Selbstbau Arduino - Lasergravierer

[stoppi]

Hallo!

Obwohl es Lasergravierer basierend auf DVD-Laufwerken schon um rund 100 Euro aus Fernost gibt, habe ich mir ein solches Exemplar nun selbst gebastelt. Basis bilden eben 2 ausgeschlachtete DVD-Laufwerke (bekam ich umsonst), 2 Schrittmotortreiber (verwende easydrive; http://www.schmalzhaus.com/EasyDriver/), ein Arduino Uno (mit einem nano hatte ich Probleme das homing betreffend), ein step-up-wandler (7.5V für den Arduino und den Lasertreiber) und eben ein Laser.
Der Lasertreiber besteht nur aus einem IRL3803, dessen Gate eben vom Arduino angesteuert wird. Zum Einsatz kommt eine bluray-Laserdiode (BDR-S06j), welche mit 300 mA (ca. 400 mW) betrieben wird. Für die korrekte Positionierung verwende ich 2 Endschalter.

Als Software greife ich ausschließlich auf Freeware zurück. Text und Grafik erstelle ich mit inkscape (https://inkscape.org/de/download/). Die *.nc-Dateien sende ich dann mit Grbl-Controller (http://zapmaker.org/projects/grbl-controller-3-0/) an den Arduino, der mit der grbl-software (https://github.com/grbl/grbl) geflasht wurde.

Softwareseitig gab's doch einige Probleme (z.B. z-homing deaktiviert, nur x/y-homing), die aber schlussendlich alle beseitigt werden konnten.

Hier noch mein Video dazu: https://www.youtube.com/watch?v=6EET_wf8izs

Vielleicht möchte ja der eine oder andere auch einen Lasergravierer nachbauen

[VDX]

Hi swtoppi,

erstmal Glückwunsch zum erfolgreichen Eigenbau

Wie es ausschaut, betreibt ihr das Teil direkt im Wohnraum? - da sollte auch bei Holz oder Papier der Rauch abgesaugt und entweder raus zum nächsten Fenster, und/oder durch einen Aktivkohlefilter, damit die kritischen Bestandteile schonmal rausgefiltert/deaktiviert werden ... ist halt kein Lagerfeuerrauch

Viktor

[pardini]

Immer wieder "köstlich" wie du mit geringsten Mitteln dein Ziel erreichst und uns daran teilhaben lässt. Ich denke da wohl immer viel zu kompliziert.
Klasse, danke!

Pardini

[stoppi]

@ Viktor: Stimmt, ein Lüfter fehlt noch. Obwohl es ziemlich stinkt, kann ich nicht glauben dass bei Holz irgendwelche gesundheitsschädlichen Dämpfe entstehen. Bei Kunststoffen ist das mit Sicherheit anders...

@Pardini: Danke Mir geht es in der Tat immer um eine möglichst einfache/günstige Umsetzung. Daran liegt ja mMn ein besonderer Reiz; kaufen kann ja ein "jeder". Und ich verwende diese Inhalte auch für Abschlussarbeiten in Physik.

[richardb]

Schenial! Ich bin selber dran,sowas zu bauen, aber dauernd kommt etwas dazwischen...

[VDX]

@ Viktor: Stimmt, ein Lüfter fehlt noch. Obwohl es ziemlich stinkt, kann ich nicht glauben dass bei Holz irgendwelche gesundheitsschädlichen Dämpfe entstehen. Bei Kunststoffen ist das mit Sicherheit anders...

... ich gehe mal davon aus, daß beim Verbrennen von Papier oder Holz mit dem Laser im Spot ein Plasma mit deutlich höheren Temperaturen als beim normalen Verbrennen entsteht, was eine 'Hochtemperatur-Chemie' ablaufen läßt ... da könnte einiges mehr an Giftstoffen rauskommen, als man so meint

Viktor

[jojo]

Cool!

Gruß

Joachim

[richardb]

Hallo Viktor,

... ich gehe mal davon aus, daß beim Verbrennen von Papier oder Holz mit dem Laser im Spot ein Plasma mit deutlich höheren Temperaturen als beim normalen Verbrennen entsteht, was eine 'Hochtemperatur-Chemie' ablaufen läßt ... da könnte einiges mehr an Giftstoffen rauskommen, als man so meint

Wenn das Schitzel in der Pfanne langsam verkohlt, weil ich am Gravierer batle, dann entstehen noch viel seltsamere Dämpfe. (Über-Röstaromen )

[VDX]

... 300°C in der Pfanne gegenüber etwa 2000°C im Laserspot dürfte in Richtung "Crack-Chemie" schon ein kleiner Unterschied sein

Viktor

[stoppi]

Eine Frage hätte ich aber an die Runde. Wie kann man einfache Grafiken und z.b. Als jpeg-Datei vorliegende Bilder vektorisieren und als *.nc Datei abspeichern.
Soweit ich mich jetzt daran erinnere, konnte ich dies mit inkscape nicht wirklich.
Wenn jemand diesbezüglich einen Tipp parat hätte, würde ich mich freuen.
Werde mich aber selbst auch noch schlau machen. Ich kann mich diffus an eine Anleitung erinnern, wo der Kontrast des Bildes stark erhöht wurde, um es eben vektorisieren zu können...

[VDX]

... ich mach' die Vektorisierung meist mit Inkscape. Hab' das Laser-Plugin zwar mal angetestet (es erzeugt schon brauchbaren G-Code), habe aber genug kommerzielle CAD/CAM-Programme da, um die Vektrofiles damit 'weiterverarbeiten' und ausgeben zu können.

Ansonsten prorammiere ich mir die Konverter oder Plugins für z.B. BeamConstruct oder die 3D-Druck-Software Printrun/Pronterface auch schonmal selber ... aktuell fürs Paste-Dispensen, ist aber genau die gleiche Funktionalität/Ansteuerung, wie fürs Lasergravieren

Viktor

[goamarty]

Ich dachte eigentlich immer, gerade richtig böse Chemieabfälle müssen bei hoher Temperatur verbrannt werden, damit auch alles zerstört wird. Eben für möglichst vollständige Verbrennung. Offenbar ist das nicht so einfach. Aber welche Reaktionen sollten den in so einem heißen Plasma stattfinden können? Für Kernfusion reicht die Temperatur ja doch noch nicht.

[VDX]

... ich schätze mal, daß bei Vorhandensein von langkettigen organischen Molekülen, Stickstoff und Temperaturen von 100-1500°C alles mögliche an organischer (und auch anorganischer) Chemie abläuft ... da dürften einige Radikale und giftige Stickstoffverbindungen gebildet werden

Viktor

[rudirabbit]

Habe fast genauso angefangen wie stoppi.

Die kleine Kiste hat einen Verfahrweg von 50x50 mm und einen 445nm Laser (knapp 2 Watt).
Funktioniert auch, nur mit dem schwachen Laser und dem kleinen Verfahrweg wollte ich was größeres haben.
Ich hatte mir schon überlegt, dies auf das Freaktreffen mitzunehmen...

Das neue Projekt hat einen Verfahrweg von 670x500 mm und einen 40 Watt Co2.
Rohr wieder abgebaut, weil ich gerade ein Gehäuse dafür baue. Wegen Sicherheit und dem Rauch der abgesaugt werden muß.

Die Software für die Steuerung habe ich komplett selbst gebaut, mit dem kleinen Projekt (Atmega 2560) angefangen zu lernen.
Mein Konzept ist - die Steuerung macht alles, bekommt nur den G-Code vom PC. (Später evtl. auch von einer SD Karte)
Da gibt es einiges was Probleme bereiten kann, Kreisinterpolation z.b

Der Code vom Atmega 2560 läuft nun mit einigen Anpassungen auf einem ARM der das große Projekt steuert.
Die harten Brocken (Kreisinterpolation) sind vom fast 1.1 vom kleinem Projekt übernommen.

[Weasel]

Fein haste das gemacht.

Bring ruhig mal mit, ich bin stark interessiert

Warum hast du selbst geschrieben? Ich kenne die Spezifikationen nicht genau, aber kann GRBL keine Kreisinterpolation?

Gruß Marc

[VDX]

... ich habe für einen Piezo-Jet-Pastedispenser eine den "typischen" 3D-Druckern entsprechende Mechanik mit einer ebenfalls "üblichen" Software-Combo (Pronterface+Marlin4Due) als Basis genommen und Pronterface umprogrammiert, um Sonderfunktionen mit Kamera-teach-in und selbstprogrammierten Import-Konvertern zu haben.

Da die Piezo-Ventile über "geschwindigkeitsproportionale" Pulse angesteuert werden, ist das kein Unterschied zu meinen anderen Lasersteuerungen - ich kann statt dem Pastedispenser ein Lasermodul draufschrauben und statt z.B. 3-6 Pulsen/mm beim Dispensen dann halt 40-100 Pulse/mm fürs Lasergravieren mit 25µ bis 10µ Laserpunktabstand vorgeben.

Das mache ich irgendwann auch mal, um zu schauen, wie elastisch die Zahnriemen in XY wirklich sind, bzw. wie schnell ich verfahren kann, ohne zu starke Resonanzschwingungen in schrägen Linien zu sehen ... die Anlage fährt momentan mit bis zu 400mm/s Maximalgeschwindigkeit

Viktor

[rudirabbit]

Warum hast du selbst geschrieben? Ich kenne die Spezifikationen nicht genau, aber kann GRBL keine Kreisinterpolation?

Klar kann GRBL Kreisinterpolation, selbstbauen macht aber viel mehr Spaß
Auch wenn das Ergebnis am Anfang mit Sicherheit nicht so gut ist wie Softwareprojekte die über Jahre gewachsen sind.

@VDX: Zeig mal ein Foto von deiner Anlage. Was hast du für Lasermodule ?

Höhere Geschwindigkeiten könnten meine Servos theoretisch auch, nur lasse ich das vorest.
Meine Rampensteuerung steckt noch in den Kinderschuhen. Möchte das meiner Mechanik nicht zumuten.

[VDX]

... hier hatte ich Bilder von der "Pastedispenser-Anlage" (die unverändert auch lasern könnte) gepostet - http://forums.reprap.org/read.php?336,531204

Und hier ein paar Bilder von meiner etwas größeren Anlage mit Servos (max. 250mm/s), die ich aktuell zum Lasergravieren/-Schneiden verwende - http://forums.reprap.org/read.php?414,610132

Ich verwende meist selbstentwickelte Laserdiodenmodule bis 3.5W@445nm oder bis 25W@975nm oder Faserlaser mit 16Watt gepulst bis 120Watt CW (bis 1MHz modulierbar).

Hier ist noch ein Thread zu verschiedenen Diodentypen und Beispielen, den ich hier im Forum pflege - http://laserfreak.net/forum/viewtopic.php?f=25&t=54351

Viktor

[rudirabbit]

@VDX: Sehr Informativ,
Eine Frage: Ich lese oft das wurde mit einem gepulsten Laser bearbeitet und das hier mit CW.
Der Unterschied zwischen den beiden Ansteuerungen ist mir schon klar.

Welche Vorteile hat es einen Laser zu Pulsen, und wann verwendet man das, bzw bringt Vorteile zu CW ?

[VDX]

... der 120W-CW-Faserlaser hat auch wenn ich ihn mit 1MHz Pulse, immer nur die gleiche Maximalleistung von 120 Watt - egal, ob dauer-AN, oder per PWM, wobei die mittlere Leistung hier durch die "Pausen" reduziert wird.

Demgegenüber hat der "gepulste" 16Watt-Faserlaser zwar maximal "nur" 16Watt mittlere Leistung, die einzelnen Pulse können je nach Puls-Länge aber eine "Puls-Spitzenleistung" von bis über 10 Kilowatt haben!

Ein 120Watt-Puls von z.B. 1µs Länge (was ich typischerweise als Pulszeit beim Gravieren verwende) reicht gerade so, um Metall im Spot anschmelzen zu lassen - ich merke das daran, daß das Material im Spot aufschmilzt und oxidiert - gleichzeitig wird das Metall beim Gravieren ziemlich heiß, weil ein Großteil der Laserenergie vom Material aufgenommen wird. Die Pulsform ist hier praktisch ein Trapez mit Anstiegszeit, Haltezeit (bei 120W) und Abfallzeit.

Die Pulse vom Pulslaser sind anders aufgebaut - zu Beginn des Pulses "knallt" er mit der vorher angesammelten Leistung von bis zu 10kW innerhalb von ein paar zehn Nanosekunden auf die Oberfläche drauf, so daß viel mehr Material wegdampft, als bei dem 120W-Puls, danach fällt die Leistung auf die Nominalleistung von 16 Watt ab, bis der Puls beendet ist ... das Material bleibt dabei deutlich kühler bzw. heizt sich überhaupt nicht auf, die Gravierspur ist aber viel deutlicher, tiefer und 'schärfer', so daß die meisten Markierlasersysteme mit Pulslasern betrieben werden.

Zum Gravieren ist also eine hohe Puls-Spitzenleistung besser, zum Schneiden von Metall und zum Wegdampfen der Schmelze aus der Schnittfuge eher eine hohe CW- oder zumindst eine hohe mittlere Leistung ...

Viktor