Vorstellung meines CNC Lasercutters

[Vio]

Hallo Laserfreunde,

ich nehme Bezug auf meinen Beitrag vom 06.05.2014: http://laserfreak.net/forum/viewtopic.php?f=43&t=55564
Dort hatte ich mich bereits vorgestellt und erfragte einige Dinge zu den Möglichkeiten Wellpappe "schneiden" zu können. Mein Dank gilt hier u.a. auch noch einmal Viktor (VDX), der mir guten Rat zu meinem ganzen Vorhaben geleistet hat.

Das Ziel war für mich einen Lasercutter zu bauen der mindestens im Format DIN A2 (420 mm x 594 mm), besser noch DIN A1 schneiden kann. Dass diese Aufgabe recht gewaltig war, sollte ich während des baus erst feststellen - dies ist ja immerhin mein erster Cutter. Nach einem halben Jahr habe ich es nun endlich geschafft eine Maschine zu fertigzustellen, die meinen Anforderungen entspricht und genau das leistet was ich mir Anfangs vorgestellt hatte.

- Zum cutten benutze ich eine Nichia NDB7875 Diode, diese betreibe ich bei voller Leistung mit ca. 2-2,5 W (meist werden hier höhere Wattzahlen angegeben, aber man sollte die Diode auf Dauer etwas schonen). Die Diode, den Kühlkörper und den Treiber habe ich auf Ebay erworben - hier kann man gute Schnäppchen machen wenn man geduldig ist.

- Als Grundbasis - zumindest erschien mir das logisch - habe ich mir einen defekten Schneidplotter zugelegt. In meinem Fall war das ein Secabo C60 den ich für 40 € auf Ebay ersteigert hatte. Bei dem Plotter war lediglich die Ansteuerung defekt, was für mich unwesentlich war, da ich im Grunde nur den oberen Balken mit der linearen Führung des Schlittens und den Antrieb brauchte. Die Y-Achse musste ich somit nicht neu konstruieren.

- An der Breite der vorhandenen Y-Achse habe ich nun den Rest angepasst (ich habe sozusagen drumherum aufgebaut). Die ganze Maschine hat die Ausmaße von ca. 1000 x 720 mm und einen Verfahrweg von ca. 600 x 850 mm (DIN A1 wurde also möglich). Die nötigen Aluprofile (60 x 30 mm) habe ich bei aluprofile24.de gekauft. Die Vorder- und Rückplatte des "Tisches", sowie auch die Seitenplatten der Y-Achse sind aus Aluminium und bei jeder Metallbude günstig zu erwerben. Die Schneidplatte, also die Auflage ist aus verzinkten Blech, dies war wichtig, da die Platte magnetisch sein musste um das Material zu fixieren.

- Die 2 Linearführungen der X-Achse: jaha... und hier begannen die Probleme. Zuerst kaufte ich mir 2 Führungen mit Gleitlagern bei igus (dürfte recht geläufig sein) und ich sage nur großer Fehler! Die Dinger sind zwar recht solide aber in keinem Fall präzise. Hätte ich mich hier vorab etwas schlauer gemacht, wäre mir diese Dummheit erspart geblieben. Hier habe ich nochmals 2 richtige Kugelumlauf-Linearführungen nachkaufen müssen, für das 3-Fache an Geld (gebraucht) aber unersätzlich. Den unteren Aufbau der Y- und X-Achse musste ich also mehrmals neu konstruieren. Da komme ich auch gleich zu meinem 2. Fehler: Die X-Achse wird mit 2 Riemen an einem Motor betrieben. Im Grunde geht das sehr gut, aber ist bei dem Verfahrweg und der Masse der Y-Achse zu ungenau. Diese Ungenauigkeit kompensiere ich derzeit und so gut es geht durch Mach3, das genügt für meine Zwecke vollkommen. Ich empfehle jedoch etwas mehr Geld in einen Spindelantrieb zu investieren.

- Die Z-Achse ist nicht motorisiert. Hier habe ich durch langes suchen eine Präzisionsführung gefunden, die sich durch ein Handrad bewegen lässt.

Alles in Allem funktioniert alles ziemlich gut. Die Leistung des Lasers (Analog 0-5 V) und die Z-Achse steuere ich am Gerät selber manuell. Das könnte man zwar als lästig auffassen, aber ich liebe es noch ein paar Dinge zu machen die erstmal ins Blut übergehen müssen und aus Erfahrung erfolgen. Das Herz ist eine China-CNC Steuerung die mit Mach3 bedient wird.
Wellpappe muss je nach Dicke mit mehreren Durchgängen geschnitten werden. Kunststoffe sind als Material nicht ideal, aber teils möglich. Perfekt lässt sich Schaumstoff schneiden (in meinem Fall bis 2 cm) mit absolut sauberen und schmelzlosen Kanten. Weitere Materialien werde ich in der kommenden Zeit ausprobieren.

Es folgen ein paar Fotos der Anlage, ich hoffe es gefällt euch. Fragen zu Details beantworte ich natürlich gerne und weitere Fotos oder Videos kann ich nachreichen.











Fazit: würde ich nach den ganzen Erfahrungen noch einmal anfangen, würde ich einiges besser/ anders machen. Ich bin aber mit dem ersten Resultat ziemlich zufrieden

Grüße
Flo

[JETS]

... gefällt mir

[Dr.Wurstmann]

super!

[HTH0306]

Geiles Teil hast dazu ne Bauanleitung und ne Liste was ich dazu alles brauch würde das Teil gerne nach bauen

[Vio]

Danke für die Blumen! "... gefällt mir" drückt im Grunde genau auch meine Begeisterung aus. Der Schönheitsfaktor könnte noch etwas besser sein. Aber das dann beim nächsten Gerät.

Geiles Teil hast dazu ne Bauanleitung und ne Liste was ich dazu alles brauch würde das Teil gerne nach bauen

Dank dir. Im Grunde gibt es keine wirkliche "Bauanleitung" - diese befindet sich nämlich in meinem Kopf. Man würde es hier vielleicht für etwas unprofessionell werten so chaotisch vorzugehen, aber bei dieser Sache war der Weg das Ziel. Alle Teile habe ich mir nach und nach zugelegt, eben so wie ich es eben brauchte und gab es etwas nicht (passiert nicht selten) musste ich eben umdenken oder improvisieren. Wichtig ist der Kostenfaktor, dein Budget solltest du vorher einplanen und danach handeln. Diese Dinger werden schnell furchtbar teuer. Hier im Forum findest du aber im Grunde jede wichtige Grundlage die dir bei dem Bau hilft. Die Mechanik macht am meisten Ärger, die Verkabelung am meisten Kopfschmerzen und alles ingesamt macht unfassbar viel Spaß.

[VDX]

Hi Flo,

so ähnlich - also ohne jede Vorplanung (aber nur A3 Arbeitsfläche) - habe ich meinen ersten Lasercutter auch gebaut

Damals gab's aber noch keine Laserdioden mit brauchbaren Leistungen, so daß ich das mit einem 'nackten' 1.5W CO2-Laserrohr und einem selbstgebauten 25kV-Netzteil und einem selbstgebauten 6502-Controller aus dem EMUF-Projekt (EinplatinenMikrocontroller mit Universeller Festprogrammierung) aufgebaut hatte

... bin gerade am Überlegen, ob ich einen ziemlich stabilen Murrplastik-Flachbettplotter (auch A3) zu einem Lasersystem umbaue - diesmal aber mit einem Doppelkopf, in dem eine von den blauen Laserdioden mit 3.5W@445nm und der abgesetzte Fokussierkopf eines 50W-Faserlasers drin sitzen

Viktor

[Vio]

Hey Viktor,

ja ich denke durch dieses Chaos muss man erstmal durch um beim nächsten Mal gleich mit dem konstruktiven Planen zu beginnen (die Abläufe waren mir anfangs ja noch nicht bewusst). Der größte Fehler war hier einen "Alleskönner" bauen zu wollen (nicht von der Laserleistung, rein von den Maßen). Ich habe das Ding bewusst groß gebaut, büße so aber bei kleinen Motiven bei der Genauigkeit ein und ich habe die Z-Achse so gestaltet, dass ich auch hohe Objekte gravieren kann. Beispielsweise habe ich sämtliche Bierzeltgarnituren unserer Partnerfirma mit ihrem Logo versehen - diese passen nämlich wunderbar unter die fahrende Y-Achse. So komplett gesehen würde ich das nächste mal etwas kleiner, flacher aber dafür präziser bauen.

Was mich noch am meisten nervt ist die Leistung des Lasers, das ist mir noch entschieden zu wenig, da ich bei meinen Wellpapp-Projekten oft mehrere hundert Teile cutten muss. Da spielt der Zeitfaktor natürlich eine große Rolle. Ich denke da derzeit an ein Spiegelschnitt-Modul um mehrere Dioden zu koppeln. Das würde mir auch gleich die Möglichkeit geben einen Positionierlaser mit einzuplanen, der fehlt mir nämlich gerade am meisten (selbst auf kleinster Leistung brennt mir die Diode noch ein winziges Löchlein) - eventuell hast du da noch eine Idee für die vorhandene Konstruktion für mich?

An deine Idee mit dem Flachbrettplotter habe ich anfangs auch gedacht, nur waren die Dinger entweder zu teuer oder zu unstabil. Aber ein guter Ansatz da nochmal die Augen offen zu halten.

Flo

[jojo]

Super Sache.

Eine Frage stellt sich mir aber: Du schreibst die X-Achse mit den Gleitlagern war zu ungenau. Wie präzise müssen denn Teile aus Wellpappe, Biertischlogos oder Schaumstoff sein? Wird da nicht mit teueren CNC-Linearführungen mit Kanonen auf Spatzen geschossen?
Nur mal zur Genauigkeit: jeder 99,- Euro Flachbettscanner arbeitet mit Gleitlagern und einem Zahnriemen und löst mechanisch über 1200DPI auf. Mal abgesehen von der fehlenden Stabilität dort.

Gruß

Joachim

[VDX]

Hi Flo,

... für den Plotter von Murr-Plastik bietet der Hersteller Aufsätze/Zusätze mit einer Gravierspindel und einem kleinen NdYAG-Laser fürs Lasermarkieren ... das Teil hat einen steifen Rahmen, Vakuum-Tisch und zwei Zahnriemen für die X-Achse

Für knapp 300€ bekommst du momentan eine 'echte' 3.5W@445nm-Diode, die bei guter Kühlung auch 4W kann - bei den Dingern gilt: "2x optische Leistung = 4x Schnittleistung" ... bei der muß ich bei Holz und Papier ohne Schutzgas die Leistung eher drosseln, damit der rausblasende Rauch sich nicht entzündet und die Oberfläche ankokelt

Zum 'Pointer' - wenn du den Strom unter 50 mA drosselst, reichts nicht mehr fürs Lasern, die Diode funktioniert dann aber wie eine normale blaue LED

Viktor

[Vio]

Danke Viktor,
hab mich schon ein wenig umgesehen, sieht in der Tat ganz solide und brauchbar aus. Ich behalte Murr-Plastik mal im Auge.

Das Problem des ankokelns der Oberfläche kenne ich sehr gut. Dazu "schneide" ich vorerst immer einmal schnell alle Motive durch, so ist die Oberfläche dann sozusagen "angestochen". Danach kann ich dann wesentlich langsamer kokelfrei schneiden (dürfte wie gesagt nur etwas leistungsintensiver und dadurch zügiger sein). Über eine wertige Diode sollte ich durchaus mal nachdenken.

Leider bietet mir mein gekaufter Treiber nicht die Möglichkeit soweit runter zu drosseln. Zudem besitzt er eine Standby-Strahl Unterdrückung (beim nächsten Kauf passe ich da etwas besser auf). Eventuell kann ich das mit einem anderen Treiber regeln oder manuell mit einer 2. Einspeisung umgehen: quasi kontinuierlich < 50 mA + Treiber dann beim Schneiden (ich hoffe man versteht das). Danke dir für den Tipp.

Flo

[Vio]

Super Sache.

Eine Frage stellt sich mir aber: Du schreibst die X-Achse mit den Gleitlagern war zu ungenau. Wie präzise müssen denn Teile aus Wellpappe, Biertischlogos oder Schaumstoff sein? Wird da nicht mit teueren CNC-Linearführungen mit Kanonen auf Spatzen geschossen?
Nur mal zur Genauigkeit: jeder 99,- Euro Flachbettscanner arbeitet mit Gleitlagern und einem Zahnriemen und löst mechanisch über 1200DPI auf. Mal abgesehen von der fehlenden Stabilität dort.

Gruß

Joachim

Hi Joachim, danke!
Mein Vorstellungstext ist ein bisschen wirre ich weiß. Ich versuche es mal so: ich habe vor dem Bau die Masse nicht bedacht die bewegt werden muss. Die komplette Fahrende Y-Achse wiegt schon ordentlich (sollte ich mal wiegen). Ich plante damals dafür die Linearführungen mit Gleitlager von Igus und den Zahnriemenantrieb ein. Bei der Spannweite der Y-Achse hatten die Gleitlager aber viel zu viel Spiel, so dass sich die Achse immer verkeilt hat und gar nicht zu gebrauchen war. Die Kugelumlauf Linearführungen hingegen laufen perfekt und gleichmäßig.
Die "Ungenauigkeit" hingegen entsteht durch das Gewicht in Kombination mit den Zahnriemen (deshalb der Hinweis zur Spindel). Beim umkehren der Richtung in der X-Achse wirkt sich das dehnen des Zahnriemen-Materials aus. Das sieht man am besten bei Kreisen, hier hat man am Start und Endpunkt (der ja der gleiche sein sollte) gut ~0,5 mm Versatz. Mach3 kann dem bei der Umkehrkorrektur etwas entgegenwirken. Beim Schneiden von Pappe, Schaumstoff usw. fällt das so gut wie gar nicht ins Gewicht aber beim gravieren von Logos oder eben kleineren Objekten sieht man das.

Flo

[VDX]

... gegen das 'Ankokeln' gibts eine recht einfache Maßnahme - klebe vor dem lasern eine schwarze Deko-Folie auf die Oberfläche drauf ... laß die ankokeln ... und zieh sie nach dem Lasern wieder ab

Viktor

[jankann]

Hallo,

gefällt mir richtig gut.

Ich bau z.Zt. als Studienarbeit was ähnliches (gleiche Diode, aber im DinA4-Format).

Beste Grüße
Jan

[Vio]

... gegen das 'Ankokeln' gibts eine recht einfache Maßnahme - klebe vor dem lasern eine schwarze Deko-Folie auf die Oberfläche drauf ... laß die ankokeln ... und zieh sie nach dem Lasern wieder ab

Viktor

Hey Viktor, gute Idee aber das muss ich etwas speziellen finden das nicht so stark klebt, bzw. nur haftet. Wellpappe und Klebefolien vertragen sich ja dezent schlecht.

Hallo,

gefällt mir richtig gut.

Ich bau z.Zt. als Studienarbeit was ähnliches (gleiche Diode, aber im DinA4-Format).

Beste Grüße
Jan

Hallo Jan! Dankeschön. Ich wünsche dir bei deinem Projekt eben so viel Spaß. Im DIN A4 Format solltest du auch nicht so viele Probleme zwecks der Größe und Masse bekommen. In diesem Format kann ich die Gleitlager von Igus (http://www.igus.de) wiederum wärmstens empfehlen - die Preise sind wirklich angenehm. Viel Glück und zeig dann mal was von deiner Maschine.


Flo

[JETS]

hey Vio,

könnte es gegen das kokeln eventuell was bringen wenn man mit einer feinen Düse co2,Stickstoff oder einfach nur Druckluft drüber pustet?
theoretisch sollte dann eigentlich die Warmzone gekühlt werden und nur da wo der Strahl direkt heiß macht sauber schneiden?

[jankann]

Hi Flo,

also es ist schon noch eine Ecke anders. Basiert auf einem Uraltscanner, einem Drucker (1999) und dazu noch einer Floppymechanik als Z-Achse - alles eher Schrottverwertung
Außerdem in geschlossener Bauweise (ne Bierzeltgarnitur passt da also eher schlecht rein). Dazu noch ein bisschen Sensorkram gesteuert von zwei Arduinos (einer für GRBL einer für den Rest).

Nächste Woche bau ich den Lasertreiber auf und ein paar "Kleinigkeiten" fehlen auch noch bei der Mechanik. Aber wenn es soweit ist, dann werde ich da auch nochmal genaueres im Forum vorstellen (ist immer schön Projekte von Anderen zu lesen - da möchte ich es auch selbst dokumentieren für Andere. Ist eh alles niedergeschrieben (also bald ^^) für meine Uni)


Hast du mal ausprobiert wie nah du den Laser-Brennpunkt mit der Glaslinse fokussieren kannst (minimale Distanz von Linse zu Werkstück)? Ich habe im Internet schon alles von 20mm bis 40mm gelesen, aber leider nichts aussagekräftiges (hängt halt auch von der Linse ab). Mein Bauraum soll in der Z-Achse nämlich möglichst klein werden und zur Not würde ich dann die Diode etwas im Kühlkörper versenken. Ein Anhaltspunkt wäre da vor dem Einsetzen der Diode hilfreich.


Könnte gegen die Kokelspuren evtl. schon einfach ein aufgelegtes Blatt Papier helfen? So als einfachste Minimallösung. Ansonsten vielleicht sehr dünnes Malerkreppband?

Beste Grüße
Jan

[Vio]

hey Vio,

könnte es gegen das kokeln eventuell was bringen wenn man mit einer feinen Düse co2,Stickstoff oder einfach nur Druckluft drüber pustet?
theoretisch sollte dann eigentlich die Warmzone gekühlt werden und nur da wo der Strahl direkt heiß macht sauber schneiden?

Hi JETS,
mit nicht brennbaren Gasen kenne ich mich leider noch nicht wirklich aus, zumindest um diese beim Lasern zu verwenden. Aber Druckluft halte ich für weniger gut, das sollte meines Erachtens genau den gegenteiligen Effekt haben und das Flämmchen anfachen.

Hast du mal ausprobiert wie nah du den Laser-Brennpunkt mit der Glaslinse fokussieren kannst (minimale Distanz von Linse zu Werkstück)? Ich habe im Internet schon alles von 20mm bis 40mm gelesen, aber leider nichts aussagekräftiges (hängt halt auch von der Linse ab). Mein Bauraum soll in der Z-Achse nämlich möglichst klein werden und zur Not würde ich dann die Diode etwas im Kühlkörper versenken. Ein Anhaltspunkt wäre da vor dem Einsetzen der Diode hilfreich.

Hi Jan,
Erstmal zu deinem anderen Text: klingt spannend was du da baust, würde das dann wirklich gerne sehen. In Richtung Arduino wollte ich damals auch gehen, hatte ich mir vorerst aber nicht zugetraut. Ich denke ich würde bei einem nächsten Projekt ähnlich vorgehen. Aber gefällt mir!

Ich hab mir für meine Diode eine Asphärische Linse geleistet (sind nicht ganz billig). Die Linse küsst bei mir fast die Diode und der Brennpunkt liegt dabei nun ca. 30-40 mm unter der Linse (muss ich nochmal genau messen). Allerdings benötige ich einen etwas weiteren Brennpunkt, da ich bei dickeren Materialien einen möglichst geraden und dünnen Schnitt benötige. Vor der Asphärischen Linse benutzte ich einen handelsüblichen Glas-Kollimator, den konnte ich sogar auf weniger als 20 mm unter der Linse fokussieren (wie nah genau kann ich gar nicht sagen, da das für mich unwesentlich war). Die Linse könnte ich dir bei Bedarf sogar vermachen.

Damit sich jetzt nicht noch mehr Leute um das ankokeln einen Kopf machen: ich finde es nicht wirklich tragisch einmal schnell vorzucutten. Ich denke ein bekleben der Pappe schließe ich aus, da es ja auch so geht. Aber danke für Eure Tipps!

Flo

[HTH0306]

Danke für die Blumen! "... gefällt mir" drückt im Grunde genau auch meine Begeisterung aus. Der Schönheitsfaktor könnte noch etwas besser sein. Aber das dann beim nächsten Gerät.

Geiles Teil hast dazu ne Bauanleitung und ne Liste was ich dazu alles brauch würde das Teil gerne nach bauen

Dank dir. Im Grunde gibt es keine wirkliche "Bauanleitung" - diese befindet sich nämlich in meinem Kopf. Man würde es hier vielleicht für etwas unprofessionell werten so chaotisch vorzugehen, aber bei dieser Sache war der Weg das Ziel. Alle Teile habe ich mir nach und nach zugelegt, eben so wie ich es eben brauchte und gab es etwas nicht (passiert nicht selten) musste ich eben umdenken oder improvisieren. Wichtig ist der Kostenfaktor, dein Budget solltest du vorher einplanen und danach handeln. Diese Dinger werden schnell furchtbar teuer. Hier im Forum findest du aber im Grunde jede wichtige Grundlage die dir bei dem Bau hilft. Die Mechanik macht am meisten Ärger, die Verkabelung am meisten Kopfschmerzen und alles ingesamt macht unfassbar viel Spaß.

Danke für deine Antwort.
Mal schaun ob ich was brauchbares hin bekommen