Привет, Geektimes! Пишет студент института ИТМО программы «лазеры для информационно-коммуникационных систем». Этим летом у меня появился шанс поработать с лазерным гравером. Хочу поделиться своими наблюдениями по этому поводу и описать свою работу.
Сначала про сам аппарат — табличка с обратной стороны говорит:
— Machine Name: Fiber Laser Machine
— Model: LP-FLM 50
— Manufacturer: LaserPower Technology (Suzhou) Co., Ltd.
— Power Supply: AC220V, 50/60hz
— Программное обеспечение станка — Ezcad 2.0.
Прогуглив модель, по первой ссылке про него можно найти больше информации:
— Мощность: 50 Вт
— Длина волны: 1064
— Маркировка площадь: 110ммx110мм, 200ммx200мм, 300ммx300мм
— Минимальная ширина линии: 0,03 мм
— Минимальный размер символов: ?0.05 мм
— Скорость маркировки: ?7000 мм/с
— Ширина импульса: ?60микро с
— Охлаждение: охлаждение воздухом
— Требование к питанию: однофазный, переменный ток 220В, 50/60Гц
Особенности:
Станок оснащен лазерным источником с длительным сроком службы. Он не требует расходников, подходит для глубокой гравировки. Высокая скорость, точность и качество маркировки.
Применение:
Лазер может наносить логотипы, символы, серийные номера, штрих-коды или QR-коды на металл (углеродистая и нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь, цинк и т.д.) и некоторые неметаллы (пластик, резина, кожи, бумаги и т.д.).
Мне предложили провести эксперименты по нескольким направлениям, проработать несколько мини-проектов:
- Изучение воздействия лазера при изменении трех его параметров (мощность, частота модуляции, скорость).
- Создание печатной платы.
- Генерация\воплощение идей для создания изделий под заказ.
Обработка металлов в разных режимах
Хотелось понять, как отдельные параметры лазерного гравера влияют на глубину прожига. Изначально гравировка в глубину не особо шла, делал много проходов, уменьшал шаг штриховки, но ничего не помогало. Оказалось, что обрабатываемая поверхность просто была не в фокусе. После регулировки высоты источника излучения дело пошло.
В Ezcad я нарисовал квадрат и сделал тройную штриховку. Все три слоя с одинаковым шагом 0.01 и разницей в наклоне: у первого слоя 0 градусов, у второго 45, у третьего -45.
После прожига с помощью микрометра была замерена глубина участков подвергшихся лазерному излучению.
По итогам составлены графики зависимости глубины от изменяемой величины (мощность, скорость, частота модуляции). Графики получились очень даже логичными:
Чем выше частота модуляции, тем больше воздействия лазера на поверхность, значит больше глубина.
Чем выше скорость луча, тем меньше воздействия лазера на поверхность, значит меньше глубина.
Самый логичный график, чем больше мощность тем глубже.
Создание печатной платы
Я решил сделать плату марсоход. Для этого создал инверсное изображение .bmp-формата.
Изначальная идея состояла в том, чтобы выжечь медь с поверхности, оставив дорожки. Хотел снимать медь послойно малой мощностью. Думал, что после 5-10 проходов прожига останется чистый гетинакс.
От этой идеи пришлось отказаться, так как при воздействии лазера на медь в определенный момент фольга прожигалась, и начинал испаряться гетинакс.
Возникла идея покрыть пластины краской и сжигать ее. Правда в этом случае теряется желаемая технологичность, ведь в этом случае придется выполнять обычную операцию травления платы хлорным железом.
Первые платы были с пятнами.
Скорее всего при испарении краски дым, задерживающийся над рабочей поверхностью, рассеивал луч. При втором проходе от пятен не осталось и следа.
Однако, здесь нас и поджидала следующая проблема, скрытая в конструкции аппарата. Лазерный луч отклоняется системой двух зеркал. И чем дальше от центра, тем большее получается искривление изображения.
На пластине должны были получиться перпендикулярные прямые (увы, нет). Это, конечно же, непозволительно для печатной платы. Покопавшись в настройках программы, было найдено специальное диалоговое окно учета и коррекции этого искривления.
Изменением параметров в программе искривления были сведены к минимуму. Также пытался прожигать отверстия в плате.
Сначала были неаккуратные края, потом началось получаться чище. В итоге получил отверстие с одной стороны чистое, с другой нет. Если тщательнее подобрать режимы, то получатся красивыми обе стороны. Однако, чуть позже работа над платой была приостановлена из-за надвигающейся проблемы стыковки двух поверхностей платы top/bottom. Но эту работу думаю продолжать.
Генерация\воплощение идей для создания изделий под заказ
Возникла идея печати изображений на ложках. Были куплены чайные и столовые ложки из нержавейки. Я создал для них векторное изображение. Поискал красивые рамки для вензелей, взял несколько идей и создал свою рамку в Corel Draw. При отсутствии опыта работы с этой программой получилось за 30-45 минут разобраться и перерисовать изображение (для столовой ложки).
Так прошло мое первое знакомство с лазерным гравером, 2 пункта из 3 выполнены. Если будут вопросы или идеи, пишите в комментарии.