Wir sind umgeben von Dingen, die auf einer Lasermaschine hergestellt wurden. Vielleicht ist Ihnen das gar nicht bewusst, aber diese dekorative Wandverkleidung in Ihrer Lieblingsbar, die gravierte Handyhülle, der Tortenaufsatz auf Omas Geburtstagsparty, die lehrreichen Puzzlespielzeuge des Neffen, das Bäckereischild an der Ecke vor Ihrem Haus – sie alle wurden angefertigt eine CNC-Lasermaschine.
Aber haben Sie sich jemals gefragt, wie diese Werkzeugmaschinen funktionieren? Heute werden wir diskutieren, woher die Laseremission kommt und wie sich eine Lasermaschine so schnell und präzise bewegt, dass sie bereits die Welt erobert hat.
In diesem Artikel beschränken wir uns nur auf Kohlendioxid (CO2)-Laser und sprechen nicht über UV- und faseroptische Lasergeräte, da sie zu einem anderen Gerätetyp gehören.
Was soll auf einer CO2-Lasermaschine produziert werden?
CNC-CO2-Lasermaschinen verarbeiten organische Materialien. Solche Geräte führen zwei Arten der Bearbeitung durch: Schneiden und Gravieren.
Eine Lasermaschine schneidet und graviert:
- Holz, Sperrholz, MDF und andere Materialien auf Holzbasis;
- Polymere und Kunststoffe, wie PET, Acryl, Polypropylenschaum oder Schaum;
- Gummi,
- Paronit,
- Karton und Papier
- Stoff, Fell, Leder und Kunstleder.
Graviert:
- Stein,
- Keramik,
- Glas und Spiegel.
Wenn Sie diese Materialien effizient kombinieren und über Kenntnisse im Industriedesign verfügen oder Produktlayouts von professionellen Designern bestellen, können Sie erstaunliche Dinge produzieren, die auf dem Markt erfolgreich sind und dem Maschinenbesitzer Gewinn bringen.
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Diese Produkte sind in der Gastronomie, Werbung, Innen- und Außengestaltung oft sehr gefragt. Die Lasermaschine wird zur Herstellung von Kinderartikeln, Spielzeug, Verkehrsschildern, Etiketten, Schildern, Wegweisern und Stoffartikeln, zur Gravur von Lederartikeln, zur Herstellung individueller Schmuckschatullen und vielem mehr verwendet.
Heute wächst der Markt für CNC-Laserschneiden und -gravieren stetig.
Die Bandbreite der möglichen Produkte ist nur durch die Vorstellungskraft begrenzt.
Die Maschinen reichen von großformatigen Modellen mit einem Arbeitsbereich von 2 mal 3 Metern bis hin zu Desktop-CNC-Lasern mit einem Arbeitsbereich von 50 mal 30 cm. Somit ist es möglich, sowohl eine große Massenproduktion als auch ein kleines Heimunternehmen zu starten.
Laserschneidmaschine für zu Hause 
Wie funktioniert also eine Lasermaschine? Woher kommt die Laseremission?
Wie entsteht Laser in einer CO2-Maschine?
Ein Laserstrahl ist eine eng fokussierte monochromatische kohärente stimulierte Emission, die in einem aktiven Kohlendioxidmedium durch einen externen Energiefaktor ausgelöst wird.
Oder einfach gesagt. Eine CO2-Lasermaschine ist mit einer Laserröhre ausgestattet. Es ist ein Glaskolben, der mit einem Gasgemisch gefüllt ist: Kohlendioxid, Stickstoff und Helium. Die Maschine speist elektrische Energie in den Emitter ein, die durch das Gasgemisch, hauptsächlich Kohlenstoff, in die Laseremission umgewandelt wird. Deshalb werden solche Werkzeugmaschinen als CO2-Maschinen bezeichnet.
Eine Lasermaschine wandelt elektrische Energie in Laseremission um, dank eines versiegelten Glaskolbens mit einem Kohlendioxidmedium im Inneren, das als Laserröhre oder Emitter bezeichnet wird.
Im Gegensatz zu Sonnen- oder Lampenlicht streut der Laser nicht. Denn die Photonen, die bei der Anregung eines Kohlenstoffmoleküls emittiert werden, haben die gleiche Wellenlänge und bewegen sich parallel zueinander.
Der Laserstrahl verlässt das Rohr und wird von einem System beweglicher Spiegel reflektiert, die an einer Maschine installiert sind. Der erste Spiegel ist stationär und wird neben dem Emitter montiert, während die anderen beiden an beweglichen Teilen der Maschine montiert werden, sodass sie sich in jede voreingestellte Position bewegen können.
Aber woher weiß die Maschine, wohin sie sich bewegen soll?
Woher weiß die Maschine, wohin sie sich bewegen soll?
CNC steht für Computer Numerical Control. Es ist ein Programmierprinzip, das bewegliche Teile einer Maschine entlang der vorgegebenen Bahn fahren lässt und einen Laserstrahl mit der erforderlichen Leistung zum erforderlichen Zeitpunkt auslöst.
Der Controller, eine spezielle Platine im Innern der Maschine, entscheidet, wohin bewegt und wann der Laser eingeschaltet wird. Am Rumpf der Maschine befindet sich ein Display mit Tasten zur Einstellung und Steuerung.
Der Arbeitsbereich der Maschine ähnelt einem großen Schachbrett mit vielen Quadratkoordinaten. Wenn Sie ein Layout in die Maschine laden und den Betrieb starten, beginnt der Controller mit sich selbst Schach zu spielen und bestimmt, von welchem Feld aus auf welches zu ziehen ist und wann der Laser eingeschaltet werden soll, um das voreingestellte Programm auszuführen.
Moderne Steuerungen vom RuiDa-Typ sind in der Lage, sowohl Schneiden als auch Gravieren in einer einzigen Aufgabe auszuführen. Während Controller vom Typ M2 eine separate Aufgabe für jeden Operationstyp erfordern.
Um Motoren zu starten, sendet die Steuerung ein Signal über einen Treiber, ein Gerät, das den Motoren mitteilt, in welcher Achse, wo und wie viel das Portal oder der Arbeitskopf der Maschine bewegt werden soll.
Wenn die Maschine den Laserkopf langsam bewegt und während des Betriebs eine hohe Emissionsleistung einstellt, bekommen wir eine so intensive Einwirkung auf das Material, dass der Laser es durchschneidet.
Das Gravieren hingegen erfordert eine hohe Verfahrgeschwindigkeit und eine geringe Leistung. Die Maschine bewegt sich schnell nach links und rechts und verschiebt sich Schritt für Schritt um 1 mm, als würde sie eine Flutung durch Brennen durchführen.
Der Laserkopf bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 mm/s, und die Steuerung schafft es, den Laser in Sekundenbruchteilen ein- und auszuschalten, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu erzeugen.
Mit dem Laser entstehen aufgrund einer hohen Auflösung und einer Positioniergenauigkeit von 0,01 mm detailreiche Formen und Bilder.
Layouts werden in Vektorbearbeitungsprogrammen vorbereitet, dann nach RD Works exportiert und dort in einen maschinenlesbaren Code umgewandelt. In RD Works werden die Schneid- und Gravurparameter und andere Einstellungen festgelegt, und die Maschine erledigt den Rest.
Die Vorteile der Laserbearbeitung
Laserschneiden und -gravieren ist beliebt und aufgrund einer Reihe von Vorteilen sehr gefragt:
- Verarbeitungsgeschwindigkeit. Das Gravieren erfolgt je nach Material und Dicke mit einer Geschwindigkeit von bis zu 400 mm/s, das Schneiden mit einer Geschwindigkeit von 1-150 mm/s.
- Eine Materialliste: Holz, Sperrholz, MDF, Spanplatten, Acryl, PET, Schaumstoff und andere Kunststoffe und Polymere, Gummi, Paronit, Stein und Keramik, Spiegel und Glas, Pappe, Papier, verschiedene Stoffarten, Fell und Leder .
- Keine zusätzlichen peripheren Werkzeuge und Verbrauchsmaterialien, aber für einen Laser-Emitter. Bei richtiger Anwendung hält eine Laserröhre je nach Leistung und Hersteller bis zu 3 Jahre.
- Hohe Qualität eines Endprodukts. Das Laserschneiden erzeugt eine perfekt gleichmäßige und glatte Kante, und beim Gravieren können Sie die Parameter anpassen, um den gewünschten Bildkontrast zu erzielen.
- Der kleine Durchmesser eines Laserstrahls ermöglicht es Ihnen, Gegenstände Rücken an Rücken auf einem Bogen aus materialsparendem Material anzuordnen.
- Die Produktion zeichnet sich durch eine geringe Lärm- und Staubbelastung aus.
Welche Werkzeugmaschine kaufen?
Lasermaschinen werden herkömmlicherweise in zwei Typen unterteilt: Gravier- und Schneidemaschinen.
Jede Lasermaschine kann sowohl schneiden als auch gravieren, aber Lasergravierer unterscheiden sich in den folgenden Parametern:
- Arbeitsbereichsgröße von 200*300 mm bis 600*400 mm;
- Meistens handelt es sich dabei um Tischmodelle.
- Laserröhrenleistung von 20 W bis 60 W.
Eigenschaften des Laserschneiders:
- Arbeitsbereichsgröße von 900*600 mm bis 2000*3000 mm;
- Standmodell, das mehr Platz in einer Werkstatt einnimmt;
- Laserröhrenleistung von 90 W bis 180 W.
Daher ist es besser, vor dem Kauf einer Maschine festzulegen, welche Aufgaben Sie ausführen möchten und welche Produkte Sie auf der gekauften Maschine herstellen möchten.
Laserschneider Maschine wie man wählt 
Wenn Sie ein möglichst breites Aufgabenspektrum abdecken möchten, wählen Sie eine Mittelformatmaschine mit einem Arbeitsbereich von 900*600 mm oder 1200*900 mm, beispielsweise die Wattsan 6090 bzw. die Wattsan 1290 .
16 Merkmale einer guten CNC-Lasermaschine:
Bett
Während des Betriebs, insbesondere während des Gravierens, wird die Maschine durch die Bewegung eines Laserkopfes schweren Trägheitsbelastungen ausgesetzt. Dadurch entstehen Vibrationen, die die Qualität der Bearbeitung negativ beeinflussen. Ein solider, langlebiger Rahmen eliminiert Vibrationen. Idealerweise befindet sich im Inneren des Gehäuses ein verstärkter Rahmen, wie bei Wattsan-Maschinen.
Körperdicke
Die Körperstärke sollte mindestens 2 mm betragen, da dies auch die Steifigkeit der Maschinenstruktur beeinflusst, insbesondere bei großformatigen Modellen mit großer Arbeitsfläche. Der Körper der Wattsan-Lasermaschine beträgt 2,9 mm.
Portal
Die Dicke und Zuverlässigkeit des Portals beeinflusst die Erhaltung der Genauigkeitseigenschaften während des Langzeitbetriebs der Maschine bei hohen Geschwindigkeiten. Wattsan-Maschinen sind mit einem verstärkten Aluminiumportal mit einer Dicke von bis zu 9 mm an den Ecken ausgestattet.
Standort der Motoren
Befindet sich der Y-Achsen-Motor in der rechten oder linken Ecke der Karosserie, führt dies im Betrieb zu Verzerrungen der Geometrie. Die einzige richtige Position des Motors ist in der Mitte der Welle der Y-Achse.
Getriebe
Getriebe splitten den Motorpitch, erhöhen also die Auflösung und entlasten zudem die Motoren. Die Getriebeübersetzung bei Wattsan-Maschinen beträgt ⅙.
Gürtel
Riemen sind ein Schwachpunkt von Maschinen; Wenn sie nicht verstärkt sind, reißen sie ziemlich oft. Wattsan-Maschinen werden mit verstärkten Riemen mit 3M-Zahnteilung geliefert.
Sensoren beenden
Induktive Endsensoren sind zuverlässiger als mechanische, da sie nicht anfällig für mechanische Belastungen sind und daher länger halten. Darüber hinaus werden induktive Sensoren im Gegensatz zu mechanischen Sensoren nicht durch Schmutz, Seife und Harze beeinträchtigt.
Blasschläuche
Dies ist eine weitere Schwäche von minderwertigen Maschinen. Wenn Sie mehr als einen atm anwenden, reißt der Blasschlauch dort ab, wo er am Laserkopf befestigt ist. Um einen sauberen Schnitt zu bekommen, braucht man 2 atm. Die Polyurethan-Blasschläuche an Wattsan-Maschinen können bis zu 8 atm standhalten.
Optik und Spiegelsystem
Achten Sie auf den Arbeitskopf, insbesondere auf die Linsenhalterung und die Befestigung des Kopfes an der Gantry. Einfacher Zugang für die Linsenreinigung hilft bei der Wartung. Die Spiegelschrauben zur Ausrichtung des Strahlengangs sollten praktisch sein. Spiegelhalterungen müssen sich zum Einstellen in allen Achsen bewegen.
Düsendurchmesser
Dieser Parameter beeinflusst die Blasqualität und damit die Verarbeitungsqualität. Lasergravierer, wie der Wattsan 0503 , sind mit einer expandierenden Düse für weniger intensives Blasen während des Gravierens ausgestattet, um zu verhindern, dass die Verbrennungsprodukte durch den Luftstrom an der Materialoberfläche festgehalten werden. Während bei Laserschneidern wie dem Wattsan 6090 eine reduzierte Düse installiert ist, die den Luftstrom konzentriert, was die Schnittqualität verbessert.
Tablett für die Müllabfuhr
Eine gute Maschine ist mit einer Ablage für die Müllabfuhr im Inneren des Gehäuses ausgestattet. Dies beeinträchtigt den Bedienkomfort, verstärkt die Körperstruktur, schützt den Tischhebemechanismus und verbessert die Rauchabsaugung.
Tischhebemechanismus
Ein Kettenhebemechanismus ist besser als der Riemen, da er während des Betriebs nicht bricht.
Sicherheit
Maschinenelektronik in der Nähe der Wasserversorgungssysteme der Maschine ist eine Gefahr. Es ist sicherer, diese Elemente auf gegenüberliegenden Seiten des Maschinenkörpers anzuordnen.
Laserröhrenmontage
Die Laserröhrenhalterung mit Einstellschrauben ermöglicht Ihnen, ihre Position einzustellen, ohne den Emitter zu entfernen.
Klingen und Wabentisch
Eloxierte Klingen verhindern, dass der Laserstrahl auf die Rückseite des Materials zurückfeuert. Während ein eiserner Wabentisch Neodym-Magnete verwendet, um dünne Materialien wie Stoff und Fell zu halten.
Laserschneiden von Webstoffen und Gravieren von Webstoffen und Textilien 
Potentiometer
Das Potentiometer (Amperemeter) am Maschinenkörper ermöglicht die manuelle Auswahl der Sendeleistung über einen Regler. Dies ermöglicht eine feinere manuelle Einstellung, bietet mehr Graviermöglichkeiten und lässt Sie niedrigere als die programmgesteuert einstellbaren Werte einstellen.
Für weitere Informationen zu diesem Thema schreiben Sie bitte Ihre Fragen in die Kommentare oder wenden Sie sich an Ihren Virmer-Manager.
