Hoe werkt lasersnijden?

  • Berichtcategorie:Lasersnijden

We willen je via deze blog graag vertellen over de technieken die we gebruiken. In eerdere blogs kwamen sublimatie en zeefdruk reeds aan bod, maar vandaag hebben we het over lasersnijden. Gezien het woord lasersnijden bij veel mensen bekender klinkt dan bijvoorbeeld sublimeren, is het aanlokkelijk om meteen uit de startblokken te schieten met details, experimenten, leuke projecten, beginnersfouten, voor- en nadelen, … en hoewel we dat met ons productverhaal over de Dageraat al een beetje deden, willen we hier toch een stapje terugnemen en met de basis basis beginnen.

Hout wegbranden met een laserstraal mag dan wel geen zo’n exotisch concept zijn, hoe je werkelijk met een lasercutter aan de slag gaat, is voor sommigen een heel vaag en/of onbekend gegeven. Bezoek je geregeld je lokale makerspace of ben je goed thuis in het makerwereldje, dan zal je in deze blog weinig bijleren. Heb je echter nog nooit een lasercutter van dicht gezien, lees dan zeker verder. Met andere woorden, in deze blog: hoe gaat lasersnijden eigenlijk in het werk?

Enkele voorbeelden van wat je kan lasersnijden.

Voor we er ten gronde mee beginnen, nog heel even verduidelijken wat deze blog niet is: advies in het geval je het aanschaffen van een lasercutter overweegt. Dat komt een andere keer, we richten ons nu op zij die willen kunnen volgen in een gesprek over lasersnijden en/of via een makerspace of gelijkaardige met een lasercutter (willen) beginnen werken.

Theorie

Dit deeltje is wellicht vanzelfsprekend, maar voor de volledigheid leggen we toch even uit hoe zo’n lasercutter een stuk hout kan opdelen zonder het in feite aan te raken. Laserlicht is een type licht dat dermate gelijkmatig is dat het in een heel fijne en gerichte lichtstraal kan worden gebruikt. Dit in tegenstelling tot een klassieke lichtbron die in elke richting licht afgeeft en vaak licht van meerdere kleuren mengt. (Herinner je je het prisma-regenboog experiment?)

Een prisma splitst wit licht.

Doordat dit licht dermate gefocust en gericht is, bevat het enorm veel energie. Vergelijk bijvoorbeeld een “kleine laser” (denk aan een laserpointer, laserwaterpas, …) met een beamertoestel. De beamer verbruikt vele malen meer elektriciteit, maar waar je de laserpointer metersver kan zien in een goed verlichte ruimte, moet je voor een beamerprojectie vaak lichten doven en/of gordijnen sluiten. Laserpointers hebben echter een optisch vermogen van ten hoogste 5 milliwatt of 0,005 W, terwijl populaire lasersnijders (voor bijvoorbeeld hobbygebruik, prototyping, of productie in kleine oplage) een vermogen tussen de 30 en 80 W hebben en lasers voor industriële toepassingen tot duizenden watts aan vermogen kunnen hebben.

Wie ooit een mier probeerde te roosteren met behulp van een vergrootglas, ziet het al aankomen, zo’n hoeveelheid energie in een heel gefocuste smalle lichtstraal heeft genoeg energie om een brandje te stichten. Dat ligt niet zo ver af van wat een lasersnijder doet: afhankelijk van het materiaal gaat de energierijke laserstraal het materiaal verbranden, smelten of vaporiseren (zeer snel verdampen). Door dit nu met een computergestuurd toestel te doen in plaats van zelf met een “megalaserpointer” rond te bewegen, kan je heel nauwkeurig gaan snijden of graveren (het bovenoppervlak markeren). Een lasercutter krijgt dit voor elkaar door een laserkop — waaruit het laserlicht komt richting je materiaal, na reflecteren a.d.h.v. enkele spiegels — op twee assen via kleine motortjes nauwkeurig te bewegen. Dit gebeurt met een systeem dat sterk lijkt op de configuratie van een CNC-frees of 3D-printer.

Lasercutter bezig met het graveren van een extra grote Dageraat puzzel.
De lasercutter in volle actie.

Veiligheid

Gezien zo’n lasersnijder door hout kan snijden met duizenden malen meer energie dan een laserpointer, is het belangrijk om ook even over veiligheid te spreken. Je wil bijvoorbeeld je handen niet in het pad van de laser plaatsen … om voor de hand liggende redenen! Maar dat is lang niet de enige nodige/nuttige veiligheidsoverweging.

Omdat we deze blogpost niet willen verzwaren met een “preek” over veilig lasersnijden hebben we deze aparte post geschreven met al ons advies, onze bedenkingen en enkele nuttige tips. Kort samengevat: laat een lasersnijder nooit onbewaakt achter, zorg dat je weet hoe je met een brandje moet omgaan, zorg voor een goeie afzuiging én een lasersnijder hoort afgesloten te zijn tijdens het snijden/graveren.

Materialen

We hadden het tot nu toe over het snijden van hout, omdat dit het bekendste lasergesneden materiaal is. Je hoeft je echter zeker niet te beperken tot het klassieke 3 mm mdf of zelfs tot hout in het algemeen. Ook acryl (vaak beter gekend als plexiglas) is goed te bewerken met een lasercutter en wordt dan ook frequent gebruikt voor doorzichtige of felgekleurde onderdelen.

Maar daar hoef je het niet bij te laten: ook papier en karton, leer, steen, sommige metaalsoorten, kurk, natuurlijke stoffen, … vallen te snijden en/of graveren met een lasercutter. Met deze en gelijkaardige materialen kun je gerust experimenteren, zolang je je parameters — straks meer daarover — conservatief kiest. Als je kopiepapier met dezelfde hoeveelheid energie bombardeert als een houten plaat … zul je vlammetjes zien. Dat wil echter niet zeggen dat je elk dergelijk materiaal zal kunnen snijden of graveren, soms doet de laser gewoon niks zichtbaars. Dat kan op zich geen kwaad, maar — en dat is uitermate belangrijk — experimenteer nooit zomaar met plastiek en kunststoffen! Voor meer info waarom verwijzen we je naar onze veiligheidsblog. Hoewel sommige kunststoffen (acryl, EVA, …) namelijk goed lasersnijdbaar zijn, zijn andere dan weer ronduit levensgevaarlijk, en valt het verschil vaak niet met het blote oog te zien.

Ook al zijn sommige metalen niet te graveren, je kan ze wel markeren door lasergraveren na behandeling met speciale sprays. Ook zijn er zaken zoals laserrubber, bepaalde geschilderde en gecoate items, … die goed gegraveerd en/of gesneden kunnen worden. Met wat research en experimenteren kan er veel meer dan je op het eerste zicht zou denken.

Designparameters

Nu je weet hoe lasersnijden in theorie werkt en met welke materialen je zoal kan werken, hoe begin je er in praktijk aan? Hoe stuur je instructies naar het toestel?

Een lasercutter heeft drie, wel eigenlijk twee of misschien vier modi. We leggen even uit.

  • Je kan lasersnijden. Hierbij beweegt de laserkop volgens een gedefinieerde lijn met voldoende vermogen om door het materiaal te snijden. Merk op: deze lijnen moet je in een tekening als vectorlijnen definiëren. Je hebt dus vectortekensoftware (Adobe Illustrator, Inkscape, CorelDRAW, Vectornator, Amadine, …) nodig, tenzij de tekenopties in je lasercuttersoftware (Lightburn, Beam Studio, …) voor jou voldoende zijn of je enkel met reeds bestaande designs wil werken.
  • Je kan (raster)graveren. Hierbij beweegt de laserkop voortdurend heen en weer, waarbij deze snel aan en uit gaat zoals voorgeschreven door je digitale tekening, een beetje zoals een desktopprinter werkt. Dit geeft een markering op de bovenzijde van je materiaal. Op hout, leer, … is deze markering donker, op acryl, glas, vele gesteenten en metalen, … is deze markering wit/lichter. Je design in vectorsoftware maken is hiervoor aan te raden maar niet strikt noodzakelijk.
  • Dan is er lijngraveren. Als je een vectorlijn zoals in het eerste puntje laat laseren met “te weinig” vermogen, dan zie je een (heel) fijn gemarkeerd lijntje. Dit verschilt van klassiek lasergraveren omdat de laserkop hier wel de lijn volgt en niet nodeloos heen en weer beweegt, daardoor gaat deze methode vaak veel sneller. Keerzijde is dan wel dat je hier enkel lijnen mee kan graveren en geen vlakken kan opvullen (tenzij misschien door zelf een voldoende fijne spiraal te tekenen). Dit is met elke lasersetup te doen: je maakt je design alsof je zou uitsnijden en kiest gewoon andere parameters.
  • Tot slot kan je ook een fotogravure maken. Dit is soort speciale versie van de tweede optie. De laserkop beweegt ook voortdurend heen en weer om de bovenzijde van je materiaal te markeren, maar door te variëren welk vermogen er daadwerkelijk wordt geleverd per pixel kan je, in plaats van een éénkleurige markering, quasi een zwart-witfoto op je materiaal graveren. Hoe makkelijk je dit aan de praat krijgt, hangt nogal af van je lasercuttersoftware/driver.
Illustratie van de verschillende lasermodi in actie.

Waar moet je dus rekening mee houden bij het selecteren of ontwerpen van je design?

  • Als je iets wil snijden of lijngraveren dan heb je een vectortekening nodig (svg, eps, ai, dxf, cdr, amdn, … en sommige pdf’s).
  • Bij voorkeur beperk je je gravure tot één à drie kleuren.
  • Wil je een fotogravure maken, hou er dan rekening mee dat dit enkel op bepaalde materialen een mooi effect zal geven. Je moet voldoende verschillende tinten kunnen graveren wat bijvoorbeeld al niet op elk type hout lukt.
  • Hou er rekening mee dat rastergraveren (over het algemeen) veel meer lasertijd in beslag neemt dan lasersnijden of lijngraveren. Heb je dus een design voor een (grote) gravure met veel fijne lijntjes, overweeg dan of een lijngravure een optie is. Geeft dit je de gewenste uitstraling?
  • Bekijk altijd eens goed de specificaties van het toestel en maak een testje op materialen die je nog niet eerder gebruikte (of bestudeer test- of demostukken van andere gebruikers op hetzelfde toestel). Het heeft weinig zin uren te zitten designen als je snijplank te dik is voor het lasertoestel of een markering in meerdere kleurtinten niet lukt op het gewenste materiaal.

Merk op dat je natuurlijk vrij kan combineren tussen deze lasermodi.

Machineparameters

Oké, je digitale tekening is klaar, hoe krijg je de lasercutter nu zover om dat in realiteit om te zetten? Dat zal natuurlijk enigszins afhangen van je software/driver, maar het helpt als je de concepten kent. Toen we het daarnet over laseren met “te weinig” of “variërend” vermogen hadden, hebben we een beetje onder de mat geveegd dat je dit vermogen op meerdere manieren kan instellen.

Op je toestel heb je drie (misschien vier) in te stellen parameters:

  • Snelheid (speed) bepaalt hoe snel de laserkop beweegt, meestal uitgedrukt in mm/s.
  • Vermogen (power) bepaalt hoeveel vermogen de laser levert. Merk op, dit wordt steeds uitgedrukt als een percentage van het vermogen van het toestel. Je kan deze instelling dus niet zomaar overnemen van iemand die met een ander toestel werkt!
  • Aantal keer (execute) bepaalt hoe vaak de laserkop het voorgeschreven traject herhaalt.
  • Tot slot moet je de afstand tussen de laserkop en het oppervlak van je materiaal goed instellen. Dit wordt ook het focussen van de laser genoemd. Meestal is dit gewoon een extra todootje … maar eens je er wat meer voeling mee hebt, kun je soms leuke effectjes verkrijgen door de laser bewust uit focus te zetten.

Oké, hoe weet je nu welke waarden in elk van die vakjes in te vullen? Het antwoord op die vraag vereist wel wat experimenteerwerk. Dat hangt namelijk sterk af van je materiaal en je toestel. Een goed startpunt is om een klassiek testkadertje uit te snijden; digitale files daarvoor zijn makkelijk te vinden en soms zelfs bij je lasersoftware inbegrepen. Zo zie je welk resultaat verschillende instellingen voor speed en power geven. Wat het aantal keer betreft, dit zal bijna altijd 1 zijn, tenzij je met dik of moeilijk te snijden materiaal aan de slag gaat. Snijden met te veel power geeft namelijk wat ongewenste effectjes zoals brandvlekken, en met erg lage speed snijden gaat nogal, wel ja, traag (en is dan nog niet altijd voldoende).

Een selectie aan testkadertjes.

We horen je al denken, wat heeft traag snijden met dik materiaal te zien? Zoals ook op de testkadertjes te zien bestaat er een soort omgekeerd verband tussen speed en power. Je kan eenzelfde tint van gravure verkrijgen door traag te graveren met weinig power of door snel te graveren met veel power. Als dat niet meteen logisch klinkt, vergelijk de laser die het hout verbrandt eens met een regenbui waar je doorheen loopt. Je wordt kletsnat als je zo snel mogelijk door een stortbui rent, maar ook door aan een slentergangetje door lichte regen te wandelen.

Daarbij nog een tip: probeer te vermijden de lasercutter hoger in te stellen dan 60% power. Het klinkt misschien wat stom om maar een grote helft van de capaciteit te benutten, maar het verlengt significant de levensduur van de laserbuis (min of meer hét item dat je lasersnijder laat lasersnijden).

Conclusie

Deze blogpost bracht natuurlijk nog maar een heel klein topje van de ijsberg wat lasersnijden betreft. We hopen vooral dat je nu een goeie basis hebt om verder te ontdekken wat er met een lasercutter zoal kan (of net niet kan). We brengen in volgende blogposts zeker nog heel wat interessante, nuttige en grappige dingen die we de afgelopen maanden geleerd, getest, ontdekt en gemaakt hebben.

Hopelijk kan je na het lezen van deze post (beter) volgen als iemand over lasersnijden vertelt én (als je dat wil) met een geruster gevoel zelf proberen in bijvoorbeeld een makerspace. Toch nog niet zo’n zin om zelf te gaan proberen maar wel een leuk idee waar deze techniek een match voor lijkt? Stuur ons gerust een berichtje, dan helpen we je met de uitvoering. Of als je wel graag zelf experimenteert en specifieke vragen/onderwerpen hebt waar je graag een blogpost aan gewijd ziet, laat dan hieronder een reactie achter!

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *