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Nov 28, 2023

Das Biest zähmen: Pro

Homebrew-Laserschneider sind raffinierte Geräte, aber sie versengen Ihre Freunde und verbrennen die

Selbstgebaute Laserschneider sind nette Geräte, aber seine Freunde zu verbrennen, das Haus niederzubrennen oder die Nachbarschaft zu riechen, ist nicht jedermanns Sache mit einer tollen Zeit. Seien wir ehrlich. Ein 60-Watt-Laser, der Kunststoffe schneiden kann, bereitet weitaus mehr Probleme als selbst die verrücktesten 3D-Drucker (es sei denn natürlich, unsere 3D-gedruckten Spaghetti erwachen zum Leben und beschließen, die Nachbarschaft zu terrorisieren). Sicher, der fokussierte Strahl eines Lasers ist beim Schneiden normalerweise in die richtige Richtung gerichtet, aber selbst ein unfokussierter Strahl, der von einem glänzenden Material reflektiert wird, kann Brände auslösen. Da die meisten Materialien außerdem brennen und nicht einfach schmelzen, strömen bei jedem Schnitt schreckliche Dämpfe aus.

Trotz der Gefahr ist die Versuchung, ein solches zu bauen, unwiderstehlich. Da Röhren, Netzteile und Wasserkühler inzwischen in Hülle und Fülle von Wiederverkäufern aus Übersee erhältlich sind, sind die Teile nur einen PayPal-Push davon entfernt, bei uns vor der Haustür zu landen. Wir haben auch eine Menge aufregender Konstruktionen auf dem Esstisch gesehen. Auch unser Tisch könnte mit Laserteilen übersät sein! Nachdem ich zahllose Laserbauprotokolle durchforstet habe, bin ich immer noch nicht auf den endgültigen Leitfaden gestoßen, der uns sagt, wie wir die richtigen ersten Schritte unternehmen können, um beim Bau unseres eigenen Laserschneiders für unsere Sicherheit zu sorgen. Vielleicht ist dieses Wissen der Community implizit und in Foren verstreut; oder vielleicht hat es jeder mutige Designer für sich selbst aus einer zu vielen knappen Entscheidung gelernt. Keine dieser Optionen erscheint dem Laser-Neuling fair, daher habe ich beschlossen, hier das Gesetz festzulegen.

Zunächst ein kurzer Haftungsausschluss: Selbst wenn Sie diese Anleitung bis ins kleinste Detail befolgen, können wir nicht garantieren, dass Sie später keine Probleme erleben werden. Diese Sicherheitstipps machen Sie sicherer, klüger, aber nicht unverwundbar. Lieber Grashüpfer, fahren Sie auf eigene Gefahr fort.

Wenn wir mit unserem fertigen Laserschneider aus der Garage kommen, hoffen wir, die gleiche Anzahl funktionierender Augäpfel zu haben wie zu Beginn. Aus meiner persönlichen Liste der impliziten Regeln des After-Hours-Engineerings stammt die allmächtige Regel Nummer 1: Du sollst weder dich selbst noch deine Freunde verletzen, während du außerhalb der Geschäftszeiten hackst

Diesem Buch treu zu bleiben bedeutet, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, um niemanden in der Nähe des Arbeitsplatzes dauerhaft zu verletzen. Für mich bedeutete das, in der geschlossenen Garage zu arbeiten und ein paar zusätzliche Schutzbrillen zu besorgen. Augenschäden im Bruchteil einer Sekunde sind kein Scherz. Stellen wir also sicher, dass wir den richtigen Typ auswählen. Für dieses Projekt besteht in Foren allgemeiner Konsens über eine Schutzbrille mit einer OD-Einstufung von 6+.

Der OD-Wert eines Objektivs gibt an, wie viel Licht durchgelassen wird, wenn es am anderen Ende des Objektivs austritt. Jede Ziffernerhöhung stellt einen Rückgang in der Größenordnung des durchgelassenen Lichts dar, sodass bei einer OD 6+-Einstufung weniger als 0,0001 % des Eingangslichts bei der angegebenen Wellenlänge durchgelassen werden. Bedenken Sie jedoch, dass wir einen Laserschneider bauen. Wie bei anderen Kunststoffen kommt ein fokussierter Strahl problemlos durch diese Gläser. Diese Linsen schützen uns vor Reflexionen und der unkollimierten Linse, die von Spiegel zu Spiegel wandert, sind aber nicht immun gegen Schnitte durch den fokussierten Strahl.

Sobald unser Laserschneider vollständig zusammengebaut ist, müssen wir noch einige Kalibrierungen durchführen, bevor er mit dem Schneiden beginnen kann. Um dorthin zu gelangen, müssen wir die Spiegel ausrichten. Sehen Sie – hier liegt unsere erste Chance, den Strahl vom erwarteten Ziel wegzuwerfen und auf ein schönes Loch in der Wand anzustoßen. Um unser Risiko nicht einzugehen, muss der Laserschneider in einer vollständig geschlossenen Umgebung betrieben werden.

Vollständig geschlossen, sagen Sie? Welche Art von Gehäuse verträgt diese Hitze?

Natürlich könnten wir unser wunderbares Portal und unsere Optik hinter Blech verstecken, um unsere großartige Arbeit zu verbergen; Aber wir alle, die wir als Kind immer geblendet aufgewachsen sind, während wir unseren 3D-Druckern beim Spritzen zusahen, wissen, dass das keinen Spaß macht. Zum Glück – wir haben Glück! Anstatt unsere Arbeit hinter einem Metallgehäuse zu verstecken, haben wir einige durchscheinende Optionen. Wenn ich mich mit den Details befasse, komme ich zu meiner zweiten allmächtigen Regel des After-Hours-Engineerings, übernommen aus der Weisheit von [Mike] von mikeselectricstuff: Kenne deinen Feind.

In diesem Fall ist unser größter Feind eine 60-Watt-CO2-Laserröhre mit 10.600 Nanometern aus Übersee. Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, dass 10.600 Nanometer für einige Materialien, die für sichtbares Licht durchscheinend sind, undurchsichtig sind; darunter: Acryl, unser bald bester Freund. Diese kleine Tatsache ist eine goldene Sache. Das bedeutet, dass uns ein Acrylgehäuse alle Vorteile eines Strahlstopps bietet und uns gleichzeitig ein sichtbares Fenster in den Laser bietet, während dieser schneidet.

Eine kurze Randbemerkung: Dass Acryl unter einem fokussierten CO2-Strahl so gut schneidet, ist eine Folge der Tatsache, dass es das einfallende Licht absorbiert und nicht durchlässt. Dies ist auch der Grund, warum Acryl als Strahlstopper für einen unfokussierten Strahl oder geringfügige Reflexionen so effektiv ist. Natürlich sind wir mit einem Acrylgehäuse nicht unempfindlich, aber wir wittern sicher schon Ärger, bevor der Strahl aus seinem Gehäuse kommt.

Eine letzte Anmerkung: Obwohl Acryl als Strahlstopper sehr gut funktioniert, ist es dennoch keine gute Idee, beim Schneiden auf das Werkstück zu starren. Der Teil, der den Schnitt erhält, neigt dazu, mit hellem Licht zu fluoreszieren, das definitiv im sichtbaren Spektrum liegt. Während durch das Acrylfenster kein Laserlicht fällt, kann helles sichtbares Licht problemlos durchdringen und unsere Augen schmerzen lassen.

Vor ungefähr einem Jahr traf ich einen Kollegen, der einen alten chinesischen Laserschneider mit aktualisierter Elektronik nachrüstete und sich für etwa 1.000 US-Dollar ein gut funktionierendes System besorgte. Kein schlechter Weg, dachte ich. Aber als jemand, der unbedingt sein eigenes Haus von Grund auf bauen wollte, war ich voller Fragen. Das größte Thema, das mir durch den Kopf geht, ist die Rauchgasabsaugung … besser bekannt als: Wie man nicht daran stirbt, das Zeug einzuatmen, das man schneidet.

„Ah“, sagte er und warf mir einen schlauen Blick zu. „Haben Sie sich in letzter Zeit mit Hydrokultur beschäftigt?“ Hydrokultur, dachte ich. Was um alles in der Welt würden Hydroponik-Enthusiasten etwas mit der Rauchabsaugung zu tun haben wollen? Er beugte sich vor.

„Nun, es stellte sich heraus, dass die Leute, die Hydrokultur-Ausrüstung verkauften, schnell erkannten, dass ihre Mitbegeisterten nicht wollten, dass die Nachbarn einen Hauch von den Pflanzen bekommen, die in ihrer Garage sprießen, also begannen sie, preisgünstige Kohlefilter und Dosenventilatoren für die Belüftung zu verkaufen.“ Wer weiß, fragte ich mich, aber es stellte sich heraus: Er hatte recht. Ein paar Monate später besorgte ich mir einen Kohlefilter und zwei Dosenventilatoren, um den Ruß aus dem Laserbett zu belüften, bevor ich die gefilterten Abgase aus dem Fenster umleitete. Seltsamerweise wurde es mit einem kostenlosen Feuerzeug geliefert. Stelle dir das vor. Dennoch könnte ich mein Rauchabsaugproblem als gelöst bezeichnen.

Zu diesem Zeitpunkt haben wir uns ein schickes Gehäuse, eine glänzende neue Schutzbrille und sogar einen schönen Kohlefilter zugelegt; Daher fühlen wir uns zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich ziemlich sicher. Bevor wir es uns jedoch zu bequem machen, bedenken Sie Folgendes: Wie sicher ist unser Laserschneider, wenn wir beim Schneiden die Platten entfernen oder den Deckel öffnen? Hoffentlich denken Sie, was ich denke: Überhaupt nicht sicher! Um dieses Problem zu beheben, benötigen wir eine Art ausfallsicheren oder integrierten Not-Aus-Schalter, um die Stromversorgung für alles zu unterbrechen, vor dem unser Gehäuse uns schützt. In diesem Fall muss der Laser ausgeschaltet werden, wenn der Deckel oder die Platten, die den Schneidbereich umschließen, geöffnet werden.

Die Verwirklichung dieses Konzepts ist eigentlich kinderleicht. Für jedes Panel, das sich lösen kann, habe ich einen Momentschalter installiert, der normalerweise geöffnet ist. Wenn die Paneele installiert sind, wird der Schalter gedrückt und geschlossen. Indem jeder dieser Schalter in Reihe geschaltet und mit einem Halbleiterrelais verbunden wird, das die Stromversorgung des Lasers unterbricht, bedeutet dies, dass sich der Laser in jedem Moment, in dem die Platten entfernt werden, ebenfalls selbst abschaltet.

Es ist schick. Noch wichtiger ist jedoch, dass es einfach ist. Wie bei den meisten Sicherheitssystemen gilt: Je einfacher, desto zuverlässiger.

Wie viele von uns da draußen finde ich die Versuchung, etwas außerhalb meiner Komfortzone aufzubauen, unwiderstehlich. Dennoch haben alle Projekte eine Lernkurve, und für diejenigen, die Ihnen oder Ihren Freunden schaden können, rate ich Ihnen dringend, sich weiterzubilden. Werden Sie zum Experten für das, was Sie lesen und tun, und genießen Sie das Lernfeedback, wenn Sie Fehler machen.

Aber beeilen Sie sich nicht. Den Laserschneider zu bauen mag eine Herausforderung sein, aber der Weg zum Experten bedeutet, dass jeder Moment auf dem Weg für uns die Mühe wert ist, da wir etwas Neues lernen. Wer weiß? Vielleicht werden wir in ein paar Jahren der örtliche Hackerspace-Laser-Guru sein, der gerne mit den Fingern durch ergrautes Haar fährt und gleichzeitig Sicherheitstipps für die haarsträubenden Pläne jüngerer Hacker gibt.

Ich habe einige der praktischen Höhepunkte für sichere Laserschneider-Konstruktionen erreicht, aber lassen Sie dieses Dokument nicht Ihr Haltepunkt sein. Für Neugierige gibt es hier noch ein paar weitere Orte, an denen sie zusätzliche Profi-Tipps finden können: