Επιλογή Ισχύος Χάραξης CNC Laser - 6W, 15W ή 45W;

Όταν εξετάζετε έναν μπλε laser για κοπή και χάραξη σε ξύλο, καλείστε να αποφασίσετε για την ισχύ του. Ο laser στα 6W, όπως ο PLH3D-XT-50, προσφέρει ισορροπία μεταξύ ταχύτητας και ακρίβειας. Ο συγκεκριμένος laser μπορεί να χαράξει εικόνες με ανάλυση Ultra HD, ενώ ταυτόχρονα παρέχει δυνατότητα κοπής στη μέγιστη ταχύτητα των δημοφιλών CNC μηχανών.

Ωστόσο, αυτό το επίπεδο ακρίβειας απαιτεί μηχάνημα που να είναι όχι μόνο πολύ ακριβές αλλά και με ακαμψία κατάλληλη για ταχύτητες λειτουργίας που εξασφαλίζουν υψηλή επαναληψιμότητα της διαδρομής μετά την αλλαγή κατεύθυνσης της κεφαλής. Επίσης, ένας λιγότερο ισχυρός CNC laser χρειάζεται περισσότερο χρόνο για να ολοκληρώσει τη χάραξη, διότι εικόνες υψηλής ανάλυσης αποτελούνται από μεγαλύτερο αριθμό λεπτότερων γραμμών και η αύξηση του μεγέθους σημείου (pixel) συνεπάγεται βραδύτερη κίνηση της κεφαλής.

Η κεφαλή laser 6W PLH3D-XF+ διαθέτει μικρότερη ακρίβεια, αλλά επιτρέπει ταχύτερη λειτουργία λόγω μεγαλύτερου μεγέθους pixel. Για παράδειγμα, μπορεί να παράγει γρήγορα εικόνα 30x30 cm κατασκευασμένη από pixels μισού χιλιοστού. Η αποτελεσματική ανάλυση είναι 600x600 πίξελ (360 χιλιάδες σημεία στο σύνολο), ενώ με pixel 0,1 mm το αποτέλεσμα θα ήταν εικόνα 9 εκατ. pixels (3000x3000). Αυτή είναι τεράστια διαφορά, ειδικά όσον αφορά το χρόνο χάραξης, ενώ το μεγαλύτερο μέγεθος pixel (και η χαμηλότερη ανάλυση) γίνεται ορατό μόνο από απόσταση μικρότερη των 1-2 μέτρων.

Η κεφαλή 15W είναι laser τριών διόδων, με φακούς ακριβείας και τη μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα ισχύος στην κατηγορία της. Ο PLH3D-15W έχει ίδιο μέγεθος σημείου δέσμης όπως ο PLH3D-6W-XF+ με uSpot Lens Upgrade, αλλά τριπλάσια πυκνότητα ισχύος, καθιστώντας τον ιδανικό για γρήγορη κοπή ξύλου.

Ο PLH3D-XT8 έχει μοναδική οπτική ισχύ 45W, καθιστώντας την κοπή παχύ ξύλου (έως 20mm) απλή υπόθεση. Αντίστοιχα, μπορεί να χαράξει εικόνες υψηλής ανάλυσης. Χάρη στο μεγάλο βάθος πεδίου εστίασης, διαχειρίζεται ανωμαλίες της επιφάνειας χωρίς συνεχή ρυθμίσεις. Ο XT8 είναι εργαλείο ανεκτίμητης αξίας για κοπή ξύλου και υλικών με βάση το ξύλο με laser.

Ιδιότητες Υλικού

Η κοπή και η χάραξη ξύλου με CNC laser εξαρτάται από το είδος ξύλου, τη σκληρότητα αλλά και άλλες παραμέτρους όπως υγρασία ή υφή. Τα ευκολότερα υλικά για κοπή με laser είναι η μπαλσού και το κόντρα πλακέ αεροπορίας. Το κόντρα πλακέ αποτελείται από δύο στρώσεις ελαφρώς σκληρότερου ξύλου και έναν πυρήνα, συνήθως μπαλσού. Η κοπή αυτών των υλικών με λέιζερ είναι πιο άνετη και άκρως επαναλήψιμη, καθώς απουσιάζουν τα νερά και η δομή είναι ομοιογενής. Κατά την επιλογή υλικού για κοπή ή χάραξη, εξετάστε την ομοιογένειά του. Ορισμένες ποικιλίες μπαλσού είναι φθηνότερες αλλά ενδέχεται να περιέχουν σκληρότερα ξυλώδη εγκλείσματα που δυσχεραίνουν την κοπή με CNC laser. Παρόμοιες οδηγίες ισχύουν και για το κόντρα πλακέ αεροπορίας.

Άλλα είδη υλικών είναι το συμπαγές ξύλο και το σκληρό κόντρα πλακέ, π.χ. σε κατασκευές κουφωμάτων. Η σκληρότητα και, στην περίπτωση κόντρα πλακέ, τα συγκολλητικά υλικά, καθιστούν τα υλικά αυτά λιγότερο κατάλληλα για κοπή με λέιζερ διόδου. Κατά την κατεργασία με laser κοπής ξύλου δημιουργείται εναπόθεση τύπου άνθρακα, μαύρη και εύθραυστη. Αν η κοπή είναι αργή, το ξύλο καλύπτεται με αυτήν την εναπόθεση, επιβραδύνοντας περαιτέρω τη διαδικασία και υπερθερμαίνοντας τα γειτονικά τμήματα. Είναι επομένως απαραίτητο να γίνεται κοπή σκληρών υλικών σε υψηλές ταχύτητες, απομακρύνοντας λεπτές στρώσεις. Έτσι διασφαλίζεται η απομάκρυνση αποβλήτων, αποτρέπεται η υπερθέρμανση, το μαύρισμα και οι ανεπιθύμητες εναποθέσεις. Επίσης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το High Pressure Air-Assist Nozzle μας για μείωση της καύσης και επιτάχυνση της κοπής και χάραξης έως και 6,5 φορές από τον συνήθη ρυθμό.

Επιλογή Υλικού και Προετοιμασία Επιφάνειας

Τα αποτελέσματα της χάραξης εξαρτώνται κατά πολύ από τον τύπο ξύλου. Απαιτείται εξέταση πολλών παραμέτρων.

Αναπτυξιακοί Δακτύλιοι και Ομοιογένεια Επιφάνειας. Για βέλτιστα αποτελέσματα χάραξης απαιτείται υλικό ομοιόμορφου χρώματος. Κατά τη χάραξη διαβαθμίσεων του γκρι, το σκουρότερο επιφάνεια απορροφά περισσότερη ενέργεια laser (μειώνοντας ταυτόχρονα την αντίθεση εικόνας). Οι δακτύλιοι, ως σκουρότερα μέρη, απορροφούν περισσότερο φως, θερμαίνονται ακόμα και σε χαμηλότερη ισχύ, και το αποτέλεσμα είναι η δημιουργία παραπάνω σκούρων περιοχών πάνω στη χάραξη. Οι δακτύλιοι θα παραμείνουν ορατοί, όπως μια παλιά ταπετσαρία κάτω από ημιδιαφανές χρώμα.

Υλικά Με Βάση το Ξύλο. Οι πλάκες MDF έχουν επιφάνεια καλής απόδοσης διαβαθμίσεων γκρι. Στερούνται τη φυσική αισθητική του ξύλου, δεν παρουσιάζουν αναπτυξιακούς δακτυλίους που χαρίζουν μοναδικότητα, αλλά προσφέρουν αξιόπιστη και συνεπή απεικόνιση τόνων. Συνήθως, όμως, το MDF είναι καφέ ή σκούρο καφέ και οι εγχαραγμένες εικόνες δεν έχουν υψηλή αντίθεση ή φωτεινές αποχρώσεις. Επιπλέον, η χάραξη σε ινοσανίδες (MDF) προκαλεί εκλύσεις τοξικών ατμών.

Η Σκληρότητα του Ξύλου. Συνήθως η χάραξη σε σκληρό ξύλο δεν επηρεάζει ιδιαίτερα την επιφάνεια. Αντίθετα, το μαλακό ξύλο – ιδιαίτερα σε σκουρότερα μέρη της χάραξης που υποβάλλονται σε ισχυρότερη δέσμη – καίγεται σε σημαντικό πάχος. Το φαινόμενο της καύσης είναι πιο εμφανές σε κόντρα πλακέ αεροπορίας και μπαλσού. Επιπλέον, οι σκοτεινές περιοχές καλύπτονται με εύθραυστα, μαυρισμένα κατάλοιπα που λερώνουν εύκολα την επεξεργασμένη επιφάνεια.

Προετοιμασία Επιφάνειας. Συνιστάται να λειάνετε την επιφάνεια του ξύλου (π.χ. με γυαλόχαρτο) ώστε να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη απόσταση μεταξύ κεφαλής laser και υλικού. Αυτό αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ποιότητα τονικών μεταβάσεων. Μη επίπεδη επιφάνεια προκαλεί τοπικές αλλαγές στην εστίαση αλλά και στη διάμετρο της δέσμης, με συνέπεια μεγέθυνση pixel και ανομοιογένεια αποτύπωσης διαβαθμίσεων.

Ταχύτητα έναντι Ισχύος

Ρύθμιση της Δέσμης Λέιζερ για Χάραξη σε Ξύλο

Για να επιτύχετε υψηλή ταχύτητα χάραξης απαιτείται σωστή εστίαση της δέσμης λέιζερ. Για τον σκοπό αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μία από δύο βασικές μεθόδους. Η πρώτη επιτρέπει την επίτευξη του μικρότερου δυνατού σημείου, και κατά συνέπεια — της ανώτατης πυκνότητας ισχύος. Η πολύ μικρή επιφάνεια του σημείου εξασφαλίζει ότι η πυκνότητα ισχύος—υπολογισμένη ως η ισχύς δια του εμβαδού—φτάνει στο μέγιστο επίπεδο, επιτρέποντας τη μέγιστη ταχύτητα εργασίας. Η βαθμονόμηση πρέπει να ξεκινήσει με χάραξη διαφόρων γραμμών σε διάφορες αποστάσεις κεφαλής και κατά τους δύο άξονες κίνησης του μηχανήματος. Έπειτα, επιλέξτε τις ρυθμίσεις που παρήγαγαν τις πιο λεπτές γραμμές στο πλέγμα. Αυτό το μέθοδος έχει ένα μειονέκτημα—το σημείο δεν θα είναι τετράγωνο, γεγονός που οφείλεται στις ιδιότητες των οπτικών της κεφαλής λέιζερ που απεικονίζουν το φως του εκπομπού της διόδου λέιζερ στην επιφάνεια του ξύλου. Το στρογγυλεμένο σχήμα του σημείου δεν είναι το βέλτιστο για χάραξη απεικονίσεων τύπου εικονοστοιχείου.

Το λογισμικό για CNC μηχανήματα μπορεί να διαθέτει λειτουργία επιλογής τύπου σημείου, καθώς και μεθόδου χάραξης με λέιζερ, π.χ. από αριστερά προς τα δεξιά, από πάνω προς τα κάτω ή διαγώνια. Η εμπειρία μας δείχνει ότι τα καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται στη διαγώνια λειτουργία. Αυτό διασφαλίζει τις πιο ομοιογενείς αποχρώσεις. Στα άκρα του σημείου, η πυκνότητα ισχύος είναι ελαφρώς μικρότερη από το κέντρο, έτσι στη διαγώνια μέθοδο τα ίχνη του λέιζερ επικαλύπτονται ελαφρώς, αποτρέποντας τη δημιουργία ευδιάκριτων ορίων και κενών μεταξύ των γραμμών της εικόνας.

Σε μια άλλη, ήδη αναφερθείσα μέθοδο εστίασης της δέσμης, επιδιώκουμε να πετύχουμε τετράγωνο σημείο λέιζερ που να αντιστοιχεί στο μέγεθος του εικονοστοιχείου. Για να χρησιμοποιήσετε αυτή την τεχνική, αρχικά χαράξτε μικρά τετράγωνα σε διάφορες αποστάσεις της κεφαλής λέιζερ και επιλέξτε τις ρυθμίσεις που παρήγαγαν τετράγωνα με πλευρές ίσου πάχους. Με αυτήν τη μέθοδο, το CNC λέιζερ θα χαράξει γραμμές σταθερού πάχους, ανεξαρτήτως κατεύθυνσης κίνησης (οριζόντια ή κάθετη).

Η ταχύτητα χάραξης λέιζερ που επιτυγχάνεται με τη δεύτερη αυτή μέθοδο θα είναι κάπως χαμηλότερη από τη διαγώνια τεχνική, ωστόσο παρέχει διαφορετικό οπτικό αποτέλεσμα. Αν και κάθε μία από τις περιγραφόμενες μεθόδους έχει τα θετικά και τα αρνητικά της, καμία δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως ανώτερη ή υποδεέστερη σε σχέση με την άλλη. Ο χειριστής πρέπει να δοκιμάσει κάθε τεχνική και να αποφασίσει ποια εξυπηρετεί καλύτερα τις απαιτήσεις του.

Χάραξη Ξύλου με Επεξεργασία Μαγείας Αρτοποιίας (Baking Soda)

Η επεξεργασία ενός τεμαχίου ξύλου που πρόκειται να χαραχθεί με λέιζερ μπορεί να βοηθήσει στην προσθήκη περισσότερου βάθους στην απεικόνιση.

Προετοιμασία του Ξύλου

Αρχικά θα πρέπει να αποφασίσετε τι είδος ξύλου είναι κατάλληλο για τις ανάγκες σας. Το MDF γενικά δεν συνιστάται λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε κόλλα. Το multiplex ξύλο, π.χ. σημύδα ή κόντρα πλακέ, είναι πολύ πιο κατάλληλο. Για βέλτιστα αποτελέσματα, συνίσταται η προετοιμασία ενός κομματιού επίπεδου, λείου και τριμμένου κόντρα πλακέ. Ιδανικά, το φύλλο κόντρα πλακέ πρέπει να τριφτεί πριν την εφαρμογή της μαγείας αρτοποιίας.

Προετοιμασία της Εικόνας

Βεβαιωθείτε ότι η φωτογραφία είναι ευκρινής και υψηλής ποιότητας. Μπορεί, για παράδειγμα, να χρησιμοποιηθεί φωτογραφία τουλάχιστον 350 DPI και διαστάσεων άνω των 3000 x 3000. Θα πρέπει να αποφεύγονται φωτογραφίες χαμηλής ανάλυσης, καθώς το χαραγμένο αποτέλεσμα θα προκύψει θολό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τεχνική κλίμακας του γκρι.

Επεξεργασία με Μαγεία Αρτοποιίας

Για την προετοιμασία του διαλύματος, αναμίξτε 4 κουταλιές της σούπας μαγεία αρτοποιίας με 500 ml νερό. Ανακατέψτε καλά και τοποθετήστε το σε φιάλη με σπρέι. Έπειτα, ψεκάστε ομοιόμορφα πάνω στο ξύλο και αφήστε το να στεγνώσει για 24 ώρες. Μόλις στεγνώσει πλήρως, θα διαπιστώσετε μια θαμπάδα αντανάκλασης στην επιφάνεια του ξύλου.

Μπορείτε να αφαιρέσετε τη θαμπάδα αντανάκλασης με τριβείο έκκεντρης κίνησης και γυαλόχαρτο 320 για να αποκτήσετε και πάλι μια επίπεδη και λεία επιφάνεια. Κατόπιν χρησιμοποιήστε ηλεκτρική σκούπα με βούρτσα για να απομακρύνετε τυχόν κατάλοιπα από την επιφάνεια. Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι δεν έχουν μείνει λευκά σημεία στο ξύλο.

Αφού μετατρέψετε τη φωτογραφία σε κλίμακα του γκρι και βαθμονομήσετε την απόσταση εργασίας, τοποθετήστε το τεμάχιο έτσι ώστε τα νερά του ξύλου να είναι κάθετα στη διεύθυνση χάραξης με λέιζερ.

Στη συνέχεια, μπορείτε να ξεκινήσετε τη χάραξη στο ξύλο. Αξίζει να σημειωθεί ότι λόγω της επεξεργασίας με μαγεία αρτοποιίας, η ισχύς λέιζερ που είχατε συνηθίσει θα χαράξει το ξύλο όπως θα το έκανε η μειωμένη ισχύς λέιζερ.

Είναι καλή πρακτική να προετοιμάσετε δοκιμαστικό υλικό για να ελέγξετε ποια ισχύς λέιζερ και ποια ταχύτητα θα δώσουν ικανοποιητικά αποτελέσματα. Μπορείτε να χαράξετε μερικά χιλιοστά και να δείτε αν η απόχρωση σας ικανοποιεί. Μπορείτε να επαναλάβετε τη δοκιμή με διαφορετικές εικόνες. Θα πρέπει να εστιάσετε στα πιο σκούρα σημεία της χαραγμένης εικόνας και να τα χρησιμοποιήσετε ως σημείο αναφοράς για να βρείτε τα ιδανικά σας παραμέτρους.

Αφού προσδιορίσετε τις απαιτούμενες παραμέτρους για την απόκτηση της επιθυμητής απόχρωσης, μπορείτε να ξεκινήσετε τη χάραξη του τελικού τεμαχίου.

Όταν η χαραγμένη εικόνα είναι έτοιμη, παραμένει πάντα κάποια στάχτη στην περιοχή χάραξης. Μπορείτε να την απομακρύνετε με αέρα, αλλά δεν είναι απαραίτητο. Για να σφραγίσετε την εικόνα, θα πρέπει να εφαρμόσετε όσες στρώσεις επίστρωσης χρειαστούν πάνω στη φωτογραφία. Αυτό θα πρέπει να γίνει σε πολύ λεπτές στρώσεις και να αφήνετε το υλικό να στεγνώνει πλήρως μεταξύ των στρώσεων. Όταν εφαρμοστούν τρεις λεπτές στρώσεις βερνικιού και στεγνώσει πλήρως, μπορείτε να πιάσετε τη φωτογραφία με τα χέρια.

Τα παραγόμενα τελικά αποτελέσματα φαίνονται παρακάτω:

Λόγω σοβαρών κινδύνων για την υγεία, η κατεργασία υλικών με λέιζερ υψηλής ισχύος CNC απαιτεί την τήρηση κανόνων ασφαλείας:

• Κατά την εργασία φοράτε πάντα προστατευτικά γυαλιά και δίνετε ιδιαίτερη προσοχή όχι μόνο στη δέσμη φωτός από την κεφαλή, αλλά επίσης στις ακτίνες που ανακλώνται και διαχέονται.
• Συνιστάται η τοποθέτηση προστατευτικών καλυμμάτων στο μηχάνημα, που επιτρέπουν καλύτερο εξαερισμό και εκκένωση του καπνού εκτός χώρου, ενώ παράλληλα παρέχουν επιπλέον προστασία από τη διάχυτη ακτινοβολία λέιζερ.
• Είναι σημαντικό ο καθαρισμός της επιφάνειας του ξύλου από τυχόν σκόνη, για παράδειγμα με ένα υγρό πανί. Έτσι, κατά τη χάραξη με λέιζερ αποφεύγεται η ανάφλεξη μικρών τεμαχίων υλικού και ξυλοσκόνης.
• Δεδομένου ότι το ξύλο είναι εύφλεκτο υλικό που παράγει μεγάλες ποσότητες καπνού, το εργαστήριο πρέπει να αερίζεται επαρκώς.
• Κατά την κατεργασία κόντρα πλακέ, μοριοσανίδων ή MDF, η κόλλα που περιέχουν μπορεί να μετατραπεί σε τοξικά αέρια.

Ευχαριστούμε θερμά τον Andre Alexander Wijn για τη θεμελίωση της ενότητας "Χάραξη Ξύλου με Επεξεργασία Μαγείας Αρτοποιίας" του άρθρου, που περιλάμβανε τον πειραματισμό στη χάραξη ξύλου με επεξεργασία μαγείας αρτοποιίας, παροχή οπτικού υλικού και συγγραφή του αρχικού κειμένου που εξελίχθηκε και επιμελήθηκε τελικά από την ομάδα ανάπτυξης ιστοσελίδας. Ευχαριστούμε επίσης τον Paul Deutsch (επισκεφθείτε το facebook group PLDesigns) για τη διάθεση της φωτογραφίας Ταχύτητας έναντι Ισχύος στην ενότητα Χάραξη με Λέιζερ σε Ξύλο.