktiv ist.

Jetzt zu meinem eigentlichen Vorhaben, ich würde gerne einen Metall-Laser-Sinter bauen, brauche dabei aber etwas Hilfe.
Habe mich jetzt darüber lange still eingelesen, habe aber dennoch Fragen.
Ich habe vor, mir so viel wie möglich gebraucht zu organisieren, um die Kosten richtung 3-5K (erstmal) zu halten.
Als Software und Hardware würde ich gerne BeamConstruct mit den passenden Modulen benutzen.
Über die Pulverdistribution mit dem wischer, sowie die Bettabsenkung und Pulverbereitstellung habe ich mir bereits Gedanken gemacht und sollte nicht so schwer zu lösen sein, da es ähnlich wie eine konventionelle CNC fräse gebaut werden kann und ich darin schon erfahrung habe. Das gesamte Lasersystem ist mir jedoch neu.
Als Laser würde ich gerne diesen Diodengepumpten 500W Faserlaser von Limo nehmen mit einer 100 mikrometer faser (stimmt das?)
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Erste frage, hat der wirklich 500W oder ist das nur die Leistungsaufnahme? Ich sehe nämlich keine Kühlflüssigkeitseingänge o.ä. die normalerweise nötig sind?
Zweite frage, am Ende der Faser scheint die Endkappe oder wie man es nennt zu fehlen, ich nehme an der wurde in einem Array mit mehreren anderen benutzt die zusammengeschlossen wurden. Ist das ein großes Problem und man muss eine neue Faser besorgen oder kann man das irgendwie ersetzen?
Dritte Frage, drauf steht 780-1000 nm, das sind doch nur die Wellenlängen der Pumpdioden, welche den Kern der faser anregen, mit 1064 nm zu strahlen, oder liege ich falsch?
Als Netzteil würde ich gerne so ein hp 6260B 0-10V, 0-100A nehmen. Geht das in Ordnung?
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Nächstes Element in der Reihe wäre der Scannerkopf mit den X/Y Galvos. Ich habe etwas gestöbert und anscheinend kann man nicht direkt den Strahl aus der Faser von den Galvos ablenken lassen da dann die Strahldichte zu hoch ist, also muss man sie erst Aufweiten, in X/Y zustellen und dann durch die F-Theta Linse wieder konvergieren lassen.
Hier bräuchte ich hilfe. Wie muss das ablaufen und wie stark muss man den Strahl aufweiten? Habe mal was von 10mm durchmesser gelesen.
Zudem sind die ja meistens für eine bestimmte wellenlänge beschichtet, bedeutet das, dass sie dann bei dieser wellenlänge zu 100% reflektieren, ohne warm zu werden?
http://www.ebay.com/itm/182132607951?_t ... EBIDX%3AIT
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Ich weiß nicht, ob die Linse auf dem Scanner schon eine F-Theta ist, aber falls nicht, gibt es ja auf ebay viele davon, auch nicht so teuer. Ich weiß nicht wie gut die China Qualität ist.
Für den Anfang möchte ich nicht so viel für scanner + linsen ausgeben, da ich noch mit der Software experimentieren möchte und nichts teures kaputt machen beim rumexperimentieren.
http://www.ebay.com/itm/F-theta-lens-10 ... SwsW9YwsF4

Für jeden Tipp oder Hinweis zur Realisierung bin ich mehr als dankbar, und wäre auch froh um Links wo ich mich noch mehr einlesen kann in die richtige Zusammenstellung eines Setups.
Zum Schluss möchte ich gerne sagen, dass mir bewusst ist, dass Laser dieser Leistungsklassen mehr als gefährlich sind, nicht nur, weil sie unsichtbar sind. Ich habe vor, alles in einer großen Box als Gehäuse des Systems zu bauen, die vollkommen abschließbar ist (auch wegen der Inertgasatmosphäre) und in einem Raum zu betreiben/testen, in dem ich mich nicht aufhalte. Da hab ich viel zu viel Respekt vor.

Mit freundlichen Grüßen
Max

Death
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von Death » Fr 24 Mär, 2017 7:11 am

Denk bitte drann, das du die Produkte von HALaser.eu nur als Unternehmer ( Gewerbenachweis ) ordern kannst. An Privat wird nicht verkauft, auch nicht bei Ebay.

Ich bin mit meinem Galvo Laser auch noch schwer am basteln.

Meinen ersten Galvokopf musste ich erst mal links liegen lassen, da von CTI / GSI Lummonics. Von dem Verein bekommt man NULL Hilfe.

Ich habe mir in Chemnitz einen CO2 LASIT Laser Beschrifter ergattert, komplett mit allem pipapo.

Läuft auch, nur kriege ich für die Spectron RF Laserröhre keinen Impuls/Trickle Puls hin. Die Software dafür ist schwer veraltet und hat Macken. Bis zu einem gewissen Punkt hat mir LASIT auch geholfen.

Ich bin noch am Überlegen zwischen HALaser und EZCad.

Wenn du noch keinen Galvo Kopf hast, dann solltest du schauen, das du auch einen ergatterst, der auf deinen Laser abgestimmt ist. Ich habe es geschafft mir einen neuen Galvo zu zerstören, bei dem Versuch den falschen Umlenkspiegel zu lösen. Der ganze Kecks ist Schweineempfindlich. Auch die Spiegelaufnahmen sind immer wieder unterschiedlich. Mal sind die direkt auf der Welle, mal als Aufsatz für auf die Welle.

Ich hab auch am Anfang gedacht, das mach ich doch mit links. Davon bin ich aber mittlerweile ab :D Und mal eben andere F-Theta Linsen.... ne ne ne .... so einfach ist das och nicht :D

Gruß
Michael
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von VDX » Fr 24 Mär, 2017 9:24 am

H Max,

dein "Faserlaser" sieht mir eher nach einem Pump-Lasermodul für gepulste Faserlaser aus - da können durchaus hohe Pumpleistungen rauskommen, aber nur mit einem sehr geringen Puls-Pause-Verhältnis (ein paar Nanosekunden Puls, ein paar Millisekunden Pause) - hab' z.B. einen gepulsten N2-TAE-Laser mit 200ps langen Pulsen mit bis zu 400kW Leistung und 30Hz Repetierrate ... nach dem Zusammenrechnen komme ich auf etwa 1mW mittlere Leistung :shock:

Schau also erstmal, ob du genauere Infos zu dem Teil bekommst ... die 780nm könnte auch eine kleiner rote Laserdiode als "Pilot-Laser" sein.

Die 100µ-Faser wäre schon OK - du müstest das Ende brechen+schleifen+polieren und dann eine Kollimatorlinse draufmontieren, um einen parallelen Strahl zu erhalten - der dürfte dann schon eher bei 4mm bis 6mm Durchmesser liegen, was für den Galvo reichen würde ... ich habe mir beim Testen ein paar oberflächetenbeschichtete Spiegelchen mit CW-Leistungen von 7W bei 3mm Strahldurchmesser und 20W bei 6mm Strahdurchmesser zerschossen - das war aber ein "richtiger" Faserlaser mit gaußschem Strahlprofil, also der meisten Leistung in der Strahlmitte ... bei Dioden ist das homogen verteilt, also eine deutlich geringere Belastung ... und bei gepulstem Betrieb wird das nochmal durch den duty-faktor reduziert.

Ich habe mir (über die Firma) zwei Controller für BeamConstruct von HAlaser gekauft - einen als CNC- bzw. XY-Plotter ( http://halaser.de/e1701p.php ), den zweiten als Galvo ( http://halaser.de/e1701.php ).

Mein aktuller Galvo ist einer mit digitalem XY2/100 Interface, die ersten Tests habe ich aber mit einem billigen China-Showlaser-Galvo für 100-200€ bei ebay und einem selbstgeschriebenen Plugin für BeamConstruct gemacht ... dann, nachdem ich die kleinen Spiegelchen, die da drauf paßten, alle "runtergeschossen" hatte, habe ich mir einen Scannerspiegel-Kopf mit SErvomotoren statt Galvos aufgebaut und mit dem CNC-Fräsen-Steuerungsprogramm Editask10 angesteuert - hier ein "heißer" Test mit dem "Servo-Scanner":

https://vimeo.com/95512748

Viktor
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von NitroFreak » Fr 24 Mär, 2017 5:14 pm

Danke für die Antworten, das war schon sehr hilfreich.
Ich hab gestern einfach mal ganz blöd bei Limo angerufen um um Auskunft zu beten.
Heute wurde ich zurückgerufen mit der Info, dass es ein 975nm 30W cw-Laser mit 100 mikrometer faser sei, und eine ersatzfaser würde 325€ kosten.
Zudem wurde ich gelöchert was meine Firma sei, von welcher Firma ich den laser erstanden hätte, was ich damit vorhätte und was ich gedenke, meinen Urenkeln zum 18. Geburtstag zu schenken.

Aber egal, muss ich vielleicht doch weitersuchen, vielleicht ist das etwas wenig. Ich würde mich gerne an die Leistung von EOS und 3D Systems Sintersystemen halten, die zwischen 100 und 500 watt liegt, damit es auch zügig geht.

Eine Firma habe ich, und ich bin zufällig auch in München ansässig, wo auch HAlaser ist, also werde ich vielleicht da einfach mal vorbeischneien und fragen wie das so aussieht.
Ich habe gesehen, dass MAXphotonics auch so 200w Laser module baut. ich habe die mal angefragt, was das so kostet.
Schade dass das mit den Galvos und F-Theta nicht so einfach abläuft, wäre auch zu schön gewesen.
Und die gauß´sche strahlverteilung ist auch ein problem, am besten wäre ja so ein M-Shaper um eine gleichmäßige verschmelzung des Pulvers zu gewährleisten
http://holoor.co.il/Diffractive_Optics_ ... _shape.php
Aber da ist die Leistung ja auch wieder so konzentriert und würde Spiegel kaputtmachen

Viktor, welche Servos hast du denn benutzt? Die sehen ziemlich akkurat aus, ich kenne nur die Modellbauservos, die sind aber auf hohe Stell-und Haltekraft bei 0-90° ausgelegt und weniger auf genauigkeit.

Grüße,
Max

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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von VDX » Fr 24 Mär, 2017 8:03 pm

Hi Max,

die Servos habe ich aus alten Dentalscannern ausgebaut - das sind kleine Maxxon-Motoren mit 500-er Encoder und 400:1 Planeten-Getriebe für seinerzeit mal um die 400€ Neupreis :shock:

Damit ich kein Spiel im Getriebe habe, hatte ich die mit einer Feder vorgespannt - da habe ich dann die volle Auflösung und Genauigkeit bei bis zu 1m/s Scangeschwindigkeit über die Oberfläche in 180mm Abstand.

Mit den Galvo-Tests hatte ich auch Videos gemacht - hier mit den billigen China-100€-Galvos:

https://vimeo.com/87801765


... und hier mit einem "richtigen" Kopf, allerdings noch ziemlich langsam, mit einem CW-Faserlaser:

https://vimeo.com/207474893


Ich baue den "richtigen" Galvokopf aktuell auf einen Puls-Faserlaser um - mal schauen, was der dann bringt ...


Zu den Dioden und Leistungen - für dunkles Kunststoffpulver reichen schon wenige Watt, allerdings ist die Strahlqualität der 445nm-Diode relativ schlecht, so daß die meisten Kunststoff-SLS-Geräte 405nm-Dioden verwenden, die es derzeit praktisch nur mit 500mW gibt.

Die IR-Dioden mit 105µ-Faser ergeben bei den Fokussierabständen über die Galvos auch einen relativ großen Spot von ca. 0.2mm ... eventuell mal über einen Aufbau als CNC-Fräse oder XY-Plotter nachdenken - da wären sowohl die 445nm-Dioden als auch die IR-Dioden mit dann einem Spot von ca. 0.1mm deutlich effizienter und du könntest mit 30W auch schon Metallpulver sintern ... allerdings deutlich langsamer, als mit einem Galvo.

Faserlaser mit ausreichenden Leistungen gibt es hier ab etwa 10k€, in China ab etwa 3k€ ... vernünftige Galvoscanner ab etwa 2k€ ... also auch nochmal überlegen ...

Viktor
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von Offenbarungsjoe » Mi 19 Apr, 2017 9:40 am

Hallo Max,
ich habe eine Weile in der Entwicklung industrieller Lasersysteme gearbeitet und auch die ersten Gehversuche für eine Maschine mit ähnlichem Konzept mitbekommen. Einer der wichtigsten Punkte, die deinen Plan von den genannten Systemen wie EOS und 3DSystems unterscheiden ist der beheizte Bauraum. In den mir bekannten Sintersystemen wird die nötige Energiemenge für den Sinterprozess nicht alleine vom Laser erbracht. Vielmehr wird der komplette Bauraum beheizt (bei metallischem Pulver mehrere hundert Grad), so dass der Laser energetisch gesehen nur noch das Tüpfelchen auf das i setzen muss. Abgesehen von der Ersparnis bei der Laserleistung hat man in einer unbeheizten Maschine massive Probleme mit dem Verzug der Bauteile durch schnelles Abkühlen. Die richtigen Sintermaschinen sorgen durch die Beheizung dafür, dass die Temperaturunterschiede zwischen bereits gesinterten Stellen und der aktuellen Bearbeitungszone nicht zu hoch werden und kühlen das komplette Teil nach Fertigstellung langsam ab.
Wenn du diesen Punkt auch schon bedacht hast, oder ausprobieren möchtest, welche Bauteilqualität die ohne dieses Feature erreichen kannst, wirst du auf jeden Fall in mehr Laserleistung investieren müssen. 250W CW optische Leistung sind vielleicht eine ganz gute Hausnummer bei einem Faserlaser mit 40µm Spotgröße am Bearbeitungspunkt. Ein weiterer Punkt, der eventuell noch zusätzliche Ausarbeitung benötigt ist die Kapselung. Wenn du für jedes Bauteil die Inertgasatmosphäre im Bauraum erneuern musst, werden deine Produktionskosten pro Teil einen fiesen Sprung machen. Deshalb sind die meisten professionellen Maschinen mit einer Möglichkeit ausgestattet, das Gas nach dem Prozess wieder abzusaugen und einem WIederverwertungskreislauf zuzuführen.
Das erstmal als Perspektive, um die auf dich zukommenden Stolpersteine besser abschätzen zu können. Falls du gerne weitermachen möchtest steh ich auch für technische Detailfragen zur Verfügung :)
Viele Grüße,

Pascal

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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von NitroFreak » Di 25 Jul, 2017 3:18 am

Hallo Pascal,
Danke für deine Tipps,
Ja das mit dem vorheizen um Laserleistung zu sparen und Verziehen zu verhindern, hatte ich mir schon gedacht. ich hatte überlegt, das statt mit einem beheizten Bauraum das ganze mit einem Infrarotstrahler zu lösen, der lokal den Baubereich anstrahlt. So könnte man denke ich schon 300°C erreichen. Das würde auch den rest des Bauraums nicht so stark aufheizen und Toleranzen bzw Abstände ändern.
Einziges Problem dabei sehe ich, dass vielleicht der schon gesinterte Bereich im unteren Teil des Bauraums wieder abkühlen könnte und dann leichte Verzüge in den achsen entstehen könnten.
Das mit der Inertgasatmosphäre recyclen ist glaube ich für eine Eigenbaumaschine eine nummer zu hoch, außerdem ist Argon ja auch nicht soo teuer. Ich hatte mal überlegt ob man nicht das ganze in einem Vakuum machen könnte. Dann hätte man 100% dichte teile und nicht nur 97-98% wie mit gewöhnlichen Systemen. Also quasi das ganze in einem Autoklaven bauen. Ich bin mir nur nicht sicher wieviel Gas von dem Metall ausgeht wenn es vom Laser geschmolzen wird. In den Videos sieht es immer so aus, als ob Rauch entstehen würde.

Der 200W laser von Maxphotonics kostet 9000 dollar...
VDX, Ich bin am überlegen, ob es nicht für die ersten Gehschritte doch gescheit wäre, so wie du meintest ein XY gantry system zu bauen, so wie der s-titanium von aurora labs. Da wär die kontrolle einfacher und man könnte mit einem 50w laser zurecht kommen. Dauert zwar lange aber ich würde sagen, im hobby bereich lieber langsam als garnicht.

Grüße
Max

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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von VDX » Di 25 Jul, 2017 3:06 pm

Hi Max,

ich bin die Tage am Testen mit einem 85Watt DC- und einem 20Watt gepulsten (etwa 8kW Puls-Spitzenleistung) Faserlaser (und evtl. auch mit einer 25W IR-Laserdiode) zum Aufschmelzen von unterschiedlichen Materialien ... mal schauen, was davon ich öffentlich zeigen kann :freak:

Viktor
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von Death » Di 25 Jul, 2017 11:21 pm

Na Alles :mrgreen:
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Re: DMLS mit 500W Faserlaser + Galvo

Beitrag von VDX » Mi 26 Jul, 2017 12:49 am

... nicht so schnell mit den scheuen Pferdchen! -- das ist ein aktuelles (internes) Projekt und noch nicht "für die Öffentlichkeit" bestimmt :freak:

Viktor
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