Valg av effekt på CNC-graveringslaser – 6W, 15W eller 45W?

Ved vurdering av blå laser for skjæring og gravering i tre må du ofte ta stilling til lasereffekten. 6W laseren, slik som PLH3D-XT-50, gir en balanse mellom hastighet og presisjon. Denne laseren kan gravere bilder i Ultra HD-oppløsning, samtidig som den kan skjære med maksimal hastighet på populære CNC-maskiner.

Et slikt presisjonsnivå krever imidlertid en maskin som ikke bare er svært nøyaktig, men også har tilstrekkelig stivhet ved operasjonshastigheter som sikrer høy repeterbarhet i sporene etter at hodet har endret retning. I tillegg trenger mindre kraftige CNC-lasere mer tid for å fullføre gravering, fordi høyoppløselige bilder består av flere og tynnere linjer, og økning av spotstørrelse (piksel) betyr lavere hodehastighet.

PLH3D-XF+ 6W laserhodet er mindre presist, men muliggjør til gjengjeld raskere bearbeiding takket være større pikselstørrelse. For eksempel kan det raskt fremstille et 30x30 cm bilde bygget av halvmillimeter-piksler. Den effektive oppløsningen er 600x600 piksler (totalt 360 000 punkter), mens arbeid med 0,1 mm piksel ville gitt et bilde på 9 millioner piksler (3000x3000). Dette er en betydelig forskjell, særlig når det gjelder graveringstid, og den økte pikselstørrelsen (og lavere oppløsning) vil kun være synlig på avstander nærmere enn 1–2 meter.

15 W laserhodet er utstyrt med tre laserdioder og presisjonslinser, og har høyeste optiske effekttetthet i sin klasse. PLH3D-15W har samme beam spot-størrelse som PLH3D-6W-XF+ med uSpot-linseoppgradering, men tre ganger så høy effekttetthet, noe som gjør den ideell for rask treskjæring.

PLH3D-XT8 har en uovertruffen optisk effekt på 45W, noe som gjør skjæring av tykt tre (opptil 20 mm) til en enkel oppgave. Samtidig kan denne laseren gravere bilder i høy oppløsning. Takket være dens overlegne fokusdybde kan den håndtere overflateuregelmessigheter uten kontinuerlige justeringer. XT8 er et uvurderlig verktøy for laserskjæring av tre og trematerialer.

Egenskaper ved materialet

Skjæring og gravering av tre med CNC-laser avhenger av treets type, hardhet, samt andre parametere som fuktighetsnivå og tekstur. De materialene som er enklest å skjære med laser, er balsatre og flykryssfinér. Kryssfinér består av to lag litt hardere tre og et fyllmateriale – som regel balsa. Laserskjæring av disse materialene gir minst utfordringer, og prosessen er svært repeterbar, ettersom treet ikke inneholder kvister og har en skumaktig, homogen struktur. Ved valg av materiale for laserskjæring eller gravering bør du kontrollere dets ensartethet. Enkelte varianter av balsa er billigere, men kan inneholde splinter av hardere treslag som er vanskeligere å skjære med CNC-laser. Tilsvarende retningslinjer gjelder for flykryssfinér.

Andre materialtyper er massivt tre og hard kryssfinér, f.eks. benyttet i vindusrammekonstruksjon. Hardheten på treet og, for kryssfinér, limene, gjør slike materialer mindre egnet for skjæring med diodelasere. Ved prosessering med en lasertrekutter dannes det et karbonlignende avleiringslag som er svart og sprøtt. For sakte skjæring av slike materialer vil treet bli dekket av avleiringer, som igjen gjør videre skjæring vanskeligere, og treet nær laserens skjæreområde blir varmt og mørkt. Derfor er det avgjørende å skjære harde materialer med høy hastighet, ved å fjerne kun tynne lag. Dette gjør det enkelt å fjerne mindre mengder skjæreavfall og motvirker overoppheting, mørkfarging og uønskede avleiringer. Du kan også bruke vår High Pressure Air-Assist Nozzle for å redusere brenning og øke skjære- og graveringshastigheten for tre med opptil 6,5 ganger normalhastighet.

Materialvalg og overflatebehandling

Resultatet av graveringen avhenger i stor grad av trematerialet. Flere parametere må vurderes.

Årringer og overflateensartethet. For best graveringsresultat bør man bruke homogent fargede materialer. Ved gravering i gråtoner må man huske på at mørkere overflater absorberer mer laserenergi (og samtidig senker kontrasten i bildet). Alle årringer, som er mørkere, absorberer mer lys og blir dermed varmere, selv ved redusert lasereffekt. Bildet blir da mørkere disse stedene, noe som gir uønsket fargevariasjon i den graverte avbildningen. Årringene vil forbli synlige, som et gammelt tapetbilde dekket med maling med lav dekkevne.

Trematerialer. MDF-plater har overflater som gir god gjengivelse av gråtoner. Disse materialene mangler sjarmen til naturlig tre, de har ikke årringer som gir unike egenskaper til graveringene, men til gjengjeld gir de en pålitelig og svært konsistent gjengivelse av tonalitet. Dessverre er vanlige MDF-plater brune eller mørkebrune og bilder gravert på slike vil ikke ha høy kontrast eller klare farger. Husk også at gravering på trefiberplater og MDF medfører dannelse av giftige avgasser.

Hardheten på treet. Vanligvis påvirker ikke gravering på hardved overflaten merkbart. På mykt tre – især på mørkere områder av en gravert avbildning hvor sterkere laserstråle benyttes – vil det bli brent et betydelig dypt spor i materialet. Brenneffekten blir spesielt tydelig på flykryssfinér og balsa. I tillegg vil mørke områder dekkes av et sprøtt, sotete belegg som lett kan smitte over på den behandlede flaten.

Overflatebehandling. Det lønner seg å etterbehandle treoverflaten (f.eks. med sandpapir) for å gjøre den flat, slik at avstanden mellom laserhodet og materialet forblir konstant. Dette er en grunnleggende forutsetning for god kvalitet på gråtonene. Ujevn overflate gir ikke bare lokale endringer i fokus, og dermed energitetthet brukt til graveringen, men også endringer i spot-størrelse, som igjen påvirker pikselstørrelsen. Dette betyr at man ikke kan oppnå enhetlige og repeterbare gråtoner på et ujevnt materiale.

Hastighet vs effekt

Finjustering av laserpunkt for gravering i tre

For å oppnå høy graveringshastighet må du fokusere laserstrålen korrekt. For dette kan du bruke én av to grunnleggende metoder. Den første gir det minste mulige punktet, og dermed – høyeste effekttetthet. Et veldig lite punkt sikrer at effekttettheten – beregnet som effekt delt på areal – når det høyeste nivået, noe som muliggjør raskest arbeidshastighet. Kalibreringen bør starte med å gravere flere linjer med ulike hodeavstander og langs begge akser av maskinbevegelsen. Velg deretter innstillingene som resulterte i de tynneste linjene i rutenettet. Denne metoden har en ulempe – punktet vil ikke være firkantet, noe som skyldes egenskapene til optikken i laserhodet som projiserer laserdiodeutstråleren på overflaten av treet. Den avrundede formen på punktet er ikke optimal for gravering av pikselbaserte bilder.

Programvare tilgjengelig for CNC-maskiner kan utstyres med funksjon for valg av punkttype samt lasermetode for gravering, for eksempel fra venstre til høyre, topp til bunn, eller diagonalt. Vår erfaring viser at de beste resultatene kan oppnås ved diagonal modus. Dette gir mest konsistente nyanser. Ved kanten av punktet er effekttettheten noe lavere enn i midten, så med diagonal metode overlapper sporene etter laseren litt, noe som forhindrer dannelse av markante kanter eller mellomrom mellom linjene i bildet.

I en annen, tidligere nevnt metode for fokusering av strålen, forsøker vi å oppnå et kvadratisk laserpunkt som tilsvarer pikselstørrelsen. For å bruke denne teknikken, gravér først små firkanter ved forskjellige avstander til laserhodet, og velg innstillinger som resulterte i kvadrater med like tykke sider. På denne måten vil CNC-laseren gravere linjer med konstant tykkelse, uavhengig av retningen på bevegelsen (horisontal eller vertikal).

Graveringshastigheten som oppnås med sistnevnte metode vil være noe lavere enn for diagonalteknikken, men det gir en annen visuell effekt. Selv om hver av de beskrevne metodene har sine fordeler og ulemper, kan ingen betraktes som bedre eller dårligere enn den andre. Brukeren bør selv teste hver teknikk og avgjøre hvilken som passer best til egne behov.

Gravering i tre behandlet med natron

Behandling av et trestykke du vil lasergravere kan hjelpe deg å tilføre mer dybde i bildet.

Slik forbereder du trestykket

Til å begynne med må du velge hvilken tresort som er egnet for ditt formål. MDF anbefales generelt ikke på grunn av det høye liminnholdet. Kryssfiner, for eksempel bjørkefiner, er derimot langt bedre egnet. For best resultat anbefales det å forberede et stykke flatt, glatt og pusset kryssfiner. Du bør ideelt sett pusse finerbiten før du påfører natron.

Slik forbereder du bildet ditt

Sørg for at bildet er skarpt og av høy kvalitet. Du kan for eksempel bruke et bilde med minst 350 DPI og over 3000 x 3000 oppløsning. Du bør unngå bilder med lav kvalitet, ellers vil det graverte bildet fremstå uskarpt. Du kan bruke gråtone-teknikken.

Natronbehandling

For å lage blandingen til behandlingen, bland 4 spiseskjeer natron med 500 ml vann. Rør godt, og hell blandingen i en sprayflaske. Spray deretter jevnt over treet og la det tørke i 24 timer. Når det har tørket helt, vil du legge merke til at treet har fått et reflekterende slør.

Du kan slipe vekk det reflekterende sløret med en oscillerende pussemaskin og 320-korns sandpapir for å få tilbake en flat og jevn overflate. Bruk deretter en støvsuger med børste for å støvsuge overflaten du nettopp pusset. Du må sørge for at det ikke er noen gjenværende hvite flekker på stykket.

Når du har konvertert det valgte bildet til gråtoner og kalibrert arbeidsavstanden, plasserer du trestykket slik at årringene ligger vinkelrett mot graveringens retning.

Du kan nå starte graveringen i tre. Det er verdt å merke seg at på grunn av natronbehandlingen, vil laserstyrken du vanligvis bruker gravere treet slik en lavere laserstyrke normalt ville gjort.

Det er en god praksis å forberede et teststykke for å undersøke hvilken laserstyrke og hastighet som gir tilfredsstillende resultater. Du kan lasergravere bare noen få millimeter og deretter se om du liker nyansen på graveringen. Du kan gjennomføre denne testen med ulike bilder. Du bør se på de mørkeste delene av det graverte bildet og bruke dette som referansepunkt for å finne de ideelle parameterne dine.

Når du har bestemt parameterne som kreves for å oppnå ønsket fargetone, kan du begynne å lasergravere ditt endelige arbeid.

Når bildet er ferdig gravert, er det alltid noe aske igjen på det graverte stykket. Du kan blåse det bort, men det er ikke nødvendig. For å forsegle bildet bør du påføre flere lag klarlakk over fotografiet. Dette bør gjøres i svært tynne lag og få tørke grundig mellom påføringene. Når tre tynne lag lakk er påført, og stykket har tørket skikkelig, kan du håndtere bildet med hendene.

Resultatene som oppnås vises nedenfor:

På grunn av alvorlig helserisiko krever bearbeiding av materialer med høy-ytelse CNC-lasere at noen sikkerhetsregler følges:

• Bruk alltid vernebriller under arbeid, og vær spesielt oppmerksom ikke bare på lysstrålen som går ut fra hodet, men også på laserstråler som blir reflektert og spredt.
• Det anbefales sterkt å installere ekstra deksler på maskinen, som gir lettere ventilering slik at du kan fjerne røyk ut av rommet, men også gir ekstra beskyttelse mot spredt laserlys.
• Det er viktig å rengjøre overflaten på treet som skal bearbeides for støvpartikler, for eksempel med en fuktig klut. På denne måten unngår du antennelse av små materialbiter og trestøv under lasergravering.
• Siden tre er et brennbart materiale som avgir store mengder røyk, bør arbeidsrommet være godt ventilert.
• Bearbeiding av kryssfiner, sponplater eller MDF kan omdanne limene i materialet til giftig røyk.

Vi ønsker å rette en spesiell takk til Andre Alexander Wijn for å ha lagt grunnlaget for "Gravering i tre behandlet med natron"-delen av artikkelen, inkludert å finne ut og teste hvordan man lasergraverer tre behandlet med natron, tilrettelegge visuelle materialer samt forfatte innledningsteksten til denne delen, som senere ble bearbeidet og redigert av vårt webutviklingsteam. Vi vil også takke Paul Deutsch (besøk gjerne hans Facebook-gruppe PLDesigns) for å ha levert bildet av hastighet versus effekt i delen om lasergravering i tre.