Metrerialbearbeitung mit kleinen Laserleistungen

Post by **pulslaser** » Mon 03 Dec, 2007 2:29 pm

Frage: einen ND:YAG Strahl sieht man ja normalerweise ohne Hilfsmittel nicht. Ist damit die Auswirkung auf Material gemeint oder ist der Strahl Frequenzverdoppelt?

Gruß Dieter

Post by **gopher** » Mon 03 Dec, 2007 3:19 pm

Der Strahl ist frequenzverdoppelt. Bei <200mW wird er wohl wenig Auswirkungen auf ein Material zur Bearbeitung haben - wenns nicht gerade das Auge ist.

Post by **pulslaser** » Tue 04 Dec, 2007 8:59 am

Gütegeschaltet kann man mit 0.2W QCW sehr wohl Material schon ganz gut bearbeiten, weshalb sollte das nur am Auge Schäden hinterlassen?
Ich hab das sogar mal mit nur 40mW CW geschafft, allerdings gut gebündelt. Beispiel CD/DVD Brenner, da werden Leistungen unter 200mW zur Materialbearbeitung verwendet. Wird die Wellenlänge kürzer von bspw. 650nm (Rot) nach 532nm (Grün) bekommt man durch einen kleineren Fokusdurchmesser eine höhere Leistungsdichte bei gleicher Leistung. Somit geht Materialbearbeitung noch besser sprich mit weniger optischer Leistung.

Gruß Dieter

Post by **lexa** » Tue 04 Dec, 2007 4:31 pm

Hoi

da het er recht der Pulslaser.
Die Abbildung zeigt das ergebnis von 150mW @ 532nm mit Linse gebündelt.
hat ca. 2 sek gedauert.

Kann sich schon gut sehen lassen.

greetz Axel

Post by **contact23** » Tue 04 Dec, 2007 6:11 pm

Hallo,

@lexa

hab das auch mal versucht, aber hatte die linse nach den scanner und da stimmt dann der brennpunkt auf vielen stellen nicht, hab mich aber nicht getraut, den strahl gebündelt auf die scanner zu schicken. Wie machst du das und mit welcher scanngeschwindigkeit?

Danke und Grüße
Matthias

Post by **lexa** » Tue 04 Dec, 2007 8:23 pm

Hatte die linse direkt nach den scannern..

Größe des Bildes hängt von der brennweite der Linse ab
Kleiner winkel, und schön viel Intaploarisations Punkte...
Habe das mit HE-scan gemacht. 200pps und wie gesagt viele Punkte

Nach ein paar Versuchen sah es dan so aus..

Axel

Post by **pulslaser** » Wed 05 Dec, 2007 12:58 am

Hi Axel, schaut gut aus, ist das Kunststoff? Ab 0.2W QCW geht auch Gravur bzw. Beschriften von Metall bei einer Pulswiederholrate von 2kHz.

@contact23, bei Materialbearbeitungsstationen sitzt nach dem Scanner eine sog. Flachfeldscanoptik. Die sorgt dafür, dass man bei jedem Scanwinkel den Fokus auf einer ebenen Fläche hat.

Gruß Dieter

Post by **gento** » Wed 05 Dec, 2007 1:15 am

Die Frage ist wie hoch die Schreibgeschwindigkeit ist.

Bei 200 mW auf Metall wohl eher 0,1 mm Sek.

Ich selbst habe Alu mit 3W 10KHz 5 mm Sek beschrieben.

lg Gento

Post by **pulslaser** » Wed 05 Dec, 2007 7:46 am

Die Schreibgeschwindigkeit (Materialabtrag) hängt am meisten von der Leistungsdichte ab und die ist abhängig von Leistung/Strahldurchmesser² was wiederum stark von der Strahlqualität beeinflusst wird. Generell kann man nicht sagen mit 0.2 Watt geht Materialbearbeitung auf Metall, hängt wie gesagt von den genannten Parametern ab. Bei meinem System (Resonator, Scankopf) habe ich mit einem Arbeitsabstand von 218mm einen Fokusdurchmesser von ca. 20µm, eine Pulsbreite von 150ns und wie gesagt 0.2W QCW bei 2kHz und ca. 0.5W ohne Switch. Die Pulsfrequenz kann ich bis 50kHz einstellen wobei ich dann die Pumpleistung stark erhöhen muss und somit die Schreibgeschwindigkeit bei 1000mm/s liegen kann. Dann ist aber der Scankopf am Limit. Bei Frequenzen um 1kHz und voller Pumpleistung komme ich rechnerisch auf 133kW Puls- Peakleistung.

Das ganze ist zudem logischerweise vom Material selbst abhängig. Bei weissem Papier z.B. tut sich mit 1064nm auch bei hohen Leistungen (50W) gar nix während bei gehärtetem Stahl weniger als 1!! Watt genügt.
Die Spotgröße bestimmt ebenso den Vorschub. Es kommt immer drauf an, will man Punkt an Punkt oder mit Abstand oder überlappend. Bei einer Spotgröße von bspw. 50µm setzt man bei 1kHz Pulsfrequenz mit 50mm/s Spot an Spot genau hintereinander.

Gruß Dieter

Post by **contact23** » Wed 05 Dec, 2007 7:07 pm

Hallo,

Nachdem mich die Qualität von Lexa´s Gravur so beindruckt hat, musst ich dass auch mal ausprobieren.
Einige Linsen habe ich schon getestet, aber das richtige noch nicht gefunden. Das nächste Problem ist vermutlich Mamba mit min. 1000pps. Kann halt nicht in "einem Zug" gravieren, sondern muss öfter das Bild scannen, was vielleicht die qualität verschlechtert. Ich werde auch noch die optiken aus einem Laserdrucker testen. Die ersten Ergebnisse waren in der Mitte schön und aussen viel zu schwach. Das liegt aber eher an der Linse soweit ich das verstanden habe.
Eine Interessante Seite zu Scannoptiken habe ich in Netz auch gefunden, falls das jemanden interessiert. http://www.photonik.de/magazin/aktuell/ ... _05_48.pdf

Grüße Matthias

Post by **lexa** » Wed 05 Dec, 2007 11:48 pm

Da sprichst du was an !!

Die Galvos die wir ja so alle benutzen, sind in Sachen Poitionsgenauigkeit ja meinst alle Müll!!

Die grafik sollte man in einem Zug "Graviren" sonst wirds hässlich

Anstatt Mamba kannste doch die freeware von He nehmen

Was aber noch ein großer Nachteil ist, das es nur auf sehr dunkelen Kunststoffen funktioniert. Ansonsten wird zuviel reflektiert !

gruß Axel

Post by **john** » Thu 06 Dec, 2007 2:15 am

Das Thema ist wirklich interessant.
Könnte ein Mod mal bitte relevante Beiträge unter einem neuetn Thread "Materialbearbeitung mit Hobbyequipment" auskoppeln?

john

Post by **pulslaser** » Thu 06 Dec, 2007 9:28 am

Falls ihr interesse habt an Flachfeld- Scanoptiken, HB-Laser in Schwäbisch Gmünd hat noch 4 große Opjektive für kleines Geld, hab selber auch eine davon.

Gruß Dieter

Post by **contact23** » Thu 06 Dec, 2007 2:15 pm

Hallo,

Hab heute die ersten Gravur-Versuche einen Freund gezeigt und ihm ein bisserl was erzählt und den hat das so fasziniert, das er mir einen Lineartisch (X,Y,Z) und die nötige Kohle (natürlich auch begrenzt) seiner alten fräse zur Verfügung stellt. Er möchte Edelstahl bis ca. 2,5 mm schneiden. Leider finde ich nirgends Angaben über die benötigte Laserleistung und Wellenlänge an. Hat da jemand Erfahrungen?
Auch würde mich interessierren, wie diese Waben-Auflage in den meisten system funktionieren? Finde leider nichts nützliches darüber im Netz.
Was für einen Laser würdet ihr vorschlagen YAG oder doch CO2?

Danke
Matthias

Post by **pulslaser** » Thu 06 Dec, 2007 5:03 pm

Hi Matthias, Beschriften oder Gravieren und schneiden von Metallen > 0.5mm sind 2 Grundverschiedene Techniken. Zum schneiden braucht man einen Schneidkopf mit Prozessgasdüse der in einem Abstand von ca. 0,2mm über dem Schnitt bewegt wird. Der Druck des Gases bläst die geschmolzene Kapillare nach unten raus. Bei 2,5mm Blechdicke kann man mit mind. 500Watt CW rechnen wenn nicht sogar noch mehr. Die Leute von Trumpf nehmen dafür wenigstens 1kW Yag Leistung. Ist ne große Herausforderung so einen Schneidlaser selbst zu bauen.

Gruß Dieter

Post by **contact23** » Thu 06 Dec, 2007 6:25 pm

Hallo,

mit 100W CO2 hätte ich mich ja noch anfreunden können, da ist nicht so viel arbeit mit einer fertigen Röhre und Netzteil aber einen 0,5-1 KW Yag aufzubauen ist definitiv eine heftige Aufgabe und kostet ja selbst im Eigenbau noch ein vermögen. oder?
CO2 habe ich auf die schnelle nur bis 100W gefunden, gibts da größere, oder sowieso besser Yag für Metal?
Schneidkopf mit Gas ist mir schon klar, dafür ist ja auch die Waben-Auflage mit der Absaugung da.
Wie funktioniert das mit der Auflage, das die nicht mitgeschnitten wird?

Grüße Matthias

Post by **turntabledj** » Fri 07 Dec, 2007 9:33 am

Wie funktioniert das mit der Auflage, das die nicht mitgeschnitten wird?

Ganz sicher bin ich mir nicht, aber wenn man Metall-Platten schneidet, wird die Stärke der Platten und die Materialart/Legierung softwareseitig eingegeben.

Die Soft ermittelt daraus wahrscheinlich die nötige Leistung, Pulsdauer und Geschwindigkeit des Schneidkopfes.
Mal so oberflächlich betrachtet: kurzer impuls="ankratzen", langer Impuls=Schneiden...
... zu langer Impuls (evtl. weil Materialstärke falsch angegeben)=Auflage mitgeschnitten...!? In dem Fall würde auch passend auf die Unterlage fokusiert werden...

Oder seh' ich das falsch?

ttdj.

Post by **pulslaser** » Fri 07 Dec, 2007 9:58 am

Schneiden von Metallplatten wird idr. nicht mit gepulstem sondern mit CW Strahl gemacht. Bis 10mm geht mit ND:YAG ganz gut und drüber nimmt man besser wieder CO2 Laser. Fokussiert wird knapp unter die Oberfläche damit sich eine Kapillare bilden kann die nach unten ausgeblasen wird. Vor oder hinter dem festen Fokus schmilzt nichts mehr mangels Leistungsdichte, deshalb auch keine Gefahr für die Auflage.

Gruß Dieter

Post by **lexa** » Fri 07 Dec, 2007 5:56 pm

Moin

die Frage muss ich mir immer wieder stellelen

Der Strahl wird ja auf einen ganz kleinen Punkt fokusiert. Aber wenn ich jetzt ne 10mm dicke platte habe, ist meinet wegen 2mm im Material der Fokuspunkt, und 2mm Später muss der doch schon sehr strak auseinander gehen?! so das man keinen Senkrechten schnitt herstellen kann ?!

hoffe die Grafik zeigt was ich meine

Axel

Post by **Dr. Burne** » Fri 07 Dec, 2007 8:12 pm

Hi,

es wird nur ein kleiner Teil der Laserenergie zum Schneiden gebraucht.

Den Rest besorgt unter hohen Druck an der Schnittfläche durchgeblasener Sauerstoff.

Gruß Stefan

Post by **juk** » Fri 07 Dec, 2007 8:28 pm

Ich denke, der Laser dient wohl nur dazu, um das MAterial zu zünden, der Rest ist dann vermutlich eigentlich nichts weiter als ein Schneidbrenn-Vorgang?

Also ein Lasergezündeter Schneidbrenner?

Post by **pulslaser** » Fri 07 Dec, 2007 9:03 pm

Dr. Burne wrote:Hi,
es wird nur ein kleiner Teil der Laserenergie zum Schneiden gebraucht.
Den Rest besorgt unter hohen Druck an der Schnittfläche durchgeblasener Sauerstoff.
Gruß Stefan

Stimmt nicht ganz, dort wo eine hohe Qualität der Schnittfugen erforderlich ist kommt meistens ein innertes Prozessgas wie Stickstoff oder reines Argon zum Einsatz bspw. bei Edelstahl, damit nichts oxidiert und kein Grat entsteht.

Bei Wikipedia mal nach "Laserschneiden" suchen....

@Axel: Wie schon gesagt, wenn der Fokus des Lasers auf der Metalloberfläche auftrifft bildet sich eine Kapillare aus flüssigem Metall welches einfach mit hohem Druck des Prozessgases nach unten ausgeblasen wird.

Gruß Dieter

Post by **alex20q90** » Mon 10 Dec, 2007 11:42 am

Könnte ich also auch mit meinem 130mW Diodenlaser

Z.B.: Platinen beschriften, die meistens einen grünen Lötstoppschicht drauf haben?

Das wäre praktisch

Post by **lexa** » Mon 10 Dec, 2007 1:56 pm

Moin...

Schrumpf das Bild mal bitte ein bisschen...

Is ja nichts kleines drauf, was unbedigt gesehen werden sollte.

Post by **montanard** » Fri 14 Dec, 2007 8:01 pm

Also um den grünen Lötstoplack zu entfernen (beschriften) lass ich meinen CO2 mit rund 30W und 200mm/Sek. laufen.
Die Kupferbeschichtung ist ein derart guter Wärmeleiter sodass ich mit meinem CO2 hier nicht die geringste Chance habe auch nur einen Mikrometer abzutragen

Die weisse Schicht auf den Bildern kommt vom Acrylglas (Plexi) schneiden (trotz Absaugung und Zuluft über die Fokusierlinse).

Für zukünftige Projekte steht neben meinem (nur noch glimmenden) Blaukopf noch ein recht potenter Nd:YAG in der Warteschlange.

Muss nur noch mehr Daten über den Q-Switch bekommen ... also wenn jemand etwas zur Identifikation beitragen kann ...

Post by **Dr. Burne** » Fri 14 Dec, 2007 9:05 pm

Hi,

Kupfer ist vor allem ein hervorragender Spiegel im Wellenlängenbereich von CO2, selbst wenn es matt erscheint.

Gruß Stefan

Post by **alex20q90** » Fri 14 Dec, 2007 9:47 pm

Dr. Burne wrote: Kupfer ist vor allem ein hervorragender Spiegel im Wellenlängenbereich von CO2, selbst wenn es matt erscheint.

Bedeutet das jetzt etwa ich kann meine kupferkaschierten Leiterplatten als Laserspiegel verkaufen^^ *duckundweg*

www.LaserFreak.net

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