Láseres CNC para corte y grabado

 (jacquesmattheij.com)
1 puntos por GN⁺ 2024-01-28 | 1 comentarios | Compartir por WhatsApp
  • Las cortadoras y grabadoras láser CNC de bajo costo ya pueden comprarse por menos de 1.000 dólares, pero un láser con potencia útil se parece más a un equipo que requiere refuerzos de seguridad que a un producto listo para usar, debido al riesgo de daño ocular, incendio y gases tóxicos.
  • La operación segura empieza por no usar tal cual los marcos abiertos: un gabinete cerrado, extracción hacia el exterior, interlocks, paro de emergencia, estructura ignífuga, extintor y detección de incendios son requisitos básicos.
  • La decisión de compra debe basarse no en la potencia eléctrica de entrada, sino en la potencia óptica real (W), la longitud de onda, la estructura del cabezal, el área de trabajo, el air assist, la precisión, la velocidad de corte y la calidad del gabinete.
  • Los láseres de diodo son adecuados para madera, papel y grabado de algunas superficies, pero no para cortar metal; los láseres de fibra son fuertes en metales, y los láseres de CO2 son más versátiles, pero más caros y difíciles de mantener.
  • La calidad del resultado depende del archivo de diseño, la conversión a G-Code, el enfoque y el tamaño del punto, la limpieza de las lentes, el flujo de aire, la sujeción del material y las pruebas de potencia y velocidad por material, por lo que se requiere experimentación repetida para cada máquina.

Equipo cuyo punto de partida es la seguridad

  • Una cortadora láser CNC puede causar lesiones permanentes o ceguera por la luz concentrada y el humo y los gases generados durante el corte.
  • Entre los láseres con potencia suficiente para cortar y grabar de manera útil no existe un “láser seguro”, y no se debe confiar tal cual en las imágenes promocionales de los fabricantes que muestran marcos abiertos o equipos instalados en interiores.
  • Como el riesgo de incendio es alto, la regla básica es prohibir la operación sin supervisión; si usarlo resulta demasiado exigente, un makerspace local con requisitos de seguridad adecuados puede ser una mejor opción.

  • Gabinete y respuesta ante emergencias

    • Los láseres de marco abierto no deben usarse tal cual y deben operarse siempre dentro de un gabinete.
    • Esto no cambia aunque el fabricante muestre fotos o videos usándolos en espacios residenciales.
    • Es mejor no usarlos en espacios habitables, y los niños y las mascotas deben mantenerse alejados del láser mientras está en funcionamiento.
    • El gabinete debe estar ventilado, y el sistema de extracción debe poder procesar varias veces por minuto el volumen del gabinete, además del caudal de aire que introduce el air assist.
    • La extracción debe filtrarse sin fugas y luego expulsarse al exterior, lejos de estructuras donde haya personas.
    • Si hay una ventana, debe filtrar la longitud de onda del láser utilizado, y es más seguro observar mediante una cámara.
    • Aunque el fabricante diga que no hace falta ventilación, la ventilación del gabinete sí es necesaria.
    • El gabinete necesita interlocks, y cuando se abra la puerta la máquina debe quedar completamente desactivada, como con un paro de emergencia.
    • En el exterior debe haber un interruptor de paro de emergencia que corte la energía de todo el sistema.
    • Si es posible, también puede usarse una barrera óptica que cree un perímetro inaccesible durante la operación.
    • El gabinete debe tener una estructura ignífuga, y el piso debe soportar un impacto directo continuo del láser detenido a máxima potencia con el cabezal en su posición más baja.
    • Cerca del gabinete se necesita un extintor de capacidad suficiente y un sistema de detección de incendios.

  • Materiales que hay que evitar y protección ocular

    • Algunos materiales no deben cortarse ni grabarse.
    • El PVC no debe cortarse ni grabarse bajo ninguna circunstancia, ya que puede generar cloruro de hidrógeno.
    • El policarbonato no debe cortarse ni grabarse salvo que se pueda trabajar en una atmósfera inerte, como nitrógeno.
    • El cuero no se recomienda porque huele fuerte y puede ser peligroso; si aun así se trabaja, deben evitarse los materiales curtidos con cromo.
    • Los límites de potencia segura varían según la longitud de onda, y el daño por láser puede ser difícil de notar al principio porque el cerebro lo compensa.
    • Hay que conseguir gafas de protección de alta calidad adecuadas para la longitud de onda del láser en un proveedor confiable.
    • Las gafas de protección no sustituyen al gabinete, y deben usarse siempre cerca de un láser encendido.
    • No solo el haz directo, sino también la luz reflejada, puede causar daños graves.
    • Los láseres de luz visible de 380 a 750 nm, en especial los láseres de diodo baratos, pueden crear la falsa impresión de ser seguros porque el haz se ve.
    • La luz de más de 1 mW puede ser peligrosa.
    • Un haz visible puede ser más difícil de bloquear y también puede filtrarse en otras frecuencias.
    • Los láseres de fibra que usan IR de 1064 nm pueden ser muy peligrosos porque el ojo enfoca la luz, pero no hay reflejo de parpadeo ni de evasión.
    • Los equipos de infrarrojo lejano, como CO2, tienen un haz invisible, y el ojo puede lesionarse antes de que se perciba el daño.
    • Todo láser con potencia suficiente para cortar y grabar debe operarse dentro de un gabinete, y debe apagarse automáticamente si el gabinete se abre.

La posición de los láseres CNC de bajo costo

  • Los equipos CNC se han abaratado continuamente desde la década de 1980, pero durante mucho tiempo las cortadoras láser fueron caras, poco potentes, grandes, pesadas y de alto consumo eléctrico.
  • Hoy ya se pueden comprar cortadoras y grabadoras láser CNC funcionales por menos de 1.000 dólares.
  • Los equipos de bajo costo no pueden perforar acero grueso como los industriales, pero funcionan bien para cortar madera y diversos materiales, y para grabar texto e imágenes sobre superficies adecuadas.
  • Una cortadora láser es una herramienta de manufactura sustractiva que elimina del material las partes que no se necesitan.
    • Puede cortar más profundo que una cortadora de cuchilla rotativa.
    • A diferencia de una cortadora con troquel, no tiene costos de preparación.
    • Es relativamente más barata que un chorro de agua, aunque el borde de corte de materiales inflamables puede quemarse ligeramente.
    • A diferencia de una cortadora de plasma, también puede cortar materiales no conductores.
  • No funciona como una impresora 3D, donde la mayor parte del material de entrada se convierte en el producto; tampoco es raro que genere 20 a 30% de desperdicio.

Historia y tipos de cortadoras láser

  • Las cortadoras láser existen desde 1965, pero incluso a mediados de la década de 1980 eran tan caras que rara vez se veían en el campo.
  • Los primeros láseres debían cortar materiales con una densidad de energía muy alta y, al mismo tiempo, usar óptica de precisión.
    • La estructura hacía que el haz saliera de un tubo de cuarzo con camisa de vidrio refrigerada por agua, atravesara espacio libre y llegara al material pasando por un espejo del eje X, un espejo del eje Y y una lente de enfoque.
  • Más adelante aparecieron los láseres de fibra, que usan láseres de estado sólido y etapas de amplificación por fibra, lo que permitió un corte más eficiente con un tamaño de punto más pequeño.
  • Un gran impulsor de la caída de costos fueron los láseres de diodo que aportó la industria de semiconductores.
    • Los equipos a los que es más probable que accedan aficionados o pequeños negocios son los láseres de diodo y equipos de gama industrial más pequeños y ligeros.

Especificaciones que conviene revisar antes de comprar

  • Al elegir una cortadora láser, hay que mirar en conjunto la potencia óptica, la estructura del cabezal, la longitud de onda, el área de trabajo, el air assist, la precisión, la velocidad de corte, el gabinete y el tipo de láser.
  • Los equipos disponibles en el mercado se fabrican mayormente en Asia, y varían en presencia y calidad del gabinete, así como en potencia.
  • Los láseres de diodo baratos pueden servir como herramientas prácticas, pero desde el punto de vista de la seguridad no pueden usarse tal cual, así que es más realista verlos como un kit o un punto de partida.

  • Potencia óptica y estructura del cabezal

    • La potencia de una cortadora láser debe evaluarse por su potencia óptica en W.
    • Algunos fabricantes promocionan la potencia eléctrica de entrada para hacer que el equipo parezca más potente de lo que realmente es.
    • Algunos fabricantes de láseres de diodo baratos exageran incluso cuando indican la potencia óptica.
    • Los láseres industriales de tubo o de fibra de miles de W pueden cortar alrededor de 10 mm de acero dulce, pero un láser de diodo básico de 40 W no es adecuado para cortar metal.
    • Un láser de 5 W no puede cortar mucho, y si corta, lo hace lentamente.
    • Un cabezal de láser de diodo está compuesto por uno o más diodos láser, espejos y lentes para combinar haces, y una lente de enfoque.
    • A igual potencia, cuanto menor sea el número de diodos, más pequeño será el punto y más concentrada estará la potencia, aunque los diodos pueden calentarse más y tener una vida útil más corta.
    • Los cabezales de corte potentes suelen tener ventiladores de enfriamiento; si el ventilador se bloquea o falla, el cabezal puede dañarse rápidamente.
    • Cuanto mayor sea la potencia, más profundo o más rápido se puede cortar, y también se pueden cortar materiales que antes no se podían cortar.
    • Un cabezal con arreglo de 6 diodos mostró un rendimiento aproximadamente 3 a 4 veces mejor que un solo diodo de 5 W, no 6 veces, y también produjo más spillover alrededor del borde de corte.
    • El tamaño del punto afecta directamente el ancho de corte y el overspill.
    • El kerf superficial de un láser de diodo puede ser de alrededor de 0,4 mm.
    • En uniones a presión, una corrección de alrededor de 0,1 mm puede lograr fricción sin adhesivo.
    • Un cabezal nominal de 30 W pudo cortar madera blanda de 18 mm y contrachapado basado en madera blanda, y en buenas condiciones cortó a una velocidad de alrededor de 250 mm/min.

  • La opción de equipos industriales usados

    • Si se empieza con fines comerciales, un equipo industrial usado de fibra o CO2 también puede ser una alternativa.
    • Los equipos industriales no son para aficionados; son pesados, grandes y consumen mucha energía, pero su volumen de producción supera ampliamente al de los equipos para hobby.
    • Evaluar equipos usados requiere experiencia, y los costos de piezas y servicio pueden ser altos.
    • Después de adquirir diseño y experiencia primero con un láser de diodo barato, a largo plazo un equipo industrial puede verse como una mejor inversión.

Longitud de onda, área de trabajo, aire, precisión

  • Características según la longitud de onda

    • La longitud de onda del láser es una característica que define el color, y los láseres de diodo suelen estar en el rango de luz visible violeta a azul de 400~470nm
    • Algunos materiales absorben bien esta longitud de onda, pero otros la reflejan, por lo que la mayor parte de la potencia no es absorbida por la pieza de trabajo
    • Las longitudes de onda más largas tienden a ser más adecuadas para materiales difíciles como los metales, pero no existen láseres de diodo que puedan cortar metal de forma estable o con un espesor útil
    • Los láseres de fibra suelen estar en el rango infrarrojo a infrarrojo profundo de 780~2200nm y son adecuados para cortar metales
    • Los láseres de CO2 usan longitudes de onda de 9.3~10.6µm, mucho más largas que las de fibra o diodo
    • Los láseres de luz visible basados en diodos son, en ciertos aspectos, más peligrosos que los láseres IR industriales
    • Normalmente se envían sin gabinete
    • No tienen un interlock que apague el láser cuando el usuario accede al interior
    • El haz de luz visible es difícil de bloquear y puede filtrarse a otros espectros
    • Si se usa un cabezal infrarrojo, se necesita un equipo con láser piloto de luz visible para saber dónde está el haz

  • Área de trabajo

    • Un área de trabajo grande permite piezas más grandes y trabajos más largos, y puede reducir desperdicio mediante nesting
    • El equipo de ejemplo usa un área de trabajo de 61×61cm, un tamaño de máquina de 70×80cm y un gabinete de 1m×84cm con más de 1m de altura
    • Es difícil usar el 100% de toda el área de trabajo
    • Se pierde parte del área por fijaciones, topes de fin de carrera, encuadre y para evitar cortes en el aire cerca de los bordes
    • A menudo se puede usar casi todo un eje, pero en el otro eje se suele perder parte de los laterales

  • Air assist

    • En una cortadora, el air assist es casi indispensable
    • En equipos de 20~40W, normalmente se usan alrededor de 10~15L/min
    • El air assist retira los fragmentos de material que el láser ya alcanzó, lo que permite cortar más profundo
    • Si hay demasiado aire, la pieza puede enfriarse más rápido de lo que el láser la calienta, produciendo el efecto contrario

  • Precisión y velocidad

    • Una cortadora láser común puede tener una precisión de alrededor de 0.1mm, un nivel muy alto para este rango de precio
    • La precisión de repetición depende de cómo los motores accionan el gantry y el cabezal
    • Por lo general se desliza sobre rodamientos y se mueve mediante correas y engranes del motor
    • Los motores suelen ser stepper y no servos, por lo que si se pierden pasos, la pieza puede fallar de inmediato
    • Como no hay fuerza de reacción de una herramienta, el problema de pérdida de pasos puede ser menor que en una fresadora
    • La máquina debe estar ensamblada en escuadra e instalada nivelada para que la profundidad de corte y la penetración sean consistentes en toda la superficie de trabajo
    • La velocidad de corte está limitada principalmente por la potencia del cabezal láser, mientras que la velocidad de desplazamiento se ve afectada por el peso del gantry en la dirección Y y del cabezal en la dirección X, el tamaño de los motores stepper, la estabilidad de la fuente de alimentación y la fricción

Instalación y software de operación

  • Requisitos de instalación

    • Una cortadora láser debe instalarse necesariamente dentro de un gabinete
    • El proceso de corte no es limpio y a veces produce mucho humo, que puede ser muy dañino al respirarlo
    • Los equipos con air assist necesitan una toma de aire limpio para reducir la contaminación del sistema óptico
    • La ventana del gabinete debe permitir ver el interior, pero bloquear una gran parte de la luz láser
    • Debajo de la superficie de trabajo debe haber una estructura ignífuga, y debe haber medios para apagar un incendio real
    • En una emergencia, se debe poder cortar la energía rápidamente aunque se pierda la pieza; se puede usar un mushroom switch rojo grande o una regleta con interruptor
    • Cortar PVC está totalmente prohibido por el riesgo de gases tóxicos, corrosión, lesiones y muerte

  • G-Code y software de control

    • La mayoría de los láseres se comunican con la computadora anfitriona mediante serial-over-USB, y el lenguaje de control es G-Code
    • G-Code se usa ampliamente para controlar equipos de fabricación como tornos, fresadoras, cortadoras láser y taladros de coordenadas
    • Escribir G-Code directamente es engorroso, por lo que normalmente se usa software de diseño junto con software de conversión a G-Code
    • Algunos ejemplos de software orientado a consumidores son:
    • Hay una mezcla de productos gratuitos y comerciales, y conviene elegir considerando el flujo de trabajo, el soporte de formatos de archivo, si hay errores de importación y las pruebas por material y espesor

  • Correcciones de corte que el software pasa por alto

    • Los softwares de drivers láser revisados pasaban por alto parte del know-how de campo y también tenían errores sutiles
    • La compensación de radio es una función que mejora la precisión desplazando la ruta en la mitad del ancho del haz
    • Las curvas externas deben compensarse hacia afuera, y las curvas internas hacia adentro
    • Sin embargo, el software puede confundir el interior con el exterior
    • El método correcto es aplicar el offset hacia el lado del scrap, pero el archivo de entrada no siempre contiene información de scrap
    • Al atravesar materiales gruesos, se usa un método que comienza en el área de scrap y entra en espiral hacia el borde de la pieza, de modo que el láser golpee la pieza mientras siempre está en movimiento
    • Si el punto es asimétrico, hay que cortar más lento según la dirección para obtener resultados consistentes
    • Como la mayoría del software no puede ajustar la velocidad por dirección, termina reduciéndose a la velocidad mínima que permite atravesar en todas las direcciones
    • En ese caso, la velocidad de corte baja y puede perderse precisión en un eje

Herramientas de diseño y formatos de archivo

  • Para cortar un material, primero se necesita un diseño; se puede crear directamente, comprarlo o modificar diseños u obras existentes
  • También hay generadores gratuitos de diseños para cortadoras láser que crean patrones personalizados automáticamente
  • La herramienta de diseño depende del perfil del usuario
    • Si tiene perfil artístico, un programa de drawing
    • Si es ingeniero, CAD
    • Si es programador, una herramienta de parametric design puede ser adecuada
  • Herramientas de ejemplo
    • Interactive CAD: Tinkercad, Rhino, Blender, AutoCad, Sketchup
    • Drawing: Gimp, Inkscape, PhotoShop, Illustrator
    • Parametric CAD: SOLVESPACE, OpenSCAD
  • Como formatos intermedios de archivo para corte, se usan comúnmente SVG, DXF, JPG
  • Es importante que el software del driver láser pueda importar con precisión y sin conversión el formato exportado por el software de diseño
  • Recursos de diseño

Compatibilidad por material y pruebas

  • Los resultados de corte y grabado pueden variar mucho, desde excelentes hasta inutilizables, según la potencia de la máquina, la velocidad de desplazamiento, el estado del sistema óptico y el estado del material
  • No se deben cortar materiales nuevos a menos que haya 100% de certeza de que son seguros; primero hay que revisar la hoja de datos de seguridad y hacer búsquedas para evaluar si vale la pena intentarlo y cuáles son los riesgos
  • Software como LightBurn ofrece funciones de cupones de prueba de materiales, y la mayoría de los controladores láser admiten funciones similares

  • Madera

    • La madera es un buen material para corte láser
    • Un láser de potencia media puede cortar madera de algunos mm con relativa facilidad; si la potencia es baja, será más lento y habrá mayor posibilidad de quemado
    • Los láseres de diodo cortan bien incluso maderas blandas gruesas, pero tienen dificultades con las hardwood de alta densidad
    • En la engineered wood, el adhesivo también se evapora, por lo que el manejo del humo debe hacerse con más responsabilidad
    • Si no te gustan los bordes oscuros del corte, puedes hacer la pieza unos 0.1mm más grande y lijarla
    • La madera cortada puede conservar olor a quemado durante mucho tiempo
    • Se puede reducir con lijado, pintura, laca o sandblasting ligero
    • El olor puede tardar hasta varios meses en desaparecer
    • El contrachapado usa distintos tipos de adhesivo; si hay líneas negras delgadas entre las capas, podría tratarse de phenolic resin y puede ser más difícil de cortar

  • Pruebas en madera con un cortador nominal de 30W

    • Contrachapado de abedul
      • 2.6mm: 60% de potencia, 700mm/min, 1 pass
      • 4.1mm/5.5mm: 60% de potencia, 450mm/min, 1 pass
      • 7.8mm: 60% de potencia, 200mm/min, 1 pass
      • 11.8mm: 60% de potencia, 150mm/min, 1 pass
      • 18mm: 80% de potencia, 300mm/min, 3 pass
    • MDF
      • 3.2mm coated: 80% de potencia, 500mm/min, 1 pass
      • 9mm: 80% de potencia, 200mm/min, 1 pass
    • Hardwood ply
      • 3.7mm: 70% de potencia, 200mm/min, 1 pass, no es un corte limpio
      • 3.7mm: 50% de potencia, 600mm/min, 4 pass, más limpio, pero con algo más de quemado en la parte superior
      • El hardwood ply más grueso da resultados muy malos y no se puede usar
    • Hardboard
      • 3.4mm: 60% de potencia, 450mm/min, 1 pass

  • Papel, fibras y cuero

    • El papel y el cartón corrugado se cortan bien y permiten usar velocidades de corte altas
    • El air assist puede hacer volar el material, por lo que conviene apagarlo
    • Si va demasiado lento, aumenta mucho el quemado de los bordes
    • También puede ser posible apilar varias hojas y cortarlas de una sola vez
    • El cartón corrugado de empaque de 5.7mm y 3 capas se cortó con 60% de potencia, 1000mm/min, 1 pass
    • Las fibras orgánicas suelen funcionar bien, pero las fibras sintéticas se derriten, no se cortan limpiamente y pueden ser difíciles de separar de la cama
    • No se recomienda cortar ni grabar cuero
    • El resultado no se ve particularmente bien y el olor es muy fuerte
    • El cuero curtido al cromo puede emitir vapores muy tóxicos

  • Metales y grabado de superficies

    • Cortar metal con un láser de diodo no funciona bien, salvo que el metal sea muy delgado
    • Con un cabezal láser de 455nm, todos los experimentos de corte de metal fallaron; lo mejor fue una ligera decoloración en acero inoxidable a máxima potencia
    • Para cortar metal son adecuados los láseres fiber de varios kW, pero son caros, equipos grandes, requieren alimentación trifásica y en zonas residenciales podrían necesitar permisos por los vapores metálicos
    • El aluminio anodizado puede grabarse bien
    • Funciona evaporando la capa superficial para revelar el metal desnudo de abajo
    • Cortar acero inoxidable es difícil con sistemas de diodo, pero grabarlo puede ser posible
    • Si se rocía Dykem Red engineering marking fluid y luego se graba, al limpiar con IPA queda una marca roja permanente

  • Plásticos, policarbonato y otros

    • El acrílico aún no se ha probado
    • El policarbonato no puede cortarse de forma segura con láseres de diodo baratos ni con sistemas basados en aire
    • La mayoría de los plásticos y el PVC no deben cortarse con láser
    • Pueden emitir vapores muy tóxicos
    • La pieza puede pegarse a la cama o incendiarse
    • La piedra y la cerámica se probarán pronto
    • Delrin/Acetal es caro y aún no se ha probado; se menciona el artículo de Hackaday Drawbacks of Lased Delrin and How to Slip Around Them

Consejos prácticos y mantenimiento

  • Cortar materiales gruesos

    • Cortar materiales gruesos en varios pass pierde efectividad después de 2 o 3 veces
    • Dentro de la ranura de corte, el haz se dispersa y casi no llega potencia a las zonas profundas
    • Termina golpeando más los laterales que el fondo
    • Si se voltea el material y se corta el patrón en espejo desde el otro lado, la profundidad cortable prácticamente puede duplicarse
    • La alineación puede ayudarse con un pilot hole y una fixture
    • Si se insertan dos o más pines de modo que al voltear la pieza sus posiciones se intercambien, se puede mantener la alineación
    • En el segundo pass, el patrón debe aplicarse en mirror

  • Laminación

    • Si se cortan varias copias del mismo patrón en madera delgada y luego se pegan con presión, se puede crear una pieza más gruesa de lo que la máquina podría fabricar directamente
    • Apilando piezas delgadas se pueden fabricar componentes como un hardwood gear
    • Si las capas se desplazan o rotan intencionalmente, o si se hace slicing en una dirección y luego se pega, se pueden lograr efectos 3D
    • Agregar registration hole y hardwood dowel puede mejorar la alineación, la resistencia y la precisión de las capas
    • El dowel debe ser un poco más corto que el espesor total para poder aplicar suficiente presión durante el pegado

  • Gestión del aire y del sistema óptico

    • La air pump incluida puede ser débil; un shop compressor básico puede ser mejor
    • El aire debe estar seco y libre de aceite
    • No debe subirse en exceso para evitar que se salga una manguera o se rompa el sistema óptico
    • Un cabezal láser típico puede usar alrededor de 10~30L/min de aire
    • Hay un caudal de aire óptimo para cada combinación específica de cutter/material/power
    • Si es demasiado, el material se enfría demasiado; si es muy poco, no elimina suficientemente los residuos del corte
    • La contaminación de la lente puede reducir la potencia de corte tras apenas unas horas de trabajo
    • Conviene limpiar el sistema óptico antes de trabajos grandes; normalmente toma menos de 5 minutos
    • Si la lente no se limpia periódicamente, los depósitos de humo pueden fusionarse con el vidrio y causar daños permanentes
    • En casos graves, los depósitos pueden provocar calentamiento y enfriamiento irregulares y hacer que la lente se quiebre
    • La lente debe limpiarse con un paño para limpieza de lentes; para contaminación fuerte puede usarse alcohol y, como último recurso, acetona
    • Antes de volver a ensamblar, la lente debe estar completamente limpia y seca

  • Fijación del material y reducción del quemado

    • Los materiales livianos pueden moverse por el air assist o por golpes en el enclosure, y hasta un pequeño desplazamiento puede arruinar la pieza
    • Si se fija el material a la cama con dispositivos como tie-down pin impresos en 3D, también se puede mantener constante el enfoque
    • Si la air hose se dobla, la boquilla se tapa con depósitos de carbono o la entrada de la bomba se bloquea, el flujo de aire puede reducirse o detenerse
    • Si falta el O-ring de la boquilla, el aire puede escaparse hacia arriba en lugar de hacia abajo
    • Si el acabado superficial es importante, se puede aplicar painter’s tape o transfer tape para que el quemado quede sobre la cinta
    • En materiales que no pueden grabarse directamente, las partes retiradas del transfer tape pueden usarse como stencil para rociar
    • En superficies reflectantes, un coating mate puede ayudar a absorber energía y facilitar el corte o grabado

  • Revisión de correas y tornillos

    • Las correas de los cortadores láser de diodo se estiran y pueden patinar con el tiempo, por lo que deben volver a tensarse periódicamente
    • En especial, vale la pena revisar la correa que mueve el gantry, porque desplaza peso de ida y vuelta constantemente
    • Si aparece un pequeño squiggle vertical al inicio del movimiento en dirección Y, podría indicar overshoot o undershoot
    • Si un set screw se afloja, puede aumentar el desgaste del eje y la holgura, por lo que conviene revisarlo cada pocos meses o cuando se sospeche un problema

Recursos en línea

Lecturas relacionadas

1 comentarios

 
GN⁺ 2024-01-28
Opiniones en Hacker News

  • Para quienes estén interesados, diseñé una cortadora láser de gran formato de 60×78 pulgadas pensada para cortar telas de costura. Es un diseño ultrabarato que se puede construir por unos cientos de dólares; el pórtico se puede desmontar y la cama es de contrachapado delgado, así que, si se cubre con una alfombra cuando no se usa, casi no ocupa espacio extra en un departamento.
    El concepto funciona, pero en mi caso el pórtico se trababa un poco y perdía pasos, así que necesita mejoras. En la práctica ya abandoné el proyecto, pero espero que sirva de inspiración para versiones posteriores: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter
    Nunca terminé el video de YouTube, pero hay un video incompleto sin narración ni edición de la parte final, que muestra el sistema en funcionamiento y algunos detalles adicionales: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter/iss...
    En particular, el diseño incluye un escáner de patrones basado en Raspberry Pi, que puede usarse para escanear prendas y replicarlas, o para escanear patrones de costura en papel y agregar trabajo manual en Inkscape.

    • Genial, ¿puedo enlazar a este proyecto desde el artículo?
    • Como involucra un láser de alta potencia, me da curiosidad cuánto pensaste e invertiste en los aspectos de seguridad.
    • Es un proyecto realmente genial y gracias por trabajar en él. Me pregunto si hay una lista de telas que se puedan cortar. ¿Deberíamos asumir que las fibras sintéticas no son aptas?
    • Es muy probable que el pórtico se trabe porque los dos motores a veces se mueven de forma apenas distinta.
    • Me pregunto si alguna vez pensaste en agregar una cámara cerca del haz para seguir la línea de corte como si fueran marcas de registro, y así mantener pequeña el área de corte pero reposicionarla para cortar con precisión una forma total más grande.

  • No estoy de acuerdo con la frase “los láseres de diodo son un poco más seguros para personas sin capacitación especial porque el haz es visible”. Tanto los láseres de diodo como los de tubo pueden dejarte ciego al instante.
    Los láseres de diodo están en el rango de luz visible, así que requieren materiales de protección dedicados que bloqueen esa banda visible específica, lo que en realidad los hace más difíciles de bloquear. Además, muchos productos tienen fugas en otras frecuencias, lo que complica aún más las cosas.
    En cambio, los tubos de CO2 son más simples. Hay plásticos comunes que dejan pasar la luz visible pero bloquean la longitud de onda infrarroja que emite un tubo de CO2, así que elegir el material de protección es mucho más fácil.
    Ningún láser de corte debería operarse sin recinto cerrado y lentes de seguridad, y eso es mucho más fácil de implementar con un láser de CO2.

    • De acuerdo. Ese es un consejo realmente peligroso. Los sistemas de CO2 son relativamente seguros desde el punto de vista del daño ocular. Mientras no recibas un impacto directo, a 10.6μm la luz se absorbe fuertemente en el ojo y puede causar daño térmico superficial, cataratas o quemaduras en la córnea, pero no se enfoca en la retina, así que la probabilidad de pérdida grave de visión es baja.
      Los lentes de seguridad de policarbonato tienen una densidad óptica muy alta a 10.6μm, por lo que son equipo de protección adecuado.
      Con los láseres de diodo visibles, la situación es mucho peor. La potencia suele ser menor, pero son lo bastante intensos como para que incluso ver una reflexión difusa genere una densidad de potencia peligrosa en la retina. El cerebro oculta muy bien este tipo de daño, así que quizá no te des cuenta hasta que sea demasiado tarde.
      Un láser de fibra de 1.064μm combina lo peor de ambos mundos. La potencia es muy alta, no es visible, así que no sabes cuánta luz se está escapando ni si estás mirando una reflexión, y los lentes de seguridad son caros y difíciles de verificar.
      Me gusta hacer cosas con láseres de alta potencia, pero me alegra haber tenido que recibir bastante capacitación en seguridad láser antes de comprar mi primera fuente láser grande.
    • Correcto. Tienes 100% razón, y mi redacción fue descuidada y podría haber puesto en riesgo a quien manipule el equipo. Si puedes ver el haz, probablemente ya sea demasiado tarde. Para empezar, no deberías estar en una posición donde eso pueda ocurrir.
      Actualicé el artículo con una redacción mejor y también incluí este comentario como referencia. Te agradecería mucho si pudieras revisar si hay algo más que corregir.
    • Me cuesta entender que se vendan tantos láseres de diodo para hobby sin ningún tipo de recinto ni extractor. Eso hace que la gente piense que estos equipos son opcionales, y no lo son en absoluto.
    • Los láseres infrarrojos son mucho más seguros. Como el ojo no intenta enfocar automáticamente el haz, también hay una pequeña red de seguridad para evitar que te haga un agujero limpio en la fóvea.
      Dicho eso, también es útil poder ver la posición del haz, así que una opción es combinar el haz de corte con un láser rojo/verde de baja potencia. Es algo sencillo de hacer incluso pegando una fibra óptica junto al cabezal de corte principal.
    • No es que sepa muchísimo del tema, pero entiendo que los láseres de 1mW o menos se consideran seguros por parpadeo, en el sentido de que si parpadeas rápido puedes evitar daños permanentes.
      Eso no aplica para cortar con láseres de esa potencia.

  • El artículo habla de precisión, pero se refiere a la precisión de posicionamiento y no aborda la repetibilidad. Sin repetibilidad, la precisión en general sirve de poco.
    Además, muchas veces se dan cifras de precisión unidireccional, que no reflejan el backlash del posicionamiento, y mucho menos la repetibilidad.
    A grandes rasgos, se puede pensar así: la precisión unidireccional es a dónde llega la máquina cuando se le ordena ir desde 0 hasta cierta posición; la precisión bidireccional es a dónde llega cuando va desde 0 hasta cierta posición y luego se le ordena una posición en la dirección opuesta; la repetibilidad es repetir el movimiento desde 0 y volver a 0, y comparar los resultados.
    Si solo se mira la posición ordenada desde 0 en una dirección, es muy probable que la precisión sea de 0,1 mm o menos.
    Pero para saber si eso se mantiene de forma repetida, falta no solo el tipo de accionamiento, sino también qué está accionando. Hay que ver si es un tornillo de avance, un husillo de bolas, un engranaje de cremallera y piñón, o nada.
    Si no hay nada de eso, tanto un motor paso a paso solo como una combinación de motor paso a paso y correa acumulan error por backlash, así que aparecen problemas de repetibilidad.
    Usar una correa correcta o una caja de engranajes, etc., puede reducir mucho el backlash. Pero incluso en este rango de precios, para que la precisión no deje de ser útil, parece necesario algún mecanismo que garantice la repetibilidad, como una cremallera y piñón helicoidales o un husillo de bolas.

    • Me da curiosidad qué opinan de los motores lineales magnéticos, como los que parecen venir en el nuevo Peoploly Magneto X. ¿Ayudarían a reducir mucho el backlash?
      Además, esperaba que la precisión se presentara respecto de un punto de referencia fijo, de modo que todos los escenarios de repetibilidad descritos se combinaran en un único valor de peor caso, es decir, un valor que el error no supere.
      Me pregunto si baja precisión pero alta repetibilidad significa que el resultado puede ser conceptualmente bueno, con apenas un offset constante, o si significa que, a escalas menores que la precisión especificada, aparecen bordes irregulares, artefactos y partes cortadas de menos o de más, como en una esquina donde se encuentran líneas de corte abordadas desde extremos distintos.
    • Son buenos puntos.
      Dicho eso, estos problemas se parecen más a los que vienen después de subir un escalón. En láseres e impresoras 3D, el toolhead es liviano y casi no tiene resistencia, así que se pueden obtener resultados aunque el control de los motores paso a paso sea bastante flojo.
      No es incorrecto. Pero cuando uno empieza con CNC, hay una montaña de cosas por aprender. Comprar una máquina barata para entenderla, tocarla y mejorar su repetibilidad es en sí mismo una forma de desarrollar habilidad. Desde la perspectiva del DIY como hobby, eso es natural.
      Aunque no sea una buena máquina, se pueden crear resultados con una cadena de herramientas como Fusion 360 u OpenSCAD.
      Si hay suficiente dinero, se puede evitar gran parte del sufrimiento de ajustar este tipo de máquinas, y los equipos de nivel profesional realmente parecen magia. Yo tiendo más a probar, aprender y, si me parece divertido, multiplicar por 10 la inversión en el hobby.
      Quien quiera armar un negocio con una cortadora láser debería saber lo que se trata aquí. Los usuarios aficionados primero deberían no morir por los gases tóxicos que salen del cuero curtido, y decidir si quieren fabricar cosas o ajustar máquinas. Ambas opciones son totalmente válidas.
      El punto es que estoy de acuerdo con todos los puntos. También está bien advertir sobre los problemas que se pueden sufrir con máquinas de gama baja. Pero una máquina barata también puede ser muy divertida, y al final depende de qué se quiera.
    • Estas máquinas de bajo costo no tienen cremallera y piñón ni husillos de bolas. Con ese presupuesto es imposible desde el inicio, y aunque fuera posible, la máquina quedaría tan pequeña que sería casi inútil.
      Se podrían adaptar a una máquina existente, pero al terminar probablemente costaría más que la máquina original y la mejora sería apenas perceptible. También se podrían agregar servos, compensación de foco y un eje Z móvil, pero eso ya sale del rango de precios de hobby.
      Estas máquinas de marco abierto de aluminio no apuntan a uso industrial, así que las expectativas también deberían ser bajas. Ni siquiera compensan la expansión térmica del marco.
      La calidad de las correas suele ser bastante buena. A diferencia de lo que se afirma, una transmisión por correa no acumula backlash. Puede haber backlash, pero mientras no se pierdan pasos, por lo general es constante, y en condiciones normales no deberían perderse pasos. Al tener componentes de kevlar, también se reduce mucho el problema de estiramiento que puede aparecer en correas más baratas.
      El pórtico se mueve con dos motores paso a paso, o tiene un eje transversal que acciona un engranaje pasivo del otro lado. No es perfecto: si el eje es largo puede torcerse, y al moverse rápido puede verse que un lado se retrasa un poco o que hay overshoot en una parada brusca.
      Aun así, incluso a velocidades muy altas y tras cientos de repeticiones, todavía no he visto backlash ni juego que pueda observar o medir con las herramientas que tengo. Con un buen micrómetro, al detenerse después de moverse cientos de metros, el error de posición era menor a 0,1 mm, y el error de posición desde el origen hasta un punto arbitrario de la máquina también estaba dentro de lo aceptable.
      Lo que sí se nota en la práctica es que, por la estructura de marco abierto, la máquina no viene escuadrada de fábrica y hay que dedicar bastante tiempo a alinearla correctamente.
      No tengo interferómetro, pero si puedo pedir uno prestado, pienso hacer mediciones. Incluso las pruebas simples actuales muestran que la máquina es suficientemente usable y que la precisión dimensional es buena, al punto de que casi no hay motivos para tercerizar con un servicio profesional de corte láser.
      Si se corta metal, la historia cambia, pero con un láser de diodo obviamente no se hace ese trabajo. Incluso en corte de placas, las tolerancias de piezas grandes no son las mismas que las de una fresadora o un torno. Con una máquina así no se van a fabricar ejes de ajuste a presión ni a cortar engranajes con dientes de 1 mm.
      Si se necesita esa precisión, esta no es la herramienta adecuada, y el corte láser en sí tampoco es el proceso correcto. Si se quiere esa precisión en chapa metálica, probablemente convenga fresar, o hacer una máscara con un proceso fotográfico y luego grabar por ataque químico.
      Para trabajar madera, cartón corrugado y telas, la precisión que ofrecen estas máquinas de bajo costo es suficiente.

  • Hay algunas cuestiones de seguridad que faltan en el artículo.
    Hay que comprar gafas de seguridad para láser adecuadas para la longitud de onda del láser en un lugar confiable, y usarlas siempre que la máquina esté encendida.
    También se necesita una forma fácil y rápida de cortar la alimentación del láser si se produce un incendio. Debe haber un botón de parada de emergencia o una toma con interruptor.
    Y nunca se debe cortar PVC. Puede generar gas cloro y lastimarte o matarte; si no, corroerá la máquina.

    • Si la máquina tiene un enclosure adecuado e interlocks, tal vez las gafas de seguridad para láser dejen de ser necesarias.
      Además, es mejor no intentar cortar madera contrachapada con resina fenólica. No tengo claro qué tan peligrosos son el humo y los residuos, pero probablemente el principal riesgo sea el formaldehído; y, sobre todo, la resina fenólica no se corta bien. Al menos con láser CO2 es así, y no sé si con láser de diodo será mejor.
      El método que me funciona es mirar el borde de la madera contrachapada. Si se ven líneas negras finas entre las capas, es muy probable que sea fenólica, y al cortarla queda cubierta de hollín.

  • Como material complementario a una excelente recopilación sobre corte láser, recomiendo la Guerrilla Guide to CNC: https://lcamtuf.coredump.cx/gcnc/
    Ha sido la mejor referencia sobre CNC/impresoras 3D para producción de bajo volumen que he leído hasta ahora. Si te gustó el artículo original, probablemente también disfrutes esta guía.

  • Hay que ventilar bien el espacio sí o sí
    https://www.theregister.com/2017/01/30/berkeley_maker_couple...

    • Fue un caso horrible, y sí. Esa parte está cubierta. Sin ventilación, un cortador láser no me parece ni completamente seguro ni usable
      Me sonaba familiar: https://news.ycombinator.com/item?id=13507734
      Al final resultó ser intoxicación por CO2
    • También hay que tener dispositivos de extinción y detección

  • Lo que en el corte láser me resulta casi imposible pasar por alto es el olor. Por ejemplo, si cortas adornos navideños, el olor acre a madera quemada queda casi para siempre
    Si hay una pieza de madera cortada con láser, al entrar al cuarto ese olor es lo primero que se nota. ¿Hay algún buen truco para evitarlo?

    • Sí. Se nota si hay piezas cortadas con láser, y “para siempre” es más bien algo como unos meses. Al final el olor desaparece
      Soy especialmente sensible al olor a quemado, así que al principio fue un verdadero problema
      Como solución, puedes hacer las piezas un poco más grandes y luego lijar los bordes carbonizados para quitarlos, o aplicar barniz o pintura para que la madera carbonizada no desprenda olor, o hacer un arenado ligero de las piezas. Eso sí, el barniz y la pintura no se adhieren bien a los bordes carbonizados
    • Compré un bote de basura con tapa para guardar las piezas pequeñas, y tengo cerca una aspiradora de taller para limpiar la bandeja de soporte del láser después de cortar algo con olor
      También mejoré el extractor para que no entrara nada al cuarto. Uso un ventilador DC de velocidad variable, así que después de cortar algo oloroso lo dejo encendido a baja velocidad para que se siga expulsando al exterior hasta que el olor se vaya
      El problema de olor era peor cuando usaba madera barata de Home Depot. Al cambiar a verdadero contrachapado de abedul báltico, el olor fue menor, así que supongo que el material anterior tenía químicos
      El acrílico también huele, pero se va rápido
    • Es importante usar contrachapado para láser. Muchas veces el olor viene más del pegamento que de la madera
      El air assist también hace una gran diferencia, y también es importante usar una fuente láser bien enfocada y con buena calidad de haz. Si aun así no funciona, se puede probar sellar con goma laca o poliuretano

  • En los últimos años este campo viene creciendo, en especial el texturizado láser con láseres de femtosegundo. Lo que hace 10 años eran láseres de laboratorio ahora se está montando en los pórticos de máquinas CNC estándar
    Lamentablemente, lo que parece faltar en el mercado de máquinas CNC láser avanzadas es software, y tampoco existe la separación entre programación CAM y ejecución que sí hay en las fresadoras
    No hay un equivalente a G-code que pueda generarse desde cualquier software y ejecutarse en distintas máquinas. Por la forma en que se procesa, en algunos casos eso llenaría rápidamente incluso grandes cantidades de RAM y se volvería imposible

    • Trabajo en el área de marcado/grabado láser, y discutimos internamente el uso de G-code, pero al final no lo adoptamos porque no encajaba con el producto. Había demasiados parámetros de láser y muchos elementos dinámicos, como códigos QR
    • Me da curiosidad qué problema habría con simplemente usar software CAD/CAM existente y G-code

  • Si tienes un negocio de corte láser CNC y usas un cortador láser de CO2 grande, terminas gastando mucho dinero reemplazando constantemente los tubos láser de CO2. Aunque el tubo esté en buen estado, con mucho uso el gas se degrada
    La razón por la que no se puede simplemente rellenar el gas es que la combinación exacta de gases que permite fabricar un tubo láser estable y confiable fue monopolizada hace mucho tiempo
    Por ese único secreto comercial, muchísimos tubos terminan en la basura y se fabrican muchos más de los necesarios. Es un caso típico en el que el monopolio del conocimiento científico genera un desperdicio considerable e innecesario

    • Entonces, ¿cuál es esa combinación?

  • Lo bueno del corte láser es que el formato de los planos es SVG, así que es muy fácil escribir generadores parametrizados en el lenguaje de programación que quieras
    Eso también facilita conectar objetos físicos con una app más grande. Puedes vincularlos con cosas como una visualización 3D del resultado esperado o instrucciones de armado, manteniendo todo parametrizado
    Estoy diseñando algunas cosas con notebooks de Observable: https://observablehq.com/d/1117987aeab1be0d

    • La generación parametrizada de SVG es una herramienta realmente buena para tener en la caja de herramientas. https://festi.info/boxes.py/ hace magia del mismo modo