Laser CNC untuk Memotong dan Mengukir

 (jacquesmattheij.com)
1 poin oleh GN⁺ 2024-01-28 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Pemotong dan pengukir laser CNC murah kini bisa dibeli dengan harga di bawah 1.000 dolar AS, tetapi laser dengan daya yang berguna lebih mirip peralatan yang perlu penguatan keselamatan daripada produk jadi, karena risiko cedera mata, kebakaran, dan gas beracun
  • Pengoperasian yang aman dimulai dengan tidak memakai rangka terbuka apa adanya; enclosure tertutup, pembuangan udara ke luar, interlock, tombol darurat, struktur tahan api, alat pemadam, dan deteksi kebakaran adalah syarat dasar
  • Keputusan membeli harus didasarkan bukan pada daya input listrik, melainkan pada daya optik (W) aktual, panjang gelombang, struktur head, area kerja, air assist, akurasi, kecepatan potong, dan kualitas enclosure
  • Laser diode cocok untuk kayu, kertas, dan pengukiran sebagian permukaan, tetapi tidak sesuai untuk memotong logam; laser fiber kuat untuk logam; laser CO2 lebih serbaguna, tetapi mahal dan lebih sulit dirawat
  • Kualitas hasil bergantung pada file desain, konversi G-Code, fokus dan ukuran spot, pembersihan lensa, aliran udara, penjepitan material, serta uji daya dan kecepatan per material, sehingga diperlukan eksperimen berulang untuk tiap mesin

Peralatan yang titik awalnya adalah keselamatan

  • Pemotong laser CNC dapat menyebabkan cedera permanen atau kebutaan karena cahaya yang terfokus dan asap serta gas yang muncul saat pemotongan
  • Di antara laser dengan daya yang cukup untuk memotong dan mengukir secara berguna, tidak ada yang bisa disebut “laser aman”; jangan percaya begitu saja pada gambar rangka terbuka atau penempatan di dalam ruangan dalam materi promosi pabrikan
  • Karena risiko kebakaran besar, prinsip dasarnya adalah dilarang beroperasi tanpa pengawasan; jika penggunaannya terasa memberatkan, makerspace lokal yang memenuhi persyaratan keselamatan bisa menjadi pilihan yang lebih baik

  • Enclosure dan respons darurat

    • Laser dengan rangka terbuka tidak boleh digunakan apa adanya dan harus dioperasikan di dalam enclosure
    • Tidak ada pengecualian meski pabrikan menampilkan foto atau video penggunaan di ruang hunian
    • Sebaiknya tidak digunakan di ruang tinggal, dan anak-anak serta hewan peliharaan harus dijauhkan dari laser yang sedang beroperasi
    • Enclosure harus berventilasi, dan sistem pembuangan harus mampu menangani beberapa kali volume enclosure per menit, termasuk volume udara yang disuntikkan oleh air assist
    • Udara buangan harus difilter tanpa kebocoran, lalu dialirkan ke luar, jauh dari bangunan yang ditempati manusia
    • Jika ada jendela, jendela itu harus menyaring panjang gelombang laser yang digunakan; mengamati lewat kamera lebih aman
    • Ventilasi enclosure tetap diperlukan meski pabrikan mengatakan tidak perlu ventilasi
    • Enclosure memerlukan interlock, dan saat pintu dibuka, mesin harus sepenuhnya dinonaktifkan seperti saat tombol darurat ditekan
    • Di bagian luar harus ada tombol emergency stop yang memutus daya seluruh sistem
    • Jika memungkinkan, optical fence yang membuat batas tak dapat diakses saat operasi juga bisa digunakan
    • Enclosure harus berstruktur tahan api, dan lantainya harus mampu menahan tembakan langsung terus-menerus saat head laser berhenti pada posisi terendah dengan daya maksimum
    • Di dekat enclosure diperlukan alat pemadam berkapasitas memadai dan sistem deteksi kebakaran

  • Material yang harus dihindari dan pelindung mata

    • Beberapa material tidak boleh dipotong atau diukir
    • PVC tidak boleh dipotong atau diukir dalam situasi apa pun, karena dapat menghasilkan hidrogen klorida
    • Polikarbonat tidak boleh dipotong atau diukir kecuali pekerjaan dapat dilakukan dalam atmosfer inert seperti nitrogen
    • Kulit tidak direkomendasikan karena baunya menyengat dan bisa berbahaya; jika tetap dikerjakan, hindari bahan yang disamak dengan krom
    • Batas daya yang aman berbeda menurut panjang gelombang, dan kerusakan akibat laser bisa sulit disadari pada awalnya karena otak mengompensasinya
    • Kacamata pelindung berkualitas tinggi yang sesuai dengan panjang gelombang laser harus diperoleh dari tempat tepercaya
    • Kacamata pelindung bukan pengganti enclosure, dan harus selalu dipakai di sekitar laser yang menyala
    • Bukan hanya berkas langsung, cahaya pantul juga dapat menyebabkan kerusakan serius
    • Laser cahaya tampak 380–750nm, terutama laser diode murah, dapat memberi ilusi aman karena berkasnya terlihat
    • Cahaya di atas 1mW bisa berbahaya
    • Berkas cahaya tampak bisa lebih sulit diblokir dan juga dapat bocor pada frekuensi lain
    • Laser fiber yang memakai IR 1064nm bisa sangat berbahaya karena mata memfokuskan cahayanya, tetapi tidak ada refleks berkedip atau menghindar
    • Perangkat inframerah jauh seperti CO2 memiliki berkas yang tak terlihat, dan mata dapat cedera sebelum kerusakannya disadari
    • Semua laser dengan daya memadai untuk memotong dan mengukir harus dioperasikan di dalam enclosure, dan harus mati otomatis saat enclosure dibuka

Posisi laser CNC murah

  • Peralatan CNC terus menjadi lebih murah sejak 1980-an, tetapi pemotong laser lama tetap mahal, lemah, besar, berat, dan boros listrik
  • Kini pemotong dan pengukir laser CNC yang fungsional bisa dibeli dengan harga di bawah 1.000 dolar AS
  • Peralatan murah tidak dapat menembus baja tebal seperti mesin industri, tetapi bekerja baik untuk memotong kayu dan berbagai material, serta mengukir teks dan gambar pada permukaan yang sesuai
  • Pemotong laser adalah alat manufaktur subtraktif yang menghilangkan bagian yang tidak dibutuhkan dari material
    • Dapat memotong lebih dalam daripada rotary knife cutter
    • Tidak memiliki biaya setup seperti die cutter
    • Relatif lebih murah daripada waterjet, tetapi permukaan potong material mudah terbakar bisa sedikit hangus
    • Berbeda dari plasma cutter, juga dapat memotong material non-konduktif
  • Tidak seperti printer 3D yang menjadikan sebagian besar bahan input sebagai produk, tidak jarang muncul 20–30% scrap

Sejarah dan jenis pemotong laser

  • Pemotong laser sudah ada sejak 1965, tetapi bahkan pada pertengahan 1980-an masih begitu mahal hingga jarang terlihat di lapangan
  • Laser awal harus menggunakan optik presisi meski memotong material dengan densitas energi yang sangat tinggi
    • Strukturnya berupa berkas dari tabung kuarsa berjaket kaca berpendingin air yang melewati ruang bebas, lalu cermin sumbu X, cermin sumbu Y, dan lensa fokus sebelum mencapai material
  • Setelah itu muncul laser fiber yang memakai laser solid-state dan tahap penguatan fiber, memungkinkan pemotongan lebih efisien dengan ukuran spot yang lebih kecil
  • Pendorong besar penurunan biaya adalah laser diode yang disediakan oleh industri semikonduktor
    • Peralatan yang paling mungkin dijangkau pengguna hobi atau bisnis kecil adalah laser diode dan perangkat lini industri yang lebih kecil serta ringan

Spesifikasi yang perlu diperiksa sebelum membeli

  • Saat memilih pemotong laser, daya optik, struktur head, panjang gelombang, area kerja, air assist, akurasi, kecepatan potong, enclosure, dan jenis laser harus dilihat bersama
  • Peralatan di pasaran umumnya diproduksi di Asia, dengan keberadaan enclosure, kualitas, dan daya yang beragam
  • Laser diode murah bisa dipakai sebagai alat praktis, tetapi dari sudut pandang keselamatan tidak bisa digunakan apa adanya, sehingga lebih realistis melihatnya sebagai kit atau titik awal

  • Daya optik dan struktur head

    • Daya pemotong laser harus dinilai berdasarkan daya optik W
    • Sebagian pabrikan mempromosikan daya input listrik sehingga perangkat tampak lebih kuat daripada yang sebenarnya
    • Pabrikan laser diode murah kadang melebih-lebihkan daya optik meski mencantumkannya
    • Laser tube atau fiber industri kelas ribuan W dapat memotong baja lunak sekitar 10mm, tetapi laser diode pemula 40W tidak cocok untuk memotong logam
    • Laser 5W sulit memotong banyak hal, dan kalaupun bisa, prosesnya lambat
    • Head laser diode terdiri dari satu atau lebih diode laser, cermin dan lensa untuk penggabungan berkas, serta lensa fokus
    • Dengan daya yang sama, semakin sedikit jumlah diode, semakin kecil spot dan semakin terkonsentrasi dayanya, tetapi diode dapat menjadi lebih panas dan umurnya lebih pendek
    • Head pemotong yang kuat biasanya memiliki kipas pendingin; jika kipas tersumbat atau rusak, head bisa cepat rusak
    • Semakin tinggi daya, semakin dalam atau cepat pemotongannya, dan material yang sebelumnya tidak bisa dipotong pun bisa dipotong
    • Head array 6 diode menunjukkan performa sekitar 3–4 kali lebih baik, bukan 6 kali, dibanding diode tunggal 5W, dan spillover di sekitar tepi potongan juga lebih banyak
    • Ukuran spot berdampak langsung pada lebar potong dan overspill
    • Kerf permukaan pada laser diode bisa sekitar 0,4mm
    • Untuk sambungan press-fit, kompensasi sekitar 0,1mm dapat menghasilkan gesekan tanpa lem
    • Head nominal 30W dapat memotong kayu lunak 18mm dan plywood berbasis kayu lunak, dan dalam kondisi baik memotong pada kecepatan sekitar 250mm/min

  • Opsi peralatan industri bekas

    • Jika memulai untuk tujuan bisnis, peralatan fiber atau CO2 industri bekas juga bisa menjadi alternatif
    • Peralatan industri bukan untuk hobi; berat, besar, dan boros listrik, tetapi throughput-nya jauh melampaui peralatan hobi
    • Evaluasi peralatan bekas memerlukan keahlian, dan biaya suku cadang serta servis bisa mahal
    • Setelah membangun desain dan pengalaman terlebih dahulu dengan laser diode murah, peralatan industri dapat dipandang sebagai investasi jangka panjang yang lebih baik

Panjang gelombang, area kerja, udara, akurasi

  • Karakteristik berdasarkan panjang gelombang

    • Panjang gelombang laser adalah karakteristik yang menentukan warna; laser diode biasanya berada di wilayah cahaya tampak ungu hingga biru pada 400~470nm
    • Sebagian material menyerap panjang gelombang ini dengan baik, tetapi material lain memantulkannya sehingga sebagian besar daya tidak terserap oleh benda kerja
    • Panjang gelombang yang lebih panjang cenderung lebih cocok untuk material sulit seperti logam, tetapi tidak ada laser diode yang dapat memotong logam secara stabil atau pada ketebalan yang berguna
    • Laser fiber biasanya berada di wilayah inframerah hingga inframerah jauh 780~2200nm dan cocok untuk pemotongan logam
    • Laser CO2 menggunakan panjang gelombang 9.3~10.6µm, jauh lebih panjang daripada fiber atau diode
    • Laser cahaya tampak berbasis diode dalam beberapa hal lebih berbahaya daripada laser IR industri
    • Biasanya dikirim tanpa enclosure
    • Tidak ada interlock yang mematikan laser saat pengguna mengakses bagian dalam
    • Berkas cahaya tampak sulit diblokir dan dapat bocor ke spektrum lain
    • Jika menggunakan head inframerah, diperlukan perangkat dengan pilot laser cahaya tampak agar posisi berkas dapat diketahui

  • Area kerja

    • Area kerja yang besar memungkinkan komponen yang lebih besar dan pekerjaan yang lebih panjang, serta dapat mengurangi limbah melalui nesting
    • Perangkat contoh menggunakan area kerja 61×61cm, ukuran mesin 70×80cm, dan enclosure berukuran 1m×84cm dengan tinggi lebih dari 1m
    • Sulit menggunakan 100% dari seluruh area kerja
    • Sebagian area hilang karena perlengkapan penjepit, endstop, framing, dan pencegahan pemotongan di udara dekat tepi
    • Satu sumbu hampir dapat digunakan seluruhnya, tetapi pada sumbu lain sering kali sebagian sisi hilang

  • Air assist

    • Untuk mesin pemotong, air assist hampir wajib
    • Pada perangkat 20~40W, biasanya digunakan sekitar 10~15L/min
    • Air assist menyingkirkan potongan material yang sudah terkena laser sehingga pemotongan bisa lebih dalam
    • Jika udara terlalu banyak, benda kerja dapat mendingin lebih cepat daripada laju pemanasan oleh laser, sehingga efeknya justru berlawanan

  • Akurasi dan kecepatan

    • Laser cutter umum dapat memiliki akurasi sekitar 0.1mm, yang sangat tinggi untuk kisaran harga ini
    • Akurasi pengulangan bergantung pada cara motor menggerakkan gantry dan head
    • Biasanya bergerak dengan meluncur di atas bearing, menggunakan belt dan gear motor
    • Motor umumnya stepper, bukan servo, sehingga jika terjadi kehilangan langkah, benda kerja bisa langsung gagal
    • Karena tidak ada gaya reaksi alat, masalah kehilangan langkah bisa lebih kecil dibandingkan mesin milling
    • Mesin harus dirakit siku dan dipasang rata agar kedalaman pemotongan dan penetrasi konsisten di seluruh permukaan kerja
    • Kecepatan pemotongan terutama dibatasi oleh daya laser head, sedangkan kecepatan gerak dipengaruhi oleh berat gantry pada arah Y dan berat head pada arah X, ukuran motor stepper, stabilitas daya, dan gesekan

Instalasi dan perangkat lunak penggerak

  • Persyaratan instalasi

    • Laser cutter harus dipasang di dalam enclosure
    • Proses pemotongan tidak bersih, terkadang menghasilkan banyak asap, dan asap ini bisa sangat berbahaya jika terhirup
    • Perangkat dengan air assist memerlukan asupan udara bersih untuk mengurangi kontaminasi pada sistem optik
    • Jendela enclosure harus memungkinkan bagian dalam terlihat, sekaligus memblokir sebagian besar cahaya laser
    • Bagian bawah permukaan kerja harus memiliki struktur tahan api, dan harus ada cara untuk memadamkan kebakaran yang sebenarnya
    • Dalam situasi darurat, daya harus dapat diputus dengan cepat meskipun benda kerja hilang; bisa menggunakan mushroom switch merah besar atau terminal listrik dengan sakelar
    • Pemotongan PVC sama sekali dilarang karena risiko gas beracun, korosi, cedera, dan kematian

  • G-Code dan perangkat lunak kontrol

    • Sebagian besar laser berkomunikasi dengan komputer host melalui serial-over-USB, dan bahasa kontrolnya adalah G-Code
    • G-Code banyak digunakan untuk mengendalikan peralatan manufaktur seperti bubut, mesin milling, laser cutter, dan bor koordinat
    • Menulis G-Code secara langsung merepotkan, sehingga biasanya perangkat lunak desain digunakan bersama perangkat lunak konversi G-Code
    • Contoh perangkat lunak untuk konsumen adalah sebagai berikut
    • Ada campuran produk gratis dan komersial; pilih dengan mempertimbangkan workflow, dukungan format file, ada tidaknya error impor, serta pengujian berdasarkan material dan ketebalan

  • Koreksi pemotongan yang terlewat oleh perangkat lunak

    • Perangkat lunak driver laser yang diperiksa melewatkan sebagian know-how lapangan, dan juga memiliki bug halus
    • Koreksi radius adalah fungsi yang memindahkan jalur sebesar setengah lebar berkas untuk meningkatkan akurasi
    • Kurva luar harus dikoreksi ke arah luar, sedangkan kurva dalam ke arah dalam
    • Namun perangkat lunak bisa keliru membedakan sisi dalam dan luar
    • Cara yang benar adalah melakukan offset ke arah scrap, tetapi file input belum tentu memiliki informasi scrap
    • Saat menembus material tebal, digunakan metode mulai dari area scrap lalu masuk secara spiral ke tepi benda kerja, sehingga laser selalu mengenai benda kerja dalam kondisi bergerak
    • Jika spot tidak simetris, pemotongan harus dibuat lebih lambat tergantung arah agar hasilnya konsisten
    • Karena sebagian besar perangkat lunak tidak dapat mengatur kecepatan berdasarkan arah, kecepatannya diturunkan ke kecepatan minimum yang dapat menembus di semua arah
    • Dalam kasus ini, kecepatan pemotongan menjadi lebih lambat dan akurasi pada salah satu sumbu bisa hilang

Alat desain dan format file

  • Untuk memotong material, pertama-tama diperlukan desain; Anda bisa membuat sendiri, membeli, atau memodifikasi desain maupun artwork yang sudah ada
  • Ada juga generator desain laser cutter gratis yang secara otomatis membuat pola khusus
  • Alat desain berbeda-beda tergantung kecenderungan pengguna
    • Jika cenderung seniman, program drawing
    • Jika insinyur, CAD
    • Jika programmer, alat parametric design mungkin cocok
  • Contoh alat
    • Interactive CAD: Tinkercad, Rhino, Blender, AutoCad, Sketchup
    • Drawing: Gimp, Inkscape, PhotoShop, Illustrator
    • Parametric CAD: SOLVESPACE, OpenSCAD
  • Format file perantara yang umum digunakan untuk pemotongan adalah SVG, DXF, JPG
  • Penting memastikan apakah perangkat lunak driver laser dapat mengimpor format yang diekspor perangkat lunak desain secara akurat tanpa konversi
  • Sumber daya desain

Kecocokan dan pengujian berdasarkan material

  • Hasil pemotongan dan pengukiran bisa sangat berbeda, dari sangat baik hingga tidak bisa digunakan, tergantung daya mesin, kecepatan gerak, kondisi optik, dan kondisi material
  • Material baru tidak boleh dipotong jika tidak bisa dipastikan 100% aman; periksa dulu kelayakan untuk dicoba dan risikonya melalui lembar data keselamatan bahan serta pencarian
  • Perangkat lunak seperti LightBurn menyediakan fitur kupon uji material, dan sebagian besar driver laser juga mendukung fitur serupa

  • Kayu

    • Kayu adalah material yang baik untuk pemotongan laser
    • Laser berdaya menengah dapat memotong kayu beberapa mm dengan relatif mudah; jika dayanya rendah, prosesnya lebih lambat dan kemungkinan gosong lebih tinggi
    • Laser dioda juga dapat memotong kayu lunak yang tebal dengan baik, tetapi sulit untuk hardwood yang padat
    • Pada engineered wood, perekat ikut menguap sehingga penanganan asap harus dilakukan dengan lebih bertanggung jawab
    • Jika tidak menyukai tepi potongan yang gelap, benda kerja dapat dibuat sekitar 0,1mm lebih besar lalu diamplas
    • Kayu yang dipotong dapat menyisakan bau terbakar dalam waktu lama
    • Bau ini dapat dikurangi dengan pengamplasan, pengecatan, lak, atau sandblasting ringan
    • Bau bisa membutuhkan waktu hingga beberapa bulan untuk hilang
    • Plywood memakai jenis perekat yang berbeda-beda; jika ada garis hitam tipis di antara ply, kemungkinan itu phenolic resin dan bisa lebih sulit dipotong

  • Pengujian kayu dengan cutter nominal 30W

    • Plywood birch
      • 2,6mm: daya 60%, 700mm/min, 1 pass
      • 4,1mm/5,5mm: daya 60%, 450mm/min, 1 pass
      • 7,8mm: daya 60%, 200mm/min, 1 pass
      • 11,8mm: daya 60%, 150mm/min, 1 pass
      • 18mm: daya 80%, 300mm/min, 3 pass
    • MDF
      • 3,2mm coated: daya 80%, 500mm/min, 1 pass
      • 9mm: daya 80%, 200mm/min, 1 pass
    • Hardwood ply
      • 3,7mm: daya 70%, 200mm/min, 1 pass, bukan potongan yang bersih
      • 3,7mm: daya 50%, 600mm/min, 4 pass, lebih bersih tetapi sedikit lebih gosong di bagian atas
      • Hardwood ply yang lebih tebal hasilnya sangat buruk sehingga tidak dapat digunakan
    • Hardboard
      • 3,4mm: daya 60%, 450mm/min, 1 pass

  • Kertas, serat, kulit

    • Kertas dan karton bergelombang mudah dipotong, dan kecepatan pemotongan tinggi dapat digunakan
    • Air assist dapat menerbangkan material sehingga harus dimatikan
    • Jika terlalu lambat, tepi akan sangat gosong
    • Ada kemungkinan menumpuk beberapa lembar dan memotongnya sekaligus
    • Karton kemasan bergelombang 3 lapis setebal 5,7mm terpotong pada daya 60%, 1000mm/min, 1 pass
    • Serat organik umumnya bekerja dengan baik, tetapi serat sintetis dapat meleleh sehingga tidak terpotong rapi dan sulit dilepaskan dari bed
    • Pemotongan dan pengukiran kulit tidak disarankan
    • Hasilnya tidak terlalu bagus dan baunya sangat menyengat
    • Kulit chrome-tanned dapat menghasilkan uap yang sangat beracun

  • Logam dan pengukiran permukaan

    • Memotong logam dengan laser dioda tidak berjalan baik kecuali logamnya sangat tipis
    • Semua eksperimen pemotongan logam dengan kepala laser 455nm gagal; hasil terbaiknya hanya sedikit perubahan warna pada stainless steel di daya maksimum
    • Untuk pemotongan logam, laser fiber kelas beberapa kW lebih cocok, tetapi biayanya tinggi, peralatannya besar, membutuhkan listrik 3 fase, dan di area permukiman mungkin perlu izin karena uap logam
    • Aluminium anodized dapat diukir dengan baik
    • Caranya dengan menguapkan lapisan permukaan untuk menampakkan logam polos di bawahnya
    • Pemotongan stainless steel sulit dengan sistem dioda, tetapi pengukiran mungkin bisa dilakukan
    • Jika menyemprotkan Dykem Red engineering marking fluid, mengukirnya, lalu membersihkannya dengan IPA, akan tersisa tanda merah permanen

  • Plastik, polikarbonat, dan lainnya

    • Akrilik belum diuji
    • Polikarbonat tidak dapat dipotong dengan aman menggunakan laser dioda murah dan sistem berbasis udara
    • Sebagian besar plastik dan PVC tidak boleh dipotong dengan laser
    • Dapat menghasilkan uap yang sangat beracun
    • Benda kerja dapat menempel pada bed atau terbakar
    • Batu dan keramik direncanakan segera diuji
    • Delrin/Acetal mahal dan belum diuji; artikel Hackaday terkait yang disebutkan adalah Drawbacks of Lased Delrin and How to Slip Around Them

Tips praktik dan perawatan

  • Memotong material tebal

    • Memotong material tebal dengan beberapa pass menjadi kurang efektif jika lebih dari 2–3 kali
    • Di dalam alur potongan, beam menyebar sehingga hampir tidak ada daya yang mencapai bagian dalam
    • Beam lebih banyak mengenai sisi daripada dasar
    • Dengan membalik material dan memotong pola cermin dari sisi sebaliknya, kedalaman yang dapat dipotong pada dasarnya bisa digandakan
    • Penyelarasan dapat dibantu dengan pilot hole dan fixture
    • Dengan memasang dua pin atau lebih sehingga posisinya saling bertukar saat dibalik, penyelarasan dapat dipertahankan
    • Pada pass kedua, pola harus di-mirror

  • Laminasi

    • Jika beberapa lembar pola yang sama dipotong dari kayu tipis lalu direkatkan dengan tekanan, benda kerja yang lebih tebal daripada yang dapat dibuat langsung oleh mesin bisa dibuat
    • Komponen seperti hardwood gear dapat dibuat dengan menumpuk potongan tipis
    • Efek 3D dapat dibuat dengan sengaja menggeser atau memutar lapisan, atau dengan melakukan slicing ke satu arah lalu merekatkannya
    • Menambahkan registration hole dan hardwood dowel dapat meningkatkan penyelarasan lapisan, kekuatan, dan presisi
    • Dowel harus sedikit lebih pendek daripada ketebalan total agar tekanan yang cukup dapat diberikan saat perekatan

  • Pengelolaan udara dan optik

    • Air pump bawaan bisa lemah, dan shop compressor pemula bisa lebih baik
    • Udara harus kering dan bebas minyak
    • Tekanan tidak boleh dinaikkan berlebihan agar selang tidak lepas atau optik tidak pecah
    • Kepala laser umum dapat menggunakan udara sekitar 10~30L/min
    • Ada jumlah udara optimal untuk setiap kombinasi cutter/material/power tertentu
    • Jika terlalu banyak, material menjadi terlalu dingin; jika terlalu sedikit, serpihan potongan tidak cukup tersingkir
    • Kontaminasi lensa dapat menurunkan daya pemotongan hanya dalam beberapa jam kerja
    • Sebaiknya bersihkan optik sebelum pekerjaan besar, dan biasanya memakan waktu kurang dari 5 menit
    • Jika lensa tidak dibersihkan secara berkala, endapan asap dapat melebur ke kaca dan menyebabkan kerusakan permanen
    • Dalam kasus parah, endapan dapat menyebabkan pemanasan dan pendinginan tidak merata sehingga lensa pecah
    • Lensa dibersihkan dengan kain pembersih lensa; untuk kotoran berat dapat memakai alkohol, dan aseton sebagai upaya terakhir
    • Sebelum dirakit kembali, lensa harus benar-benar bersih dan kering

  • Menahan material dan mengurangi gosong

    • Material ringan dapat bergerak karena air assist atau benturan enclosure, dan gerakan kecil pun dapat merusak benda kerja
    • Dengan perangkat seperti tie-down pin cetak 3D untuk menahan material pada bed, fokus juga dapat dijaga tetap konsisten
    • Jika air hose tertekuk, nozzle tersumbat endapan karbon, atau inlet pompa tersumbat, aliran udara dapat berkurang atau berhenti
    • Jika O-ring nozzle tidak ada, udara dapat bocor ke atas, bukan ke bawah
    • Jika finishing permukaan penting, painter’s tape atau transfer tape dapat ditempelkan agar gosong tertinggal di atas tape
    • Untuk material yang tidak dapat diukir langsung, bagian transfer tape yang dilepas dapat dimanfaatkan seperti stencil untuk penyemprotan
    • Pada permukaan reflektif, coating matte dapat membantu penyerapan energi sehingga membantu pemotongan dan pengukiran

  • Pemeriksaan belt dan sekrup

    • Belt pada cutter laser dioda dapat meregang dan selip seiring waktu, jadi perlu dikencangkan ulang secara berkala
    • Terutama belt yang menggerakkan gantry layak diperiksa karena terus menggerakkan beban bolak-balik
    • Jika terlihat squiggle vertikal kecil di awal gerakan arah Y, itu bisa menandakan overshoot atau undershoot
    • Jika set screw longgar, keausan poros dan kelonggaran dapat membesar, jadi perlu diperiksa setiap beberapa bulan atau saat ada dugaan masalah

Sumber daya online

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-01-28
Komentar Hacker News

  • Bagi yang tertarik, saya pernah merancang pemotong laser format besar 60×78 inci yang disesuaikan untuk memotong kain jahit. Ini adalah desain ultra-murah yang bisa dibuat dengan biaya beberapa ratus dolar, gantrinya bisa dibongkar, dan bed-nya berupa plywood tipis sehingga saat tidak dipakai bisa ditutup karpet agar hampir tidak memakan ruang tambahan di apartemen
    Konsepnya berfungsi, tetapi pada kasus saya gantrinya sedikit tersangkut dan kehilangan step sehingga perlu perbaikan. Sekarang proyek ini pada dasarnya sudah saya hentikan, tetapi semoga bisa menjadi inspirasi untuk versi berikutnya: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter
    Saya akhirnya tidak pernah menyelesaikan video YouTube-nya, tetapi ada video belum selesai tanpa voice-over dan edit paruh akhir yang menunjukkan sistem ini bekerja serta detail tambahan: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter/iss...
    Secara khusus, di dalam desain ini ada pemindai pola berbasis Raspberry Pi yang bisa dipakai untuk memindai pakaian lalu mereplikasinya, atau untuk memindai pola jahit kertas setelah ditambahi pekerjaan manual di Inkscape

    • Bagus, bolehkah saya menautkan proyek ini dari tulisan saya?
    • Ini memakai laser berdaya tinggi, jadi saya penasaran seberapa banyak pemikiran dan biaya yang dicurahkan ke aspek keselamatan
    • Proyek yang sangat keren, dan terima kasih sudah mengerjakannya. Saya penasaran apakah ada daftar kain yang bisa dipotong. Apakah sebaiknya diasumsikan serat sintetis tidak bisa?
    • Gantri yang tersangkut kemungkinan besar karena kedua motor kadang bergerak sedikit berbeda satu sama lain
    • Saya penasaran apakah Anda pernah memikirkan untuk menambahkan kamera dekat beam agar garis potong bisa dilacak seperti tanda registrasi, lalu area pemotongan tetap kecil sambil memosisikan ulang untuk memotong bentuk keseluruhan yang lebih besar dengan akurat

  • Saya tidak setuju dengan pernyataan bahwa “laser diode lebih aman sampai taraf tertentu bagi orang yang tidak terlatih, karena beam-nya terlihat”. Baik laser diode maupun tube laser sama-sama bisa langsung menyebabkan kebutaan
    Laser diode berada di spektrum cahaya tampak, jadi justru perlu bahan pelindung khusus yang memblokir pita cahaya tampak tertentu itu, sehingga malah lebih sulit ditahan. Ditambah lagi, banyak produk juga bocor pada frekuensi lain sehingga makin menyulitkan
    Sebaliknya, tube CO2 lebih sederhana. Ada plastik umum yang membiarkan cahaya tampak lewat tetapi memblokir panjang gelombang inframerah dari tube CO2, sehingga pemilihan bahan pelindung jauh lebih mudah
    Laser pemotong apa pun tidak boleh dijalankan tanpa enclosure dan kacamata pelindung, dan ini jauh lebih mudah diwujudkan pada laser CO2

    • Setuju. Itu benar-benar saran yang berbahaya. Dari sudut pandang kerusakan mata, sistem CO2 relatif lebih aman. Selama tidak terkena langsung, 10.6μm akan sangat diserap oleh mata sehingga bisa menyebabkan kerusakan panas di permukaan, katarak, atau luka bakar kornea, tetapi tidak terfokus ke retina sehingga kemungkinan kehilangan penglihatan parah lebih rendah
      Kacamata pelindung polikarbonat memiliki densitas optik yang sangat tinggi pada 10.6μm sehingga menjadi alat pelindung yang memadai
      Laser diode cahaya tampak jauh lebih buruk. Daya keluarnya biasanya lebih rendah, tetapi cukup kuat sehingga hanya dengan melihat pantulan baurnya saja sudah bisa menghasilkan kerapatan daya yang berbahaya bagi retina. Otak sangat pandai menyamarkan kerusakan seperti ini sehingga Anda mungkin tidak menyadarinya sampai terlambat
      Fiber laser 1.064μm menggabungkan sisi terburuk dari keduanya. Dayanya sangat tinggi, tidak terlihat, jadi Anda tidak tahu seberapa banyak cahaya yang bocor atau apakah Anda sedang melihat pantulannya, sementara kacamata pelindungnya mahal dan sulit diverifikasi
      Saya suka melakukan hal-hal dengan laser berdaya tinggi, tetapi saya bersyukur telah mendapat banyak pelatihan keselamatan laser sebelum membeli sumber laser besar pertama saya
    • Benar. 100% benar, dan ungkapan saya buruk sehingga bisa membahayakan orang yang menangani peralatan ini. Kalau beam-nya terlihat, mungkin sudah terlambat. Sejak awal Anda tidak seharusnya berada di posisi yang memungkinkan hal itu terjadi
      Saya sudah memperbarui tulisannya dengan kalimat yang lebih baik, dan saya juga menambahkan komentar ini sebagai rujukan. Saya akan sangat berterima kasih kalau Anda bisa melihat apakah masih ada yang perlu diperbaiki
    • Sulit dipahami kenapa laser diode hobi tanpa enclosure atau sistem pembuangan dijual sebanyak ini. Akibatnya orang mengira perlengkapan seperti itu opsional, padahal sama sekali tidak
    • Laser inframerah jauh lebih aman. Mata tidak otomatis mencoba memfokuskan beam ke sana, jadi ada sedikit lapisan pengaman tambahan untuk menghindari lubang rapi di fovea
      Namun, bisa melihat posisi beam juga berguna, jadi salah satu caranya adalah mencampurkan laser merah/hijau berdaya rendah ke beam pemotong. Sesederhana menempelkan satu serat kabel optik di samping kepala pemotong utama pun bisa dilakukan
    • Pengetahuan saya soal ini tidak terlalu luas, tetapi setahu saya laser di bawah 1mW dianggap aman terhadap refleks berkedip, dalam arti jika Anda cepat berkedip maka kerusakan permanen bisa dihindari
      Tentu saja itu tidak berlaku untuk pemotongan laser dengan daya seperti ini

  • Tulisan ini membahas akurasi, tetapi itu merujuk pada akurasi posisi, dan tidak membahas repeatability. Tanpa repeatability, akurasi umumnya tidak terlalu berguna
    Selain itu, sering kali yang diberikan hanya angka akurasi satu arah, yang tidak mencerminkan backlash pada positioning, apalagi repeatability
    Kira-kira bisa dipahami seperti ini. Akurasi satu arah adalah: saat diberi perintah dari 0 ke suatu posisi, mesin berakhir di mana; akurasi dua arah adalah: setelah bergerak dari 0 ke suatu posisi lalu diberi perintah ke posisi dari arah sebaliknya, mesin berakhir di mana; repeatability adalah: bergerak dari 0 lalu kembali lagi ke 0 berulang kali dan membandingkan hasilnya
    Jika hanya melihat posisi yang diperintahkan dari 0 ke satu arah, besar kemungkinan akurasinya di bawah 0,1 mm
    Tetapi apakah itu akan terus benar secara berulang tidak hanya bergantung pada metode penggeraknya, melainkan juga apa yang digerakkan. Perlu dilihat apakah memakai lead screw, ball screw, rack and pinion, atau tidak ada sama sekali
    Jika tidak ada, baik stepper motor saja maupun kombinasi stepper motor dan belt akan mengalami akumulasi error melalui backlash, sehingga muncul masalah repeatability
    Dengan belt, gearbox, dan semacamnya yang tepat, backlash bisa sangat dikurangi. Namun pada kisaran harga ini, agar akurasi tidak menjadi tidak berguna, tampaknya tetap dibutuhkan mekanisme yang menjamin repeatability seperti helical rack and pinion atau ball screw

    • Saya penasaran bagaimana pendapat soal motor linear magnetik seperti yang tampaknya dipakai pada produk baru Peoploly Magneto X. Apakah itu akan membantu banyak dalam mengurangi backlash?
      Tambahan lagi, saya mengira akurasi diberikan terhadap titik referensi tetap, sehingga semua skenario repeatability yang dijelaskan tadi akan digabung menjadi satu nilai terburuk, yaitu nilai yang tidak akan dilampaui error
      Jika akurasinya rendah tetapi repeatability-nya tinggi, apakah artinya hasilnya secara konseptual bisa bagus dengan offset tetap yang konsisten, atau justru berarti akan muncul sudut bergerigi, artefak, bagian yang kurang terpotong atau terlalu terpotong pada skala yang lebih kecil daripada akurasi yang dinyatakan, seperti pada sudut tempat garis potong yang didekati dari ujung yang berbeda saling bertemu?
    • Poin-poin yang bagus
      Hanya saja, masalah seperti ini lebih mirip masalah tahap berikutnya. Laser dan printer 3D punya toolhead yang ringan dan hampir tanpa resistansi, jadi meski kontrol stepper-nya cukup asal, hasil tetap bisa didapat
      Itu bukan salah. Tetapi saat baru mulai dengan CNC, ada segunung hal yang harus dipelajari. Membeli mesin murah lalu memahaminya, mengutak-atiknya, dan meningkatkan repeatability-nya sendiri memang bagian dari cara bertambah mahir. Dari sudut pandang DIY hobi, ini terasa wajar
      Bahkan dengan mesin yang tidak bagus sekalipun, tetap bisa membuat hasil dengan toolchain seperti Fusion 360 atau OpenSCAD
      Kalau uang bukan masalah, banyak penderitaan tuning mesin seperti ini bisa dilewati, dan peralatan kelas profesional memang terasa seperti sihir. Saya sendiri lebih tipe yang suka menyentuh dulu, belajar dulu, lalu kalau terlihat menyenangkan meningkatkan investasi hobi sampai 10 kali lipat
      Orang yang ingin menjalankan bisnis dengan laser cutter perlu memahami hal-hal yang dibahas di sini. Pengguna hobi pertama-tama harus memastikan dirinya tidak mati karena gas beracun dari kulit samak, lalu memutuskan apakah ingin membuat benda atau mengutak-atik mesin. Keduanya sama-sama sepenuhnya valid
      Intinya, saya setuju dengan semua poin ini. Memberi tahu orang soal kesulitan yang akan ditemui pada mesin murah itu bagus. Hanya saja, mesin murah pun bisa sangat menyenangkan, dan pada akhirnya semuanya tergantung pada apa yang diinginkan
    • Mesin murah seperti ini tidak memakai rack and pinion atau ball screw. Di anggaran seperti itu memang tidak mungkin, dan bahkan kalau mungkin pun ukuran mesinnya akan jadi sangat kecil hingga nyaris tidak berguna
      Memang bisa saja dimodifikasi ke mesin yang ada, tetapi pada akhirnya biayanya kemungkinan lebih mahal daripada mesin aslinya dan peningkatannya pun mungkin hampir tidak terlihat. Anda juga bisa menambahkan servo, kompensasi fokus, dan sumbu Z bergerak, tetapi itu sudah keluar dari kelas harga hobi
      Mesin open-frame aluminium seperti ini memang tidak ditujukan untuk penggunaan industri, jadi ekspektasinya juga harus rendah. Mesin seperti ini bahkan tidak mengompensasi ekspansi termal pada frame
      Kualitas belt biasanya cukup baik. Berlawanan dengan klaim tadi, penggerak belt tidak mengakumulasi backlash. Memang ada backlash, tetapi selama tidak kehilangan step, nilainya umumnya tetap, dan dalam kondisi normal seharusnya tidak kehilangan step. Kandungan Kevlar juga sangat mengurangi masalah belt melar yang bisa muncul pada belt yang lebih murah
      Gantry digerakkan oleh dua stepper, atau ada poros melintang yang menggerakkan gear pasif di sisi seberangnya. Ini tidak sempurna, jadi jika sumbunya panjang bisa muncul puntiran, dan saat bergerak cepat mungkin terlihat satu sisi sedikit tertinggal atau overshoot saat berhenti mendadak
      Meski begitu, bahkan pada kecepatan sangat tinggi dan setelah ratusan kali pengulangan, saya masih belum melihat backlash atau kelonggaran yang bisa saya lihat atau ukur dengan alat yang saya punya sekarang. Dengan mikrometer yang bagus, setelah bergerak ratusan meter lalu berhenti, error posisinya masih di bawah 0,1 mm, dan error posisi dari titik nol ke titik acak mana pun di mesin juga masih dalam batas yang bisa diterima
      Yang benar-benar terlihat justru bahwa karena struktur open-frame, mesin tidak siku saat baru keluar dari pabrik, dan perlu waktu cukup lama untuk menyetelnya dengan benar
      Saya tidak punya interferometer, tetapi kalau bisa meminjam saya ingin mengukurnya. Bahkan tes sederhana yang ada sekarang sudah menunjukkan bahwa mesin ini cukup layak dipakai, dan akurasi dimensinya cukup baik sehingga hampir tidak ada alasan untuk mengalihdayakan pekerjaan ke jasa pemotongan laser profesional
      Kalau memotong logam, ceritanya tentu berbeda, tetapi jelas itu bukan pekerjaan yang dilakukan dengan laser diode. Bahkan pada pemotongan lembaran material pun, toleransi pada benda besar berbeda dengan milling machine atau bubut. Anda tidak akan membuat poros press-fit atau memotong gear bergigi 1 mm dengan mesin seperti ini
      Jika butuh presisi seperti itu, alat ini memang bukan pilihan yang tepat, dan pemotongan laser sendiri juga bukan proses yang tepat. Jika menginginkan presisi seperti itu pada sheet metal, lebih cocok memakai milling, atau membuat mask lewat proses fotografi lalu melakukan etching
      Untuk kayu, karton bergelombang, dan kain, presisi yang diberikan mesin murah seperti ini sudah cukup

  • Ada beberapa hal terkait keselamatan yang tidak disebut dalam tulisan
    Belilah kacamata pelindung laser yang sesuai dengan panjang gelombang laser dari penjual tepercaya, dan kenakan setiap saat selama mesin masih menyala
    Juga perlu ada cara untuk memutus daya laser dengan mudah dan cepat saat terjadi kebakaran. Baik tombol emergency stop maupun stopkontak bersakelar, tetap harus ada
    Dan PVC sama sekali tidak boleh dipotong. Gas klorin bisa terbentuk dan dapat melukai atau membunuh Anda, atau setidaknya mengorosi mesin

    • Jika mesinnya punya enclosure yang benar dan interlock, mungkin kacamata pelindung laser tidak lagi diperlukan
      Selain itu, sebaiknya juga jangan mencoba memotong plywood resin fenolik. Saya tidak yakin seberapa berbahayanya asap dan residunya, tetapi kemungkinan bahaya utamanya adalah formaldehida, dan yang lebih penting lagi resin fenolik memang tidak terpotong dengan baik. Setidaknya begitu pada laser CO2, dan saya tidak tahu apakah laser diode lebih baik
      Cara yang paling cocok bagi saya adalah melihat tepi plywood. Jika terlihat garis hitam tipis di antara lapisannya, kemungkinan besar itu fenolik, dan jika dipotong hasilnya akan penuh jelaga

  • Sebagai pelengkap dari rangkuman bagus tentang pemotongan laser, saya merekomendasikan Guerrilla Guide to CNC: https://lcamtuf.coredump.cx/gcnc/
    Sejauh ini, ini adalah bahan referensi CNC/printer 3D untuk produksi skala kecil terbaik yang pernah saya baca. Jika tulisan aslinya bagus menurut Anda, ini juga akan Anda nikmati

  • Ruangan harus berventilasi dengan benar
    https://www.theregister.com/2017/01/30/berkeley_maker_couple...

    • Kejadian yang mengerikan, dan ya. Bagian itu memang dibahas. Menurut saya, tanpa ventilasi, laser cutter tidak sepenuhnya aman dan juga tidak layak digunakan
      Rasanya familiar, lalu saya ingat: https://news.ycombinator.com/item?id=13507734
      Pada akhirnya diketahui sebagai keracunan CO2
    • Alat pemadam dan deteksi juga perlu disiapkan

  • Hal yang paling sulit diabaikan dalam pemotongan laser adalah baunya. Misalnya, jika memotong dekorasi Natal, bau kayu terbakar yang menyengat akan tertinggal hampir selamanya
    Kalau ada potongan kayu hasil laser, begitu masuk ruangan itulah bau pertama yang langsung tercium. Adakah trik yang bagus untuk menghindarinya?

    • Betul. Kita bisa tahu ada komponen hasil potong laser, dan “selamanya” itu kira-kira lebih mendekati beberapa bulan. Pada akhirnya baunya hilang
      Saya pribadi sangat sensitif terhadap bau gosong, jadi awalnya ini benar-benar masalah besar
      Solusinya bisa dengan membuat komponen sedikit lebih besar lalu mengampelas tepi yang hangus, atau memberi lapisan vernis maupun cat agar kayu yang terkarbonisasi tidak mengeluarkan bau, atau melakukan sandblasting ringan pada potongan. Hanya saja, vernis dan cat tidak menempel dengan baik pada tepi yang hangus
    • Saya menyiapkan tempat sampah bertutup untuk menyimpan komponen kecil, dan menaruh vacuum bengkel di dekatnya agar bisa membersihkan baki penyangga laser setelah memotong sesuatu yang berbau
      Saya juga meningkatkan kipas pembuangan agar tidak ada apa pun yang masuk ke dalam ruangan. Saya memakai kipas DC kecepatan variabel, lalu membiarkannya tetap menyala pada kecepatan rendah setelah memotong sesuatu yang berbau agar udara terus dibuang ke luar sampai baunya hilang
      Masalah bau paling parah terjadi saat memakai kayu murah dari Home Depot. Setelah beralih ke triplek birch Baltik asli, baunya berkurang, jadi sepertinya material sebelumnya mengandung bahan kimia
      Akrilik juga berbau, tetapi cepat hilang
    • Penting untuk memakai triplek khusus laser. Sering kali bau itu lebih berasal dari lem daripada dari kayunya
      Air assist juga memberi perbedaan besar, dan penting juga memakai sumber laser dengan fokus yang tepat serta kualitas beam yang baik. Kalau masih belum cukup, bisa mencoba lapisan sealer seperti shellac atau poliuretan

  • Dalam beberapa tahun terakhir bidang ini terus berkembang, khususnya laser texturing dengan laser femtosecond. Apa yang 10 tahun lalu masih berupa laser laboratorium kini sudah dipasang pada gantry mesin CNC standar
    Sayangnya, yang tampaknya kurang di pasar mesin CNC laser kelas atas adalah perangkat lunak, dan juga tidak ada pemisahan antara pemrograman dan eksekusi CAM seperti yang ada pada mesin milling
    Tidak ada padanan G-code yang bisa dihasilkan dari perangkat lunak apa pun lalu dijalankan di berbagai mesin. Karena cara pemrosesannya, pendekatan seperti itu kadang tidak mungkin dilakukan karena kebutuhan RAM akan cepat terlampaui

    • Saya bekerja di bidang laser marking/engraving, dan kami pernah membahas G-code secara internal, tetapi pada akhirnya tidak mengadopsinya karena tidak cocok untuk produk kami. Parameter laser terlalu banyak, dan ada juga elemen dinamis seperti kode QR
    • Saya penasaran apa masalahnya jika langsung memakai CAD/CAM dan G-code yang sudah ada

  • Jika menjalankan bisnis pemotongan laser CNC dengan laser cutter CO2 besar, Anda akan menghabiskan banyak uang untuk terus mengganti tabung laser CO2. Bahkan saat tabungnya masih utuh, jika sering dipakai, gasnya akan menurun kualitasnya
    Alasan gasnya tidak bisa diisi ulang begitu saja adalah karena campuran gas presisi untuk membuat tabung laser yang stabil dan andal telah dipatenkan secara tertutup sejak lama
    Karena satu rahasia dagang itu, sangat banyak tabung berakhir menjadi sampah dan diproduksi jauh lebih banyak dari yang sebenarnya perlu. Ini contoh klasik bagaimana monopoli atas pengetahuan ilmiah berujung pada pemborosan besar yang sebenarnya tidak perlu

    • Jadi, campurannya sebenarnya apa?

  • Hal yang bagus dari pemotongan laser adalah format gambarnya SVG, jadi sangat mudah menulis generator parametrik dalam bahasa pemrograman apa pun yang Anda mau
    Karena itu, objek fisik juga mudah dihubungkan ke aplikasi yang lebih besar. Anda bisa menghubungkannya dengan visualisasi 3D dari hasil yang diharapkan atau petunjuk perakitan sambil menjaga semuanya tetap dalam keadaan terparametrisasi
    Saya sedang merancang beberapa hal dengan Observable notebooks: https://observablehq.com/d/1117987aeab1be0d

    • Pembuatan parameter SVG adalah alat yang sangat bagus untuk dimasukkan ke dalam kotak peralatan. https://festi.info/boxes.py/ juga melakukan keajaiban dengan pendekatan yang sama