Omschrijving
De afgelopen maanden heb ik gewerkt aan het ontwerpen en bouwen van een computergestuurde lasersnijder ook wel een CNC lasercutter genoemd. Het doel van dit project was voornamelijk om te leren hoe het ontwerp van een dergelijke machine in zijn werk gaat en natuurlijk om veel plezier te hebben tijdens het bouwen van het apparaat. Het doel was dus niet om direct een CNC machine te maken welke kan concurreren met professionele machines of zelfs goedkope Chinese imitatiemachines.
Hoewel het doel voornamelijk is om te leren van het ontwerpen van een systeem zoals de lasersnijder is het toch de bedoeling als eindresultaat een volledig functionele lasersnijder op te leveren welke praktisch gebruikt kan worden om verschillende materialen met een hoge mate van precisie te snijden. Daarnaast dient ervoor gezorgd te worden dat de machine een basis biedt voor een volgende iteratie, zodoende kan er in een later stadium een verbeterd ontwerp gebouwd worden.
Eventueel in de toekomst kan het ontwerp ook dusdanig worden uitgebouwd dat andere mensen hiermee ook een CNC lasercutter kunnen bouwen.
Het eindproduct is voornamelijk uitgevoerd in hout omdat dit voor mij makkelijker en sneller te verwerken is ten opzichte van metaal. Metaal heeft eigenlijk wel de voorkeur vanwege eventueel brandgevaar en precisie van de machine, hout heeft toch de neiging minder precies te zijn en werkt onder de invloed van vocht en temperatuur. Daarnaast is er gebruik gemaakt van een 3D printer om specifieke onderdelen te produceren.
Eisen
Om het project als 'succes' te betitelen dient er voldaan te worden aan de volgende eisen:
- In staat om hout en plastic tot 3mm te snijden
- Geen afwijking groter dan 1mm in zowel de X als Y richting over het gehele materiaal
- Snijoppervlak van minstens 63x40cm
- Volledig computergestuurd
- Mogelijkheid tot zelfstandige werking
- Volledig op afstand te besturen
- Voldoende afzuiging om schadelijke stoffen en rook direct af te voeren
Veiligheid
Veiligheid is een thema waar men tijdens een dergelijk project continu mee bezig dient te zijn, om deze reden wil ik hier extra bij stilstaan. Niet alleen is een laser op zichzelf natuurlijk enorm gevaarlijk, maar ook het gebruik van gereedschap tijdens het bouwen kan gevaarlijk zijn. Hoewel het, zoals bij ieder project, te verwachten is dat er een inzet gedaan moet worden in de vorm van bloed, zweet en tranen willen we de hoeveelheid hiervan natuurlijk beperken waar mogelijk. Daarnaast dient er zorg worden gedragen voor de mensen, dieren en objecten in de omgeving van het project. Een onderdeel wat vaak wordt vergeten tijdens dergelijke werkzaamheden, maar toch belangrijk, is het zorgdragen voor de gezondheid van de projectmedewerker(s) op de langere termijn. Denk hierbij aan een goede sta-/zithouding tijdens het werken, een gezonde werkomgeving en een beperking op de blootstelling aan schadelijke elementen zoals: stof, rook, chemicaliën en straling.
Werken met een laser is levensgevaarlijk voor jezelf en je omgeving, begin hier niet aan zonder de juiste maatregelen te treffen.
Veiligheidsrisico's bij dit project zijn de volgende:
- Risico op een verwonding tijdens gebruik van gereedschappen
- Risico op een verwonding wegens het niet (correct) vastzetten van materialen
- Risico op elektrocutie bij het gebruik van elektrische gereedschappen
- Risico op elektrocutie bij het gebruik van hoogspanning
- Risico op elektrocutie bij het bouwen van overige elektrische onderdelen
- Risico op uitglijden/vallen bij aanwezigheid van stof of materialen op de grond
- Inademing van rook en stof
- Blootstelling aan chemicaliën
- Brandgevaar bij het snijden of zagen van metaal
- Brandgevaar bij het gebruik van een laser
- Risico op verblinding tijdens het gebruik van een laser
Basisontwerp
Het ontwerp is onder te verdelen in verschillende losse onderdelen, deze onderdelen worden in het volgende schema benoemd en hieronder kort beschreven:
De oranje blokken hebben te maken met de stroomvoorziening, de oranje pijlen geven de 230 volt netstroom aan, de bruine pijlen geven gelijkspanning op een lager voltage aan. De paarse blokken geven PC gerelateerde zaken aan. Zwarte pijlen geven een signaal/aanstuur lijn aan, eventueel gecombineerd met voeding. Groene blokken geven controller gerelateerde zaken aan. Roze blokken zijn gerelateerd aan de laser, rode lijnen geven hierbij laserlicht aan. Blauwe blokken zijn gerelateerd aan waterkoeling, de blauwe pijlen geven de waterstroom aan. Witte blokken zijn gerelateerd aan lucht waarbij groene pijlen luchtstroom aangeven.
Stroomvoorziening
In het ontwerp is duidelijk te zien hoe de stroomvoorziening is geregeld, er is een centraal stopcontact welke splitst naar 3 voedingen en enkele apparaten welke zelf direct netstroom nodig hebben. De gekozen PC werkt op een enkele 19 volts gelijkspanning ingang en heeft derhalve een “blok” voeding waarbij de netspanning wordt omgezet naar de benodigde gelijkspanning. Veel mensen zullen deze voeding kennen van hun laptop. De laser werkt op 3500 volt en heeft een losse voeding om dit voltage op te wekken, deze voeding heeft tevens een interface waarmee de uitgang kan worden aangestuurd. De laservoeding werkt ook op netspanning. De derde voeding in het systeem is een simpele 12 volt voeding waarmee verschillende overige zaken van prik worden voorzien, zoals de controller en de ventilatoren. De waterpomp en luchtpomp werken beide rechtstreeks op netspanning.
Door een stopcontact centraal te plaatsen is het eenvoudig mogelijk om afzonderlijke zaken uit te schakelen, zo kan tijdens het testen bijvoorbeeld de laservoeding uit het stopcontact worden gehaald zodat er geen hoogspanning aanwezig is en de laser niet kan activeren. Ook kan de luchtpomp worden uitgeschakeld gezien deze alleen nodig is bij het snijden en een redelijk irritant geluid maakt. Via een grote knop is het mogelijk om direct het geheel van de spanning af te halen, wanneer er iets mis gaat kan dit noodzakelijk zijn.
Controle PC
Om het geheel aan te sturen is er gekozen voor een volwaardige PC. Dit geeft namelijk direct een uitgebreid platform waarop praktisch alles mogelijk is. In de meest strikte zin zou dit niet nodig zijn geweest, maar gezien het project een groot prototype is leek me dit de meest flexibele oplossing. Daarnaast had ik deze PC nog liggen, in het verleden is het ooit mijn mediacenter geweest, maar lag deze in de kast te stof te verzamelen. Het betreft een Asrock ION 330 met daarin een Intel Atom 330 en verder minstens even niet indrukwekkende specificaties, toch geeft dit ruim voldoende vermogen voor alles wat er eventueel nodig is in dit project.
Op deze PC staat Windows 7 geïnstalleerd (Windows XP of Linux was ook prima geweest) welke via remote desktop te besturen is. Hiermee is het geheel vanaf iedere PC, tablet of smartphone heel eenvoudig te bedienen. Verder stuurt deze PC de RAMPS controller aan en zorgt deze voor verlichting en een webcam. De webcam is via de PC te bekijken, maar via iSpy ook via het netwerk te benaderen. De verlichting zijn enkele standaard USB lampjes welke ik nog had liggen, deze zorgen ervoor dat de (slechte) webcam voldoende licht heeft om een helder beeld te geven.
Ramps controller
Om de motoren via de PC aan te sturen heb ik gekozen voor de RAMPS controller, RAMPS staat voor RepRap Arduino MEGA Pololu Shield. Deze controller is ontworpen als onderdeel van het RepRap project ten behoeve van 3D printers en heb ik gekozen wegens de volgende voordelen:
- Zeer uitgebreid en stabiel platform
- Volledig opensource (zowel hardware als software)
- Eenvoudig en relatief goedkoop te verkrijgen
- Biedt reeds alle mogelijkheden voor het aansturen van motoren, sensoren etc.
- Werkt op basis van G-Code voor de aansturing
In de toekomst zou het met dit platform bijvoorbeeld ook mogelijk zijn om het geheel nog verder zelfstandig te maken, dan kan een PC eventueel weggelaten worden. Het RAMPS platform is zeer uitgebreid en doordat het gebaseerd is op Arduino ook heel eenvoudig te begrijpen en uit te breiden. Doordat de aansturing via G-Code gaat is het mogelijk om bestaande CNC software te gebruiken welke vaak gericht is op het genereren van G-Code.
Het aansluiten van de laser voeding op het RAMPS platform bleek heel eenvoudig, er zijn voldoende mogelijkheden reeds aanwezig om het benodigde signaal te genereren. Tussen de RAMPS controller en de laser is een veiligheidsschakelaar geplaatst, hiermee is het mogelijk om te voorkomen dat de laser aan gaat. Zo kunnen zaken getest worden zonder daadwerkelijk te snijden en geeft het een extra stukje veiligheid. Onbevoegden kunnen niet zomaar de laser activeren, zij zullen niet weten dat deze extra schakelaar omgezet dient te worden.
Naast de controller is er een printplaatje waar een aantal fan connectors op geplaatst zijn, deze is verbonden via de voedingsaansluiting van de controller. Dit zorgt ervoor dat alle fans hun voeding kunnen krijgen door in te prikken op dit printplaatje.
Laser
De gebruikte laser in dit project is een 40 watt koolstofdioxidelaser welke een gebundelde straal van infrarood licht geeft. De laser heeft een losse voeding welke zorgt voor de 3500 volt waarmee de laser werkt, deze voeding is aan te sturen via een PWM signaal. In mijn setup wordt dit signaal door het RAMPS board gegenereerd op basis van de G-Code zoals ontvangen vanaf de PC. De laserbuis zelf zit in een eigen behuizing en rust op houders gemaakt met een 3D printer. Deze behuizing zorgt ervoor dat de glazen buis goed beschermd is en dus niet kapot kan gaan, daarnaast houdt deze behuizing alle laserstraling tegen zodat deze altijd maar op een enkel punt de behuizing kan verlaten. Het is van belang dat de laser niet opwarmt gezien dit zijn levensduur flink zou verkorten, om deze reden is de laser watergekoeld.
Via een spiegel verlaat de laserstraal de behuizing en komt deze op een spiegel gemonteerd op de Y-as terecht. Deze weerkaatst de straal naar een spiegel gemonteerd op de laserkop welke kan bewegen over de X-as. Zo komt de laserstraal in de laserkop terecht en is deze gemikt op het te snijden materiaal. In de laserkop zit een lens waarmee de laserstraal op een enkel punt wordt gefocust, dit zorgt ervoor dat al het vermogen van de laser op het punt waar de laser door het materiaal heen moet snijden wordt gericht. Om deze reden is het mogelijk om met een 40 watt laser toch eenvoudig door materialen heen te snijden.
De laserkop hangt enkele millimeters boven het te snijden materiaal en zodoende recht in de rook. Wanneer er rookdeeltjes op de lens terecht zouden komen zouden deze direct zo warm worden dat deze in het glas zouden smelten. Daarmee zou de lens steeds minder doorzichtig worden tot het punt waarop er zoveel vermogen verloren gaat dat de laser niet meer in staat is om te snijden. Daarnaast zou dan de lens kunnen breken of smelten. Om dit te voorkomen wordt er lucht in de laserkop tussen het uiteinde en de lens gepompt. Dit zorgt voor een constante overdruk in het uiteinde waardoor het niet mogelijk is voor rook om bij de lens te komen. In meer high-end lasers wordt hier soms een inert gas voor gebruikt om de vlammen te dempen, ook wordt soms zuurstof of lucht onder hoge druk gebruikt om het snijden te helpen.
Waterkoeling
Een simpel waterkoel systeem zorgt ervoor dat de laser niet kan oververhitten, deze bestaat uit een pomp, reservoir en radiator. De laser heeft reeds aansluitingen voor waterkoeling zodat deze eenvoudig gekoeld kan worden. De radiator is behoorlijk veel groter dan je zou verwachten, maar dit is nodig om de temperatuur van de laser zo laag en constant mogelijk te houden. Dit komt de levensduur van de laser ten goede. Ook is het mogelijk om in de toekomst eventueel over te stappen op een laser met meer vermogen zonder een grotere radiator te moeten plaatsen. Qua ontwerp is het dus verstandiger hier aan de grotere kant te gaan zitten, het prijsverschil met een kleinere radiator is te verwaarlozen. Een 120mm model kost 30 euro, een 240mm model 35 euro en een 360mm model (wat ik heb gebruikt) 45 euro. Wat nog beter zou zijn is een phase change koeler, zoals een waterchiller. Wanneer er met grotere vermogens gewerkt gaat worden is dit aan te raden, echter tot 80 watt zal de huidige oplossing zeker voldoen.
Fans + luchtpomp
De luchtpomp om de overdruk in de laserkop te realiseren is een simpel model normaliter gemaakt om bijvoorbeeld aquaria te beluchten. Dit voldoet echter prima en kost erg weinig. De luchtpomp werkt direct op de netspanning waardoor deze eenvoudig aan te sluiten is.
Fans hebben een dubbele functie in de lasersnijder, aan de ene kant voorzien ze in koeling van bijvoorbeeld de radiator, voedingen en controller, en aan de andere kant zorgen ze ervoor dat rook kan worden afgevoerd. Zodat deze niet ingeademd wordt of ongewenste stank in de werkruimte veroorzaakt. Via een slang kan de rook naar buiten worden afgevoerd, ik heb hiervoor een standaard droogtrommelafvoerslang van de bouwmarkt gebruikt.
Fysiek ontwerp
Als basis is er gekozen voor een houten plaat met daaronder 2 balken om doorzakken te voorkomen, op deze plaat zijn er houten blokjes geplaatst welke een volgende plaat ondersteunen. Hiermee zijn er twee niveaus gemaakt waarbij het bovenste niveau de laser, assen met spiegels en de stopcontacten bevat terwijl het lagere niveau alle overige onderdelen bevat. Op het lagere niveau is een platform waarop het te snijden materiaal komt te liggen. De laserkop steekt vanaf het hogere niveau omlaag naar het materiaal op het platform.
In het volgende schema is de layout van het onderste niveau zichtbaar:
Het hogere niveau is op de volgende manier ingedeeld:
Het onderste niveau is rondom dichtgemaakt behalve daar waar de ventilatoren voor de radiator hun lucht aanzuigen. Verder is rechts aan de kant van de PC een gat aanwezig waar een ventilator frisse lucht voor de voedingen en PC kan aanzuigen. Aan de achterkant is een gat aanwezig waar de rook en dergelijke doorheen kan worden afgevoerd, hier is een fan geplaatst en een aansluiting voor een droogtrommelslang welke met een 3D printer is gemaakt.
Kabelrouting
Er zijn behoorlijk wat kabels die in het apparaat verwerkt zijn en het is dus zaak om deze op een nette manier naar de juiste plek te krijgen. De lay-out van de onderdelen is hier dan ook deels aan gerelateerd.
De waterkoeling heeft een slang direct van het reservoir omhoog naar de laser, deze loopt vervolgens door de laser heen en komt aan de andere kant weer eruit vlakbij de radiator. Vanaf de radiator loopt de slang langs de achterkant van de behuizing terug naar het reservoir. De pomp zit in het reservoir wat ruimte en slangen scheelt.
Langs de achterkant van de behuizing loopt ook een slang waardoor verschillende kabels lopen, deze begint achter bij de laservoeding en loopt helemaal door tot aan het stopcontact. Hierdoor loopt de netvoeding voor de laservoeding, de kabel van de Y-as motor aan de rechterkant, de USB kabel naar de controller en de fan rechts. Verderop komt hier ook de minpool van de laser bij. Aan de andere zijde lopen de kabels van de fans op de radiator, de kabel van de Y-as aan de linkerkant, de kabel van de motor op de X-as en de kabel van de fan op de laserkop door deze slang. Deze komen links binnen en komen bij de controller uit.
De luchtslang loopt vanaf de luchtpomp langs de kabelslang en waterslang over de achterkant om vervolgens links uit te komen. Vervolgens loopt deze met de X-as motor kabel en de kabel van de laserkop fan naar de laserkop toe. Om kabels naar de laserkop te krijgen is er links aan de Y-as een zogenaamde cable carrier of cable chain aanwezig. Ook op de X-as is een dergelijke cable chain aanwezig zodat de kabels netjes bij de laserkop uitkomen. Deze cable chains zijn gemaakt met een 3D printer.
Losse kabels zijn dan enkel nog van de laservoeding naar de laser, dit is een hoogspanningskabel en dient dus zo ver mogelijk van overige kabels en slangen gehouden te worden. Deze loopt direct recht omhoog naar de laser. Verder is er een losse kabel tussen de controller en de laservoeding, deze zijn met hun respectieve connectors naast elkaar geplaatst zodat er enkel een klein kabeltje nodig is. De verlichting en webcam zijn direct aangesloten op de USB poorten van de PC, de verlichting is van het verstelbare metalen type en heeft dus geen kabel, de kabel van de webcam is bij elkaar gebonden achter de PC. De kabels voor de netspanning zijn bij elkaar gebonden en liggen naast de voedingen en de luchtpomp, via een gat in de behuizing komen deze bij het stopcontact uit.
Door alle kabels voor zo ver mogelijk netjes weg te werken kan het overzicht gehouden worden binnen de behuizing en is het eenvoudiger om later dingen te wijzigen of uit te breiden. Enig verbeterpuntje op dit vlak is dat er een enkele kabelslang is gebruikt waardoor het soms lastig was om extra kabels door deze slang te trekken. Daarnaast loopt er een kabel met netspanning door dezelfde slang als signaal en voedingskabels wat natuurlijk niet helemaal de bedoeling is. Echter door een kabel met dikke isolatie te gebruiken zal dit in de praktijk geen problemen geven.
Carriages
Ik heb ervoor gekozen om de Y-as op te bouwen uit twee carriages aan weerszijde van het apparaat. Deze carriages worden via een getande riem over een tweetal lagers en een tandwiel met daaraan een steppermotor bewogen. De twee steppermotoren zijn elektrisch op dezelfde steppermotordriver aangesloten waardoor deze altijd perfect in sync zijn. Mochten deze eventueel niet goed gelijk meer staan dan is dit eenvoudig te corrigeren door een van de twee motoren handmatig te bewegen. In eerste instantie werd er gebruik gemaakt van tandwielen geprint met een 3D printer, maar deze zijn later vervangen door metalen tandwielen voor een betere precisie.
De Y-as carriages rusten per stuk op 3 lineaire lagers welke om twee metalen ronde staven zitten. Deze staven zitten aan de ene kant in een 3D geprinte houder en aan de andere kant in de laserbehuizing. Dit zorgt ervoor dat ze soepel heen en weer kunnen schuiven. De carriages zelf zijn ook 3D geprint waarbij de linkerkant de aansluiting heeft voor alle kabels en de motor voor de X-as en de rechterkant een spiegel om de laserstraal richting de laserkop te sturen. De twee Y-as carriages zijn met elkaar verbonden via een metalen vierkante buis, deze voorkomt werking tussen de carriages in. Daarnaast lopen er een tweetal ronde metalen staven waarop de X-as rust.
De spiegels worden vastgehouden in een standaard spiegelklem welke bevat is in een houder, deze houder is gemaakt met behulp van een 3D printer. De houders geven de mogelijkheid om over de verticale as de spiegel te richten terwijl de spiegelklem de mogelijkheid geeft om over de horizontale as de spiegel te richten.
Voor de X-as wordt een carriage gebruikt welke gemaakt is uit een combinatie van draadeinden en 3D geprinte onderdelen. Dit geeft de mogelijkheid om de laserkop modulair te plaatsen en eventueel andere zaken toe te voegen aan deze carriage. Dit is gebruikt om een houder te bevestigen waarop een fan is gemaakt. Deze fan zorgt ervoor dat rook richting de uitvoer fan wordt gestuurd en niet via andere wegen ontsnapt. Door een modulaire opzet te gebruiken komt de fabricage van de X-as niet zo precies, er is voldoende mogelijkheid om de laserkop nog een tiental millimeter in iedere richting te verschuiven.
Platform
Het te snijden materiaal dient te liggen op een stevig platform, maar dit platform dient aan meer eisen te voldoen. Wanneer de laser door het materiaal heen gaat is deze nog zeer krachtig en zal deze normaliter rechtstreeks door het onderliggende materiaal heen snijden. Daarnaast is het zo dat de laserstraal kan reflecteren op het onderliggende materiaal en daardoor het te snijden materiaal aan de onderkant laat verbranden. Bij het snijden is de onderkant normaal het netste en wil je deze dus ook zo net mogelijk houden, zo is deze direct te gebruiken als zichtbare zijde van hetgeen je wil maken. Hier zijn veel verschillende oplossingen voor, in de meeste machines wordt een zwart metaal gebruikt om te voorkomen dat de laser hier doorheen gaat en reflecties te voorkomen. Soms wordt een honinggraat rooster gebruikt waarbij de oppervlakte minimaal wordt gehouden, of een piramide model waarbij het te snijden materiaal rust op de punten van de piramides.
Zelf heb ik een iets eenvoudigere oplossing, een houten plank met daarop houten latten waarop kippengaas is geniet. Dit kippengaas is van metaal en heeft een erg klein oppervlak zodat de laser dit niet teveel raakt. Een nadeel is dat het rond is en daardoor eventueel nog wel wat reflecties kan geven, maar in de praktijk blijkt dit behoorlijk mee te vallen. Door de latjes is er voldoende afstand waardoor de laser dusdanig weinig focus heeft dat de plank wel wat verbrand maar niet doorgesneden raakt.
Afsluiting
De zijkanten van de machine zijn afgesloten behalve daar waar luchtingangen of uitgangen zijn, de onderkant van de machine is natuurlijk ook afgesloten maar de bovenkant en voorkant zijn volledig open. De voorkant is open omdat het platform 63cm breed is maar slechts 40cm diep. De meeste materialen zijn in platen van ongeveer 62cm breed te krijgen, deze platen kunnen dan voor uit de machine steken zodat ze direct gesneden kunnen worden. De lasersnijder kan deze na het snijden zelf afsnijden waarna de rest in de machine gelegd kan worden.
Om te voorkomen dat de rook uit de machine ontsnapt is het van belang dat de machine goed afgesloten is, alle rook zal dan door het afvoerkanaal ontsnappen waarna het bijvoorbeeld naar buiten geblazen kan worden. Hiervoor heb ik een kap gemaakt uit enkele houten balkjes en wat dik, zwart en vooral stevig plastic. Het plastic zit simpelweg geniet op de houten balkjes en dit lijkt de boel voldoende af te sluiten. Aan de voorkant hangt het plastic los omlaag zodat het eenvoudig omhoog te doen is om bij de binnenkant te komen en materialen in de machine te laden. Door wat zwaars op het plastic te leggen kan er voorkomen worden dat rook aan de voorkant ontsnapt.
Ik heb ook gecontroleerd of het plastic ondoorzichtig is voor de golflengte van de laser en dit blijkt zo te zijn, zodoende is het normaal gezien niet mogelijk voor laserlicht om uit de machine te ontsnappen. Toch is het nodig een veiligheidsbril te dragen wanneer de laser aanstaat, immers zijn ogen niet zo eenvoudig te vervangen.
Software
Om het geheel aan te sturen is er naast hardware ook software nodig. Op de PC maak ik gebruik van Windows 7, maar dit had eigenlijk net zo goed Windows XP of Linux kunnen zijn. Voor de webcam heb ik iSpy gebruikt, dit is een tooltje waarmee je een webcam eenvoudig kunt delen over het netwerk. Om te communiceren met de controller gebruik ik Pronterface, hoewel dit niet specifiek gemaakt is voor dit doel werkt het prima. De firmware op de controller is Marlin welke ik heb aangepast via de software van Arduino. Dit aanpassen heb ik op dezelfde PC gedaan, zou hou ik alles bij elkaar en kon ik aangepaste firmware direct uploaden en testen.
De G-Code voor het snijden zelf heb ik tot nu toe voornamelijk handmatig geschreven. Ik maak voor mijn 3D printer normaal gezien gebruik van de producten van Creo in combinatie met Skeinforge, maar ik heb helaas geen licentie voor de CNC tools van Creo. Als test heb ik wel even gespeeld met wat 2D CAD programma's, maar nog niet echt iets gevonden. Ook heb ik geprobeerd om een CAD tekening om te zetten naar G-Code met behulp van bijvoorbeeld dxftogcode, maar dit werkte nog niet geweldig. De G-Code was niet echt optimaal en moest nog veel met de hand worden aangepast. Daarnaast maak ik gebruik van afwijkende codes om de laser aan en uit te zetten en om het vermogen van de laser te regelen waardoor de code hiervoor handmatig toegevoegd moest worden.
Als iemand nog suggesties heeft voor een goede 2D CAD en/of een G-Code generatie tool hou ik mij aanbevolen!
Verbeterpunten
Natuurlijk valt er nog genoeg te verbeteren aan de machine, sommige zaken kunnen wellicht nog in het huidige ontwerp verwerkt worden, andere zaken zullen in een 2e versie moeten. Zelf heb ik ook een hoop geleerd en die kennis kan hopelijk benut worden om een 2e verbeterde versie te maken.
Een fanguard op de rechter intake fan, hoewel de linker intake fans netjes zelfgemaakte fanguards hebben ontbreekt deze nog op de rechter intake fan. Echter is het voor de vingers aan te raden om alle fans netjes te beschermen.
Het kippengaas heeft de neiging om een beetje hol te gaan staan waardoor het in het midden lager is dan aan de randen. Bij het snijden van kleinere stukken zorgt dit ervoor dat deze scheef komen te liggen en daardoor worden de randen scheef. Als oplossing hiervoor wil ik met de 3D printer afstandhouders printen zodat het kippengaas in het midden omhoog gehouden kan worden.
Verstelbare Z-as. Het is soms best lastig om de juiste focus te vinden, daarbij zou een automatisch verstelbare Z-as ideaal zijn. Daarnaast is het mogelijk om meerdere passes te doen waarbij het focuspunt steeds iets dieper in het materiaal ligt. Zo moet het mogelijk zijn om eenvoudig door dikkere materialen heen te snijden, bij dunnere materialen kan er sneller gesneden worden waardoor de snede netter is.
Betere spiegelhouders. De spiegelhouders zijn vrij eenvoudig gemaakt en daardoor niet echt ideaal. Verstellen gaat door stelschroeven los te draaien en vervolgens de stand van de spiegel aan te passen, daarna moeten de stelschroeven weer worden vastgedraaid. Probleem is dat dit behoorlijk onprecies is en bij het vastdraaien van de stelschroeven wordt vaak de stand weer beïnvloed. Dit maakt het afstellen van de machine enorm frustrerend. Zeker aangezien de straal compleet onzichtbaar is en de afstelling heel erg precies komt. Ik heb nog niet precies bedacht hoe deze spiegelhouders eruit moeten zien of hoe deze moeten werken.
Automatische uitlijning. Dit is een behoorlijke nice to have, maar het zou geweldig zijn als het mogelijk is om automatisch de boel uit te lijnen. Hoe beter de machine is uitgelijnd des te beter werkt deze en met wijzigingen in temperatuur, luchtvochtigheid etc. raakt deze heel snel niet meer perfect uitgelijnd. Daarnaast moet deze ook uitgelijnd worden wanneer de machine is verplaatst of (wat harder) tegen de spiegels of laserkop is gestoten.
Een metalen frame voor de assen en de laser zodat deze eenvoudiger uit te lijnen zijn en minder snel hun uitlijning verliezen.
Nog een betere afsluiting vooral om geur tegen te gaan. Hier en daar zitten wat plaatsen waar rook tussendoor kan. Vooral tussen het platform en het te snijden materiaal kan eenvoudig rook ontsnappen. Ook de afsluiting aan de voorkant na het plaatsen van het materiaal kost redelijk wat tijd en wanneer het niet goed wordt gedaan ontsnapt hier ook snel rook. Om het goed te doen kost toch snel een paar minuten terwijl het snijden zelf vaak maar 1 minuut kost.
Een vaste home positie waar de laser ook daadwerkelijk kan snijden. Momenteel is het materiaal niet tegen een strakke vaste hoek te leggen waardoor het soms lastig in te schatten is wat de marges zijn. Hierdoor neem je toch net wat meer marge wat meer materiaalverlies met zich meebrengt. Daarnaast kan de laser niet helemaal op het uiterste hoekje komen, wat meer ruimte zou handig zijn maar dat wil waarschijnlijk wel zeggen een grotere machine voor hetzelfde snijdbare oppervlak.
Rastering. Veel lasersnijders hebben de mogelijkheid om afbeeldingen met 8 grijswaarden te kunnen “afdrukken” op een oppervlak. Hoe dit precies zou moeten werken weet ik nog niet, maar het zou wel een hele mooie feature zijn. Volgens mij zou het moeten kunnen.
Pics
Voor de TLDNR fans, een hele lading foto's van de machine zoals deze er nu bij staat:
Video's
Enkele video's van de machine in actie:
offtopic:
Sorry voor de vertical video
Sorry voor de vertical video
Conclusie
Ik heb heel veel plezier gehad met het bouwen van de machine en uiteindelijk heb ik een werkende machine eraan overgehouden. Met de ervaring die ik heb opgedaan ga ik in de toekomst zeker een 2e versie bouwen welke nog vele malen beter is.
:strip_icc():strip_exif()/u/218138/christmasavatar.jpg?f=community){kind=avatar}
:strip_exif()/u/69356/crop6703a7ee02efa.gif?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/57455/Blaat.jpg?f=community)
/u/36103/avatar_60.png?f=community){kind=avatar}
maar ik geloof dat deze software niet heel erg razend duur is (tenzij je de dncmax versie hebt misschien) Overigens, een ander programma waar een collega van me altijd goed over te spreken was, was Vector. Ook redelijk eenvoudig, en lust .DXF, en kan ook gcode genereren. (al heeft ie zelf nog een hele oude versie) Dat is misschien ook eens het bekijken waard, als je met Cimco toch niet helemaal uit de voeten kunt.
