Làm thế nào để bắt đầu với việc cắt laser? – Hướng dẫn cho người mới bắt đầu
Làm thế nào để bắt đầu với việc cắt laser? – Hướng dẫn cho người mới bắt đầu
Máy cắt Laser là công cụ tuyệt vời mang đến khả năng tạo ra nhiều thứ khác nhau. Từ những chiếc hộp đơn giản đến khắc đồ họa chi tiết vào gỗ hoặc xây dựng các vật thể ba chiều phức tạp. Trong hướng dẫn dành cho người mới bắt đầu này, tôi sẽ giải thích những điều cơ bản về cách hoạt động của máy cắt laze. Cho bạn thấy một số ví dụ về những thứ có thể được chế tạo bằng laze và cách tạo ra các thiết kế để cắt hoặc khắc laze. Bạn cũng sẽ tìm hiểu vật liệu nào có thể được sử dụng và cách tiếp cận máy cắt laser.
Máy cắt laser là gì? Bản vẽ cắt laser
Máy cắt laser là một loại máy được điều khiển bằng máy tính, sử dụng chùm tia laser để cắt hoặc khắc vật liệu một cách chính xác. Tia laze về cơ bản chỉ là ánh sáng có độ tập trung cao, được khuếch đại cao. Chùm tia laze làm cho vật liệu bị đốt cháy cục bộ, tan chảy hoặc bốc hơi. Loại vật liệu mà tia laser có thể cắt tùy thuộc vào loại tia laser và công suất của máy cụ thể.
Thuật ngữ “Laser” là từ viết tắt của “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Công nghệ laser được phát triển vào những năm 1960. Có nhiều loại máy cắt laser khác nhau.
Hướng dẫn này sẽ tập trung vào laser khí và laser CO2 nói riêng. Vì loại này được sử dụng phổ biến nhất bởi những người có sở thích và doanh nghiệp nhỏ. Các loại khác, chẳng hạn như laser sợi quang hoặc tinh thể, hầu hết được sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp.
Máy cắt laser CO2 có khả năng cắt và khắc nhiều loại vật liệu phi kim loại như gỗ, giấy, acrylic, vải và da. Để biết thêm tài liệu và chi tiết, hãy xem tại đây.
Làm thế nào để một máy cắt laser hoạt động?
Trong máy cắt laser CO2, chùm tia laser được tạo ra trong một ống chứa đầy khí CO2. Tiếp theo, với sự trợ giúp của gương và thấu kính, chùm tia laser được hướng tới đầu laser và tập trung vào bề mặt vật liệu.
Động cơ được điều khiển bằng điện tử di chuyển đầu laser để cắt hoặc khắc hình dạng mong muốn vào vật liệu phôi. Hình dạng được xác định bởi một tệp đầu vào có thể là hình ảnh vector hoặc raster.
Khi tia laser chiếu vào vật liệu, một khu vực rất nhỏ sẽ bị nung nóng trong thời gian cực ngắn, khiến vật liệu tan chảy, cháy hoặc bốc hơi.
Bạn có thể làm gì với máy cắt laser?
Nói chung, có ba nhiệm vụ mà máy cắt laser có thể thực hiện:
- Cắt
- Khắc
- Đánh dấu cắt
Khi chùm tia laser đi xuyên qua vật liệu của phôi, nó sẽ tạo ra một vết cắt. Cắt laser nói chung là rất chính xác và sạch sẽ. Hình thức của các cạnh cắt phụ thuộc vào vật liệu.
Ví dụ, các cạnh của gỗ đã cắt có màu nâu đậm hơn gỗ nguyên bản. Các cạnh của acrylic không đổi màu và có độ bóng đẹp sau khi cắt laser. Vết cắt của máy cắt laser rất nhỏ. Thuật ngữ kerf dùng để chỉ chiều rộng của rãnh được tạo ra trong khi cắt. Điều này thay đổi từ vật liệu này sang vật liệu khác và cũng phụ thuộc vào các cài đặt cụ thể của laser.
Đối với nhiều vật liệu, vết cắt sẽ nằm trong khoảng từ 0,05 mm (0,002 in) đến 0,5 mm (0,02 in). Tranh điêu khắc Nó được gọi là khắc khi chùm tia laser loại bỏ các phần của vật liệu trên cùng nhưng không cắt hết vật liệu. Đánh dấu là khi tia laser không loại bỏ vật liệu, ví dụ như làm thay đổi màu sắc của vật liệu.
Với máy cắt laser CO2, việc đánh dấu chủ yếu được sử dụng khi làm việc với kim loại. Một giải pháp đánh dấu (ví dụ: CerMark hoặc Enduramark) được áp dụng trên bề mặt phôi. Sau khi làm khô dung dịch đánh dấu, việc khắc được thực hiện. Nhiệt từ tia laser liên kết dung dịch với kim loại, dẫn đến một vết vĩnh viễn.
Cách bắt đầu cắt laser trong 4 bước
Bạn muốn cắt laser thiết kế của riêng bạn? Dưới đây là tổng quan từng bước về những gì bạn cần xem xét để biến điều đó thành hiện thực.
1. Trả lời câu hỏi: Tôi có cần mua máy cắt laser không?
Trong nhiều trường hợp, câu trả lời sẽ là không – bạn không cần mua máy cắt laser. Có rất nhiều lựa chọn khác để có được quyền truy cập vào máy cắt laser: không gian nhà sản xuất.
Nếu bạn muốn có một số trải nghiệm thực tế với máy cắt laser, tôi khuyên bạn nên tìm kiếm một không gian sản xuất tại địa phương. Không gian sáng tạo – đôi khi còn được gọi là phòng thí nghiệm sáng tạo hoặc không gian tin tặc – là không gian làm việc hợp tác để sáng tạo và học tập.
Họ cung cấp nhiều loại thiết bị như máy in 3D, máy CNC, bàn ủi hàn và thường là cả máy cắt laser! Ưu điểm lớn của không gian sản xuất là những người khác ở đó thường rất hữu ích và họ cũng thường cung cấp các khóa học về cách vận hành máy của họ. Có nhiều loại không gian sản xuất khác nhau, một số là phi lợi nhuận, một số khác hoạt động dựa trên tư cách thành viên hoặc tính phí sử dụng thiết bị. Kiểm tra xem có không gian sản xuất nào gần đó không.
Trường học, cao đẳng và đại học
Đặc biệt nếu bạn là sinh viên thì các trường phổ thông, cao đẳng, đại học cũng là địa chỉ tốt để tìm kiếm máy cắt laser.
Dịch vụ cắt laser
Lựa chọn thứ ba là sử dụng dịch vụ cắt laser. Khi làm việc với dịch vụ cắt laser, bạn chỉ cần:
- Gửi cho họ file của mình
- Chọn chất liệu
- Và sau đó công ty sẽ tiến hành cắt và vận chuyển thành phẩm cho bạn.
Mua máy cắt laser
Nếu bạn mới bắt đầu cắt laser, tôi khuyên bạn nên thử một trong các tùy chọn ở trên trước khi tìm mua máy cắt laser, để có một số kinh nghiệm và tìm ra tính năng nào là quan trọng nhất đối với bạn.
Ngay cả khi chỉ nhìn vào laser CO2, vẫn có rất nhiều loại máy laser khác nhau có sẵn và sự lựa chọn không ngừng tăng lên. Phạm vi giá rất lớn, với hàng nhập khẩu cấp đầu vào của Trung Quốc có giá khởi điểm khoảng 500 EUR/USD và máy cấp chuyên nghiệp có giá vài 10.000 EUR/USD.
2. Những vật liệu nào có thể được cắt hoặc khắc bằng tia laser?
Máy laser CO2 có khả năng cắt và khắc nhiều loại vật liệu. Tuy nhiên, cũng có những vật liệu không thể xử lý được. Điều này có thể là do tia laser không thể cắt xuyên qua vật liệu hoặc do khí độc sẽ hình thành. Ngoài ra, không thể sử dụng các vật liệu rất dễ cháy.
Tùy thuộc vào công suất và các thông số kỹ thuật khác của máy bạn đang sử dụng, độ dày vật liệu tối đa có thể cắt sẽ khác nhau. Công suất của máy cắt laser được đo bằng Watt. Mức công suất thông thường nằm trong khoảng từ 30 Watt đến 120 Watt. Laser có công suất cao hơn hầu hết chỉ được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
Những vật liệu không nên cắt hoặc khắc bằng tia laser
Có những vật liệu không bao giờ được xử lý bằng tia laser vì điều này sẽ dẫn đến việc tạo ra khí độc hoặc bụi cũng có thể làm hỏng máy. Những tài liệu này bao gồm (nhưng không giới hạn):
- Da và da nhân tạo có chứa crom (VI)
- Sợi cacbon (Carbon)
- Polyvinyl clorua (PVC)
- Polyvinyl butyrale (PVB)
- Polytetrafluoroethylene (PTFE /Teflon)
- Oxit berili
- Bất kỳ vật liệu nào có chứa halogen (flo, clo, brom, iốt và astatine), nhựa epoxy hoặc phenolic.
3. Làm thế nào để tạo ra một thiết kế để cắt hoặc khắc laser?
Hầu hết các máy cắt laser CO2 hoạt động rất giống máy in phun hàng ngày của bạn. Máy cắt laser đi kèm với các trình điều khiển cụ thể giúp chuyển đổi hình ảnh từ máy tính thành định dạng mà máy cắt laser có thể đọc được.
Khi làm việc với máy cắt laser, điều quan trọng là phải biết sự khác biệt giữa hình ảnh vector và hình ảnh raster. Cả hai loại tệp hình ảnh đều có thể được xử lý nhưng hình ảnh raster chỉ có thể được sử dụng để khắc chứ không phải để cắt. Một hình ảnh vector lưu trữ tất cả các đường nét và màu sắc dưới dạng công thức toán học. Hình ảnh raster dựa trên pixel. Có nghĩa là hình được tạo thành từ nhiều ô vuông nhỏ. Hình ảnh vector có thể được phóng to mà không làm giảm chất lượng. Trong khi hình ảnh raster sẽ bắt đầu “pixel hóa” ở một mức phóng to nhất định.
Các loại tệp vectơ: SVG, EPS, PDF, DXF, DWG, CDR (CorelDRAW), AI (Adobe Illustrator)
Các loại tệp raster: JPG, PNG, GIF
Bạn có thể sử dụng phần mềm bạn chọn miễn là bạn xuất tệp của mình ở định dạng phù hợp. Dưới đây là một số ví dụ về phần mềm thiết kế đồ họa.
Thiết kế 2D:
- Inkscape (miễn phí, mã nguồn mở)
- QCAD (miễn phí, mã nguồn mở)
- CoreIDRAW
- Adobe Illustrator
- AutoCAD
Thiết kế 3D:
- Autodesk Fusion 360 (miễn phí cho người có sở thích và doanh nghiệp nhỏ)
- Blender (miễn phí, mã nguồn mở)
- FreeCAD (mã nguồn mở miễn phí)
- Sketchup
- Tinkercad (miễn phí)
- Solidworks
- Onshape
Cài đặt chung
Điều đầu tiên cần được xem xét là kích thước vật liệu của bạn (kích thước tối đa mà giường laser có thể chứa). Điều này xác định kích thước tối đa của thiết kế của bạn. Nói chung, bạn nên đặt khu vực làm việc ở kích thước này.
Chế độ màu phải được đặt thành RGB. Các màu khác nhau thường được sử dụng để chỉ định các quy trình khác nhau. Ví dụ:
- Màu đỏ có thể được sử dụng cho tất cả các bộ phận sẽ được cắt
- Màu đen sẽ được sử dụng để khắc.
Tạo một tập tin để cắt laser
Như đã giải thích trước đây, trong quá trình cắt, tia laser bắn một chùm tia liên tục vào vật liệu để cắt xuyên qua nó. Để biết nơi cắt máy laser cần có đường dẫn vectơ làm tệp đầu vào. Chỉ đồ họa vector có độ dày đường kẻ nhỏ nhất có thể (điều này tùy thuộc vào phần mềm bạn đang sử dụng) mới bị cắt bằng tia laser. Tất cả các đồ họa khác, như hình khối hoặc đường kẻ dày hơn, sẽ không bị cắt.
Khi cắt văn bản hoặc các hình dạng phức tạp khác, bạn hãy cân nhắc rằng các phần ở giữa không được kết nối – như phần bên trong của chữ “O” – sẽ rơi ra ngoài. Tùy thuộc vào thiết kế mong muốn của bạn, bạn có thể muốn ngăn chặn điều này. Ví dụ: đối với văn bản, bạn có thể sử dụng phông chữ stencil trong đó tất cả các phần bên trong của các chữ cái được kết nối với các phần bên ngoài.
Tạo tập tin để khắc laser
Khi khắc bằng tia laser, người ta có thể phân biệt giữa khắc vector và khắc raster. Khắc vector về cơ bản giống như cắt, điểm khác biệt duy nhất là:
- Công suất khắc thấp hơn nên tia laser chỉ loại bỏ các phần của vật liệu
- Và không cắt xuyên qua.
Để khắc raster, tệp đầu vào có thể là tệp vectơ hoặc hình ảnh raster. Trong quá trình khắc raster, hình ảnh được khắc bằng tia laser theo từng dòng, từng pixel. Quá trình này tương tự như cách máy in phun sử dụng mực. Nhưng thay vì sử dụng mực, vật liệu sẽ bị loại bỏ bởi chùm tia laze.
Khắc hoạt động cho các hình dạng đơn giản cũng như cho các hình ảnh phức tạp. Ảnh cần được chuyển thành ảnh thang độ xám để được khắc.
4. Sử dụng máy cắt laser như thế nào?
Khi bạn đã sẵn sàng cho thiết kế của mình, đã đến lúc thực hiện bước cuối cùng – cắt laser. Máy cắt laser là cỗ máy rất mạnh mẽ. Bạn có thể tạo ra những điều tuyệt vời với chúng nhưng chúng cũng tiềm ẩn nguy hiểm. Vì vậy trước tiên hãy cảnh báo trước.
Trước khi sử dụng máy cắt laser, trước tiên hãy đảm bảo bạn đã đọc và hiểu tất cả các hướng dẫn an toàn đi kèm với nó. Ngoài ra, hãy lưu ý rằng bước sóng của tia laser CO2 nằm trong phần Hồng ngoại của quang phổ ánh sáng. Vì vậy mắt người không thể nhìn thấy được. Chấm đỏ mà bạn nhìn thấy ở nhiều máy trên bề mặt vật liệu chỉ là công cụ hỗ trợ định vị, chứ không phải tia laze thực sự thực hiện quá trình cắt.
Sự chuẩn bị
Trước hết, hãy kiểm tra xem vật liệu của bạn có vừa với khu vực làm việc của máy cắt laser hay không và cắt nó theo kích thước nếu cần. Ngoài ra, hãy chuẩn bị thực hiện một số vết cắt hoặc chạm khắc thử nghiệm và mang theo một số vật liệu dự phòng bên mình. Bạn không nhất thiết cần thêm bất kỳ công cụ nào khi làm việc với máy cắt laser. Nhưng theo kinh nghiệm của tôi, công cụ sau có thể hữu ích.
Dao tiện ích:
Để cắt những vật liệu không thể cắt hết bằng máy cắt laze hoặc để cắt giấy và bìa cứng theo kích cỡ.
Băng họa sĩ/Băng che:
Sử dụng nó để che bề mặt vật liệu của bạn nhằm ngăn vết cháy và dán các vật liệu nhẹ.
Thước đo/thước đo:
Để đo kích thước và đảm bảo vật thể cuối cùng của bạn có kích thước phù hợp.
Cài đặt
Bốn cài đặt quan trọng nhất của máy cắt laser là công suất, tốc độ, tần số và khoảng cách lấy nét.
Công suất
Xác định công suất đầu ra của laser. Thông thường có thể được đặt từ 0 đến 100% (công suất tối đa). Công suất cao được sử dụng để cắt các vật liệu dày. Công suất thấp hơn được sử dụng để khắc và cắt các vật liệu mỏng như giấy.
Tốc độ:
Xác định tốc độ di chuyển của đầu laser. Để khắc và cắt vật liệu mỏng, tốc độ thường được đặt (gần) ở mức tối đa.
Tần số (Hz, PPI):
Thông số tần số chỉ định số xung laser mỗi giây. Tần số phụ thuộc hoàn toàn vào vật liệu được sử dụng. Ví dụ: cắt gỗ tốt nhất ở tần số khoảng 500 đến 1000 Hz và đối với acrylic. Nên cắt ở tần số 5000 đến 20000Hz để đạt được cạnh mịn.
Lấy nét:
Như đã giải thích trước đó, có một thấu kính lấy nét bên trong đầu laser. Điểm lấy nét (nơi chùm tia laze mỏng nhất) phải nằm trên bề mặt vật liệu hoặc hơi thấp hơn một chút đối với hầu hết các ứng dụng. Để đảm bảo điều này, vật liệu cần phải cách ống kính một khoảng nhất định. Khoảng cách chính xác phụ thuộc vào loại thấu kính lấy nét được sử dụng. Nhiều máy laser có bệ gắn động cơ có thể di chuyển lên xuống để đặt khoảng cách lấy nét. Ngoài ra, vị trí của bề mặt vật liệu a phải được điều chỉnh bằng tay.
Vì vậy, bây giờ bạn đã hiểu cơ bản về các cài đặt có sẵn, bạn có thể tự hỏi làm cách nào để tìm được cài đặt phù hợp cho dự án của mình? Điểm khởi đầu tốt là hướng dẫn sử dụng máy cắt laser. Thường thì bạn sẽ tìm thấy các cài đặt được đề xuất cho nhiều tài liệu. Nếu bạn đang làm việc trên một tia laser được chia sẻ trong không gian nhà sản xuất, thường có các danh sách có sẵn các cài đặt được đề xuất.
Đã đến lúc cắt!
Cuối cùng, bạn nên chuẩn bị để thực hiện những vết cắt đầu tiên của mình. Có thể mất vài lần thử để tìm cài đặt lý tưởng cho tài liệu của bạn. Luôn chỉ thay đổi một thông số trong quá trình kiểm tra. Ví dụ: bắt đầu với sức mạnh bằng cách kiểm tra các giá trị khác nhau với mức tăng 5-10%. Khi bạn hài lòng với kết quả của mình, đừng quên ghi lại các cài đặt của bạn để tham khảo sau này.
