Laser für Sintern gesucht

[SebaLab]

Hallo Leute,
ich bin gerade auf der Suche nach einer Optik und einem Laser, der eine Hitze von ca 100-200 Grad auf einem möglichst kleinen Punkt erzeugen kann. Da ich noch keine Ahnung von Lasern habe bin ich nun etwas ratlos mit welchen Komponenten ich dies am besten erreiche und auf eure Hilfe angewiesen . Dazu interessiert mich noch die Frage, wie gefährlich der notwendige Laser ist und wie ich mich am besten davor Schützen kann. Geplant ist der Testaufbau in einem zuklappbarem Kasten, der beim Öffnen einen notwendigen Kontakt unterbricht. Überwachen will ich den Versuch mit einer Webcam im Kasten.
Mit dem Laser will ich ein Pulver möglichst Punktgenau schmelzen um später vielleicht eine Selektive Laser Sinter Anlage in Angriff zu nehmen.
Danke für jede Hilfe

[goamarty]

Die Laser aus den CD/DVD/BluRay Brennern machen in etwa das, die Leistung liegt da bei etwa 50-200mW, je nach Schreibgeschwindigkeit des Gerätes. Mit einer 100mW BluRay Diode kann man, wenn sie gut fokussiert ist, eine dünne schwarze Linie ~0,1mm breit, in Papier brennen. Das geht allerdings recht langsam, <1mm/s. Die Fokussierbarkeit wird durch die Wellenlänge nach unten begrenzt. Aber ich denke nicht, daß du mit deinem "möglichst kleinen Punkt" wirklich <1µm meinst.
Nachdem du vermutlich eine gewisse Arbeitsgeschwindigkeit erreichen willst, würde ich zu etwas mehr Leistung als 100mW raten. Die Wellenlänge hängt auch von der Farbe (Absorbtion) deines Pulvers ab. Wenn dies weis ist, dann könnte es sein, daß du Wellenlängen ausserhalb oder am Rande des sichtbaren Spektrums benötigst. Die Temperatur ist als Kriterium für die Leistung des Lasers nur bedingt geeignet, da sie auch von der Einwirkzeit abhängt.
Ich weis von einer industriellen Maschine zur Laserpolymerisation, welche mit 355nm bei 0,5 bis 1W arbeitet. Da muß der Werkstoff allerdings nicht geschmolzen werden sondern nur "belichtet". Wenn du mehrere Wat zum sintern brauchts, dann könnten IR Dioden, zB 808nm Pumpdioden in Frage kommen.
Dein Sicherheitskonzept mit geschlossener Kiste und Kontakt ist sinnvoll, ev. 2 oder mehr Kontakte in Serie schalten. Insbsondere, wenn du unsichtbare Strahlung verwendest würdest du einen Schaden erst merken, wenn es zu spät ist.

[SebaLab]

Also mit 0,1mm wäre mir absolut ausreichend. Würde diese Laserdiode denn für die ersten Tests Sinn ergeben: (http://www.mercateo.com/p/108A-713(2d)3 ... 7133911-rs) . Die ist zwar mit 200mW etwas schwach auf der Brust, aber für erste Tests eventuell geeignet? Wie fokussiere ich den Laser denn am besten und wo kann ich geeignete Fokussierlinsen beziehen?
Gruß und schon einmal ganz herzlichen Dank.

[guido]

Hi,

man müsste mal testen welche Wellenlänge sich für das Zeug am besten eignet.
Kannst du mir mal ne Tasse voll schicken ? Dann teste ich das mal.

[nr_lightning]

Hi

Ich Wette doch mal das unser VDX dazu Vortreffliche aussagen machen kann !!! Wenn nicht er, wer dann !?

@SebaLab
Der User VDX ( Viktor ) hier aus dem Forum ist quasi Spezialist auf dem Gebiet, Sprich ihn mal an oder Warte ob er sich hier drauf melden wird !

Gruß Nico

[SebaLab]

Ich hab mich noch für kein Pulver entschieden, es geht mir erstmal um den groben Aufbau. Nylonpulver wäre beschaffbar aber recht teuer. In China gibt es eine Vielzahl von Pulvern die eventuell geeignet wären, allerdings meist nur in großen Mengen, also erstmal den Testaufbau aufbauen. Ist folgender Aufbau möglich?
Der Laser trifft auf einen an der Narbe eines Schrittmotor geklebten Spiegels (später nicht an der Narbe sondern mit Übersetzung) und wird darüber auf den länglichen Spiegel eines ausgeschlachteten Scanners geleitet wo dieser in 90 Grad auf das Granulat trifft. Über diesen Aufbau sollte ich den Laserstrahl ja 2D-Positionieren können.
Wie gesagt, ich habe von Optik noch nicht sonderlich viel Ahnung und gerade die Berechnung der Wärmestrahlung ist mir noch nicht klar (wenn mir jemand eine Formel zur Verfügung stellen könnte wäre ich dankbar ).
Wie sieht es denn eigentlich mit der Wärmeentwicklung an den Spiegeln aus, ist eine Kühlung notwendig? Außerdem bleibt noch die Frage, wie ich den Laser auf einen möglichst dünnen Punkt fokussieren kann. Wären Galvos für meinen Zweck besser geeignet als ein Schrittmotor?
Fragen über Fragen und wiedermal sehr dankbar für Antworten

[nr_lightning]

Hi, eine ablenkung über einen Spiegel auf einer Motorachse kannst dunso ziemlich vergessen, es sei denn du koppelst noch zwei Automatisch verstellbare Linsen mit in den Strahlengang um denn brennpunkt zu verschieben.

Es hat schon einen sinn wieso die meisten Laser Sinter einheiten auf einem Schlitten laufen der in 2 Achsen verfahren kann. Weil so der Brennpunkt immer auf exact der gleichen höhe bleibt.

Gruss Nico

[floh]

In den RepRap Foren gibt es den einen oder anderen Thread zum Thema. Der Unterschied vom Cutter zum Sinter ist eigentlich "nur" die dritte Achse. Die Hardwarebasis wäre aber schon mal geeignet für dein Vorhaben. Der Lasertyp kommt sehr auf deine Anforderungen an. Polymer belichten geht am besten mit UV, Metall sintern eher mit IR.

Lese und lerne: http://reprap.org/wiki/Laser_Cutter-German
Ich glaube dieser Beitrag stammt von "unserem" VDX, dem Material-Bearbeitungs-Spezialisten der dir bereits oben empfohlen wurde.

[SebaLab]

Ich komme eigentlich auch aus der CNC-Richtung, von daher habe ich auch noch ausreichend Material vorhanden und das ursprüngliche Konzept war auch, den Laser wie eine Frässpindel verfahren zu lassen. Der Weg mit den Spiegeln schien mir dann aber doch eleganter und genauer, allerdings habe ich die Linsen nicht bedacht . Es kann sein, dass dies jetzt eine doofe Frage ist, aber reicht es nicht, wenn ich den Abstand zwischen Fokussierlinse und Laser steuern kann?

[floh]

Abstand zwischen Fokussierlinse und Laser steuern

Ja das reicht. Aber: Du musst genau wissen wie weit der Abstand zum "Werkstück" ist und das entsprechend in der Software mit einberechnen.
Diodenlaser würde ich als fixfertige Einheit als Werkzeug nutzen. Nur CO2 oder grosse YAG Laser werden via Spiegel oder Faser zum Kopf gebracht. Die Linse ist dann aber wieder an Stelle des Werkzeugs. Für Aufgaben die eine "Fläche" darstellen, kannst du dich alternativ an Beschriftungsgeräten orientieren. Dort wird der Laser oft mit einem XY-Scanner abgelenkt und über eine spezielle Linse auf das Werkstück gelenkt. Diese F-Theta Linse/Optik sorgt dafür, dass trotz Auslenkwinkel der Brennpunkt genau auf dem Werkstück ist. Der Bearbeitungsbereich ist damit aber sehr eingeschränkt.

[SebaLab]

Die Entfernugn zur Pulverschicht ist ja sehr genau bekannt und die restlichen Daten sind leicht zu berechnen. Ich habe jetzt überlegt eine Heizung in den Versuchsaufbau einzubauen, so dass weniger Energie notwendig sein wird um den Schmelzpunkt zu erreichen. Kann mir jemand eine günstige Möglichkeit nennen eine Fokussier-Optik auszuschlachten oder günstig zu kaufen? Wäre der IR-Laser denn geeignet die zusätzlichen 30°C zu erzeugen um den Schmelzpunkt zu erreichen(auch wenn er über die Spiegel geführt werden würde)? Wäre Klasse wenn jemand ne Formel hätte womit ich die Wärmestrahlung eines Lasers berechnen könnte.
Danke auf jedenfall für die bereits geleistete Hilfestellung, wenn das Projekt in die Umsetzung geht werde ich euch auf jedenfall auf dem Laufenden halten, aber bis dahin ist noch viel zu Planen und zu lernen

[VDX]

... für feines Metallpulver benötigst du mit typischen Laserdioden und einem einfachen Fokussierkopf einige Watt, um es 'zusammenzubacken' ... und einige Zehn Watt, um es zu anzuschmelzen ... ist das Pulver als frische Schmelze erstmal in Kontakt mit der massiven Oberfläche eines darunterliegenden Metallkörpers, benötigst du noch mehr Leistung, um es erneut anzuschmelzen, da die Wärmeenergie sich schnell im Festkörper verteilt ...

Für dunkles, bzw. gut absorbierendes Kunststoffpulver reichen schon ein paar 100mW ... z.B. die hier recht 'beliebten' 1W@445nm-Dioden aus den C***o-Beamern ...

Ich habe noch ein paar IR-Dioden mit 975nm Wellenlänge, 5W oder 9W (bei jeweils 5 oder 9 Ampere) und angekoppelter Glasfaser mit 0.1mm Kerndurchmesser da - damit läßt sich mit einer Fokussierlinse ein Spot von etwa 0.2 bis 0.1mm Durchmesser erreichen ...

Viktor

[SebaLab]

Super, danke für die Hilfe. Darf man fragen was C***o-Beamern bedeutet ? Wieviel würdest du denn für deine IR Dioden haben wollen? Achja, es bleibt die Frage nach der Fokussieroptik

[VDX]

... C***o steht für [C...o] - hier gab's schon ein paar Groupbuys, bei denen sich jemand einen der Beamer gekauft hat, ihn dann zerlegt und die 24 Laserdioden dann vertickert hat

Eine 5W-Diode mit gerade abgebrochenem Faserende (reicht zum Fokussieren - geschliffen wäre besser, geht aber noch nicht) kann ich dir für 40€ geben, 9W-Dioden würde ich für 80€ abgeben. Diese Dioden sind Pump-Dioden aus defekten Fasserlasern mit Faserlängen von etwa 20cm (9W) bis 80cm (5W).

Die Fokussierung geht mit normalen Glas- oder Kunststofflinsen, wenn sie kein AR-coating für IR drauf haben ...

Viktor

[SebaLab]

Was haltet ihr von dieser Laserdiode:
http://www.ebay.de/itm/1W-808nm-Laserdi ... 980wt_1163

mit dieser Optik:
http://www.ebay.de/itm/230760991769?ssP ... 925wt_1396

Ich bin übrigens zur Portalbauweise zurückgekehrt .

[VDX]

... ZnSe-Linsen werden normal nur für CO2-Laser benötigt, da für deren 10640nm normales Glas total undurchlässig ist - für die 808nm- oder 975nm-Dioden verwende ich 'normale' Kunststoff- oder Glaslinsen ...

Viktor