Laser Micromachining

[robblack]

Hi,

ich suche jemanden der Erfahrung mit Laser Micromachining von Kunststoffen hat.

Es geht dabei darum etwas wie im angehängten Bild gravieren zu können, ohne große negative melt/oxi Effekte an den Gravorrändern.
Ebenso sollte das Strahlprofil , fokussiert und konisch sein.

Hat jemand eine Idee für eine Lasersource/Material Kombination?

Picosecond laser sind mir natürlich zu teuer

[VDX]

... bei den 'normalen' Lasern mit Schmelzeffekt wirst du immer einen Grat wegen ausgeworfenem+rekondensierten Material haben.

Der einzige Laser, der das perfekt macht, ist der Excimer - die sind aber noch teurer und auch viel größer, als Picosekunden-Laser

Ich 'source' gerade frequenzverdoppelte/-verdreifachte grüne und UV-Laser, da bin ich momentan bei Modulpreisen von etwa 12k€ bis 22k€ für Diodengepumpte NdYAG-Laser

Viktor

[robblack]

also ist es vollkommen utopisch zu glauben mit einem 1w 447nm blauen laser ein ähnliches ergebnis mit PMMA erzeugen zu können?

[VDX]

... bei durchsichtigem PMMA leuchtet eine 455nm-Laserdiode einfach durch, bei schwarz eingefärbtem werden die Pigment- oder Graphit-Partikel so heiß, daß sie verdampfen und das umgebende PMMA aufschmelzen - das ergibt aber keinen saubere Vertiefung, sondern eher einen 'Schmelztopf' mit aufgeworfenem Rand ...

Etwas anders siehts bei den frequenzverdoppelten/-verdreifachten NdYAG-Lasern aus - die Pulse sollten kurz genug sein, so daß das Material herausdampft, ohne viel Schmelzwärme einzubringen, das Rekondensat wird aber am Rand und der Fläche drumherum wieder aufwachsen, so daß du da etwas tricksen mußt - ich habe sowas z.B. mit einer Vorbeschichtung gemacht, die ich nachher abgezogen oder weggewaschen habe, wobei der aufhaftende 'Schmodder' mit entfernt wurde, so daß die Kante und Oberfläche sauber blieben ...

Viktor

***EDIT***
... gib mir besser deine email-Adresse -- mit facebook und skype mache ich nichts

[brewster]

Hallo robblack, hallo liebe Forenmitglieder,

ich baue gerade eine Maschine, die das später einmal können sollte.
Leider ist das Projekt noch nicht weit vorangeschritten, weshalb dieser Post mehr der Vorstellung dient.

Eckdaten:
Frequenzverdreifachter, wassergekühlter Nd:YAG, gepulst mit Q-Switch (f max 20 kHz) mittlere Leistung auf der Arbeitsfläche bei 4,5 kHz Ca. 1,6 W (wegen hoher Betriebsstundenzahl)
Impulsspitzenleistung im Kilowattbereich, Pulsdauer im Nanosekundenbereich.
Optischer Pfad: Strahlaufweiter, ein Umlenkspiegel, Fokuslinse mit 35 mm Brennweite.
XY-Tisch mit DC-Servomotoren, Präzisionskugelumlaufspindeln, Encoderauflösung 2,5 Micrometer.
Der Laser schneidet 0,3 mm Stahlblech mit 1,6 W wie Butter! (siehe Japanspachtel auf dem Bild).
Glas läßt sich super mit einem Bruchteil der Leistung gravieren, sowohl auf der Oberfläche, als auch darunter, je nach Fokuseinstellung.

Sollte die Leistung in der Zukunft einmal nicht mehr reichen, so werde ich die Pumpdiodenbarren austauschen (habe ich bei baugleichen Lasern schon gemacht)

Beste Grüße an alle im Forum

Armin

P1040921.JPG

P1040919.JPG

P1040923.JPG

[brewster]

Hallo, Zeit für ein Update,

ich habe mich für den chinesischen Controller AWC 708 der Firma Sinjoe entschieden, der zwei UHU-Servoregler (Uli Huber) steuert.
Sinjoe stellt auch die Software LaserCAD zur Verfügung.
Ziel war es, einen Text auf ein Haar zu schreibe, was ich auch geschafft habe. Allerdings erhält man beim Lasern keinen Farbumschlag, weshalb man den Text nur durch das Stereomikroskop sieht.
Das unterste Bild zeigt jedoch den Text "LASE" mit einem Haar zum Größenvergleich. Die Texthöhe beträgt 50 Mikrometer.

Als Nächstes werde ich Versuche mit hochauflösenden Graustufenbildern machen.
Der Controller gibt ein PWM-Signal aus, das ich zum Modulieren der Impulshöhe verwenden kann (0-98%)

Anregungen, Kommentare und Fragen sind gerne wilkommen

Beste Grüße

Armin

[VDX]

Hi Armin,

sieht doch schonmal ganz gut aus

Ich habe für ein Test-Markierprojekt in meiner vorherigen Firma mit zwei UHU's und kleinen, hochauflösenden (200:1-Getriebe) Maxon-Servos und einem STM32F4Discovery-Board als Controller mit Editask10 als CAM-Software einen 'Spiegelschwenker' mit 45x40x5mm großen Spiegeln aufgebaut - hier kannst du den 'brutzeln' sehen:
https://vimeo.com/95512748

Damit komme ich bis auf etwa 1m/s 'Verfahrgeschwindigkeit' für den Spot bei etwas unter 10µ XY-Auflösung, während ich mit einer 3-Achs-Anlage mit Spindeln und ebenfalls Servos und UHU's nur auf max. 150mm/s komme, dafür mit einer Auflösung von 2.5µ.

Die 'großen' UHU's können bis 300kHz Taktfrequenz, ich lasse sie momentan aber nur mit 100kHz laufen (Beschränkung des STM32-Controllers).

Bei Gelegenheit wollte ich das mal auf RADDS umbauen, der schafft bis 300kHz ... habe aber auch noch einen BeagleBoneBlack-Controller von HAlaser für BeamConstruct, um einen 'XY-Laserplotter' aufzubauen und den wie einen Galvoscanner ansteuern zu können ... der soll bis 500kHz Taktfrequenz können

Für die 'langsamen' 100kHz-STM32-Controller hätte ich dann noch zwei 'mini'-UHU's von Werner, die nur 40kHz schaffen - für kleine, einfache Sachen sollte das aber auch schon reichen ...

Viktor

[R3N3]

Krass. Nur noch krass. So was hab ich ja noch nie gesehen. Alle Achtung.

Das heißt Du kannst meine Adresse auf meine Haare schreiben, falls ich mal wieder betrunken nicht heim finde?

Wie lange (Zeit) hat denn diese Gravur neben dem Haar in Echtzeit gedauert?

Liebe Grüße, Rainer

[brewster]

Hallo Freaks,

war mir schon klar, daß man den Viktor mit so was nicht beeindrucken kann; deshalb habe ich wenigstens noch einen draufgesetzt und die Auflösung noch mal verdoppelt: Die Texthöhe beträgt jetzt 25 Mikrometer.
Damit können wir zweizeilig auf Rainers Haare lasern!
Die Qualität sieht unter dem Mikroskop bedeutend besser aus. Ich habe einfach durch das Okular fotografiert, weshalb das Bild verwackelt.

Wie lange (Zeit) hat denn diese Gravur neben dem Haar in Echtzeit gedauert?

Habe ich nicht gemessen oder nachgerechnet, Rainer. Auf jeden Fall aber einen Sekundenbruchteil - bleibt also genug Zeit fürś Bier!

Beste Grüße

Armin

[VDX]

Hi Armin,

beeindruckt bin ich schon! - auch daß du das mit relativ günstigen Systemen hinbekommen hast

Für meine 'feinsten' Lasergravuren mußte ich noch zum IMM nach Mainz fahren, um deren Excimer-Laser verwenden zu können - der hat etwas unter 1µ Auflösung in XY optisch

Also weiter so! - ich bin auch wieder dabei ein paar hochauflösende Anwendungen zu entwickeln ... schaun wir mal, ob und wann ich was dazu schreiben darf

Viktor