Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Cutarea cu laser a unei compartimente pentru compararea cu tipărirea și frezarea 3D

Există întotdeauna un pas în plus, o nouă oportunitate de a învăța. Pentru mine, asta e cea mai bună parte a fabricării. Vroiam să urc la viteză pe 3 tehnologii moderne de fabricare, o imprimantă 3D cu filament, o imprimantă SLA 3D pentru rășină și un router CNC. La Columbia Idea Foundry, un spațiu de producție local, am avut acces la aceste dispozitive. Asta a condus la articolul meu, publicat pe Marca: în ianuarie. Am vrut să înțeleg punctele forte și punctele slabe ale fiecăruia dintre aceste tehnologii și ca un începător cu toate acestea, a fost șansa perfectă de a compara.

Proiectul meu de comparație a fost acela de a crea o incintă pentru un "Camera Ax", un controler de cameră pentru fotografierea de mare viteză dezvoltat de un alt producător, Maurice Ribble. Am construit tabla dintr-un set. În timp ce funcționa perfect fără o incintă, părea că era greșit să-l folosești "gol". Dar aceasta a fost o provocare, tabla nu a fost proiectată cu o incintă la mijloc. Instalațiile IC și condensatoarele au fost mai înalte pe placă decât comutatoarele utilizate pentru controlul acesteia și afișajul LCD. Nu este o sarcină ușoară.

Colegii mei de la Founda de Idei au fost încântați de articol, însă s-au întrebat de ce m-am oprit la 3 tehnologii de fabricație. Ce zici de cutterul / gravorul cu laser Trotec Speedy 400, se întrebau. Și a început runda a 4-a. N-am mai folosit niciodată un tăietor cu laser.

(Re) de proiectare

În comparație cu abordările aditive cum ar fi imprimantele 3d și tehnicile subtractive cum ar fi routerele CNC, lucrul cu Laser Cutters este altfel un joc diferit. S-ar putea numi acest model de fabricatie "asamblativ". Cutterele laser nu pot crea cavitati, astfel incat crearea unei incinte necesita taierea unui sortiment de piese si asamblarea lor. Dar, când m-am uitat la desenele cu carcasă cu laser, am fost deranjat de aspectul lor. Unii arătau ca niște sandwich-uri greșite, cu înălțimea incintei furnizate de multe straturi de acrilic stivuite. Alții păreau mai degrabă ca puzzle-uri de puzzle 3d cu laturile și partea superioară din părțile interblocate. Am vrut să produc o incintă cu un aspect mai profesionist. Ca și înainte, am vrut, de asemenea, să creez carcasa utilizând doar un singur instrument, în acest caz cuțitul cu laser, și limitându-mă la dispozitivele de fixare ca suplimente. Am ales foaia acrilică ca materialul meu, atât pentru că este relativ ușor de tăiat, cât și pentru că am avut o sursă de resturi ieftine la un distribuitor local.

Avionul este durerea

După ce a lucrat în lumea adevărată 3D, regândirea designului ca un set de suprafețe planare părea foarte restrictivă. Așa cum am menționat mai sus, această incintă trebuie să găzduiască o gamă largă de lovituri și adâncituri. Ce aș renunța? În unele privințe, pasul înainte părea simplu. Folosiți doar Fusion 360, software-ul meu 3D CAD de alegere, eliminați orice zăbrele pe suprafețele orizontale și apoi tăiați carcasa în avioane. Atunci aș decupla fiecare avion de pe cutterul cu laser. Un vârf, un fund și patru laturi.

Dar grosimea este infinit variabilă într-o imprimare 3D. Placa acrilică are o grosime definită de 1/16 ", 1/8" etc. Designul original a fost prevăzut cu niște cavități în partea superioară pentru a face butoanele accesibile și niște adâncituri din partea superioară a acesteia pentru a se potrivi părților proiectate peste înălțimea înaltului butoane. Deoarece tăietorul cu laser nu poate crea cavități pe o suprafață, fiecare dintre aceste nivele ar necesita o bucată de acrilică proprie. Dar și atunci, varianța de înălțime nu era neapărat 1/16 "sau 1/8". Aceasta va necesita o mulțime de experimente, atât în ​​instrumentul CAD, cât și cu componentele prototipului real. După câteva iterații, designul meu a venit să arate astfel:

De la Fusion 360 la Corel

Luând o parte din proiectarea CAD la producție cu o imprimantă 3d sau router CNC este un proces în două etape. De exemplu, cu imprimanta Lulzbot TAZ, designul este exportat din CAD și importat în Cura unde este pregătit și apoi trimis la imprimantă. Trecerea de la un design CAD la produsul final cu ajutorul sistemului laser Trotec este un proces în 3 pași.

  1. Exportați desenul din instrumentul CAD
  2. Importați designul într-un program grafic vectorial în care sunt atribuite culori specifice pentru a defini zonele care urmează să fie gravate sau tăiate
  3. Imprimați fișierul din programul grafice vectoriale care declanșează încărcarea software-ului de control al lucrării. În acest instrument, poziționați laserul, poziționați partea, definiți viteza și puterea laserului pentru fiecare zonă a desenului și apoi porniți lucrarea.

În acest set de viteză și putere laser, tăierea cu laser are o altă caracteristică comună cu rutarea CNC. În lumea CNC, "hrănirile și vitezele" sunt o formă de artă. Ce material este dirijat? Cât de repede ar trebui să se învârtă bitul? Câte centimetri / secundă ar trebui să se deplaseze routerul? Cât de adânc ar trebui să treacă fiecare? Setările pentru dispozitivul de tăiere cu laser sunt similare. Ce material tăiem sau gravat? Cât de repede ar trebui laserul să treacă peste material? Ce procent din puterea maximă trebuie folosit? Și la ce frecvență ar trebui pulsul laser să lovească materialul? Ca și în cazul software-ului de comandă a routerului CNC, programul de control al locurilor de muncă Trotec include setări pentru o gamă largă de materiale. Este încă necesară experimentarea.

Laserul Trotec utilizează un editor de grafică vectorial ca instrument de proiectare. Am avut o copie a lui Corel Draw, deci a fost instrumentul meu de alegere. Dar cum să obțineți un desen din Fusion 360 și în Corel. Corel acceptă desene CAD în format DXF (numai versiunea pro, nu versiunea Home). Dar pentru viața mea, nu am putut găsi o modalitate de a exporta un DXF din Fusion 360. După prea multe ore pierdute, am aflat că trebuie să oprești "Capture Design History" pentru a exporta un fișier DXF dintr-o schiță . Acest lucru nu are sens pentru mine și este o durere de cap semnificativă. După ce dezactivați istoricul pentru a efectua exportul, îl puteți reporni, însă veți pierde toate istoricul de design anterior. Urât!

Învățarea limitărilor

Secțiunea mijlocie a designului meu (între cele două straturi superioare și partea de jos) a fost de aproximativ 1 inci înălțime. Gândul meu inițial era să-l taie dintr-un bloc de 1 inch acrilic. Asta părea o idee bună, dar am întâmpinat două probleme. În primul rând, pereții de pe laturi trebuie să fie destul de subțiri, încât să permită introducerea capetelor de cablu de 3,5 mm în cricurile plăcii. Mi-era îngrijorat că acele ziduri subțiri s-ar deforma sub căldura laserului. Deci, am împărțit acel nivel al designului în 4 componente, două capace și două pereți laterali.

Încă am vrut să creez capacele din acrilic de 1 inch. Am comandat un pătrat de 12 inch de 1 inch acrilic online, dar o dată am încercat să-l taie, am întâlnit cea de-a doua problemă. Trotec Speedy 400 este un puternic laser de tăiere / gravor, cu un laser de 120W. Dar asta nu se potriveste cu 1 inch acrilic. Am reușit să taie piesa, dar numai încet, iar rezultatul a fost trist. Găurile au început mici, dar au crescut în diametru, pe măsură ce laserul a tăiat mai adânc. Latura tăieturii a fost grav deformată. În cele din urmă am împărțit fiecare capăt de capăt în două bucăți orizontal și le-am tăiat din ½ "acrilic. Încă am ajuns cu un sandwich, dar nu cu un stack de 10 straturi.

În mod surprinzător, în timp ce secțiunile capătului capătului de jumătate de inch își păstrau forma, au pierdut un pic de înălțime, probabil de 1/16 inch. În cele din urmă, am folosit niște standoffs mai scurte pentru a monta tabla și asta ma salvat de problema înălțimii.

Înregistrare

Dacă vă uitați atent la desenul meu, veți vedea că capacul din spate are o deschidere pentru un cablu de alimentare. Pentru a crea acest lucru, aș fi nevoit să rotesc unul din capacele mele de partea sa și să taie o deschidere în formă de U. Asta a adus propria sa provocare. Odată ce am scos piesa de la laser, cum aș putea să o poziționez cu exactitate pentru această tăietură laterală. După câteva încercări eșuate, am dat peste soluție într-unul din acele momente fără somn de noapte. Am creat o schiță rapidă a părții capătului final cu deschiderea în formă de U:

Apoi am plasat o bucată de acrilic de ¼ inch în colțul din stânga sus al Trotecului, o locație pe care aș putea să o replic. Apoi am poziționat laserul pentru a porni tăierea și a setat un "Marker" folosind programul Trotec Job Control.Acest lucru mi-a dat o poziție laser pe care aș putea să o replic. Acest accent pe replicarea locației laserului și a piesei este critică, deoarece de fiecare dată când deschideți Trotec, laserul revine la "acasă".

Cu acest sistem, mi-am gravat primul design pe foaia acrilică din Trotec. După ce gravarea a fost completă, mi-am așezat acrilicul peste piesa pentru a verifica dacă gaura pentru cablu a fost poziționată corespunzător. Apoi mi-am întors foaia gravată la tăietorul cu laser și de această dată am tăiat perimetrul formei. Odată ce perimetrul a fost tăiat, am scos-o și l-am înlocuit cu capacul meu final. În cele din urmă, am ajustat setările pentru controlul funcției pentru a ignora perimetrul, dar a tăiat gaura. Rezultatul a fost o gaură perfect poziționată prin partea capătului capătului.

Șuruburi de poziționare

De când am folosit șuruburi pentru asamblarea incintei, trebuia să taie găuri exacte. Asta sa dovedit a fi fără efort. Dar am fost deranjat de ideea că șuruburile mele (sau piulițele care țineau șuruburile) ar fi proiectate din fundul casetei. Nu am vrut să zgârie o suprafață de lucru. Asta a dus la un pic mai multă experimentare. Am fost capabil să regleze setările pentru a grava foarte profund în 1/8 "acrilic pentru bază. Dar gravarea la jumătatea drumului prin acrilic aș putea crea găuri contrabiotice care să țină frumos 2-56 nuci. Problema rezolvata!

Bucuria de etichetare

Dacă există o limitare pe care am găsit-o iritantă în experiența mea, creând această incintă cu imprimante 3d și routere CNC, a fost lipsa unei modalități bune de a furniza etichete pentru comutatoarele și porturile de pe circuit. Am tipărit cu albastru varianta cu filament a carcasei și am creat etichete decal cu un fundal albastru și litere albe transformate într-o adevărată durere de cap. A trebuit să folosesc culoarea potrivită cu fundalul etichetei cu plasticul, lăsând literele în alb. A funcționat, dar rezultatul nu a fost foarte profesionist. Învățând din acea experiență, mi-am creat carcasa imprimată cu rășină în alb. În acest fel aș putea folosi decalcomanii tradiționali cu litere negre. Dar chiar și aici rezultatul a fost mai puțin decât profesionist. Decalcomantele au fost dificil de aliniat exact pe caz. În ceea ce privește versiunea rute cu CNC în cireș, tocmai am renunțat. Nimic de care nu m-aș putea gândi mi-ar permite să creez etichete bune pe acea suprafață. Prin contrast, crearea de etichete cu gravorul laser este o bucată de prăjitură. Corel (sau editorul dvs. de grafică vectorial de alegere) este expert la lucrul cu și poziționarea textului. Am editat designul pentru "capacul meu inferior" pentru a adăuga etichetele și a le tipări pe acrilic negru.

În timp ce hârtia de mascare pe acrilic era încă în poziție ca o mască, am umplut apoi literele cu vopsea albă. În cele din urmă, am tăiat capacul superior în acrilic clar pentru a proteja literele.

Deci, aici este: Carcasa Camera Ax în laser tăiat acrilic.

concluzii

Dacă imprimantele cu filament și rășină / SLA din experimentele mele anterioare sunt 3D și un router CNC este 2.5D, un laser de tăiere / gravor este cu siguranță 2D. Într-un fel este un avantaj. Părțile care ies din laser au un aspect finit. Cu siguranță nu am pierdut timpul petrecut de șlefuirea versiunilor din plastic și din lemn ale incintei. Dar mai mult decât cu celelalte tehnologii, m-am trezit luptând cu restricțiile planare ale materialelor de foi.

Surprinzător, celălalt dezavantaj al cutterului cu laser este alegerea materialelor. În timp ce se pot grava multe materiale, inclusiv sticlă, piatră și unele metale, materialele de tăiere sunt mult mai limitate. Lemn și foaie de plastic sunt cele mai comune materiale pentru tăiere cu laser. Altele cum ar fi hârtia, țesătura, pielea etc. pot fi tăiate cu ușurință, dar aceste materiale moi nu sunt potrivite pentru a produce obiecte grele. Și chiar și cu un laser puternic, cum ar fi Trotec Speedy 400, după cum am descoperit, este posibil să nu fie posibilă tăierea mai adâncă decât o jumătate până la trei sferturi de centimetru. Desigur, pe web am văzut felii de tăiere cu laser prin oțel de 3/4 inch. Dar cei care alerg la sute de mii de dolari.

Pe de altă parte, laserul câștigă mâinile pentru viteză. Chiar dacă folosesc o combinație de 1/16 ", 1/18" și ½ "acrilic, timpul efectiv de la momentul în care am dat startul până la terminarea piesei a fost măsurat în câteva minute, câteodată secunde. Imprimantele și routerele 3d au făcut ore să facă același lucru. Un alt mod de a ne gandi la acest lucru: Odata ce proiectul a fost finalizat, imprimantele 3d au nevoie de 12-18 ore in mare parte nesupravegheate pentru a produce cele doua jumatati ale incintei. Router-ul CNC a durat 6-7 ore pentru a face același lucru. Prin contrast, aș putea produce cele 7 părți ale incintei mele laser în mai puțin de o oră. Șlefuirea și asamblarea pentru imprimanta cu filament a durat aproximativ 3 ore, mai ales prin șlefuire. Pentru imprimanta SLA, a fost o sarcină de 1 oră. Asamblarea părților multiple ale carcasei acrilice durează aproximativ 15 minute. Laser Cutting / Graving câștigă lupta cu ușurință.

În ciuda limitărilor menționate mai sus, am descoperit că tăierea cu laser este o experiență foarte satisfăcătoare. Mașina sa simțit extrem de bine concepută cu software bine dezvoltat pentru ușurința utilizării, chiar și pentru utilizatorii ocazionali. Aceasta cu siguranță nu este o descriere pe care o folosesc pentru imprimante 3d. Toți se simt mult mai puțin lustruiți și buni în jurul marginilor. Dintre tehnologiile pe care le-am încercat (până acum), tăierea cu laser este prima recomandare pentru cineva care nu are răbdarea și determinarea unui producător hotărât.

Am încheiat ultimul articol cu ​​un tabel care prezintă caracteristicile imprimantelor 3D și a routerului ShopBot CNC. Iată o altă coloană pentru tabelul respectiv:

Trotec Speedy 400
Tehnologie 120W laser CO2
Opțiunile și limitele materialelor ***
Tipuri de materiale Numai materialele din folie.

Pentru tăiere, lemn, plastic, piele, hârtie

Pentru gravura, sticla și metalul de mai sus

Dimensiune proiectare - grosimea peretelui Grosimea peretelui este în mare măsură limitată de rezistența materialului. 1/16 "este funcțional.
Limitarea designului - Consola fără suport (grade de la nivel) Nu este posibilă o deplasare
Limita de proiectare - lungimea podului Nu este posibilă o punte de legătură
Diametrul găurii minimă Am avut succes până la 2mm. Sunt convins că în materiale relativ subțiri ar putea fi de 1 mm sau mai puțin
Componenta Pre-procesor ****
Numele aplicatiei Corel Draw sau alt program de grafică vectorială. Apoi Trotec de control al locurilor de muncă

Ușurința învățării Corel este complex, dar tutoriale ușor accesibile pe web. Controlul posturilor oferă profiluri pentru tipurile de materiale.

Usor de folosit
  1. Încărcați designul în Corel
  2. Reglați culorile pentru tăiere / gravare
  3. Trimiteți la imprimantă
  4. Selectați parametrii materiale adecvați
  5. Imprimare
Funcționarea dispozitivului de tăiere cu laser ****
Usor de folosit
Viteza de a produce componente 10 minute pentru a produce o singură componentă
Curățarea după tipărire Foarte putin. Trebuie doar să îndepărtați materialele, să curățați lentila și patul.
Curățirea spațiului de lucru post-angajare Relativ ușor. Curățați patul de imprimare cu alcool și ștergeți-l și pregătiți pentru imprimarea următoare.
Schimbarea materialelor Doar scoateți materialul vechi, introduceți un material nou, reorientați-vă
Calitatea componentelor ****
Precizia dimensională neterminată Excepțional, în special în stoc ¼ "sau mai puțin.
Precizie dimensională finalizată Este nevoie de finisaje mici
Opțiuni de finisare suplimentare Pentru folie acrilică, nici una. Pentru alte materiale, terminați corespunzător materialului (de exemplu, lemn de lăcuire).
Efortul de a termina Foarte puțin timp necesar.
Rezistența componentelor ***
Structura materialului Laser tăiat acrilic este flexibil și în grosimi mai mari de 1/16 ", relativ puternic. Materialele acrilice și celelalte materiale plastice pot fi zgâriate foarte ușor.
Rezistență la tracțiune Variază cu tăierea materialului, dar materialele din tablă, altele decât cele metalice, nu sunt foarte puternice
Comprimare Din nou, rezistența la comprimare este influențată de grosimea și rezistența straturilor individuale.
răsucirea Straturile nu sunt lipite una de cealaltă (ca și în cazul unei imprimante 3d.) Micile rezistențe la răsucire.
Opțiuni de fixare ****
şuruburi Materialele subțiri, cum ar fi foile acrilice, pot fi conectate cu șuruburi, în mod ideal cu capete mari atunci când este prezentă sarcina. Găurile introduc slăbiciune în componentă. Forarea este oarecum dificilă fără biții corespunzători. Este preferată tăierea cu laser a găurilor.

Deoarece majoritatea lemnului tăiat la tăietori cu laser este relativ subțire, aceleași reguli sunt potrivite pentru utilizarea șuruburilor cu lemn tăiat.

Lipici tehnic Adeziv adecvat pentru materialul (plastic sau lemn) în cauză. Pentru folie acrilică, utilizați solventul acrilic, deși nu va umple golurile. Solventul acrilic usucă cu ușurință foaia acrilică.

Acțiune

Lasa Un Comentariu