Bauen Sie Ihre eigene Laserschneidmaschine

Vom Computer gesteuert, können die Laserstrahlen auf einen kleinen Bereich der Oberfläche fokussiert werden, um die Materialien zu schmelzen und zu verdampfen und sie dann mit Hochdruckgasen abzublasen. Auf diese Weise wird das Schneiden beendet. Laserschneider sind aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit, Genauigkeit und Effizienz in der Fertigung weit verbreitet.

Persönliche Laserschneidmaschinen bieten Heimwerkern und kleinen Herstellern noch nie dagewesene Bequemlichkeit und kreative Möglichkeiten.

Im Zuge der technologischen Entwicklung stellen DIY-Laserschneider eine wirtschaftliche Lösung dar. Die Nutzer können ihre Laserschneidmaschinen selbst auswählen und herstellen, was nicht nur die Einstiegsschwelle senkt, sondern auch Einzelpersonen und kleinen Unternehmen die Möglichkeit gibt, Innovationen zu entwickeln und mit der Maschine zu produzieren.

Generell haben sich Laserschneidmaschinen aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Effizienz sowie ihrer breiten Anwendung einen festen Platz in der modernen Fertigung gesichert. Die Erfindung von persönlichen Laserschneidern bringt neue Möglichkeiten für Hobbyschneider und kleine Unternehmen.

Die wirtschaftlichen Laserschneidmaschinen erweisen sich als ein leistungsfähiges Werkzeug für Innovation und Produktion.

II. Das Verständnis von Laserschneidmaschinen

Wie Laserschneider funktionieren

Vor meiner Einführung möchte ich Ihnen ein Video zeigen, damit Sie intuitiv lernen und die abstrakten Konzepte verdauen können.

Nachdem wir das Video beendet haben, wollen wir noch etwas professionelles lernen. Eine Laserschneidmaschine nutzt eine hohe Leistungsdichte, um sich auf die Oberfläche des Werkstücks zu konzentrieren. Dadurch steigt die Temperatur der Oberfläche bis zum Schmelz- und Verdampfungspunkt. Auf diese Weise wird das Schneiden beendet.

Während des Schneidens bewegen sich die vom CNC-System gesteuerten Schneidköpfe entlang der entworfenen Bahnen, und gleichzeitig sprühen die Schneidgase aus der Düse, um die Schmelze auszublasen und den Schneidschlamm zu bilden.

Laserschneider erzeugen kleine wärmebeeinflusste Bereiche, schmale Schlämme und qualitativ hochwertige Schnitte, was eine Art berührungsloses Schneidverfahren darstellt.

Arten von Laserschneidern

Laserschneider können nach verschiedenen Kriterien in unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden. In diesem Artikel gehen wir hauptsächlich auf die Aspekte Lasertyp, Struktur, Schneidmaterial und Laserleistung ein.

1. Klassifiziert nach Lasertyp:

(1) CO2-Laserschneidmaschinen:

Sie verwenden CO2-Gase als Lasermedium und erzeugen Laser durch elektrische Stromanregung. CO2-Laserschneider eignen sich für nichtmetallische Werkstoffe wie Holz, Kunststoff und Acryl und schneiden auch Metalle. Ihre Wellenlängen liegen bei etwa 10,6μm.

(2) Faserlaserschneiden Maschinen:

Sie verwenden mit Seltenen Erden dotierte optische Fasern als Lasermedium. Die Laser werden durch Diodenpumpung erzeugt. Faserlaser werden hauptsächlich zum Schneiden von Metallen wie Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl und Aluminiumlegierungen verwendet. Die Wellenlänge von Faserlasern beträgt 1,06 μm und bietet eine relativ hohe Strom-Licht-Übertragung und Schneidgeschwindigkeit.

(3) YAG-Laserschneidmaschinen:

Sie verwenden eine Festkörperlaserquelle, wobei das Lasermedium in der Regel Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG) ist. Diese Maschine wird vor allem zum Schneiden von Metallwerkstoffen eingesetzt und eignet sich besonders für die Bearbeitung dünnerer Bleche.

2. Klassifiziert nach Struktur:

(1) Gantry-Laserschneidmaschine:

Während des Schneidens ist der Laser fixiert, während sich das Werkstück bewegt. Sie sind für große Materialien oder die Schwerindustrie geeignet.

(2) Freitragende Laserschneidmaschine:

Bei dieser Art von Maschine ist der Laserkopf an einem Ende befestigt, und die Maschine ist für kleine oder mittelgroße Werkstücke geeignet.

(3) Laserschneidmaschine mit Roboterarm:

Die Maschine arbeitet mit einem Roboterarm, der das Laserschneiden durchführt. Sie ist für komplexes oder dreidimensionales Schneiden geeignet.

3. Klassifiziert nach Schneidstoffen:

(1) Metall-Laserschneidmaschine:

Sie eignen sich zum Schneiden von verschiedenen Metallen, wie z. B. rostfreiem Stahl und Kohlenstoffstahl.

(2) Nicht-Metall-Laserschneidmaschine:

Sie schneiden Holz, Kunststoff, Papier und andere Nicht-Metalle.

4. Klassifiziert nach Laserleistung:

(1) Laserschneidmaschine mit niedriger Leistung:

Laserschneidmaschinen mit geringer Leistung sind für dünne Materialien oder Schneidanwendungen mit geringen Anforderungen geeignet.

(2) Laserschneidmaschine mittlerer Leistung:

Diese Maschinen sind ideal für das Schneiden von Materialien mittlerer Stärke und bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Schnittgeschwindigkeit und Ausrüstungskosten.

(3) Hochleistungs-Laserschneidmaschine:

Sie werden für dicke Materialien verwendet und können die Anforderungen der Massenproduktion erfüllen.

Schlüsselkomponenten (Laserquelle, Steuerungssystem, Bewegungssystem, Schneidbett)

1. Laserquelle:

Als Kernstück einer Laserschneidmaschine erzeugt die Laserquelle Laser mit unterschiedlichen Medien. CO2-Laserschneidmaschinen verwenden CO2-Gase; Faserlaserschneidmaschinen verwenden dotierte Fasern; Kristalllaserschneidmaschinen verwenden d:YAG und Nd:YVO

2. Kontrollsystem:

Als Herzstück einer Laserschneidmaschine nimmt das Steuerungssystem die vom Benutzer eingegebenen Schneidanweisungen und -muster entgegen und steuert die Leistung der Laserquelle und die Bewegung des Bewegungssystems, um einen präzisen Schnitt zu erzielen. Das Steuerungssystem umfasst ein CNC-Steuerungssystem und eine spezielle Software.

3. Bewegungssystem:

Das Bewegungssystem umfasst Servomotoren, Führungsschienen, Übertragungsvorrichtungen usw. Es treibt den Schneidkopf an, der sich entlang der vorgesehenen Bahnen bewegt. Die Genauigkeit und Stabilität des Bewegungssystems entscheiden direkt über die Schnittqualität und Effizienz.

4. Schneidebett:

Das Schneidbett ist der Arbeitsbereich von Laserschneidmaschinen und dient der Ablage und Fixierung des Werkstücks. Bei der Größe des Schneidbetts sollten viele Faktoren berücksichtigt werden, z. B. die Größe und das Gewicht des Materials und die Stabilität beim Schneiden.

Ausgehend von den obigen Ausführungen entscheiden der Typ und die Schlüsselkomponenten einer Laserschneidmaschine über ihre Leistung, Anwendung und Schnittqualität. Geeignete Maschinen und die Kenntnis ihrer Komponenten spielen daher eine wichtige Rolle beim hochpräzisen und hochwertigen Schneiden.

III. Planung Ihres DIY-Laserschneiders

Bei der Planung Ihres eigenen DIY-Laserschneiders sollten Sie viele Elemente berücksichtigen, darunter klare Anforderungen, kalkulierte Budgets, Laserquelle und -leistung, Schneidbereich und Größe der Maschine.

Bestimmen Sie Ihre Anforderungen und Ihr Budget.

Klären Sie zuallererst Ihren Schneidebedarf. Das ist der erste Schritt. Welche Art von Material Sie schneiden wollen und welche Dicke es hat, sind die Fragen, die geklärt werden sollten. Darüber hinaus sind die Schnittgenauigkeit und die Geschwindigkeit der gewünschten Maschine wichtig.

Auf der Grundlage dieser Anforderungen wird ein angemessener Budgetrahmen festgelegt, der die erforderlichen Komponenten, Materialien und zusätzlichen Werkzeuge oder Software einschließen sollte.

Wählen Sie ein Laserschneidsystem (Portal, riemengetrieben, mit Zahnstange)

Die drei Hauptarten von DIY-Laserschneidern sind Portal-, riemengetriebene und Zahnstangen-Laserschneider.

Die Portalkonstruktion ist stabil und eignet sich für große Schneidaufgaben; das Riemenantriebssystem ist kostengünstiger, einfach zu installieren und eignet sich für leichte und mittelschwere Präzisionsarbeiten; der Zahnstangenantrieb bietet höhere Präzision und Geschwindigkeit und eignet sich daher für präzise Schneidarbeiten.

Ich hoffe, dass Sie je nach Ihren Anforderungen und Ihrem Budget den am besten geeigneten Typ auswählen können.

Wählen Sie die geeignete Laserquelle und Leistung

Die Laserquelle entscheidet direkt über die Schneidleistung und die Kosten. Zu den gängigen Laserquellen gehören CO2-Laser, Faserlaser und Diodenlaser. CO2-Laserschneider eignen sich für das Schneiden von Nicht-Metallen, Faserlaser für das Schneiden von Metallen. Bei der Wahl einer Faserlaserquelle sollten Sie die Laserleistung berücksichtigen. Je höher die Leistung, desto höher die Schneidgeschwindigkeit und die Fähigkeit, Materialstärken zu bearbeiten.

Bei der Wahl der Laserleistung und -quelle sollten Sie sich an den wichtigsten Schneidmaterialien und dem Budget orientieren.

Berücksichtigen Sie den Schneidbereich und die Maschinengröße.

Die Größe des Schneidebereichs bestimmt die physische Größe der Maschine, die sich auch auf den Lagerort und den Platzbedarf auswirkt. Sie müssen also den maximalen Schneidbereich bestimmen, um die geeignete Maschine zu wählen. Ein größerer Schneidbereich erfordert eine leistungsfähigere Laserquelle, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Anhand der oben genannten Schritte können Sie Ihre DIY-Laserschneidmaschine systematisch planen und entwerfen, um zu Hause oder in der Werkstatt kreativ zu produzieren.

IV. Sammeln von Materialien und Komponenten

Laserquelle (CO2-Laserröhre, Diodenlaser-Modul)

CO2-Laser-Röhren sind die am häufigsten verwendete Lichtquelle für Laserschneidmaschinen mit einer Leistung von im Allgemeinen 20-180 W und einer Wellenlänge von 10,6 μm. Sie eignen sich zum Schneiden von nichtmetallischen Materialien wie Holz, Acryl, Stoff usw. CO2-Laserröhren haben eine relativ lange Lebensdauer, sind aber sehr groß und benötigen eine Wasserkühlung.

Diodenlaser-Module haben sich in den letzten Jahren rasch weiterentwickelt, mit einer Leistung von bis zu 40 W und einer Wellenlänge von 445-455nm. Sie sind billiger als CO2-Laserröhren, kleiner und können mit Luft gekühlt werden. Sie eignen sich jedoch nur zum Schneiden dünner Materialien und sind auch langsamer als CO2-Laserröhren.

Bewegungssteuerungssystem

Motoren werden in der Regel als Antriebsvorrichtungen verwendet, die die Bewegung des Laserkopfes in X- und Y-Richtung präzise steuern können.

Spiegel und Linsen

Reflektierende Spiegel werden verwendet, um die Übertragungsrichtung von CO2-Lasern zu ändern. Gängige Materialien sind Silizium oder Kupfer mit einer vergoldeten Oberfläche, die bei Lasern mit einer Wellenlänge von 10,6 μm einen Reflexionsgrad von über 99% erreichen.

Eine Fokussierungslinse konzentriert den Laserstrahl auf einen einzigen Punkt auf der Oberfläche des zu schneidenden Materials, wobei Zinkselenid ein häufig verwendetes Material ist. Die Brennweite der Linse liegt in der Regel zwischen 2 und 5 Zoll, mit einer Apertur von 18-25 mm^3. Diodenlaser benötigen in der Regel keine Spiegel, sondern nur eine Fokussierlinse.

Sicherheitskabine und Belüftung

Beim Schneiden entstehen Staub und giftige Gase. Daher werden Belüftungssysteme benötigt, um die Abgase in die Atmosphäre abzusaugen. Sie sollten jedoch beachten, dass der Luftstrom der Absaugmaschine auf die Größe der Schnittbreite abgestimmt sein muss.

Laserschneidmaschinen müssen mit Schutzabdeckungen ausgestattet sein, um zu vermeiden, dass der Laser Augen und Haut beschädigt. Das Abdeckungsmaterial, z. B. Glas und Acryl, kann den Laser der Arbeitswellenlänge blockieren. Die Schutzanforderungen für blaue Diodenlaser mit 455 nm sind niedriger als die für CO2-Laser mit 10,6 µm.

Alles in allem schneiden CO2-Laserröhren schneller und sind für Produktionsserien geeignet, erfordern aber höhere Kosten und eine hohe Standwartung. Diodenlasermodule sind zwar billiger und tragbar, aber in ihrer Schneidleistung begrenzt. Sie eignen sich daher für kleine Produktionsserien und das Schneiden von dünnem Material, das von Hobby-Laserschneidern bevorzugt wird.

V. Schritt-für-Schritt-Erstellungsprozess

1. Rahmenkonstruktion

Bau des Maschinengestells:

Verwendung von Aluminiumprofilen oder Stahlmaterialien zur Konstruktion des stabilen Rahmens und Sicherstellung, dass alle Komponenten parallel und rechtwinklig sind.
Es sollte Platz für das Bewegungssystem, das Schneidbett und andere Teile vorgesehen werden.

Montage des Portals oder des Bewegungssystems:

Installieren Sie die Bewegungssysteme der Y-Achse am Rahmen, in der Regel mit einem Riemen- oder Spindelantrieb.
Die Riemenspannung oder Spindelmutter sollte so eingestellt werden, dass ein gleichmäßiger Betrieb ohne Stottern und Stillstand gewährleistet ist.
Installation der Auf- und Abwärtsstruktur für den Laserkopf; Verwendung von Gewindespindeln oder Kugelumlaufspindeln zur Gewährleistung der Bewegungsgenauigkeit der Z-Achse.

Installation des Schneidbetts:

An der Unterseite des Rahmens sollte ein Wabenschneidbett installiert werden, um das Werkstück zu unterstützen.
Das Bett muss waagerecht und senkrecht zum Laserkopf gehalten werden und muss in der Höhe verstellbar sein.

2. Aufbau von Laser und Optik

Montage der Laserquelle:

Befestigen Sie die CO2-Laserröhren und das Diodenlasermodul auf dem Rahmen. Wir sollten auf die Wärmeableitung und Stoßfestigkeit achten, um ihre Lebensdauer zu verlängern.
Schließen Sie Hochdruck-Energiequellen oder Antriebsenergiequellen an und stellen Sie sicher, dass das Kabel richtig angeschlossen und isoliert ist.

Ausrichten von Spiegeln und Linsen:

An der Ausgangsöffnung des Lasers sollten reflektierende Spiegel angebracht werden. Deren Winkel sollten so eingestellt werden, dass der Laserstrahl senkrecht austritt.
Am Schneidkopf sind Fokussierlinsen angebracht, und die Brennweite sollte so eingestellt werden, dass der Laserstrahl auf die Oberfläche des Materials fokussiert wird.
Durch kontinuierliche Feinabstimmung können die Lichtwege optimiert werden, um die Schnittleistung zu verbessern.

Anschluss der Wasserkühlung (falls zutreffend):

Rüsten Sie CO2-Laserröhren mit einem Wasserkühlsystem aus, das an die Wasserzu- und -rücklaufleitungen angeschlossen wird.
Prüfen Sie, ob der Wasserleitungsanschluss dicht und geschlossen ist, um eine einwandfreie und reibungslose Zirkulation des Kühlwassers ohne Leckagen zu gewährleisten.

3. Elektronik und Verkabelung

Verdrahtung von Schrittmotoren und Endschaltern:

Die Motoren werden an den Achsen X, Y und Z verdrahtet, um die korrekten Anschlüsse zu gewährleisten.
Installieren Sie Endschalter an beiden Enden der Bewegungsachse und schließen Sie sie an die Steuerplatine an, um Kollisionen zwischen den Laserköpfen zu verhindern.

Anschließen der Laserkontrollkarte:

Schließen Sie die Lasersteuerungsplatine, das Netzteil und den Treiber an und wählen Sie je nach Typ die geeigneten Anschlussmethoden.
Überprüfen Sie die Kabelverbindung sorgfältig, um eine korrekte Signalübertragung zu gewährleisten und andere Komponenten nicht zu verbrennen.

Einrichten der Stromversorgung und des Notausschalters:

Schließen Sie das entsprechende Netzteil an, um den Laser, die Steuerkarte und den Motor mit Strom zu versorgen.
Rüsten Sie einen Notausschalter aus, um die Energiequelle zu unterbrechen und die Sicherheit in Notfällen zu gewährleisten.

4. Software-Konfiguration

Installieren und Konfigurieren der Steuerungssoftware:

Je nach Art der Steuerkarte sollten Sie eine kompatible Steuersoftware auswählen.
Stellen Sie entsprechend den Einstellungen der Software die Laserleistung, die Geschwindigkeit und die Schneidparameter ein.

Kalibrierung des Laserschneiders:

Stellen Sie die relative Position zwischen dem Laserkopf und dem Schneidbett ein, um eine genaue Fokussierung zu gewährleisten.
Führen Sie das Kalibrierungsprogramm aus, um die Bewegungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit in X-, Y- und Z-Richtung zu überprüfen.

Durchführung von Testschnitten:

Bereiten Sie die getesteten Materialien, wie Holz und Acryl, vor und befestigen Sie sie auf dem Schneidebett.
Entwerfen Sie ein einfaches Schnittmuster und senden Sie es zum Testen an Ihre Laserschneidmaschine. Sowohl kreisförmig als auch quadratisch sind in Ordnung.
Auswertung der Schneidergebnisse und anschließende Optimierung der Schnittparameter zur Vorbereitung des eigentlichen Schneidens.

Wenn Sie die oben beschriebenen Schritte befolgen, können Sie Ihre eigene Laserschneidmaschine herstellen. Ist das nicht interessant? Wenn Sie die Schritte und Vorsichtsmaßnahmen befolgen, die ich aufgelistet habe, werden Sie ein tieferes Verständnis für Laserschneidmaschinen gewinnen und gleichzeitig Wissen über eine Laserschneidmaschine erwerben. Also, ohne weiteres, lassen Sie uns beginnen und unsere eigene Laserschneidmaschine zusammen machen.

VI. Schlussfolgerung

Zu Beginn dieses Artikels werden die Definition von Laserschneidmaschinen, ihre Funktionsprinzipien und detaillierte Klassifizierungen erläutert, um Ihnen das Verständnis für diese Maschine zu erleichtern und das Verständnis für den folgenden Inhalt zu verbessern.

Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf der Vorbereitung von Teilen und dem Herstellungsprozess für Laserschneidmaschinen. Ich glaube, dass Sie nach der Lektüre meines Artikels ein tieferes Verständnis für die Herstellung eines Laserschneiders gewinnen werden.

Unser Unternehmen, ADH Machine Tool, verfügt über ein umfangreiches wissenschaftliches Wissen über Laserschneidmaschinen und wir haben hochprofessionelle Mitarbeiter. Wir verkaufen Laserschneidmaschinen und Maschinenteile.

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