LaserCutter-K40

LaserCutter-K40
K40 Laser Cutter
Beschreibung:	Standard K40 mit Air Assist und Sicherheitsschaltern
Ort:	Maschinenpark
Status:	work in progress (Was heißt das?)
Kontakt:	Hermann
Benutzungshinweise:	Nur mit Einweisung

Beim K40 Lasercutter (im Verlauf auch nur "Laser") handelt es sich um einen günstigen "Chinakracher" mit einer "40W" CO₂-Laserröhre.

Er ermöglicht es, verschiedene Materialien (wie Holz oder Acryl) computergestützt, und somit präzise, zu schneiden und zu gravieren.

Der K40 wurde mit einem Air Assist ausgerüstet, um die Linse vor Rauch zu schützen.

Weiterhin wurden einige Sicherheitsschalter verbaut, die den Laser stoppen, sobald eine der Klappen geöffnet (bzw. nicht richtig geschlossen) werden.

Die Kühlung erfolgt mittels einer Tauchpumpe in einem Wassereimer unter dem Tisch und die Abluft über eine modifizierte Fensterscheibe nach draußen.

Einweisung

Vor der Benutzung hat eine Einweisung durch eine der unten aufgeführten Personen zu erfolgen.

Um den Prozess zu erleichtern und eine gleichbleibende Qualität der Einweisung zu gewährleisten, haben wir unter Laser-Einweisung die wichtigsten Informationen gebündelt. Es ist empfehlenswert, sich diese vor der offiziellen Einweisung durchzulesen.

Eingewiesene Personen


Name	Darf benutzen	Darf einweisen	Darf Warten
Hermann	x	x	x
JustMaD	x
ambrosc	x

Benutzung

Grundsätzliches

Der Laser darf erst nach Einweisung durch eine berechtigte Person verwendet werden
Der Laser darf nur unter Beaufsichtigung laufen
Die maximale Größe des Werkstücks ist 200x300mm
Die Optik (Spiegel und Linse) muss regelmäßig kontrolliert werden. Wenn diese verschmutzt ist, muss sie vorsichtig mit Isopropanol gereinigt werden. Besser: Bescheid sagen und jemand Erfahrenes machen lassen!
Prüfe das Kühlwasser: wenn es warm oder verdreckt ist, tausche es aus.
Die Abluft muss an sein!
Die Wasserkühlung muss ständig laufen!
Die Druckluft (Air Assist) sollte beim Lasern immer an sein!
Nach Benutzung sind Materialreste (auch zwischen den Waben) zu entfernen

Sicherheit

Die Abdeckung muss während des Vorgangs geschlossen sein (nicht mit Fremdkörpern überbrücken) und vor Inbetriebnahme müssen Wasser und Abluft überprüft werden (Funktionstest). Die Eignung des Materials muss der Anwender vor Benutzung in Erfahrung bringen, die unten aufgeführte schwarze Liste kann dabei hilfreich sein, stellt allerdings keine allgemeine Freigabe für alle nicht aufgelisteten Materialien dar.
Der Benutzer oder eine autorisierte Person muss während des Vorgangs anwesend sein und den gesamten Prozess überwachen, um im Zweifel eingreifen zu können. Die Überwachung per Videostream ist nicht ausreichend.
Die Schutzbrille ist zur eigenen Sicherheit zu tragen und andere anwesende Personen über die Benutzung des Lasers zu informieren.
Eventuell entstandener Schaden ist sofort anzuzeigen.

Kosten

Aktuell basieren die Kosten auf einer freiwilligen Spende, die mittels Spendenbox beim Laser entrichtet werden kann. Wir empfehlen als Orientierung 0,50€/Minute für Mitglieder, bzw. 1,00€/Minute für Gäste (ggf. zzgl. Materialkosten).

Die Spenden werden zweckgebunden zur Reparatur und Verbesserung des Lasers verwendet.

Modifikationen

Durchgeführt

Erdung: Die K40-Lasercutter sind dafür bekannt, dass bei der Erdung ab Werk geschlampt wird. Wir haben die Lackschicht an den Erdungspunkten des Gehäuses abgeschmirgelt und somit die Leitfähigkeit im Falle eines Fehlstroms sichergestellt.
Sicherheits-Switches: Sowohl das Hauptfach als auch das Elektronikfach wurden mit Endschaltern versehen, die den Laser stoppen, sobald diese geöffnet werden.
Air Assist: Am beweglichen Kopf ist ein Lüfter montiert, der den beim Lasern entstehenden Rauch wegbläst und somit die Linse vor Ruß und Partikeln schützt, die diese schädigen würden.
Abluft: Die Abluft wird mittels Flex-Schlauch und präparierter Fensterscheibe nach draußen geblasen.

Geplant

Gehäuse besser abdichten und Schlitze möglichst verschließen: Auf der linken Seite des Deckels sitzt ein Sicherheits-Endschalter, welcher den Deckel hochstehen lässt. Dies sorgt für einen relativ großen Schlitz, durch den ggf. reflektierte Strahlen und andererseits Laser-Dämpfe entweichen können. Die Lüftungsschlitze im Deckel sollten mittels 3D-Druckteil abgedeckt werden.
Besseres Z-Bett (ggf. mit Z-Motor): Das aktuelle Bett ist zwar schon besser als das werkseitige, aber es ist nicht sauber verbaut und sollte mindestens in allen Ecken auf die gleiche Höhe justiert werden
Bessere Laser-Unterlage: Die aktuelle Unterlage ist bereits leicht gebogen und sollte begradigt/ersetzt werden. An den Stellen, an denen das Metall-Gitter selbst ist, gibt es eine Reflektion, die das Material an der Stelle von unten ebenfalls nochmal anschmort. -> Eventuell mit Abstandklötzchen unter dem Material arbeiten oder sogar ein "Nagelbett" benutzen?
Abluft-Filter: Um einen noch besseren Schutz vor schädlichen Dämpfen und Gestank zu gewährleisten, sollte die Abluft zusätzlich durch einen Aktivkohle und HEPA-Filter gefiltert werden.
Amperemeter: Die vorhandene Ausführung des Lasers bietet "nur" eine digitale Prozentanzeige der Laserleistung, welche allerdings nicht so aussagekräftig ist wie bei anderen Modellen mit analogem Amperemeter, da diese je nach Händler weit auseinander liegen. Dieser soll zusätzlich eingebaut werden, um die Laserleistung besser bewerten und eine Übersteuerung verhindern zu können. Siehe auch: https://lasergods.com/k40-control-panels-analog-vs-digital/
Wasser-Durchfluss-Thermometer: ermöglicht einfache Überwachung des Kühlwassers (Richtwert ~18-20°C).
Ggf. besseres Air Assist mit eigenem Kompressor oder Anschluss an das Haus-Druckluft-System
Ggf. besseren Abluft-Lüfter (Sauger): Aktuell werden die Laser-Dämpfe zwar sichtbar abgesaugt, man kann aber immer noch Gerüche sehr gut wahrnehmen. Das werksseitige Abluftsystem ist im besten Falle dürftig und sollte mindestens durch einen besseren Adapter am Gehäuse ersetzt werden. Auf lange Sicht sollte ein besserer Lüfter eingesetzt werden, der die Dämpfe besser absaugt und im besten Falle einen solchen Unterdruck erzeugt, dass die Dämpfe komplett abgesaugt werden, bevor sie durch Schlitze entweichen können.

Materialien

Es wird ein kleines Sortiment geeigneter Materialien vorgehalten (aktuell unter dem Lasertisch), welche zum Selbstkostenpreis verwendet werden können. Bei eigenen (und vor allem neuen Materialien) bitte vorher abklären, ob diese wirklich verwendet werden dürfen. Bei Schäden, die durch ungeeignete Materialien verursacht werden, müssen wir ansonsten die Reparatur in Rechnung stellen.

Erlaubt

unbrennbares zum Gravieren: Metall, Glas, Keramik, Stein
dünne Lackschichten auf Metall (keine Teflonbeschichtung)
erlaubte Kunststoffe:
- Acrylglas (PMMA, Plexiglas®)
- PET (Overheadfolie, Bayer Vivak)
- Moosgummi (EVASchaum)
- POM-H (Polyoxymethylen, Delrin)
Papier und Pappe
Holz (auch Sperrholz, MDF, HDF und ähnliche Werkstoffe nur aus Holz und Leim (ggf. Prüfen, ob der Leim auf Vinyl-Basis ist!))
spezieller laserbarer Stempelgummi
Heißlaminierfolie nur wenn sie laut Datenblatt des Herstellers aus PET+EVA besteht (keine Kaltlaminierfolie, diese enthält oft PVC!)
Baumwolle (auch Viskose), Leinen
Bastelfilz, wenn aus Viskose oder Viskose-Wolle-Mischung (Wolle stinkt beim Lasern)
Naturleder (stinkt, aber ist zumindest gravierbar)

Verboten

Im Zweifel: Alles, was nicht erlaubt ist
Generell sind Materialien verboten, deren Zusammensetzung nicht zweifelsfrei bekannt ist.
Insbesondere sind dies Materialien, welche schädliche, bzw. giftige Stoffe freisetzen können (z.B. PVC, Teflon, etc.) oder andere brand- oder explosionsgefährliche Gegenstände (z.B. Feuerzeuge, Druckbehälter, Geräte mit Akku, etc.)
Reflektierende Metalle und Spiegel (aus offensichtlichen Gründen)
Lebensmittel
spritzendes oder stark wässriges Material
Schallplatten aus Vinyl
ABS, Epoxidharz (GFK, CFK, Platinen)
PS Polystyrol / PC Polycarbonat
PA Polyamid / PU Polyurethan / Textilien mit Nylon- oder Elastan-Anteil / NBR-Gummi Nitrilkautschuk / alle Stoffe, die gleichzeitig H-, C- und N-Atome enthalten: entwickelt Blausäure (HCN)
halogenhaltige Kunststoffe: PVC = Vinyl = Neopren, PTFE = Teflon, PFA, ...
POM-C (im Gegensatz zum erlaubten POM-H)
"Bastlerglas" und Hartschaumplatten aus dem Baumarkt

Materialparameter

Hier folgen gut erprobte Materialien mit entsprechenden Werten als Orientierung


Material	Stärke	Farbe	Lieferant/Hersteller	%	mA	Raster (mm/s)	%	mA	Vector (mm/s)	%	mA	Cut (mm/s)	Kommentar
Papier
Wellpappe	~3mm		H-Milch-Karton (Gut & Günstig)							20		25
Holz
Sperrholz Pappel	4mm	natur	Kamp Baumarkt	10	-	150				30	-	10
Dünn-MDF	3mm	natur	Hornbach Osnabrück							30	-	5
Acryl / Plexiglas
Acryl GS	3mm	schwarz	hbholzmaus				30	-	35	30	-	5	Vector Engrave geht etwa maximal 1,5mm tief. Cut erzeugt geschmolzene Kanten. Kerf beträgt etwa 0,08mm (sollte aber noch besser untersucht werden)
Acryl GS	5mm	transparent	hbholzmaus	20	-	150	20	-	35	30	-	3	Erster Test sieht gut aus. Raster-Gravur etwa 1mm tief
Sonstiges
Stempelgummi	2,3mm	grau	ebay	24		100				30		3	Gravur sieht gut aus (noch nicht getestet). Cut könnte noch langsamer sein oder eventuell einen zweiten Durchgang brauchen.

Software

Erstellung von Laserdaten

Allgemein

Bei der Erstellung von Laserdaten gibt es einiges zu beachten:

Farbkonvention:
- Schwarz (#000000) - Rastergravur
- Blau (#0000FF) - Vektorgravur
- Rot #FF0000) - Vektorschnitt
Konturstärke auf 0,1mm einstellen
Todo

Inkscape (2D)

Open Source
Multiplattform - Linux, Windows und Mac
Link

Plugins

TabbedBoxMaker

OpenSCAD (2D/3D)

Open Source
Multiplattform - Linux, Windows und Mac
Link

Autodesk Fusion 360 (3D)

Kostenlos für Bildungszwecke und Hobby (nicht kommerziell)
Nur Windows
Link

Online-Generatoren

Online-Vorlagen und Projektideen

Im Internet gibt es viele "fertige" Dateien zum Lasern und auch sonst viele Tipps und Inspirationen.

Achtung: Vor der Verwendung müssen die meisten Dateien (z.B. mit Inkscape) in ein kompatibles Format konvertiert, angepasst und ggf. auf mehrere Sheets aufgeteilt werden. Dies sollte im Voraus getan werden, bevor man den Lasercutter belegt.

Hier eine kleine Auflistung:

Thingiverse - eigentlich für 3D-Druck ausgelegt, gibt es mit dem Suchbegriff "Lasercut" (oder ähnliches) auch viele Vorlagen zum Lasern
Ponoko - leider eine Anmeldung nötig
3axis
Instructables - viele coole Projektideen mit ausführlichen Anleitungen aus allen möglichen Bereichen (Elektronik, Modellbau, Deko, etc.). Teilweise eben auch zum Lasern

Steuerung

K40 Whisperer

Open Source
Multiplattform: Linux, Windows und Mac
Link
Nimmt *.svg- oder *.dxf-Dateien als Input
Funktioniert mit Original-Elektronik, ohne Dongle und Zwang zu veralteter und zwielichtiger Software

Meerk40t

Open Source
Multiplattform
Link
Öffnet diverse Vektor- und Bildformate
Bietet mehr Funktionalität als der K40 Whisperer, wie z.B.
- Bearbeiten einzelner importierter Pfade
- Eingebauter Raster-Generator
- Kann die Laser-Power softwaregesteuert anpassen (per PWM reduzieren)

Weitere Referenzen (andere Spaces)