Geräte:Lasercutter

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Der Lasercutter ist ein 60W CO2 (10600nm) Gerät, Ausführung KH-7050, welches für 700x500mm Auflagefläche steht. Nutzbar sind allerdings in der Breite nur etwa 680mm, daher die Materialien dafür zuschneiden lassen (ansonsten liegt das Material auf der Waben-Einfassung auf). In der Tiefe passen mehr als 500mm auf den Tisch, allerdings sind nur etwa 495mm Nutzfläche (von Nullpunkt bis Einfassung).

Benutzung

Die Benutzung ist nur nach Einweisung möglich. Dabei werden Zugangskarten ausgeteilt und separat freigeschaltet. Der Lasercutter ist wieder sauber zu verlassen, eventuelle Werkstückreste sind aus der Wabe zu entfernen.

Sicherheit

Jede Sitzung wird erfasst (welche Karte wurde benutzt, wie lange). Sollte es zu Missbrauch des Gerätes kommen (verbotene Materialien, sonstige Verstöße), so kann dem Benutzer die Freigabe entzogen werden oder weitere Sanktionen auferlegt werden. Sollte Schaden an Personen die Folge des Missbrauchs oder fahrlässiger Benutzung sein, so ist der Benutzer dafür haftbar.

Die Abdeckung muss während des Vorgangs geschlossen sein (nicht mit dem Finger überbrücken) und vor Inbetriebnahme müssen Wasser, Kompressor 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 authorisierte Person muss während des Vorgangs anwesend sein und den Prozess überwachen. Die Überwachung per Videostream ist nicht ausreichend.

Die Schutzbrille (in der schwarzen Schale am LAN-Kabel) ist zur eigenen Sicherheit zu tragen. Das rote Blitzlicht am Übergang zur Werkstatt weist auf einen aktiven Laservorgang hin. Zutritt erfolgt auf eigene Gefahr.

Eventuell entstandener Schaden ist sofort anzuzeigen.

Guthaben

Die Karten dienen neben der Zugangsbeschränkung auch der Guthabenverwaltung. Durch die erhobenen Preise werden die anfallenden Kosten (Neuanschaffungen/Wartung) kompensiert. Eine Guthaben-Aufladung erfolgt bar oder per PayPal (abzüglich Kosten). Die aktuellen Preise werden vor Benutzung am Lasercutter angezeigt und müssen bestätigt werden. Die Abrechnung erfolgt minutengenau.

Materialien

Verboten

Einige Materialien sind auf der schwarzen Liste. Diese Liste hat seinen Sinn! Brennbare Objekte (Papier/Karton mit zu viel Laserleistung) sind ebenfalls ausgeschlossen. Nein, man kann keine Zigaretten mit dem Laser anzünden, auch diese werden einfach nur geschnitten - nicht tun!

Material Begründung Recycling-Code Prüfmethode
Polyvinylchlorid (PVC) Wie der Name schon sagt, enthält PVC Chlorid (Cl-/HCl), das beim Lasern gasförmig freigesetzt wird. Dieses hydrolysiert in der Luft zu Salzsäure. Neben gesundheitsschädlichen Folgen wird auch das Rosten der Maschine begünstigt, sodass nicht nur der aktuell den Kram Inhalierende, sondern auch alle späteren Nutzer weniger Spaß haben werden. 03/PVC Beilstein-Probe (Halogen-Nachweis): Kupferdraht mit Brenner erhitzen, in die Probe tauchen und wieder erhitzen. Färbt sich die Flamme grün, so ist ein Halogen (Chlorid) vorhanden.
Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Das Nitril (C≡N) löst sich beim Lasern, geht eine Wasserstoffverbindung ein, dessen Folge Blausäure ist, hochgiftig, -entzündlich und umweltgefährlich! 07/O (unspezifisch) -
High-Density Polyethylen (HDPE) Kann brennen 02/PE-HD -
Polystyrol (PS) Brennt (schon bei 100°C!), tropft und brennt weiter, besonders EPS (Styropor), Styrol ist gesundheitsschädlich! 06/PS -
teilweise Polypropylene (PP) Ähnlich zu Polystyrol, nicht toxisch, sofern brandhemmende Mittel zugesetzt werden, enthalten sie Chlorid, dazu siehe PVC. Wenn kein Chlorid zugesetzt ist, dauerhaft beobachten (nicht nur daneben stehen und schreien, wenn es brennt). 05/PP -
Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) Setzt Styroldämpfe (da der Kunststoff meist styrolhaltig ist) frei, siehe dazu PS 07/O (unspezifisch) -
Fleisch/Nahrungsmittel Es gibt auch Messer und Gabel!; Leder stinkt und verzieht sich. - Essbar

Grundsätzlich: chlorid-, nitril- oder styrolhaltige haben im Lasercutter nichts verloren!

Gravur

Verschiedene Materialien können zwar nicht geschnitten werden, dafür aber graviert:

  • eloxiertes Aluminium: Eloxal wird runtergelasert
  • beschichtete Metalle: Beschichtung wird entfernt
  • Glas
  • Stein, Granit, ...

Schneiden

  • PMMA: Acryl-/Plexiglas, hervorragend in der Verarbeitung
  • MDF: Schnell zu schneiden, leichte Brandspuren/Verfärbungen im Material
  • HDF: Nicht so gut geeignet, wie MDF, da deutlich höhere Dichte, allerdings gut in der Weiterverarbeitung

Nicht möglich

  • Metall: nein, dafür reicht die Leistung nicht aus. Wer mag, darf sich gerne mit einem Plasmaschneider-Aufrüstset mitsamt Steinplatte melden.
  • Polycarbonat: Das Sichtfenster des Lasercutters - absorbiert den Laser, macht daher keinen Sinn

Beschaffung

Vor Ort gibt es einen abgeschlossenen Stahlschrank als Materiallager, das regelmäßig nachgefüllt wird. Hauptsächlich vorhanden ist MDF in 3mm (Behrens), Plexiglas wird auf Nachfrage (bis Donnerstag, Lieferung dienstags, im Lab vorhanden mittwochs) beschafft (Frerichs Glas). Kosten für das Material sind vor Ort zu entrichten. Alternativ selber etwas mitbringen (vorher natürlich die schwarze Liste lesen und beachten).

Einstellungen

Um die optimalen Einstellungen nicht jedes Mal erneut herauszufinden, bitte untenstehende Liste pflegen:

Material Stärke Quelle Fokus Frequenz Leistung Geschwindigkeit Anmerkungen
Pappelsperrholz 4mm Hornbach 20mm 20 kHz 80% 16mm/s Cut
MDF 3mm Behrens 20mm 20 kHz 70% 8mm/s Cut
MDF 3mm Behrens 20mm 20 kHz 60-80% 50mm/s Scan; 2,3mm tief (z.B. versenken von Muttern im Material)
HDF 3mm Bauhaus 20mm 20 kHz 70% 7-8mm/s Cut
Plexiglas 3mm Frerichs Glas 20mm 20 kHz 100% 7mm/s Cut
Plexiglas 4mm Frerichs Glas 19,5-20mm 20 kHz 100% 4mm/s Cut
Plexiglas 5mm 19,5-20mm 20 kHz 100% 3mm/s Cut

Sind bei Leistung Prozentbereiche angegeben, so referenzieren diese "Min Power" und "Max Power". Zwischen Min und Max Power wird auf der Beschleunigungsstrecke interpoliert, sodass die Linien/Gravuren ähnlich intensiv sind. Laser 2 kann ausgeschaltet werden. Seal kann eingeschaltet werden, um eine Schnittbreitenkompensierung zu aktivieren. Open und Close Delay zeigen in Kombination mit Through Power den Parameter an, wie lange der Laser bei welcher Stärke vor- bzw. nachlaufen soll (um den nachlaufenden Strahl zu kompensieren). "If Blowing" hat keine Auswirkung auf den Laser.

Software

Die zur Aufbereitung der Daten benötigte Windows-Software "RD Works" kann online heruntergeladen werden oder auf dem neben dem Lasercutter stehenden Rechner genutzt werden. Eine kurze Übersicht über die Software ist online als Präsentation verfügbar.

Installation unter Linux/Mac

RDWorks kann mit Einschränkungen unter Linux verwendet werden; es gibt einige Bugs beim scrollen, aber nichts weltbewegendes. (Achtung! Nicht zu weit raus scrollen, sonst hängt sich RDWorks in einem Render Loop auf und kann nur noch per ^C auf der Konsole beendet werden.) Im Wesentlichen installiert man wine, winetricks und mono, lässt durch winetricks die 'mfc42' sowie 'cmd' installieren, dann läuft die Instalation ganz gut. (Ohne die manuelle Installation von cmd, gibt es seit ein paar wine-Versionen die notwendige Kommandozeile nicht.) Was im Detail passiert, lässt sich in dieser shell-Datei oder in dem unten stehenden Code nachvollziehen.

Für Archlinux-Nutzer gibt es ein fertiges Paket: rdworks-wine-bin. Feedback gerne an den Maintainer.

#!/bin/bash

EXEPATH="$HOME/Downloads"
RDEXE="RDWorksV8Setup8.01.18"
# macOS only:
WINEPATH="/Applications/Wine Staging.app"
export WINEPREFIX="$HOME/.rdworks-wine"
export WINEARCH=win32
export WINEDEBUG=fixme-all
export WINEDLLOVERRIDES="mshtml="

# macOS
unamestr=`uname`
if [[ "$unamestr" == 'Darwin' ]]; then
test "$?BASH_VERSION" = "0" || eval 'setenv() { export "$1=$2"; }';
setenv PATH "$WINEPATH/Contents/Resources/start/bin:$WINEPATH/Contents/Resources/wine/bin:$PATH"
fi

function setpath(){
    # PathExt
    keyname="HKLM\System\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment"
    valuename="PATHEXT"
    value="$(wine reg query "$keyname" -v "$valuename" | sed 's|\r||g' | awk  '$1 == "PATHEXT" {print $3 ";."}')"
    wine reg add "$keyname" /f /v "$valuename" /t REG_SZ /d "$value"
    # Path
    keyname="HKLM\System\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment"
    valuename="PATH"
    value="$(wine reg query "$keyname" -v "$valuename" | sed 's|\r||g' | awk  '$1 == "PATH"\
     {print $3}')$(echo $(for i in $(echo $PATH  | sed 's|:|\n|g') ; do echo -n \;$(winepath -w $i) ; done 2>/dev/null))"
    wine reg add "$keyname" /f /v "$valuename" /t REG_SZ /d "$value"
}

function setup(){
    mkdir -p `dirname $WINEPREFIX`
    setpath
    if [[ "$unamestr" == 'Darwin' ]]; then
        curl https://raw.githubusercontent.com/Winetricks/winetricks/master/src/winetricks > "$WINEPREFIX/winetricks"
        chmod +x "$WINEPREFIX/winetricks"
        "$WINEPREFIX/winetricks" -q mfc42 cmd
    else
        winetricks -q mfc42 cmd
    fi
}

if [ ! -d "$WINEPREFIX" ] || [ "-s" = "$1" ] ; then
    setup
    wine "$EXEPATH/$RDEXE.exe" "`winepath -w "$@"`"
fi

# Run the actual rdworks
wine "$WINEPREFIX/drive_c/RDWorksV8/RDWorksV8.exe" "`winepath -w "$@"`"

Hardware

Der Lasercutter hat nicht viele Tasten, jedoch sollte man damit umgehen können.

Grundlegende Hinweise:

  • Nie zwei Achsen gleichzeitig bedienen! Der Controller kann anscheinend manuell nicht zwei Achsen gleichzeitig erfassen und fährt schneller, als er denkt. Maschinenursprung stimmt nicht mehr, ggf. fährt der Laser irgendwo in dessen Folge gegen. Sollten dennoch mal zwei Achsen gleichzeitig bedient worden sein, einfach [Reset] drücken.
  • Die [Z/U] Taste nur entsprechend der Anweisungen nach betätigen (ansonsten kommt man in's Konfigurationsmenü - das bitte so lassen, wie es ist).
  • Sollte eine Datei den Laser blockieren (lässt sich nicht laden/Laser stürzt beim Versuch die Datei darzustellen ab) muss ebenfalls ein Reset getriggert werden. Ist die Datei, die zuerst ausgewählte in der Dateiliste gibt es folgende Optionen:
    • Datei per RDWorks löschen (im Work Fenster - also da wo die Layer sind - auf Doc, Read und dann bei der entsprechenden Datei Delete; vor dem Löschen einer weiteren Datei erst wieder Read betätigen)
    • Funktionierende Datei mit bisher unbenutztem Namen per USB/Netzwerk (nicht USB-Stick) auf den Laser laden
  • Mittels [Speed] kann die Verfahrgeschwindigkeit angepasst werden (manuell Lasern/Fahren/Frame; während eines laufenden Jobs siehe nächsten Punkt)
  • [Min-Power] und [Max-Power] haben nur Auswirkungen auf [Pulse] - es sei denn, es wird gerade eine Datei gelasert, dann sind die Einstellungen ab dem nächsten unabhängigen Schnitt (etwa Rechteck) übernommen.
  • Die im Display sichtbaren Einstellungen oben rechts spiegeln lediglich die aktuellen Werte wieder, nicht die einer geladenen (aber noch nicht gestarteten) Datei. Diese stehen in der Liste unten rechts.
  • Mit [Esc] kann man zum gesetzten Nullpunkt zurückfahren. Sofern eine Datei geladen ist, muss man die Taste zwei mal drücken (beim ersten Mal wird die Anzeige der Datei weiß, beim zweiten Mal fährt er). Die Datei ist trotz weißen Bildschirms weiterhin geladen und kann gestartet werden.

Datei laden

Um eine Datei auf den Lasercutter zu überspielen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten:

  • USB-Kabel (USB-A auf USB-A im linken USB-Port): FTDI-Treiber notwendig. In RDWorks kann im Normalfall das Gerät auf USB:Auto belassen werden.
  • Netzwerk: Sofern ihr mit dem richtigen Netzwerk verbunden seid, könnt ihr die IP Adresse 192.168.0.11 einrichten.
  • USB-Stick: In RDWorks SaveToUFile drücken und die Datei im Hauptverzeichnis des Sticks ablegen (die kryptischen Zeichen mit dem Ausrufezeichen sagen: alles hat geklappt - keine Sorge). Dieser kann dann im rechten USB-Port des Lasers eingesteckt werden. Um die Datei vom Stick auf den Laser zu bekommen, muss wie folgt vorgegangen werden: [File] [>] Udisk+ [Enter] Read UDisk [Enter] Datei auswählen [>] Copy To Memory [Enter] [Enter] [Esc]

Mit "Duplicate File cover the old one" will uns die Software auf Chenglisch mitteilen, dass bereits eine Datei mit diesem Namen existiert und fragt, ob man sie überschreiben möchte. Dateinamen dürfen eine maximale Länge von 8 Zeichen haben (bei Dateien auf dem USB-Stick werden längere Namen in der Anzeige gekürzt, aber geduldet).

Die Datei befindet sich nun auf dem Lasercutter. Um diese zu öffnen, geht man in das Menü [File] und wählt diese aus.

Run
startet die Datei sofort (nicht empfohlen)
Track
entspricht [Frame], dazu gleich mehr.
Work time
berechnet die ungefähre Arbeitszeit berechnet
Clear count
setzt den Zähler zurück (wie häufig die Datei schon gelasert wurde).
Delete
löscht die Datei - Achtung! Der Laser kann maximal 99 Dateien fassen. Danach sagt er zwar, dass der Download der Datei auf den Laser erfolgreich war, allerdings landeten die Daten im /dev/null. Bitte die eigenen Daten nach der Nutzung löschen, sofern keine neue Nutzung der Datei absehbar ist.
Copy to udisk
kann man nutzen, sofern man die Datei im Webinterface/Preview-Fenster noch mal einlesen will oder einfach zur Datensicherung auf den USB-Stick.

Entweder wählt man eine der obigen Optionen oder bleibt auf der Datei mit dem Cursor und drückt [Enter].

Werkstück einrichten

X/Y-Positionierung

Je nach gewähltem Ursprung im Dokument muss das Werkstück platziert werden:

  • Absolute coordinate/Machine Zero [absolut]: Nullpunkt wie im Dokument eingezeichnet (X/Y-Achse)
  • Current position [relativ]: da wo der Laserkopf aktuell platziert ist, fängt der Laser auch an zu arbeiten, zum Werkstückursprung siehe Anchor point.
  • Anchor point [relativ]: empfohlen! Fahrt zum Werkstück an die Position, an der ihr beginnen wollt mittels der Pfeiltasten. Die Position am Werkstück sollte mit der aus RDWorks (Config->System Setting->Laser head; vgl. grünes Quadrat) übereinstimmen. Die Objekte können in RDWorks auch außerhalb der Arbeitsfläche liegen, entscheidend ist das grüne Quadrat! (Werkstücknullpunkt vs. Maschinennullpunkt)

Ob das Werkstück groß genug ist, lässt sich mit [Frame] überprüfen. Damit werden im Rechteck die maximalen Außenkonturen abgefahren.

Z-Positionionierung

Der Hebel unter dem Not-Aus ist die Höhenverstellung des Werktisches. An ihm hängt auch eine Lehre, mittels dieser man den Fokus auf das Werkstück optimieren kann. Von Düsenaustritt bis Brennpunkt sind es mit der aktuellen Linse 20mm. Diese sollten entweder durch das orangene Plexiglas oder die MDF-Treppe zwischen Werkstück und Düse hergestellt werden (Werktisch verfährt sehr langsam, dafür kräftig. Aufpassen!) Ggf. sind auch andere Entfernungen sinnvoll, diesbezüglich in der obigen Tabelle nachschauen. Grundsätzlich gilt aber, dass der Laser im Brennpunkt die meiste Energie hat, die auch direkt auf der Oberfläche auftreffen sollte.

Nachträgliches bearbeiten

Hat man einen Parameter in der Software falsch gesetzt und möchte die Datei nicht erneut herunterladen, so kann man die Bearbeitung auch am Lasercutter selbst vornehmen. Dazu drückt man bei geladener Datei einmal auf [Enter], im Menü rechts unten wird ein Layer selektiert. Mit [Z/U] kann man durch die Layer rotieren. Erneut [Enter] zum Auswählen. Auch im nun öffnenden Menü kann man mit [Z/U] durch die Optionen rotieren und Anpassungen vornehmen. Gespeichert werden die Einstellungen mit [Enter] (und noch einmal zum Bestätigen, dass man es gespeichert hat).

Lasern

Sollte soweit alles passen, ist das schön. Bis hierhin muss auch noch keine aktive Session bestehen. Zu beachten:

  • Roter Hauptschalter an der Seite muss an sein (ansonsten ist das Laser-Netzteil aus)
  • Eine Session muss aktiv eingebucht sein
  • Der Deckel muss geschlossen sein
  • Ggf. Y-Achse überprüfen
    • wenn diese sich manuell verschieben lässt, müssen die Madenschrauben an der Übertragerachse nachgezogen werden
      - rechte Klappe öffnen, vom Motor geht ein Riemen auf die besagte Achse - dieses Zahnrad macht gelegentlich Probleme, nicht das, das die gesamte Y-Achse bewegt
  • Wasserpumpe/-temperatur, Kompressor und Abluft prüfen
  • Schutzbrille aufsetzen

Dann kann grundsätzlich auch schon [Start Pause] gedrückt werden. Die Meldung "Frame slop, not enough extend space" bedeutet, dass der Laser [meist für eine zu scannende Fläche] zu wenig Weg zum Beschleunigen/Abbremsen hat und über die Endpunkte hinüber fahren würde. Entweder muss das Werkstück + Nullpunkt von der entsprechenden Achse weggerückt werden oder die Datei optimiert werden (geringere Geschwindigkeit für den betreffenden Pfad).

Manuell Lasern

Sofern die Klappe geschlossen ist und eine Session aktiv ist, lässt sich auch mittels der [Pulse] Taste der Laser manuell aktivieren. Zuvor sollten die richtigen Parameter für Min-/Max-Power und Speed eingestellt werden.

Aufräumen

Neben dem Löschen der gelaserten Datei vom Laser sollte auch der Lasercutter physisch gereinigt werden. So kann ab und zu unten im "Auffangbecken" der Abfall entsorgt werden, ebenso ist die Wabe regelmäßig zu saugen/reinigen, um eine plane Auflage der Werkstücke zu gewährleisten. Reste können in der blauen Kiste rechts vom Laser entsorgt werden, größere "Abfälle" können zur Weiternutzung im Materialschrank eingelagert werden.