Prečo je laserové rezanie ideálne pre akrylové displeje?
Komplexný sprievodca umením a vedou laserového rezania akrylu pre-kvalitné zobrazovacie aplikácie
Akryl reže pod laserom ako maslo. Nie je to doslova maslo-ako mrazené maslo, ak to robíte správne-, ale pointa platí. V priebehu rokov som narezal tisíce kusov displeja a stále som nenašiel nič, čo by sa zhodovalo s laserovým rezaním pre kombináciu kvality hrán, rýchlosti a flexibility dizajnu, ktorú získate s liatou akrylovou fóliou.
Vec väčšine ľudí chýba: nie každý akryl je rovnaký. Liaty akryl (buňka-odliatok) sa krásne reže, dáva vám ten plameň{2}}leštený okraj, ktorý chce každý. Extrudovaný akryl? Úplne iný príbeh. Raz som to skúsil na narýchlo, pretože dodávateľovi chýbali odliate plechy,-okraje boli zakalené, všade znamienka, musel som ručne-leštiť 200 kusov. Už nikdy viac.
Obsadenie vs. extrudovaný akryl: kritický rozdiel
Liaty akryl
Vyrobené naliatím tekutého metylmetakrylátu medzi sklenené dosky
Pomalý proces vytvrdzovania (hodiny) vytvára jednotnú molekulárnu štruktúru
Minimálny vnútorný stres
Čisté rezy s čírymi, plameňom-leštenými okrajmi
Rovnomerná priepustnosť svetla, ideálne pre podsvietenie
Vyššia cena, ale špičková kvalita pre displeje
Extrudovaný akryl
Roztavený cez matricu
Rýchlejšia výroba, ale molekulárne reťazce sú zarovnané v smere extrúzie
Obsahuje vnútorné napätia z výrobného procesu
Rezy so zakalenými, drsnými hranami a viditeľnými namáhanými líniami
Nerovnomerná priepustnosť svetla, slabá na podsvietenie
Nižšia cena, ale neprijateľná pre-kvalitné displeje
"Testoval som to konkrétne: kúpil som plechy 600 x 600 mm oboch typov od toho istého dodávateľa, na oboch som vyrezal rovnaké vzory. Liate hrany: číre, hladké, mierne leštené plameňom. Extrudované okraje: zakalené, viditeľné namáhané línie, hrubá textúra. Obidva rezané s rovnakými parametrami. Rozdiel je v štruktúre materiálu, nie v procese rezania."
Liata akrylová doska
Extrudovaný akrylový okraj
Prečo akryl tak dobre reaguje na CO2 lasery
Absorpčné spektrum. CO2 lasery vyžarujú vlnovú dĺžku 10,6 mikrónov priamo na mieste, kde PMMA (polymetylmetakrylát-to je chemický názov akrylu) efektívne absorbuje energiu. Neodrážate lúč ako pri holom hliníku, neprepúšťate ho ako bežné sklo. Materiál sa zahreje presne tam, kde lúč dopadne, čisto sa roztopí, prebytok odparí. Fyzika raz hrá vo váš prospech.
Porovnajte to s polykarbonátom. PC absorbuje aj pri 10,6 mikrónov, ale je to termoset, ktorý namiesto čistého topenia zuhoľnatene. Získate hnedé spálené okraje, zvyšky dymu, musíte bežať oveľa rýchlejšie s menším výkonom, aby sa minimalizovalo zafarbenie. Pre prácu s displejom, kde záleží na kvalite okrajov, je to -nezačiatok, pokiaľ okraje aj tak nenatierate.
Na kvalite lúča záleží viac, ako si väčšina operátorov uvedomuje. Hodnota M²-ako blízko je váš lúč ideálnemu Gaussovmu-priamo ovplyvňuje kvalitu rezu. Lacná trubica s M² 1,8 vám poskytne hrubší zárez a drsnejšie hrany ako dobre utesnená trubica s M² 1,1.
Porovnanie kvality lúča
| Kvalita lúča (M²) | Typ rúrky | Šírka rezu | Kvalita okrajov | náklady |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 (ideálne) | Vysokokvalitná{0} zapečatená tuba | 0,25 mm | Vynikajúce - jasné, hladké | $2200 |
| 1,8 (slabé) | Rozpočtová sklenená trubica | 0,4 mm | Prijateľná mierna drsnosť: - | $800 |
Tip pre profesionálov: Testoval som to konkrétne: rovnaký stroj, rovnaké parametre, vymenená trubica. Šírka zárezu sa zmenila z 0,4 mm na 0,25 mm, zreteľne sa zlepšila čistota hrán. To je trubica za 800 USD oproti trubici za 2200 USD a áno, môžete vidieť rozdiel.
Parametre, o ktorých vám nikto nepovie
Nastavenia napájania sú len začiatok. Každý sa zameriava na watty – 60W, 80W, 100W, čokoľvek. Ale skutočná kontrola pochádza z rýchlosti, frekvencie a toho, ako ich skombinujete.
| Materiál | Hrúbka | Sila | Rýchlosť | Frekvencia | Air Assist |
|---|---|---|---|---|---|
| Liaty akryl | 3 mm | 70% | 15 mm/s | 5000 Hz | 0,8 bar |
| Liaty akryl | 6 mm | 80% | 6 mm/s | 4000 Hz | 1,0 bar |
| Liaty akryl | 10 mm | 90% | 2 mm/s | 3000 Hz | 1,2 baru |
Na frekvencii záleží
Na frekvencii záleží, pretože pulzujete lúčom a vyššia frekvencia znamená viac pulzov na milimeter rezu. Viac impulzov=hladší okraj, ale aj viac akumulácie tepla. Príliš vysoká a dostanete sa späť do zárezu.
Raz som vyskúšal 20 kHz, pretože nejaký príspevok na fóre povedal, že to dáva "lepšie výsledky." Áno, lepšie, ak máte radi zváranie roztaveným akrylom späť k sebe za rezom. Pokles späť na 5 kHz, problém zmizol.
Tlak vzduchovej asistencie
0,8 baru cez 2 mm trysku nasmerovanú mierne za ohnisko. Nie v návode. Prišiel som na to pokusom a omylom, keď sa mi neustále vracal záblesk,-to je, keď sa pomocný vzduch odrazí od materiálu a vyfúkne odparený akrylát späť na vrchný povrch, pričom zanechá zvyšky.
Nakloňte trysku o 15 stupňov dozadu od vertikály, zrazu už žiadny spätný záblesk. Trvalo mi tri mesiace, kým som na to prišiel.
Vzorová konfigurácia parametrov
Edge Quality je všetko o tepelnom manažmente
„Flame{0}}leštený okraj, ktorý si každý želá, pochádza z roztavenia akrylu a povrchového napätia, ktoré ho vyhladzuje pri opätovnom{1}}tuhnutí. To je dôvod, prečo liaty akrylát funguje a extrudovaný nie-odliatok má jednotnú molekulárnu orientáciu, extrudovaný má vnútorné pnutie z procesu extrúzie, ktoré sa prejaví ako značky napätia, keď ho zahrejete.
Poloha ohniska mení všetko. Väčšina ľudí sa zameriava presne na povrch materiálu. Zaostrujem 1 mm pod povrchom na čokoľvek s hrúbkou nad 5 mm. V hornej časti získate o niečo širší zárez, ale spodný okraj bude čistejší a na zadnej strane bude menej zuhoľnatenia.
V prípade častí displeja, kde sa pozeráte na okraje, na hornom záreze nezáleží-aj tak ho leštíte, ak vám na tom záleží.
Nízka kvalita okrajov (extrudované)
Vynikajúca kvalita hrán (liatie)
Na hrúbke nezáleží-lineárne
3 mm akryl reže rýchlosťou 15 mm/s, 6 mm potrebuje 6 mm/s, 10 mm potrebuje 2 mm/s. Nie je lineárny, pretože tepelná vodivosť začína prevládať-čím je materiál hrubší, tým viac tepla odvedie preč, kým lúč môže materiál úplne vypariť. Nakoniec budete potrebovať neúmerne viac energie.
Raz som mal projekt, 20 mm akrylové bloky na vystavenie v múzeu. Nepodarilo sa to vyrezať pri jednom prechode-laserom dosahujú maximálne 12 – 15 mm v závislosti od stroja. Musel otočiť kus a rezať z oboch strán, stretávať sa v strede. Keď sa pozriete zblízka, spojnicu uvidíte, ale pod osvetlením displeja si to nikto nevšimne. Spomenuli to klientovi vopred, boli s tým v poriadku. Lepšie, ako sa pokúšať o smerovanie a získavať značky nástrojov všade.
Obmedzenia dizajnu, ktoré nie sú zrejmé
Minimálna veľkosť funkcie
Minimálna veľkosť prvku je približne 2-násobok vašej šírky zárezu, ak chcete, aby prežil manipuláciu. Môj zárez 0,25 mm znamená, že 0,5 mm je technicky možné, ale čokoľvek pod 1 mm má tendenciu prasknúť počas čistenia alebo montáže.
Raz som urobil sériu zložitých vzorov snehových vločiek-0,6 mm spojenia medzi prvkami – stratilo sa 30 % a rozlomili sa len pri ich odstránení z postele. Prepracované s minimami 1,2 mm, nulové poruchy.
Vnútorné rohy
Vnútorné rohy majú vždy polomer rovný šírke zárezu. Nie je možné dosiahnuť ostré 90-stupňové rohy, pretože lúč je okrúhly. Ak potrebujete štvorcový roh pre kartu-a{4}}spoj drážky, musíte navrhnúť drážku s nadmernou veľkosťou alebo rohy vypilovať ručne.
Pri práci s displejom to zvyčajne nie je problém-väčšina návrhov funguje dobre s 0,2 mm zaoblenými rohmi. Ale pre presné mechanické uloženie je to dôležité.
Hĺbka gravírovania
Môžete rastrovať-gravírovať akrylové detaily povrchu, ale praktická hĺbka je možno 0,3-0,5 mm, než začnete dosahovať nekonzistentné výsledky. Rozloženie energie po rytej ploche nie je dokonale rovnomerné - okraje majú tendenciu získať viac energie ako stred.
Vo veľkých vyplnených oblastiach sa prejavuje nerovnomernou hĺbkou. Skutočný príklad: vyrobili sme sériu menoviek s rastrovým-pozadia. Stred každého odznaku bol hlboký 0,15 mm, okraje boli 0,3 mm. Vyzeral hrozne.
Poradie rezania
Ak robíte list s množstvom výrezov, najskôr vyrežte vnútorné detaily, štrukturálne výrezy ako posledné. V opačnom prípade plech čiastočne stratí tuhosť a začne sa krútiť pôsobením tepla, čím sa zníži vaša ohnisková výška pre zostávajúce rezy.
Naučili ste sa to ťažko pri práci s 50 malými otvormi v tenkej opornej doske-najskôr odrežte obvod, list sa pri rezaní otvoru skrútil, zaostrenie bolo na konci o 3 mm mimo. Polovica dier bola hrubá. Obrátené poradie rezov, problém vyriešený.
Dizajnové tipy pre čisté hrany
Vektorové rezanie
Vektorové rezanie vždy porazí raster pre hrany. Rastrový režim je určený na gravírovanie povrchov, nie na prerezávanie. Vektorový režim sleduje obrys pri konštantnej rýchlosti a výkonu-oveľa čistejšie.
Smer rezu
Smer rezu mierne ovplyvňuje kvalitu rohov. Prudké zmeny smeru spôsobujú mierne spomalenie, čo znamená viac energie vyvrhnutej do zákruty, čo môže spôsobiť prehriatie.
Upevnenie dielu
Pre malé časti alebo tenký materiál s hrúbkou menej ako 2 mm potrebujete pridržovače, inak sa časť môže posunúť uprostred-rezu od tlaku vzduchu. Magnetické úchytky-sú vhodné pre tenké plechy.
Úvahy o výrobe
Účinnosť hniezdenia
Efektivita hniezdenia určuje vaše náklady na materiál. Akrylový plech je drahý-85 USD za plech s rozmermi 4'x8' z 3 mm odliatku od nášho dodávateľa. Každý štvorcový palec, ktorý premrháte, sú peniaze preč.
Dobrý softvér na vytváranie hniezd vám zabezpečí 85-90% využitie materiálu pri zložitých úlohách. Zlé hniezdenie alebo lenivé umiestnenie dielov? 65 – 70 % využitie a zrazu strácate 25 – 30 dolárov za hárok.
Reálny príklad: Mal stážista urobiť hniezdenie raz bez kontroly. "Pre bezpečnosť" nechal medzi časťami medzery 40 mm. Stratilo sa 15 % plochy listu na nič. Ukázali mu, ako sa hniezdiť s 5 mm medzerami-získali tých 15 % späť. Pri 200-hárkovej úlohe je to ušetrených 2 550 USD.
Čas cyklu vs. kvalita okrajov
Urobil som nejaké časové štúdie: 15 mm/s mi dáva 12-minútový cyklus pre typický kus displeja. 25 mm/s znižuje to na 7 minút, ale potom musím stráviť 10 minút ručným leštením okrajov. Matematika je zrejmá, ale ľudia stále argumentujú za „rýchlejšie rezanie“ bez toho, aby zvážili nadväzujúcu prácu.
Štruktúra nákladov
Materiálové náklady
40 – 50 % nákladov na prácu pri väčšine zobrazovacích prác. 3mm priehľadného liateho akrylátu stojí približne 85 USD za hárok 4 x 8, pričom na hárok dostanete možno 6 až 8 typických zobrazovacích kusov. Nazvite to 12-15 $ materiálové náklady na kus.
Strojový čas
Vypočítané ako dĺžka rezu vydelená rýchlosťou a časom nastavenia. Typický zobrazovací kus má možno 2 metre reznej dráhy. To je 133 sekúnd strihania, hovorte tomu 3 minúty s nastavením. Pri 60 USD/hodinu strojového času sú to 3 USD za kus.
Cena práce
Premenná, ktorú všetci podceňujú. Príprava materiálu, čistenie po{1}}procese, kontrola kvality, balenie. Obrázok 5 minút na kus minimálne. Pri cene práce 25 USD/hodinu je to 2,08 USD za kus.
Celkové náklady: 12 USD materiál + 3 USD stroj + 2 USD práca=17 USD za kus. Predávajte za 45-60 dolárov v závislosti od zložitosti a zákazníka.
Čo sa pokazí
Sekanie na rohoch
Stáva sa to, keď režete príliš rýchlo alebo je materiál vnútorne namáhaný. Lúč dokončí rez, ale tepelný šok zlomí roh. Zvyčajne 1-2 mm čip, ale ničí súčiastku.
Späť-Surface Charging
Vyskytuje sa na hrubom materiáli pri výstupe lasera. Vzduchová asistencia vyfukuje odparený materiál dnu, ale časť kondenzuje na zadnej strane ako tmavé zvyšky.
Riešenie:
Odparený akryl sa usadzuje na zaostrovacej šošovke, znižuje prenos energie, zväčšuje a menej definuje ohnisko. Nevšimnete si okamžite,-škrty sa v priebehu niekoľkých dní postupne zhoršujú.
Posun dielu
Pre malé časti alebo tenký materiál s hrúbkou menej ako 2 mm potrebujete pridržovače, inak sa časť môže posunúť uprostred-rezu od tlaku vzduchu.
Porovnanie s inými metódami rezania
| Metóda | Najlepšie pre | Kvalita okrajov | Zložitosť | náklady | Spracúva sa-príspevok |
|---|---|---|---|---|---|
| Laserové rezanie | Zložité tvary, tenké až stredne hrubé | Vynikajúce (leštené plameňom-) | Vysoká (zložitý dizajn) | Stredná | Minimálne |
| Rezanie smerovača | Hrubý materiál, rovné strihy | Dobré (značky nástroja) | Stredná | Nízka až stredná | Vyžaduje sa leštenie |
| Rezanie pílou | Iba rovné čiary | Spravodlivé (viditeľné línie rezu) | Nízka | Nízka | Vyžaduje sa brúsenie |
| Vodný prúd | Veľmi hrubý materiál | Dobrý (matný povrch) | Vysoká | Vysoká | Vyžaduje sa leštenie |
| CNC nôž | Veľmi tenký materiál | Spravodlivé | Stredná | Stredná | Zakončenie okrajov |
Úvahy o zariadení
Život trubice
Veľkosť stroja
Extrakcia je povinná
Odparovaný akryl je nepríjemná látka-dráždi dýchacie cesty, všetko pokrýva lepkavými zvyškami a hrozne zapácha. Potrebné minimálne 800 CFM extrakcie na reznej hlave, odvetrávané vonku.
Používam radový odstredivý ventilátor (Soler & Palau TD-200), 940 CFM, 4" potrubie. Udržuje pracovný priestor čistý a celý deň nedýchate polymérové výpary.
Niektorí ľudia lacno a používajú kúpeľňový odťahový ventilátor-120 CFM, úplne nepostačujúci. Viditeľný dym v pracovnej oblasti, sťažnosti iných ľudí v budove. Nebuď tou osobou.
Čo by som povedal niekomu, kto začína
Výber materiálu
Kúpte si liaty akrylát, nie extrudovaný, pokiaľ cena nie je absolútne kritická a na kvalite hrán nezáleží. Dôkladne otestujte svoje parametre pred výrobou-rôznych strihov materiálu od rôznych dodávateľov, aj keď je to všetko „liaty akryl“. Zdokumentujte svoje nastavenia pre každý typ materiálu a hrúbku.
Investujte do ťažby
Nezlacňujte. Vaše pľúca nie sú nahraditeľné a akrylové výpary vám zničia deň bez poriadneho vetrania. Započítajte 500-600 dolárov za skutočný extrakčný systém, jednoducho to urobte.
Udržiavajte stroj
Týždenne: skontrolujte šošovku, vyčistite zrkadlá, skontrolujte trysku asistencie vzduchu. Mesačne: skontrolujte napnutie remeňa, namažte lineárne koľajnice, skontrolujte zarovnanie nosníka. Ročne: vymeňte zrkadlá, vymeňte dušu, ak sa blíži koniec životnosti. Vynechanie údržby vás stojí oveľa viac pri neúspešných rezoch a prestojoch ako samotná údržba.
Začnite jednoducho
Začnite s jednoduchými geometriami a pracujte ďalej. Neskáčte priamo do zložitých vnorených častí s 0,5 mm prvkami. Vyrežte štvorce a kruhy, zmerajte šírku zárezu, skontrolujte kvalitu hrán, zadajte svoje parametre. Potom skúste krivky, potom zložité tvary, potom tesné hniezdenie. Chôdza pred behom atď.
Skontrolujte ohniskovú výšku
Pred každou prácou skontrolujte ohniskovú výšku. Robím to už roky a stále manuálne overujem polohu ohniska pomocou meradla pred začatím rezu. Trvá 10 sekúnd a predchádza problému „prečo sa celý tento list rozrezal ako smeti“, keď si uvedomíte, že ste boli celý čas rozostrení na 5 mm.
Všetko zdokumentujte
Zaznamenajte si parametre, ktoré fungujú pre rôzne materiály a hrúbky. Všimnite si, ktorí dodávatelia poskytujú najkvalitnejší materiál. Sledujte časy prác a spotrebu materiálu, aby ste spresnili svoje kalkulácie. Dokumentácia premieňa skúsenosti na opakovateľný úspech.
"To je v prípade akrylových displejov na rezanie laserom skoro všetko. Funguje to skvele, ak prispôsobíte materiál procesu a nastavíte svoje parametre. Reže čisto, vyzerá profesionálne, rýchlejšie ako ktorákoľvek alternatíva pre zložité tvary. Len nečakajte, že to bude od ruky-odtrhnuté-dobré výsledky si vyžadujú pozornosť na detaily a správnu údržbu."
Príklady akrylového displeja
Stojan na displej
Zložitý laserom{0}}rezaný akrylový stojan na displej s plameňom{1}}leštenými okrajmi a precíznou zostavou úchytiek{2}}a-drážok. Ideálne na vystavenie maloobchodných produktov.
Doska na zobrazenie produktu
Vlastná akrylová nástenná tabuľa s laserom-gravírovanou značkou a presne vyrezanými otvormi na vystavenie produktov. Priehľadný materiál umožňuje všestranné použitie v akomkoľvek prostredí.
Vitrína
Špičková akrylová vitrína s laserom-vyrezávanými presnými spojmi a leštenými okrajmi. Ideálne pre múzejné exponáty alebo-maloobchodné predmety vysokej hodnoty.
