Machine de découpe laser pour différentes feuille de matériau

3D prototypage rapide par laser Cutter

Les matériaux nécessaires:

- coupe laser et de l'interface

- Système de ventilation approprié

- carton ondulé, pin, MDF, ou en feuille acrylique. stock de feuille de mousse plastique

(Polyuréthane, polyéthylène) si, et seulement si, de ventilation et de filtration solide est installé.

- Extincteur et couverture incendie

- Ordinateur avec des plates-formes logicielles appropriées comme décrit ci-dessous

La découpe au laser est par nature une technologie soustractive, ce qui crée des formes en brûlant ou matériel vaporisant. Bien que l'allégement de la surface peut être créé par tramage à différents réglages de puissance, la découpe au laser est en grande partie incapable de produire net 3Dformes, et ne peut pas faire une structure à géométrie sans Fixturing en surplomb. Dans cet exercice, nous allons utiliser l'outil de coupe laser pour produire ce genre de formes 3D en ajoutant une étape additif couches -assembling.

1) individuellement ou en groupe, créer un modèle 3D au format STL à utiliser pour votre montage. Les modèles doivent avoir un certain degré de faux, de sorte que même de nombreux passages de tramage variés ne pouvaient pas les produire. Des dessins simples mais idéales pour cel'exercice comprennent des engrenages hélicoïdaux et qui peut herringbone tirer dans un outil de CAO libre comme Sketch Up ou généré avec modeleurs paramétriques ont été trouvées en ligne sur des sites tels que Thing. engrenages cylindriques sont un exemple d'un modèle inadapté, carengrenages droits sont pas en surplomb et la géométrie peut être créé sur un dispositif de coupe au laser sans qu'il soit nécessaire pour l'assemblage en couches

2) Une fois une géométrie de candidat a été choisi et mis au format STL, utiliser une application de trancheuse pour séparer le modèle dans le vecteur Z également espacés sections transversales de l'élément de coupe au laser. Un bon choix de logiciels de trancheuse pour cette spécifiqueapplication est 123D Marque. Utilisez un « tranches empilées » approximation de votre forme, comme l'exemple montré ici. Avec effet logiciel intégré, comme 123D Make, d'autres algorithmes de découpage tels que « tranches de verrouillage » peut également êtreadapté. Utilisez les options de visualisation de chemin tranche ou outil dans votre logiciel choisi pour planifier comment vous assembler vos couches découpées au laser en forme finale nette. Assurez-vous que l'épaisseur de la couche de votre trancheuse correspond à l'épaisseur de lamatériau de vous couperez les couches de. Pour référence, plus de stock en carton ondulé est entre 4 mm et 5 mm d'épaisseur. Coupe d'un matériau plus mince peut entraîner avoir besoin de couper et d'assembler un très grand nombre de couchesconstruire votre objet.

3) emporter vecteurs générés dans l'interface de coupe au laser, et faire en sorte que les chemins de découpe sont étiquetés correctement et que les coupures que les marquages ​​souhaités sur les couches (telles que les numéros donnant l'orientation et l'ordre de montage pour lacouches) sont en place. Comme toujours, coupe à l'aide d'une lentille laser propre et une bonne filtration et de ventilation, et restent présents pour en cas d'incendie ou d'urgence chaque fois que la découpe au laser est en fonctionnement. Coupez vos couches et assembler votremodèle.

Discussion: Dans les groupes, considérer l'utilité du modèle (s) que vous avez fait. Pourquoi tel dans un objet dans un contexte de fabrication? Serait-il utile aux concepteurs artistiques ou techniques? Identifier les matériaux et les processus vousutiliseraient pour créer unla version livrable de l'objet que vous avez fait par découpage au laser et l'assemblage de la couche.

Dans certains cas, l'objet que vous avez fait de carton ondulé ou autre stock de feuille à faible coût peut être suffisant pour une utilisation réelle. Les objets à cette description pourrait être des prototypes rapides, modèles artistiques utilisant intentionnellement la coucheapparence, objets maison ou au bureau légers comme un ordinateur portable se distingue, ou même frangibles comme des jouets pour animaux de compagnie en forme de façon intéressante à croquer. D'autres objets qui sont souvent faites par des métaux en feuille d'estampage (appareils d'éclairage, des conteneurs, des panneaux de couverture,etc) peuvent être réalisés avec le dispositif de coupe au laser par découpe et ajustement des pièces de verrouillage. Certains modèles peuvent être complètement infaisable pour la production sur la découpe au laser, par exemple, où doit être le produit final d'un matériau non-coupe-sécurité,ou si la solution de surface souhaitée est détruite par la couchebords, ou lorsque l'assemblage ayant steps ne sont pas rentables.

Si le processus d'assemblage des couches qui ont été coupés a été automatisé, comment la décision sur ce qui peut être fait par ce changement de méthode?

Comparer la méthode des couches de découpe au laser, puis les assembler avec les différents types d'impression que vous êtes au courant de la 3D.

Matériaux de sélection:

Matériaux à base de bois et de papier

Papier carton

carton ondulé commun est facilement coupé à des vitesses très élevées et moyenne puissance. Trame dans juste la feuille supérieure de carton ondulé peut être fait à une vitesse très élevée et très faible puissance. Parce que les produits à base de papier ne conduisent pas bien la chaleur,à l'état fondu ou se déforment, ils ont un très faible risque d'atteindre le point d'éclair loin de la tache laser et allumer. L'exception à cette règle est, comme beaucoup de matériaux, si la tache laser est correctement mis au point ou si l'air dans la coupe n'est pascorrectement ventilé. La combustion des hydrocarbures, comme la cellulose et les produits de papier libérer idéalement seulement le CO2 et la vapeur d'eau. Si l'air n'est pas échangé à une vitesse suffisante, la réaction de combustion recevra une insuffisance d'oxygèneet produira des quantités accrues de suie et de fumée, au lieu de CO2, ce qui assombrit le laser et la surchauffe en outre la région. L'épaisseur du carton, plus il sera facile de découper avec précision à la fois le haut et le basles surfaces en un seul passage, comme le spot laser perd le focus sur épaisseur supérieur. Le carton est facilement marqué sans vaporisant beaucoup de matériel. Si la lentille laser est sale et éparpille le faisceau, ou si le manque d'oxygène pour une combustion propre estprésent, la suie peut être produit et les zones autour de taches de fonctionnement du laser.

Liège

coupes de Cork et GRAVE bien dans la plupart des cas, mais il peut y avoir des problèmes en fonction de lal'épaisseur et la qualité du liège. liège épais ou des bouchons avec des quantités importantes d'adhésif ne coupent pas bien. En faisant varier le bouchon de puissance / vitesse peut créer grand contraste dans les gravures variant de brun clair au noir en couleur. Cork estégalement un matériau relativement sûr découpé au laser, car elle ne produit pas une quantité importante de fumée et ne risque pas d'attraper le feu.

les bois

En général la plupart des types de coupe laser bois et gravent relativement facilement, mais le type de bois affecte la puissance et les paramètres vitesse nécessaires pour obtenir des résultats de haute qualité. Les bois plus tendres tels que balsa nécessitent moins d'énergie et peuvent être coupés àdes vitesses plus rapides que d'un bois. Woods qui contiennent des teneurs en résine plus comme la cerise et l'aulne ont tendance à créer des tons plus profonds, mais aussi avoir un potentiel plus grand au feu. Pour créer le plus de contraste pour les gravures, les bois avec plus légertons et à haute teneur en résine sont préférables. La plupart des bois exposeront des marques sombres sur la surface des coupes, mais cela peut être limité en utilisant du papier de protection en plaçant une couche de ruban adhésif sur la surface pendant la coupe.

Contreplaqué et panneaux de fibres de densité moyenne (MDF) ne sont pas coupés et gravent aussi facilement que le bois naturel parce qu'ils sont maintenus ensemble par des adhésifs qui les tiennent ensemble et les rendre plus résistants à la découpe au laser. En outre, certains desadhésifs utilisés en contre-plaqué et MDF dégagent du formaldéhyde en tant que gaz de décomposition, de sorte que des précautions doivent être prises pour assurer l'évacuation correcte des gaz produits. En comparaison, MDF est plus homogène et tend à se traduire par une qualité plus constantecoupes que le contreplaqué.

L'un des principaux problèmes du bois de coupe est qu'il est un matériau naturellement si les résultats peuvent varier même en utilisant différents morceaux du même type de bois. Deux morceaux du même type de bois peuvent avoir des tons, la teneur en résine, densités,des lignes de grain et la teneur en humidité. Les différences de ces variables peuvent influer sur les résultats de qualité lorsque la gravure. Nœuds en bois peuvent créer des problèmes aussi bien. Nœuds sont plus difficiles à couper que le bois environnant et peuvent parfois empêcher lalaser de coupe complètement à travers la pièce. Nœuds peuvent également causer des poussées qui roussissent la surface et créer des zones sombres.

textiles

Tissu

La plupart des tissus de fibres naturelles est facile à couper laser et gravent. La gravure est généralement réalisée à grande vitesse et à faible puissance pour éviter de brûler à travers trop de matériel. tissus Looser tels que le tissu éponge et en peluche peuvent être difficiles à graver commeils ont tendance à brûler plus facilement depuis la mise au point laser est moins répandu parmi les câbles de fibres. Polaire, sergé, microfibre, polyester, feutre, denim et coton, soie, lin et tous coupés et gravent bien même si certains postcombustion peut se produire le long de labords. Mis à part les fibres de polyester, des fibres synthétiques / plastiques comme le nylon et de spandex (polyuréthane) ne doit pas être coupé ou gravée comme ils sont potentiellement dangereux significatifs. Voir la section des matériaux potentiellement dangereux pour plusdétails.

Cuir (cuir synthétique éviter)

Le cuir est un matériau relativement sûr découpé au laser et gravent comme il a une faible inflammabilité. Elle produit une mauvaise odeur (brûlant la chair animale) mais le gaz non toxique. Cuir fonctionne bien pour les applications de gravure, mais il peut être plus difficile àCouper. Cuir plus épais que ⅛” à ¼” peut nécessiter plusieurs passages afin de bien couper. Bien que la gravure en cuir, les niveaux de contraste peuvent être créés varier la puissance et les paramètres vitesse de la coupe laser. Cela peut généralement varier d'unmoyen à un brun foncé ou noir en fonction des paramètres utilisés.

cuir synthétique peut aussi être coupé et gravé, mais ne donne habituellement pas des résultats de qualité. Certaines formes de cuir synthétique sont fabriqués en utilisant du chlorure de polyvinyle (PVC), du polyuréthane, ou d'autres matières plastiques qui créent des gaz dangereuxla coupe au laser (voir la section des matériaux potentiellement dangereux) et doivent être évités

Métal (gravure uniquement)

La découpe au laser des métaux est très difficile parce que la réflectivité élevée des métaux nécessite des lasers alimentés très élevés. De même la gravure des métaux nus n'est pas recommandé avec un laser CO2 car la réflectivité élevée de la boîte métalliquerefléter l'arrière laser dans l'optique et endommager la machine. Typiquement, les lasers CO2 ne sont pas capables de marquage métal sauf si elle est revêtue parce que l'intensité du faisceau est trop faible. Les lasers à fibre sont couramment utilisés lors de l'exécution métalgravure comme ils ont une intensité de pic nettement supérieur à un laser CO2.

Il peut aussi être difficile d'obtenir de bons gravures sur métaux nus parce que la réduisent thermique élevée la capacité du laser à repérer vaporiser le matériau, pouvant conduire à des marques de faible qualité. métaux de marquage peut être efficacelorsque la surface du métal contient un oxyde ou présente un revêtement qui peut être soumis à une ablation par le laser à exposer le dessous de métal. Cela peut non seulement fournir plus de contraste, mais peut aussi produire des marques de qualité supérieure parce que les oxydes etles revêtements ne sont pas thermiquement conducteur et ainsi d'absorber la chaleur plus localement.

Une autre forme d'interaction laser avec des métaux est connu que le recuit au laser, où les paramètres de faible puissance pour le laser sont utilisés pour provoquer une oxydation de surface qui va changer la couleur de la surface. Dans ce cas, le laser ne fait paséliminer toute matière. Au lieu de cela il chauffe à environ 20-30 microns de la surface, ce qui provoque une mince couche d'oxydation qui a peu d'effet sur le matériau ci-dessous. Cela fonctionne uniquement avec des alliages qui présentent un changement de couleur lorsqu'ils sont exposés à la chaleur etoxygène. Les marques faites par un recuit laser sont lisses au toucher car aucun matériau est effectivement retiré de la partie.

La plupart des métaux peuvent être facilement marquées en utilisant un laser CO2 avec un composé de marquage tel que Cermark (™) qui est appliqué sur la surface du métal. Lorsque le matériau est paressé, une marque noire foncée est liée fortement à la surface souhaitée dans lemodèle. Les marques sont lisses et robustes.

Laiton

laiton nu ne peut être gravé à l'aide d'un laser de CO2 en raison de sa forte réflectivité. Pour marquer le laiton avec un laser CO2 un revêtement doit être appliqué, comme en laiton peint. En laiton peint la surface est d'abord recouvert d'une laque et unpeindre revêtement est appliqué sur le vernis. La peinture est alors loin avec le ablatée laser exposer le dessous en laiton. La laque empêche le laiton de l'oxydation et le maintient brillant pendant de longues périodes de temps. Gravure profonde delaiton peut être fait avec un laser à fibre.

Acier inoxydable

La gravure au laser n'est pas recommandé sur les surfaces en acier inoxydable nus en raison de sa haute réflectivité, mais il peut être marqué à l'aide de recuit laser. recuit au laser avec un laser à fibre est une méthode efficace pour la création de marques de contraste élevéssur des pièces en acier. recuit laser acier inoxydable peut présenter une large gamme de couleurs, y compris les rouges, bleus, verts, bruns et mauves en faisant varier les paramètres de vitesse et de puissance du laser. Le temps entre les impulsions laser (largeur d'impulsion)a également été trouvé pour être un facteur important dans le développement des différentes marques de couleur. Les variations de couleur sont le résultat de la formation d'oxydes des éléments d'alliage et l'épaisseur de l'oxyde formé, qui sonten fonction de la durée et la température du matériau a été exposé.

aluminium anodisé

l'aluminium anodisé a une couche de surface d'oxyde qui attaque très bien et les résultats en propre, marques nettes, même avec un laser CO2. Eau-forte de l'aluminium anodisé ne laisse pas de fumée ou de résidus. Cependant, il peut générer aluminium abrasifdes particules d'oxyde (un matériau commun dans du papier de verre) qui peuvent endommager le dispositif de coupe au laser, de sorte qu'il doit être nettoyé après la gravure de l'aluminium anodisé. aluminium nu peut former des oxydes transparents, et est donc difficile de recuit au laser.

Titane

L'une des propriétés les plus importantes de titane est qu'il résiste très à la corrosion. La résistance à la corrosion provient des couches minces d'oxyde de titane qui se développent. Comme la surface d'oxyde d'aluminium anodisé, la couche d'oxyde detitane peut être ablatée pour former des gravures de haute qualité. recuit au laser est également un processus efficace de titane parce que différents oxydes de Ti se forment à des températures différentes. recuit laser de titane peut présenter une gamme de couleurssimilaire à celle de l'acier inoxydable.