Valg af effekt til CNC-graveringslaseren - 6W, 15W eller 45W?

Når man overvejer en blå laser til skæring og gravering af træ, skal man ofte tage stilling til dens effekt. 6W-laseren, såsom PLH3D-XT-50, tilbyder en balance mellem hastighed og præcision. Denne laser er i stand til at gravere billeder i Ultra HD-opløsning, samtidig med at den kan skære med maksimal hastighed på populære CNC-maskiner.

Et sådan præcisionsniveau kræver imidlertid en maskine, som ikke kun er meget nøjagtig, men også har en stivhed, der passer til de drifthastigheder, som sikrer høj gentagelsesnøjagtighed af sporet, når hovedet skifter bevægelsesretning. Desuden kræver en mindre kraftig CNC-laser længere tid til at færdiggøre graveringen, da højopløselige billeder består af flere, tyndere linjer, og forøgelse af spotstørrelsen (pixel) medfører lavere hovedhastighed.

PLH3D-XF+ 6W-laserhovedet er mindre præcist, men muliggør til gengæld hurtigere bearbejdning takket være større pixelstørrelse. For eksempel kan det hurtigt fremstille et 30x30 cm billede bestående af halvmillimeter-pixels. Den effektive opløsning er 600x600 pixels (i alt 360 tusind punkter), mens arbejde med 0,1 mm pixel ville resultere i et 9 millioner pixel billede (3000x3000). Dette er en meget stor forskel, især med hensyn til graveringstiden, mens den større pixelstørrelse (og lavere opløsning) kun vil være synlig på afstande mindre end 1-2 meter.

15 W-laserhovedet er et hoved med tre laserdiodekilder, der anvender præcisionslinser og har den højeste optiske effekttæthed blandt modstykkerne. PLH3D-15W har den samme beam spot-størrelse som PLH3D-6W-XF+ med uSpot Lens Upgrade, men tre gange så høj effekttæthed, hvilket gør den ideel til hurtig træskæring.

PLH3D-XT8 har uovertrufne 45W optisk effekt, hvilket gør skæring af tykt træ (op til 20 mm) til en simpel opgave. Samtidig kan denne laser gravere billeder i høj opløsning. Takket være dens overlegne fokusdybde kan den håndtere overfladeujævnheder uden konstante justeringer. XT8 er et uvurderligt værktøj til laserskæring af træ og træbaserede materialer.

Egenskaber for materialet

Skæring og gravering af træ med en CNC-laser afhænger af trætypen, dens hårdhed samt andre parametre som fugtighed eller struktur. Materialer, der er nemmest at skære med laser, er balsatræ og flyfiner. Finer består af to lag af lidt hårdere træ og en kerne - som oftest balsa. Laserskæring af disse materialer er mindst problematisk, og processen er meget gentagelig, da træet ikke har knaster og har en skumagtig, homogen struktur. Når du vælger materiale egnet til laserskæring eller gravering, bør du tjekke dets ensartethed. Nogle varianter af balsa er billigere, men kan indeholde splinter af hårdere træ, som er vanskeligere at skære med en CNC-laser. Tilsvarende retningslinjer gælder for flyfiner.

Andre materialetyper er massivt træ og hård finer, f.eks. anvendt til vinduesrammer. Træets hårdhed og - i tilfælde af finer - limen gør sådanne materialer mindre ideelle til skæring med diodelasere. Ved bearbejdning med en lasertræskærer dannes der kulstofholdige aflejringer, der er sorte og skøre. For langsom skæring af sådant materiale medfører, at træet dækkes af dette lag, hvilket yderligere nedsætter skærehastigheden, og træet nær laserens arbejdsområde bliver varmt og mørkt. Derfor er det essentielt at skære hårde materialer med høj hastighed og kun fjerne tynde lag ad gangen. Dette gør det let at fjerne små mængder udskåret træ og undgå overophedning, mørkfarvning og uønskede aflejringer. Du kan også bruge vores High Pressure Air-Assist Nozzle for at reducere forbrænding samt fremskynde træskæring- og graveringsprocessen med op til 6,5 gange normal hastighed.

Udvælgelse af materiale og overfladeforberedelse

Resultaterne af gravering afhænger i høj grad af trætypen. Flere parametre skal tages i betragtning.

Årringe og overfladeensartethed. Normalt kræves et materiale med homogen farve for det bedste graveringsresultat. Ved gravering i gråtoner skal du huske, at mørkere overflader absorberer mere laserenergi (samtidig reducerer det billedets kontrast). Alle årringe, som er mørkere, absorberer mere lys og bliver derfor varmere, selv ved reduceret lasereffekt. Det resulterende billede vil være mørkere på disse steder, hvilket betyder, at det graverede billede vil opleve uønskede farvevariationer. Årringe forbliver synlige, ligesom et gammelt tapetbillede dækket med gennemsigtig maling.

Træbaserede materialer. MDF-plader har overflader, der muliggør god gengivelse af gråtoner. Sådanne materialer mangler naturligt træ’s charme; de har ikke årringe, der tilføjer unikke træk til graverede billeder, men til gengæld muliggør de en pålidelig og meget ensartet gengivelse af toner. Desværre er typiske MDF-plader brune eller mørkebrune, så billeder graveret på dem vil ikke have høje kontraster eller lyse farver. Husk desuden på, at gravering på fiberplader og MDF indebærer dannelse af giftige dampe.

Træets hårdhed. Normalt påvirker gravering af hårdttræ ikke overfladen væsentligt. Omvendt vil blødt træ – især i mørkere områder af et graveret billede, hvor der behandles med en kraftigere stråle – blive brændt ned til en betydelig dybde i materialet. Brændeffekten vil være særlig tydelig på flyfiner og balsa. Derudover vil mørke områder blive dækket af en sprød, smittende aflejring, der meget let kan gøre den bearbejdede overflade snavset.

Overfladeforberedelse. Det kan betale sig at færdigbehandle træets overflade (f.eks. med sandpapir) for at gøre den plan, og sikre konstant afstand mellem laserhovedet og det bearbejdede materiale. Dette er et af de grundlæggende krav, der bestemmer kvaliteten af de resulterende gråtoner. Ujævn overflade vil ikke kun forårsage lokale variationer i brændpunktet og dermed effekttætheden for billedindbrænding, men også ændringer i lysplettens størrelse, hvilket påvirker den resulterende pixelstørrelse. Det betyder, at du ikke kan opnå ensartede, gentagelige gråtoner på et ujævnt materiale.

Hastighed vs Effekt

Finjustering af laserpunkt til lasergravering i træ

For at opnå høj graveringhastighed skal laserstrålen fokuseres korrekt. Til dette kan én af to grundlæggende metoder anvendes. Den første gør det muligt at opnå den mindst mulige pletstørrelse og dermed den højeste effekttæthed. En meget lille overflade for punktet sikrer, at effekttætheden – beregnet som effekt divideret med overflade – når det maksimale niveau, hvilket tillader den hurtigste arbejdshastighed. Kalibreringen bør begynde med gravering af adskillige linjer ved forskellige hovedafstande og langs begge akser for maskinbevægelse. Vælg derefter de indstillinger, som gav de tyndeste linjer i gitteret. Denne metode har en ulempe – punktet vil ikke være kvadratisk, hvilket skyldes optikkens egenskaber i laserhovedet, der projekterer lyset fra laserdiodens emitter på træets overflade. Den afrundede pletform er ikke optimal ved gravering af pixelbaserede billeder.

Den software, der er tilgængelig til CNC-maskiner, kan være udstyret med en funktion til valg af punktform samt lasergraveringsmetode, fx fra venstre til højre, oppefra og ned eller diagonalt. Vores erfaring viser, at de bedste resultater opnås i diagonal tilstand. Dette sikrer de mest ensartede nuancer. I kanterne af punktet er effekttætheden lidt lavere end i midten, så med den diagonale metode overlapper lasersporene hinanden let, hvilket forhindrer dannelse af tydelige billedkanter samt huller imellem dem.

I en anden, tidligere nævnt fokuseringsmetode forsøger man at opnå et kvadratisk laserpunkt, der svarer til pixelstørrelse. For at bruge denne teknik graveres først små firkanter ved forskellige hovedafstande, og de indstillinger vælges, hvor firkanterne har sider af ens tykkelse. På denne måde vil CNC-laseren gravere linjer med konstant tykkelse, uanset bevægelsesretningen (vandret eller lodret).

Lasergraveringshastigheden, der opnås med denne metode, vil være noget lavere end for den diagonale teknik, men det medfører et andet visuelt resultat. Selvom hver af de beskrevne metoder har sine fordele og ulemper, kan ingen anses for at være bedre eller dårligere end den anden. Brugeren bør selv teste hver teknik og beslutte, hvilken der opfylder hans behov bedst.

Bagepulverbehandlet trægravering

Behandling af et stykke træ, som man ønsker at lasergravere, kan hjælpe med at tilføre mere dybde til billedet.

Sådan forbereder du dit træ

For at begynde skal du beslutte, hvilken type træ der er egnet til dit formål. MDF anbefales generelt ikke på grund af det høje limindhold. Multiplex-træ, såsom birkefinér, er på den anden side langt mere velegnet. For at opnå de bedste resultater anbefales det at forberede et stykke flad, glat og slebet finér. Det er ideelt at slibe din træplade, inden du påfører bagepulver.

Sådan forbereder du dit billede

Sørg for at billedet er skarpt og af høj kvalitet. For eksempel kan du bruge et foto med mindst 350 DPI og over 3000 gange 3000 i størrelse. Billeder af lav kvalitet bør undgås, ellers vil det graverede billede fremstå uskarpt. Du kan anvende gråtone-teknikken.

Bagepulverbehandling

For at forberede blandingen blandes 4 spiseskefulde bagepulver med 500 ml vand. Rør det godt sammen og hæld det i en sprayflaske. Spray derefter blandingen jævnt på træet og lad det tørre i 24 timer. Når det er ordentligt tørt, vil du bemærke, at træet har fået et reflekterende slør.

Du kan slibe det reflekterende slør væk med en excentersliber og 320-sandpapir for igen at få en plan og glat overflade. Herefter kan du bruge en støvsuger med børste for at støvsuge overfladen, du netop har slebet. Det er vigtigt at sikre, at der ikke er efterladte hvide pletter på træstykket.

Når du har konverteret dit valgte foto til gråtoner og kalibreret arbejdstanden, placeres træstykket således, at årringenes retning er vinkelret på lasergraveringsretningen.

Du kan derefter begynde at gravere i træet. Det er værd at bemærke, at på grund af bagepulverbehandlingen vil den lasereffekt, du er vant til, gravere træet, som om der var tale om lavere lasereffekt til sammenligning.

Det er god praksis at forberede et testmateriale for at kontrollere, hvilken lasereffekt og hastighed der giver tilfredsstillende resultater. Du kan lasergraveres bare nogle få millimeter og evaluere, om du kan lide nuancen af graveringen. Du kan udføre denne test for flere forskellige billeder. Du bør fokusere på de mørkeste områder af det graverede billede og bruge dem som reference til at fastslå dine ideelle parametre.

Når du har fastlagt de nødvendige parametre for at få den ønskede farvenuance, kan du begynde at lasergravere dit endelige stykke.

Når det graverede billede er færdigt, er der altid noget restaske tilbage på det graverede emne. Det kan blæs væk, men det er ikke nødvendigt. For at forsegle billedet bør du påføre flere lag lakering oven på billedet. Dette skal ske i meget tynde lag, som hver især får mulighed for at tørre grundigt mellem påføringerne. Når tre tynde lag lak er påført, og emnet er ordentligt tørt, kan du håndtere billedet med dine hænder.

De opnåede resultater vises nedenfor:

På grund af alvorlige sundhedsrisici kræver bearbejdning af materialer med højtydende CNC-lasere overholdelse af visse sikkerhedsregler:

• Brug altid beskyttelsesbriller under arbejdet, og vær særligt opmærksom ikke kun på den lysstråle, der kommer ud af hovedet, men også på laserstråler, der reflekteres og diffunderes.
• Det anbefales stærkt at installere ekstra afdækning på maskinen, hvilket muliggør lettere ventilation, så røg kan evakueres ud af rummet, og samtidig yder ekstra beskyttelse mod diffust laserlys.
• Det er vigtigt at rengøre træets overflade for støvpartikler, for eksempel med en fugtig klud. På den måde undgår du antændelse af små materiale- og træstøvpartikler under lasergraveringen.
• Da træ er et brændbart materiale, der afgiver store mængder røg, bør dit værksted være godt ventileret.
• Bearbejdning af finér, spånplade eller MDF kan forvandle de anvendte limtyper i materialet til giftige dampe.

Vi vil gerne rette en særlig tak til Andre Alexander Wijn for at have lagt grundlaget for afsnittet "Bagepulverbehandlet trægravering", der omfattede at finde og teste, hvordan man lasergraverer træ behandlet med bagepulver, levering af visuelle materialer samt forfatning af den indledende tekst til dette afsnit, som siden blev viderebearbejdet og redigeret af vores webudviklingsteam. Vi vil også gerne takke Paul Deutsch (besøg venligst hans Facebook-gruppe PLDesigns) for leveringen af billedet Speed versus Power i afsnittet Lasergravering i træ.