3W,5W,10W uv laser

Revisión del láser UV Dewallie 20W

May 29 , 2023

Dewallie was kind enough to contribute a 20W UV laser for us to review and test out. It’s the LA-2 version of the machine with a head rated for 3.8A @ 5V using Pulse Width Modulation (PWM) power control. It’s got a large work envelope of 400mm x 400mm which puts it over twice the size of the popular K40 CO2 lasers (200mm x 300mm). Opening up the package and it’s been broken down into just a few pieces for shipping with a 5 step assembly process:

Mostly assembled out of the box.
The majority of the gantry comes preassembled with the X axis requiring no work at all
Fully assembled by someone with no experience in about 30 minutes

If you have a 3D printer this controller is going to look pretty familiar:

I bet you can drop an additional stepper driver on the open header but you’d still need to reflash the firmware. This looks like a pretty run of the mill GRBL Atmel 3 axis driver board but you’d need firmware or to reverse engineer the pinout to let you install a router motor and run it as a desktop router with a powered Z axis.

The easiest way for us to exhaust the laser was to put it inside our large CO2 laser, you’ll want to build a downdraft table or some form of fume extraction.

Una vez que construimos la máquina, necesitábamos instalar un mejor blindaje. La máquina viene con gafas OD3, que cuando se combinan con la boquilla/cono de asistencia de aire se supone que proporcionan una reducción adecuada del brillo, pero queríamos encerrar completamente el láser y proporcionar una ventana de visualización. $17 y un pedido a J Tech Photonics y teníamos una  ventana de 12″ con protección OD3+  para mantenernos un poco mejor protegidos. Hace un mundo de diferencia en el brillo:

Escudo provisto de fábrica, pero puede ver la cantidad de fuga de luz indirecta (¡brillante!). Proporcionan gafas de seguridad para láser, pero queríamos algo que fuera más fácil de usar/mantener en su lugar.
Con la ventana acrílica OD3+ en su lugar

En adelante a algunos grabados de prueba y cortes. Para enmarcar las expectativas, este es un láser de 20 W y 445 nm, no cortará como nuestro láser de CO2 de 150 W, pero tiene un precio correspondientemente más bajo y requiere un conjunto mínimo de equipos adicionales (sin enfriador/refrigeración por agua, múltiples fuentes de alimentación, etc.). La máquina funciona bien con un funcionamiento lento (<10 mm/seg para corte y grabado vectorial sin movimiento) y necesitará varias pasadas para cortar madera contrachapada. Sus materiales de muestra le dan una idea rápida de lo que puede esperar: etiquetas y láminas de aluminio anodizado para grabar, cartón/cartón, madera contrachapada de 2 mm, etc.

Para comenzar, asegúrese de probar y establecer el enfoque. Una manera fácil de visualizar la altura del foco es colocar un trozo de madera delgada debajo del láser y apoyar un extremo para formar una rampa. Haga que la máquina corte una línea y podrá ver dónde está enfocado el láser en función de lo pequeña que se vuelve la línea:

El lado derecho del corte estaba más cerca de la salida del láser, se puede ver cómo el rayo se ensancha a medida que avanza hacia la izquierda, lo que muestra que está perdiendo el foco.

El fino contrachapado de muestra que proporcionan corta y graba bien:

Provisto de 3 capas de madera contrachapada de 2 mm bien cortada.

Teníamos madera contrachapada de 3 mm para interiores/gabinetes más gruesa que era difícil de cortar:

Elimina alrededor de 0,75 mm por pasada al 90 % de potencia a 5 mm/seg.
Reducir la velocidad no parece ser una buena estrategia, da como resultado mucho más carbón/quemado que tomar muchos bocados pequeños.

Funciona muy bien en el grabado de materiales anodizados:

Las áreas rellenas salieron bien, para demostrar algunos problemas que verá en breve, dejé activado el grabado de línea de alta velocidad y puede ver que el pórtico tiene mucha flexibilidad/movimiento a la velocidad, lo que resulta en un grabado vectorial de baja calidad. La resonancia parece estar principalmente en el eje Y, que es lo que esperaríamos, hay mucha masa que estamos transportando en el eje X que da como resultado la flexión de la correa. Aumentar la tensión del cinturón y colocar refuerzos / refuerzos ayudaría aquí.
Eche un vistazo a las flechas a continuación para tener una mejor idea del problema, puede ver que a 20 mm/s el papel muestra la resonancia, pero cuando se reduce a 10 mm/s casi desaparece por completo, el papel es una excelente manera de visualizar esto porque es se corta tan fácilmente.

Donde sobresalen estos láseres es en el grabado rasterizado.

El grabado con una potencia del 50 % de 40 mm/s resultó limpio y consistente, sin ningún paso del grabado en ambas direcciones. Se ve un poco borroso, pero ese es el plano focal de la cámara.

Donde el rendimiento cae es en el grabado a alta velocidad (>80 mm/s) de objetos detallados. El controlador integrado es un microcontrolador Atmel (Arduino), por lo que la tasa de comando es limitada. Estoy seguro de que el láser puede disparar rápidamente, pero el controlador no está a la altura de la tarea como un controlador láser de procesamiento de señal digital (DSP) mucho más costoso. Es cierto que el controlador DSP le costaría más que todo este láser, por lo que está lejos de ser una comparación de manzanas con manzanas, pero vale la pena mencionarlo:

A la izquierda hay una imagen de estanque koi grabada con PWM en escala de grises de nuestro láser de CO2 de 150 W en una sola pasada, a la derecha hay un intento del mismo archivo en el láser UV a aproximadamente 1/3 de la velocidad.

Donde nos divertimos un poco fue aprovechando el tamaño de punto pequeño y la longitud de onda para cortar calzas de acero de 0.001″. Es posible cortar acero pero no marcarlo sin teñir la superficie para mejorar la absorción.

80 % de potencia de corte de 5 mm/seg a través de calzas de acero de 0,001″

También pudo marcar acero recubierto con Sharpie, el pigmento negro aumenta la absorción del haz y ayuda en la transferencia de calor en lugar de la reflexión.

Sharpie permite que el haz sea absorbido por la superficie en lugar de reflejado, aunque no pudimos perforar material de 0,002″ de espesor, por lo que tiene una capacidad muy limitada.
Después de limpiar el tinte Sharpie con acetona, también es interesante la zona afectada por el calor que retiene el tinte en el perímetro del corte superior. Parece que el Sharpie puede resistir el calor y resiste más fácilmente los solventes.
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