Papier markieren

[charly]

Hallo miteinander,

ich bin Laser-Einsteiger und neu hier im Forum, also verzeiht mir wenn ich eventuell nicht immer die richtigen Begriffe verwende

Mit einigen Mitstudierenden arbeite ich an einem Projekt, wo es u.a. drum geht, handelsübliches Din-A4 Druckpapier mit sehr dünnen Punkten zu versehen. Diese sollen keine spezifische Farbe haben, sondern nur möglichst dunkel sein.

Eine Option ist natürlich, einen hochqualitativen Drucker zu verwenden.
Wir suchen jedoch nach Alternativen, und haben uns gefragt, ob es nicht möglich wäre das Papier mit einem sehr dünnen Laserstrahl zu markieren bzw. den Laserstrahl in einem Punkt zu fokussieren, so dass er dort möglichst dünn wäre.

Dieser Laserstrahl würde dann an dieser Stelle einen Punkt einbrennen, welcher nicht dicker als 0,3 mm sein sollte.

Ist das umsetzbar?
Mit BluRay-Lasern kann man ja beispielsweise Papier gravieren...

Ich danke euch auf jeden Fall für eure Hilfe!

Liebe Grüsse
Euer Charly

[VDX]

Hi Charly,

das geht gut mit BluRay-300mW@405nm-Laserdioden und noch besser mit den blauen 2W@445nm-Dioden.

Ich graviere/markiere/schneide alle möglichen Materialien, auch Papier -- die erreichbaren Spot-Durchmesser dabei sind um die 0.05mm ... mit aufwändigerer Optik auch bis runter zu 0.03mm ...

Hier habe ich ein paar Infos und Beispiele dazu - http://www.laserfreak.net/forum/viewtop ... 25&t=54351

Viktor

[charly]

Hi Viktor,

Danke für die Antowrt, geht ja richtig schnell hier im Forum
Ich hab mir deine Projekte angeschaut, der Hase schaut echt gut aus

Nur zwei Fragen hab ich noch:
Denkst du wirklich dass eine Leistung von 2W beim 445nm Laser nötig ist? Es ist wirklich nur zum präzisen Markieren von Papier, Schneiden etc. ist nicht nötig, deshalb die Frage
Und dann noch eine typische Anfängerfrage, nehme ich mal an Wie wird der Spot-Durchmesser auf 0,05 mm reduziert? Über zukaufbare Linsen, oder ist dafür ein System im Laser integriert?

Vielen Dank nochmal und liebe Grüsse aus der Schweiz
Charly

[VDX]

Hi Charly,

... im Prinzip sind diese 2W-Dioden der aktuelle 'Stand der Technik' fürs Markieren/Gravieren ... 'schwächere' wirst du zwar auch noch finden, du kannst aber auch die 2W-Dioden mit nur 100mW betreiben, so daß sich die Preis-/Leistungs-Relation dann nicht mehr lohnt ... und 'der Appetit kommt beim Essen'

Du findest viele Dioden in einem Gehäuse zusammen mit einer Kollimier-Linse, mit welcher ein paralleler Strahl eingestellt wird - wenn du die Linse weiter rausdrehst, wird der Strahl fokussiert ... ich stelle den Fokusabstand auf etwa 30-50mm Abstand von der Linse weg ein - je weiter weg, umso größer ist der Spot und wird dann immer mehr von einem runden Brennfleck zu einer Linie ...

Viktor

[charly]

Hi Viktor,

Dann vertrau' ich mal auf meinen zukünftigen Appetit und bau das Ganze mit 2W-Lasern

Ist es ebenfalls möglich, mittels Linsen einen Strahl zu erreichen, welcher nicht nur in einem Punkt einen bestimmten Durchmesser aufweist (also hier etwa 0,3 mm), sondern für den ersten halben Meter vom Strahl? Dann müsste man den Laser nicht in einer konstanten Distanz zum Papier halten...

Charly

[JETS]

Also für Punkte auf Papier eignet sich nach wie vor ein Drucker am besten, wird weltweit Millionen mal angewendet. Billig, präzise, variabel und man kann sogar Buchstaben, Muster und ganze Bilder zu Papier bringen. Der Aufwand für Mechanik, Regelung etc. Eines Lasers für d diesem Zweck sprengt glaub den kosten nutzen Rahmen. Außerdem sollte die Gefährlichkeit gerade von Anfängern nicht unterschätzt werden.

[charly]

Guten Abend JETS,

Danke für die Antwort
Für das Drucken von Dokumenten sind konventionelle Drucker sicherlich präziser etc. Dokumente zu drucken ist auch nicht unsere Absicht, wir haben uns nur überlegt welche Alternativen es spezifisch für diese Anwendung zu solchen Druckern geben könnte, weil wir uns gerne in was Neues einarbeiten wollten. Sicherheitstechnisch können wir auf Ressourcen wie Laserschutzbrillen, Labor etc. von der Uni zurückgreifen, da dürfte das Problem nicht liegen. Vielen Dank aber für den Input, auf die leichte Schulter nehmen wir's sicher nicht!

Liebe Grüsse
Charly

[JETS]

Baut erstmal eine präzise xy Positionierung auf und die Steuerung dazu, sonst endet das Projekt beim pointer wenn der schwierige teil funktioniert ist der Kauf einer Laserdiode das leichteste daran.

[VDX]

Hi Charly,

Ist es ebenfalls möglich, mittels Linsen einen Strahl zu erreichen, welcher nicht nur in einem Punkt einen bestimmten Durchmesser aufweist (also hier etwa 0,3 mm), sondern für den ersten halben Meter vom Strahl? Dann müsste man den Laser nicht in einer konstanten Distanz zum Papier halten...

... wie schon gesagt, weiter weg wird der Fokus immer mehr zu einer Linie und auch größer/breiter, so daß er wegen geringerer Energiedichte auch weniger 'Brennleistung' hat.

Mit den typischen kleinen Kollimatoren habe ich als maximalen noch verwendbaren Abstand fürs Markieren/Gravieren etwa 60mm, mit einem deutlich größeren Objektiv kann ich den Abstand von Diode zu Linse und dann Linse zum Fokuspunkt proportional erweitern ... dann komme ich z.B. mit einer 40mm großen Linse auf einen Fokusabstand zum Markieren von etwa 150mm, die verwendbare 'Tiefenschärfe' beträgt aber immer noch nur etwa 10mm

Viktor

[charly]

Hi Jets und Viktor,

Danke für die Antworten
Die xy-Positionierung ist effektiv eine Herausforderung, da arbeiten wir schon längere Zeit dran
Danke auch für die Erklärung zu Kollimatoren und Fokuspunkt, jetzt hab ich's verstanden

Ich meld' mich dann wenn das Projekt weiter fortgeschritten ist

Charly

[JETS]

Zur XY Positionierung kann ich dir Hilfestellung geben, habe mal Siebdruck vorlagen belichtet. Mittels Schrittmotor Koordinaten Portal

[charly]

Das wäre nett! was würdest du anraten? wir haben bisher an einem kleinen Spiegel gearbeitet, dessen Neigung eingestellt werden kann

[VDX]

... um den Laser über 'Schwenkspiegel' á la Galvoscanner zu steuern, ist der Strahl einer Laserdiode nicht geeignet, da zu schlechte Fokussierbarkeit in >100mm!

Hierbei bräuchtest du einen XY-Plotter-Aufbau oder auch einen typischen 3D-Drucker-Rahmen oder CNC-Portalfräse, bei dem du die Diode direkt bewegst.

Meine ersten A3-Laserplotter habe ich um 1990 herum mit CO2-Lasern und Strahlführung über Spiegel entlang der Achsen gemacht -- die Dioden werden direkt auch den bewegten Kopf montiert und nur das Versorgungskabel muß noch z.B. mit einem Federarm über der Arbeitsfläche zugeführt werden ...

Viktor

[charly]

... wenn das Papier in einer Distanz <100mm zum Laser gehalten würde, müsste es aber klappen, oder?
Wobei ein xy-Plotter wahrscheinlich weitaus weniger aufwendig ist...

Charles

[VDX]

... ich habe es mit einer 445nm-Diode, normalem Kollimator + nachgeschaltete Fokussierlinse und einem Galvoscanner ausprobiert, bei dem ich die 6x6mm großen Spiegelchen durch 14x14mm große ersetzt hatte, um eine bessere Fokussierung wegen dickerem Anfangsstrahl zu erhalten -- etwa 120mm von den Spiegeln entfernt (ca. 150mm von der Fokussierlinse) hatte ich einen 'Brennfleck' in Form eines Balkens mit 0.4x0.1mm.

Mit einem Umbau auf Servos statt Galvos und 40x40mm großem Spiegeln (damit ich mit einem 20mm breiten Anfangsstrahl arbeiten konnte) habe ich das auf etwa 0.20x0.15mm in 150mm vom letzten Spiegel weg (etwa 200mm Abstand von der Fokussier-Linse weg) verbessern können ... die Ansteuerung ist aber alles andere als trivial

Bei der CNC-Fräse oder Plotter mit direkt auf den Kopf montierter Diode und Fokusabstand von etwa 30mm habe ich einen runden Spot mit etwa 0.04mm ...

Viktor

[charly]

Wow, Respekt!
Der Plotter-Aufbau ist sicher die einfachere und präzisere Lösung, zumals was die Steuerung und den Brennpunkt angeht
Ich hatte halt gedacht, es müsste möglich sein den Strahl über eine Distanz von <100 mm auf einen kleinen Punkt zu fokussieren, weil der Laser von Laserdruckern auch auf einen sehr kleinen Punkt einer Rolle fokussiert wird. Ich nehme mal an, dass in solchen Druckern einfach die Technik perfekt auf die Anwendung zugeschnitten ist, oder wie bringen diese Drucker das rund?

Liebe Grüsse
Charly

[VDX]

... in Laserdruckern werden, soviel ich weiß, relativ schwache aber hochwertige singlemode-Dioden verwendet und die Strahlformung recht aufwändig durch Kollimator und Prismen gemacht.

Die stärkeren Laserdioden, wie sie fürs Gravieren/Markieren verwendet werden, sind Multimode-Dioden mit deutlich schlechteren Strahldaten.

Du kannst hier auch Prismen verwenden, um die 'balkenförmige' Abstrahlcharakteristik zu verbessern, die Fokussierung ist aber immer abhängig davon, wie gut der Laser ist ... und da sind diese hochleistungs-Dioden ziemlich schlecht

Viktor

[charly]

hm, das wird dann wohl zu kompliziert mit den Spiegeln. Ich denke, wir greifen auf die Plotter-Methode zurück, da sparen wir uns einigen Aufwand...
auf jeden Fall vielen Dank für die vielen Erklärungen!

Charly

[JETS]

Koordinatentisch mit Linearführungen und Gewindespindeln aufbauen, und dann vom PC aus steuern.
z.B. hiermit:
http://www.ebay.com/itm/like/3013757601 ... rid=229466

[VDX]

... oder bei ebay oder im RepRap-Forum auf dem Schwarzen Brett ( http://forums.reprap.org/list.php?251 ) einen gebrauchten 3D-Drucker (oder einen Komplett-Bausatz) suchen ... dann hast du die XY(Z)-Ansteuerung schon fertig ... und evtl. reizt euch das Thema 3D-Druck selber auch noch von sich aus

Viktor

[charly]

Vielen Dank für die Tipps, bei Fragen melde ich mich

Liebe Grüsse
Charly