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CNC Laser Plotter

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SchwachSuper 

Für den Modellbaubereich benötige ich etwas um Elemente aus Sperrholz zuschneiden. Durch meine Versuche mit Verschiedenen Laser und meinem schon vorhanden Plotter bin ich auf die Idee des Laserplotters gekommen. Der Plotter war eigentlich nur für das plotten von Platinenlayout per Edding gedacht. Aber vielleicht konnte ich ja auch noch mehr damit machen außer Platinen herstellen. Also versuchen ... und siehe da.

Bilder - CNC Laser Plotter

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  • Laserplotter_3

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Achtung! Achtung! Achtung!

Unbedingt eine Schutzbrille tragen und niemals direkt in den Laserstrahl schauen!

Hardware

  • Schutzbrillen-Set (ca. 80€)
  • Lasertreiber Eigenbau
  • 1W Laserdiode 908nm (20€)
  • Laserhalterung Eigenbau
  • X/Y - Flachbettplotter (150€)
  • Computer
  • USB to RS232 Adapter

Software

  • Plottertreiber
  • Vektrografik Programme, z.B. Illustrator
  • Leiterplatten Programme, z.B. Target3001
  • CAD Programme, z.B. Solid Works

Plotter - Ansteuern

Der Plotter wird via USB/RS232 Adapter oder den LPT Port (wenn vorhanden) über ein CAD/ Vektorgrafik Programm angesteuert. Dabei zeichnet, bzw. konstruiert man die gewünschte Form in dem Programm und lässt diese dann im Maßstab plotten.

Das schwierige an der schon etwas in die Tage gekommenen Technik ist, dass es für viele Plotter keine Treiber mehr gibt. Entweder man findet gleich beim ersten Versuch die richtige Kombination aus Treiber und Plottereinstellungen oder man muss eben einige Stunden verschiedenes versuchen. Nur nicht den Mut verlieren, die Plottertechnik ist so gut wie unverwüstlich und funktioniert auch noch nach Jahrzehnten.

Plotter - Umbau

Da der Plotter auch weiterhin für das Platinenlayout dienen sollte, durfte die Stiftaufnahme nicht verändert werden. Also wurde, wie schon für den Edding, eine spezielle Halterung für den Lasers gebaut

Geschwindigkeit:

Da der Plotter auch im "slow Modus" viel zuschnell war, musste die Geschiwndigkeit irgendwie reduziert werden. Nach einigen Versuchen bewährte sich das Austauschen des Prozessor-Quarzes. Den Takt habe ich einfach über einen kleinen Microcontroller der Firma Atmel generiert. Den Infos zu dem Board gibt es hier. Den Controller habe ich so programmiert, dass ich den Takt über einen Drehgeber verstellen kann, um somit die Geschwindigkeit des Plotters zu regulieren.

Steuersignal für den Laser:

Außerdem wurde das Signal zum "Stift heben/ senken" zum Ansteuern des Lasers verwendet. Über eine kleine Schaltung wird aus dem Stift-Signal ein TTL Signal generiert, welches über den TTL Eingang des analogen Lasertreibers den Laser moduliert.

Geschwindigkeit beim Einstechen:

... Dieses Signal erhält auch der Controller über einen Interrupteingang und reduziert bei dem Signal für Stift senken, bzw. nun Laser an, die Geschwindigkeit. Dadurch wird eine besserer Schnitt beim Einstechen erreicht.

Spannungsversorgung:

Für die Versorgung von Controller, Display und Lasertreiber mit einer störungsfreien Spannung, habe ich in den Plotter einen zusätzlichen Spannungswandler eingebaut. Dafür wird über einen Trafo (davor Sicherung), Gleichrichter und Festspannungswandler die 220V Stromleitung direkt hinter dem Hauptschalter des Plotters angezapft.

Display:

Die Informationen wie Soll- und Ist-Schnittgeschwindigkeit, Laser on/off werden über ein Display Nokia3310 angezeigt.

Ändern der Schnittgeschwindigkeit:

Um Fehler beim Schneiden zu vermeiden, wird die Schnittgeschwindigkeitnicht sprunghaft geändert. Dafür wird über den Drehgeber eine neue Sollgeschwindigkeit definiert. Die Ist-Geschwindigkeit wird nun über eine gleitende Mittelwertberechnung an die Sollgeschwindigkeit angeglichen.

Platine:

Für das Nokia3310 Display und den Microcontroller Atmega8 wurde eine kleine von mir entwurfene Platine verwendet. Die Platine, mit der Größe des Displays, dient der Ansteuerung des Nokia3310 über SPI, der LED Helligkeitsregelung über PWM und der obigen Anwendungen.

Laser schneiden oder Gravieren

Fährt der Plotter bei einer entsprechend langsamen Geschwindigkeit mit dem Laser, so schneidet der Laser Material bis zu einer Tiefe von 1cm (Moosgummi). Jedoch sind beim mir Schnittiefen über 5mm nicht wirklich schön. Da hier die Fokusierung des Lasers dann in einen zu großen Kegel übergeht.

Fährt der Plotter relativ zügig über die zu bearbeitende Oberfläche so wird darin nur ein Muster eingraviert. Die Gravurtiefe wird dabei über die Geschwindigkeit und/oder Laserleistung bestimmt. In der folgenden Tabelle kann man das Ergebnis von verschiedenen Versuchen mit den beu uns vorhandenen Lasern sehen. Noch mehr Informationen über Laser findet man in unserem Laser-Tutorial in der Rubrik Laser.

Vorlagen

Verschiedene Bausätze, 3D Puzzel und sonstige Vorlagen für interessante Lasercut-Modelle findet man in der Rubrik Modellbau. Bei den meisten der hier vorgestellten Modelle stehen die Vorlagen als DXF oder CDR (Coreldraw) Datei als Download zur Verfügung.

Versuche

Leistung 200mW 150W 1W 10-20W
Wellenlänge [nm] - Farbe 650 - Rot 405 - Blau 908 - infrarot 908 - infrarot
Geschwindigkeit langsam langsam zügig  
Moosgummi 3mm - Schwarz gut gut gut  
Moosgummi 3mm - Dunkelbraun gut gut gut  
Moosgummi 3mm - Grau gut schlecht gut  
Moosgummi 3mm - Blau gut gut gut  
Moosgummi 3mm - Rot - gut gut  
Moosgummi 3mm - Orange - gut gut  
Moosgummi 3mm - Weiß - - gut  
Moosgummi 3mm - schwarze Edding Linie gut gut gut  
Papier weiß (einstich ist schwer) schlecht schlecht gut  
Pappe/Karton gut gut gut  
Holz - 0,5mm schlecht schlecht gut  
Holz - 1,0mm - - schlecht  
Holz - 2,0mm - - -  
Holz - 3,0mm - - -  

Vorschau & Zukunft

Ich habe mir jetzt einen starken BlueRay-Laser 500mA geholt. Mit dem Laser möchte ich Platinen belichten. Im Internet habe ich schon einige erfolgreiche Tests gefunden. Mal sehen ob mir das auch so gelingt.

Die benötigten Dioden bzw. Module für solche Laser findet man bei ebay oder www.insaneware.de.

Videos - CNC Laser Plotter

 
 

 

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Unbedingt eine Schutzbrille tragen und niemals direkt in den Laserstrahl schauen!

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