Začátečnické rady tipy a obecné informace spojení s řezáním a gravírováním pomocí našich laserových jednotek Opt Lasers řady PLH3D
Volba výkonu CNC gravírovacího laseru - 6W nebo 45W?
Při zvažování modrého laseru pro řezání a gravírování do dřeva se často musíte rozhodnout o jeho síle. 6W laser, jako je PLH3D-XT-50, nabízí rovnováhu mezi rychlostí a přesností. Tento laser je schopen gravírovat obrazy v rozlišení Ultra HD a zároveň je schopen řezat maximální rychlostí oblíbených CNC strojů.
Taková úroveň přesnosti však vyžaduje stroj, který je nejen velmi přesný, ale má také tuhost vhodnou pro provozní rychlosti, které zaručují vysokou opakovatelnost stopy poté, co hlava změní směr pohybu. Také méně výkonný CNC laser potřebuje více času na dokončení gravírování, protože obrázky ve vysokém rozlišení jsou tvořeny větším počtem tenčích čar a zvětšení velikosti bodu (pixelu) znamená pomalejší pohyb hlavy.
Laserová hlava PLH3D-XF+ 6W je méně přesná, ale výměnou umožňuje rychlejší provoz díky větší velikosti pixelů. Dokáže například rychle vytvořit obrázek 30x30 cm vytvořený z půlmilimetrových pixelů. Efektivní rozlišení je 600 x 600 pixelů (celkem 360 tisíc bodů), přičemž při práci s pixelem o velikosti 0,1 mm by byl výsledek 9k pixelů (3000 x 3000). To je obrovský rozdíl, zejména z hlediska doby gravírování, přičemž větší velikost pixelu (a nižší rozlišení) bude patrná až ze vzdálenosti blíže než 1-2 metry.
PLH3D-XT8 má bezkonkurenční optický výkon 45 W, takže řezání silného dřeva (až 20 mm) je jednoduchý úkol. Zároveň je tento laser schopen gravírovat obrazy s vysokým rozlišením. Díky vynikající hloubce zaostření si poradí s nerovnostmi povrchu bez neustálého nastavování. XT8 je neocenitelný nástroj pro laserové řezání dřeva a materiálů na bázi dřeva.
volba vhodného MATERIÁLu:
Řezání a gravírování dřeva pomocí CNC laseru závisí na druhu dřeva, jeho tvrdosti a dalších parametrech, jako je vlhkost nebo textura.
Lehce dělitelné materiály
Materiály, které se nejsnáze řežou laserem, jsou balsa a letecká překližka. Letecké překližky je obvykle vyrobeny z několika vrstev měkké dřevěné dýhy. Laserové řezání takových materiálů je jednoduché a proces je vysoce opakovatelný. Při výběru materiálu vhodného pro laserové řezání nebo gravírování byste měli zkontrolovat jeho jednotnost. Některé varianty balzy jsou levnější, ale mohou obsahovat třísky tvrdšího dřeva, které se laserem řezají hůře.
Komplikovaněji dělitelné materiály
Dalšími druhy materiálu jsou masivní dřevo a klasická truhlářské překližka - zejména buková. Tvrdost dřeva a v případě překližky též přítomnost lepidla činí takové materiály obtížněji řezatelnými jelikož při pálení vytváří spálený povrch.. Příliš pomalé řezání takového materiálu způsobí, že dřevo je zuhelnatělou vrstvou zakryto. Proto je nezbytné řezat tvrdý materiál při vysokých rychlostech a odstraňovat pouze tenké vrstvy. To usnadňuje odstranění malého množství řezaného dřeva a zabraňuje přehřívání, tmavnutí a vytváření nežádoucího spáleného - zuhelnatělého povrchu. V takovýc h případech doporučujeme použití naší Airt assist ofukové trysky, díky které jsou spaliny neustále vyfukovány pryč a vy tak můžete urychlit proces řezání a gravírování dřeva až na 6,5násobek normální rychlosti.
Faktory pro výběr materiálu
Výsledky gravírování i řezání silně závisí na vhodně vybraném materiálu. V případě dřeva a materiálů na jeho bázi je třeba zohlednit:
a) Kresba dřeva - letokruhy. Pro nejlepší výsledky gravírování obvykle potřebujete materiál homogenní barvy. Při gravírování v odstínech šedé mějte na paměti, že tmavší povrch absorbuje více laserové energie (současně snižuje kontrast obrazu). Všechny letokruhy, které jsou tmavší, absorbují více světla, proto se zahřívají i při sníženém výstupním výkonu laseru. Výsledný obraz bude na takových místech tmavší, což znamená, že vyrytý obraz bude mít nežádoucí barevné odchylky. Letokruhy zůstanou viditelné jako starý obrázek tapety pokrytý barvou s nízkou krycí schopností.
b) Specifika materiálů na bázi dřeva. MDF desky mají povrchy, které nabízejí dobré podání odstínů šedé. Takové materiály postrádají kouzlo přírodního dřeva, nemají růstové prstence, které dodávají rytým obrázkům jedinečné vlastnosti, ale na oplátku nabízejí spolehlivé a vysoce konzistentní podání tónů. Typické MDF desky jsou bohužel hnědé nebo tmavě hnědé, takže obrázky na nich vyryté nebudou mít vysoké kontrasty nebo jasné barvy. Pamatujte také, že rytí na dřevovláknité desky a MDF zahrnuje tvorbu jedovatých výparů.
c) Tvrdost dřeva. Gravírování tvrdého dřeva obvykle výrazně neovlivňuje jeho povrch. Na druhou stranu měkké dřevo – zejména na tmavších plochách rytého obrazu, které budou ošetřeny výkonnějším paprskem – bude vypáleno do značné hloubky materiálu. Efekt hoření bude patrný zejména na letecké překližce a balze. Tmavé oblasti budou navíc pokryty křehkým, rozmazaným nánosem, který může velmi snadno ušpinit zpracovaný povrch.
d) Kvalitu povrchu materiálu. Před laserovým gravírováním se vyplatí zkontrolovat případně upravit povrch materiálu (např. brusným papírem) tak, aby byl rovný, aby byla zajištěna konstantní vzdálenost mezi laserovou hlavou a zpracovávaným materiálem. To je jeden ze základních požadavků určujících kvalitu výsledných odstínů šedé. Nerovný povrch nejen způsobí místní změny ohniska paprsku a následně i hustotu energie použité k vypálení v obraze, ale také způsobí změny velikosti světelného bodu, což se promítne do výsledné velikosti pixelu. . To znamená, že na nerovném materiálu nemůžete získat jednotné, opakovatelné odstíny šedé.
LASEROVÉ ŘEZÁNÍ:
Při řezání dřeva a materiálů na bázi dřeva laserem používejte nejvyšší dostupný výkon laseru a změnou rychlosti pohybu můžete ovládat výsledek, například intenzitu propalu na hraně řezu nebo dokonce hoření. přes zpracovanou vrstvu. Pro dosažení čisté hrany řezu byste měli pracovat ve vrstvách, tj. po prvním cyklu řezání laserem by měla být hlava spuštěna (v ose Z) a začít další cyklus. Tyto operace by měly být prováděny opakovaně v závislosti na tloušťce materiálu. Tímto způsobem můžeme zajistit, že laserový paprsek je zaměřen na vrstvu, která je řezána, a ne na horní povrch.
Rychlost versus počet průchodů
I když by se mohlo zdát, že menší počet průchodů zajistí nejkratší dobu zpracování dřeva, je obvykle výhodné řezat dřevo s větším počtem průchodů při vyšší okamžité rychlosti. Celková doba potřebná ke zpracování konkrétního materiálu je srovnatelná, nicméně řezání materiálu ve více průchodech má za následek méně spálené a rovnoměrnější řezné hrany. Využití různých technik řezání dřeva umožňuje řezat tvrdou voděodolnou překližku CDX. Přestože máte více vrstev a lepidla než typická tvrdá překližka, můžete získat vysoce žádoucí konečný efekt.
Air assist:
Řezání dřeva a jiných materiálů produkujících velké množství par vyžaduje rychlé odstranění nežádoucích plynů. Kouř, který se skládá z mikročástic, opticky brání laserovému paprsku. Pokud má řezací stroj nedostatečný přívod čistého vzduchu k laseru, nemusí být některé části materiálu zcela oříznuty a v případě gravírování může mít výsledný obraz nejednotné odstíny.
Dostatečný přívod vzduchu však můžete zajistit přidáním vysokotlaké vzduchové asistenční trysky . Na obrázkuvlevo jsou dva dřevěné čtverce, které byly řezány laserem. Ta nahoře byla vyříznuta pomocí vysokotlaké vzduchové asistenční trysky, zatímco spodní byla vyříznuta bez ní.
LASEROVÉ GRAVÍROVÁNÍ:
I malé obrázky se mohou skládat z velkého počtu pixelů, jejichž laserové gravírování trvá dlouho. Proto se uživatelé snaží tento proces co nejvíce urychlit. Jak se však ukazuje, limit nepochází z výkonu laserové hlavy, ale z rychlosti stroje nebo 3D tiskárny. Pro pomalejší modely je dobrým řešením technika zvaná diagonální gravírování, to znamená pohyb gravírovací laserové hlavy po pracovní ploše ve vertikálním a horizontálním směru současně. Když oba motory stroje (pro osy X a Y) pracují společně, je čistá rychlost laserového gravírování vyšší než v jedné ose samotné. Tuto metodu můžete použít za předpokladu, že ovladač stroje umožňuje současný pohyb v obou osách.
Stojí za to se podívat na stabilitu a odolnost stroje. I přes nízký výkon laseru si gravírování malých detailů nebo vyřezávání dílů o průměru jen několik milimetrů vynucuje rychlé změny směru laserové hlavy. Různé typy CNC strojů mohou dosáhnout různé úrovně zrychlení, ale žádný nemůže okamžitě dosáhnout pracovní rychlosti. To znamená, že použití nižšího výkonu laseru spolu s nižší rychlostí zajistí správné vykreslení odstínů i na jemných detailech a rychlost hlavy a její míra zrychlení neovlivní výsledek.
Rychlost versus výkon
Nejlepších provozních podmínek lze dosáhnout, když při maximálním výkonu laseru můžete pohybovat hlavou takovou rychlostí, aby vyrytá čára odpovídala černé barvě. To ukazuje na schopnost pracovat vysokou rychlostí a zároveň získat jakýkoli odstín šedé díky modulaci výkonu laseru s příslušným G-kódem. Některé materiály však vyžadují dva nebo tři gravírovací průchody stejného detailu při sníženém výkonu. Tato technika se používá nejen k tomu, aby se zabránilo vypálení vrstvy blízko místa laseru, ale také k získání co nejtmavších odstínů. To se hodí zejména při zpracování měkčích materiálů na bázi dřeva, jako je balsa nebo letecká překližka.
Bohužel velká rozmanitost materiálů znemožňuje vytvořit univerzální tabulku parametrů zpracování, jako je rychlost nebo výkon laseru, která by vyhovovala daným podmínkám. Proto je nezbytné, aby uživatel provedl sérii testů na zvoleném povrchu a na základě získaných výsledků sestavil stroj. Tato nutnost vyplývá ze skutečnosti, že provozní parametry závisí na takových vlastnostech, jako je teplota dřeva, vlhkost, skladovací podmínky, hustota, barva, tvrdost, hustota letokruhů nebo povrchová úprava.
Velmi zajímavá technika je založena na zaostření laserového paprsku z větší než obvyklé vzdálenosti mezi hlavou a povrchem, např. 15 cm. Tato vzdálenost způsobí, že bod laseru dosáhne velikosti 0,5 mm - 1 mm a po správném zaostření bude mít čtvercový tvar. Tímto způsobem získáme velké pixely, které jsou velmi užitečné pro rychlé laserové gravírování velkých obrázků.
5. ZAOSTŘENÍ PAPRSKU
Abyste dosáhli vysoké rychlosti gravírování, musíte správně zaostřit laserový paprsek. K tomu můžete použít jednu ze dvou základních metod:
Metoda první:
První z nich umožňuje získat nejmenší možnou velikost spotu a naopak nejvyšší hustotu výkonu. Velmi malý povrch spotu zajišťuje, že hustota výkonu – vypočtená jako výkon dělený povrchem – dosahuje nejvyšší úrovně, což umožňuje nejvyšší pracovní rychlost. Kalibrace by měla začít vyrytím několika čar v různých vzdálenostech hlavy a podél obou os pohybu stroje. Poté vyberte nastavení, která vedla k nejtenčím čarám mřížky. Tato metoda má nevýhodu - skvrna nebude čtvercová, což vyplývá z vlastností optiky laserové hlavy, která vykresluje světlo laserového diodového zářiče na povrch dřeva. Zaoblený tvar bodu není optimální pro gravírování obrazů založených na pixelech.
Software dostupný pro CNC stroje může být vybaven funkcí výběru typu bodu a také metodou laserového gravírování, např. zleva doprava, shora dolů nebo diagonálně. Naše zkušenosti ukazují, že nejlepších výsledků lze dosáhnout v diagonálním režimu. To zajišťuje nejkonzistentnější odstíny. Na okrajích bodu je hustota výkonu o něco nižší než ve středu, takže při diagonální metodě se stopy zanechané laserem mírně překrývají, což zabraňuje vzniku výrazných okrajů obrazových čar a také mezer mezi nimi.
Metoda druhá:
V dalším, již zmíněném způsobu fokusace paprsku se snažíme získat čtvercový laserový bod, který odpovídá velikosti pixelu. Chcete-li použít tuto techniku, nejprve vyryjte malé čtverce v různých vzdálenostech od laserové hlavy a vyberte nastavení, která vedla ke čtvercům se stranami stejné tloušťky. Tímto způsobem bude CNC laser gravírovat linie konstantní tloušťky, bez ohledu na směr pohybu (horizontální nebo vertikální).
Rychlost laserového gravírování dosažená posledně jmenovanou metodou bude poněkud nižší než u diagonální techniky, výsledkem však bude jiný vizuální efekt. Přestože každá z popsaných metod má své klady a zápory, žádnou nelze považovat za lepší nebo horší než tu druhou. Uživatel by měl samostatně vyzkoušet každou techniku a rozhodnout se, která nejlépe vyhovuje jeho potřebám.
6. OŠETŘENÍ POVRCHU PŘED GRAVÍROVÁNÍM
Ošetření povrchu jedlou sodou
ošetření dřeva jedlou sodou před laserovým gravírováním funguje na principu chemické reakce mezi sodou a dřevními vlákny. Roztok jedlé sody (uhličitan sodný) se nanese na povrch dřeva, kde reaguje s celulózou a ligninem, což způsobí, že při následném laserovém gravírování vznikne tmavší a kontrastnější výsledek. Tento proces je oblíbený především proto, že je bezpečný, levný a výrazně zlepšuje viditelnost gravírovaného motivu, zejména na světlých dřevinách.
Tip: Pro přípravu směsi na ošetření smíchejte 4 lžíce jedlé sody s 500 ml vody. Dobře promíchejte a nalijte do rozprašovače. Tu pak můžete rovnoměrně nastříkat na dřevo a nechat 24 hodin zaschnout. Jakmile správně zaschne, všimnete si, že dřevo získalo odrazový zákal.
Ošetření povrchu Boraxem
Borax (tetraboritan sodný) se při úpravě dřeva používá primárně jako ochranný prostředek. Po nanesení roztoku boraxu na povrch dřeva vytvoří ochrannou vrstvu, která funguje jako zpomalovač hoření a zároveň chrání dřevo před škůdci a plísněmi. Při laserovém gravírování může tato vrstva také mírně zlepšit kontrast výsledného motivu, ale není to jeho hlavní účel - na rozdíl od jedlé sody, která je pro zlepšení kontrastu při gravírování přímo určena.
Tip: Pro přípravu směsi s boraxem smíchejte 3-4 lžíce boraxu s 500 ml teplé vody.Borax se lépe rozpouští v teplé vodě, proto je vhodné použít vodu o teplotě kolem 40-50°C.) Dobře promíchejte, dokud se borax zcela nerozpustí, a nalijte do rozprašovače. Roztok rovnoměrně nastříkejte na dřevo a nechte minimálně 24 hodin zaschnout. Po zaschnutí by měl být na povrchu dřeva viditelný bílý povlak - to je ochranná vrstva boraxu.
7. VZOROVÝ PRACOVNÍ POSTUP
1. příprava povrchu materiálu
Nejprve se musíte rozhodnout, jaký typ dřeva je vhodný pro vaše účely. MDF se obecně nedoporučuje kvůli vysokému obsahu lepidla. Mnohem vhodnější je naopak dřevo či multiplex, například březová překližka. Pro dosažení nejlepších výsledků se doporučuje připravit kus ploché, hladké a obroušené překližky. V ideálním případě byste měli kus překližky obrousit vícekrát resp. poprvé ještě před tím, než na nej začnete gravírovat resp. ještě před nanesením jedlé sody.
2. příprava obrázku
Ujistěte se, že fotografie je ostrá a má vysokou kvalitu. Můžete například použít fotografii s rozlišením alespoň 350 DPI a nad 3000 x 3000. Měli byste se vyhnout fotografiím s nízkou kvalitou, jinak bude vyrytý obrázek rozmazaný. Pro gravírování fotek doporučujeme použít techniku stupňů šedi (Grayscale) viz. článek UCCNC Laser plugin zde
3. ošetření povrchu po nanesení jedlé sody
Vzhledem k tomu, že roztok obsahuje vodu, velmi pravděpodobně po jeho nanesení dojde k zdvižení vláken "chlupatění povrchu". Doporučujeme tak po zaschnutí povrch znovu přebrousit jemnějším brusným papírem. Přebroušený povrch následně očistěte od veškerého prachu.
4. umístění materiálu na pracovní stůl
Přebroušený materiál umístěte na pracovní stůl. Vzhledem k tomu, že se jedná o laserové gravírování tzn. bezkontaktní obrábění, není potřeba materiál nijak fixovat. Tedy alespoň v případech kdy materiál není zprohýbaný. Tzn. pro praktické používání mít nějakou formu fixace připravenu rozhodně není na škodu. Při umisťování materiálu berte v potaz texturu dřeva, růstové vady a orientaci vláken.
Tip: Experimentujte s orientací kresby vláken - ve většině případů, dosáhnete lepších výsledků pokud vlákna budou orientována kolmo na směr gravírování.
5. spuštění stroje, aktivace laserové jednotky a nastavení pozice pracovního počátku
Spusťte a zkalibrujte Váš stroj standardním způsobem, pomocí otočného klíče a červeného tlačítka aktivujte laserovou jednotku(roztočí se ventilátor na jednotce), proveďte test funkčnosti laseru a zaveďte požadovaný program. Následně nastavte pracovní počátek a pomocí odměřovacího L-profilu příp. jiným způsobem nastavte správnou pracovní výšku v ose Z.
6. zhotovení testovacího vzorku
V ideální případě doporučujeme před samotným gravírování či řezáním provádět test na kousku totožného materiálu. Budete tak mít možnost před započetím gravírování vizuálně posoudit výsledek a v případě nespokojenosti provést příslušné korekce nastavení.
7. zahájení pracovního cyklu laserového gravírování
Pokud jste byly spokojeni s výsledky na vzorku, zahajte proces vypalování a počkejte na jeho dokončení.
Tip: Pro dlouhodobou barevnou stálost a odolnost vygravírovaného obrázku vnějším vlivům doporučujeme obrázek ošetřit povrchovou úpravou. V ideálním případě doporučujeme nanést několik tenčích vrstev nátěru - nejčastěji transparentního laku. To by mělo být provedeno ve velmi tenkých vrstvách a mezi jednotlivými nánosy nepodcenit čas potřebný pro zavadnutí či ještě lépe úplné vytvrzení nanesené vrstvy. Po cca 3 nánosech laku a jeho uaschnutí můžete fotografii držet rukama.
