Bohrschablone

Für den Schweißtisch wollten wir ein 12 x 12 er Raster aus 16mm Bohrungen haben. Damit wir diese nicht alle einzeln anreißen müssen haben wir eine Bohrschablone aus 12mm Acrylglas geschnitten.

Da es sich nur um einen Aufspanntisch handelt war die Genauigkeit ausreichend.

Unterlegscheibe für den Schraubstock

Damit die Werkbank flexibel einsetzbar ist, haben wir Schraubstock und Drehdornpresse mit Einschlagmuttern befestigt. Zum Schutz der Werkbankoberfläche musste eine Unterlegscheibe her.

Schutzscheibe für den Schleifbock

Unser Doppelschleifbock kommt von meinem Opa und hat seitdem ich denken kann keine Schutzscheiben mehr. Wir arbeiten zwar grundsätzlich immer mit Schutzbrille, schaden kann die Abdeckung aber trotzdem nicht.

Keine 20 Minuten von der Idee bis zur Montage. 3mm Plexiglas XT und Unterleger aus Kork (Nachhaltig!).

Werkzeugeinsätze (in Arbeit)

Für unsere mittlerweile doch gewachsene Sammlung an Multifix “B” Kasetten gibt es in der neuen Werkstatt einen Schrank mit Schubladenauszügen. Die Biester sind höllisch schwer.

Damit nichts verrutscht und teure Wendeschneidplatten sich nicht gegenseitig zerstören muss ein passender Einsatz her. Unsere CNC Fräse ist gerade inaktiv und so soll der Einsatz aus 8mm Multiplex auf dem Laser entstehen.

Einsatz für Schutzbrillen-Box

Eine Bastelei aus den Anfängen mit dem Laser. Ja, man kann diese Einsätze auch fertig kaufen. Der Preis ist jedoch jenseits von gut und böse – und ob es dann auch zu den eigenen Schutzbrillen passt ist fragwürdig.

Spatel-Werkzeug

Eigentlich für ein Raclette gedacht sind diese kleinen Spatel auch für andere Aufgaben in der Werkstatt sehr praktisch und mit dem Laser sehr schnell passend hergestellt. Ideal zur Resteverwertung.

Durch die Verwendung von Alu-Systemprofilen sind wir auch bei etwaigen Umbauten noch flexibel. In die Nuten lassen sich später ggf. noch Wände aus Kunststoff oder Sandwichplatten einbauen.

Teileliste

• Aluprofil 45×45 3N B-Typ Nut 10
  4×1.110mm, 4x780mm,
• Aluprofil 45x45L B-Typ Nut 10
  3x500mm, 2x780mm
• Aluprofil 45×45 2NVS B-Typ Nut 10
  4x590mm
• 4x Verbinderplatte Alu gelasert 174x174x5 -L- 12-loch 45er
• 30x T-Matik Verbinder leicht Nut 10 B-Typ
• 100x Hammermutter B-Typ Nut 10 [M8]
• 4x Lenkrollen “Blue Wheel”
• Monitorhalterung Maclean MC-838
  

Die Aluprofile und Verbindungsmittel bekommt man u.a. bei Motedis fertig zugeschnitten. Besonderheit hier: Mit geschickter Verteilung auf ganze Stangen (2 bzw. 6m) kann man noch mal ein paar Euro sparen.

Aufbau

Der 80W CO2 Laser hat eine Grundfläche von 1.200 x 850mm (ohne die Röhren-Abdeckung an der rechten Seite!). Der Tisch darf nicht all zu hoch werden, damit die Arbeitshöhe noch angenehm ist.

Das CAD Modell des CW-5000 kommt von GrabCad.

Als Verbinder kommen innenliegende Automatikverbinder mit Schneidhülsen zum Einsatz. Das spart Arbeit (keine Löcher nötig) und Material (günstiger als Winkel). Mehr dazu beim Zusammenbau.

Zusammenbau

Nach etwas Wartezeit war pünktlich zum Wochenende auch endlich das Material für den Tisch da! Aus Bequemlichkeit haben wir uns für einen fertigen Zuschnitt entschieden, hätten das Material aber ansonsten auch selber schneiden können. Die Zuschnitte von Motedis waren jedoch qualitativ sehr hochwertig und genau… wieso also nicht.

Wir hatten uns bei der Montage für die “faule” Premiumvariante mit selbstschneidenden Hülsen entschieden. Etwas teurer, aber um einiges weniger Aufwand.

Alles Weitere macht der Akkuschrauber. Gewinde waren nur im Kern der Profile nötig, wo später die Lenkrollen montiert wurden.

Natürlich geht es auch bei diesem Projekt nicht ohne “Spezialteile”. Um die Platzverhältnisse optimal auszunutzen musste eine Verlängerung für den Monitorarm her, welche sich bei Bedarf schnell demontieren lässt. Aus einem Stück Edelstahlrohr vom Schrott und ein paar fix gedrehten Teilen haben wir uns diesen kurzerhand selbst gebaut.

Fertig! Das Ergebnis gefällt uns beiden sehr gut.

Aus Platzgründen steht der Laser aktuell im Wohnzimmer – was sich aber hoffentlich bald wieder ändern wird.

Detailaufnahme: Für den Zugang zur Elektronik kann die Verlängerung einfach entfernt werden. Der Monitorarm befindet sich dann unterhalb der Klappe.

Hinter/Neben dem Monitorarm befinden sich noch die Vorrichtungen für die Pneumatik. Dazu aber mehr in einem separaten Artikel. Auch hier ist wieder ein kleines Adapterteil entstanden – wenn auch zugegebenermaßen etwas schmucklos…

Um die Benutz- und Bedienbarkeit zu verbessern spendieren wir dem Laser einige Upgrades – Diesmal ein erweitertes Bedienpanel.

Aktuell sieht das Bedienpanel noch folgendermaßen aus:

Oberfläche

Und so soll die Bedienoberfläche nach dem Umbau aussehen.

Von oben nach unten und links nach rechts:

• CO2 Feuerlöschfunktion. Noch in Arbeit.
• USB-A Buchse für USB-Stick
• Not-Aus Schlagschalter
• Schlüsselschalter mit Stellung Wartung/Aus/Betrieb. Es gibt drei verschiedene Schlüssel, welche jeweils eine der beiden Positionen oder beide Positionen schalten können. Das spart einen weiteren Schlüsselschalter für den Wartungsmodus
• Steuerung An/Aus
• Laser An/Aus
• Air-Assist An/Aus
• Lüftersteuerung
• Testschuss Laser

Meldeleuchten:

• Warnung Temperaturschwelle oder Minimaldruck externe Druckluftversorgung
• Lock-Out aktiv (z.B. Türe offen), Laser gesperrt
• Wartungsmodus aktiv, Türsicherung gebrückt. Nur über Stellung “Wartung” am Schlüsselschalter und nur mit speziellem Schlüssel.

Befehls/Meldegeräte

Zum Einsatz kommen OKTRON Juwel von Schlegel. Die Elemente sind nur 25x25mm groß und es gibt unzählige Kombinationsmöglichkeiten von Schaltelementen, Tastelementen, Kalotten und Abdeckkappen. Genau das richtige um ein gutes Bedienfeld zu bauen.

Zufällig habe ich auf der Suche nach ähnlichen Projekten eine Bedienungsanleitung der Firma Trotec im Netz gefunden – hier kommt ebenfalls OKTRON Juwel zum einsatz…

Teileliste

Jeweils aus der Baureihe OKTRON Juwel von Schlegel

Basiselemente

• Not-Aus/Halt-Taste quadratisch (OKJUV)
• Schutzkappe (KDOKJ)
• USB-Buchse twin quadratisch (OKJ_USB)
• Meldeleuchte beleuchtbar quadratisch (OKJL4)
• Drucktaste beleuchtbar quadratisch (OKJT)
• Schlüsseltaste rastendverschiedenschließend quadratisch (OKJSSA31)

Kalotten / Abdeckungen

• Kalotte rot gewölbt transparentAusführung beschreib- und beleuchtbar (KOKFRT)
• Kalotte blau gewölbt transparentAusführung beschreib- und beleuchtbar (KOKJFBL)
• Tasterkappe weiß flach transparentAusführung beschreib- und beleuchtbar (T25FGWS)
• Tasterkappe rot flach transparentAusführung beschreib- und beleuchtbar (T25FGRT)
• Tasterkappe blau flach transparentAusführung beschreib- und beleuchtbar (T25FBL)
• Div. Bezeichnungsschilder mit Grafik-Symbol

Beleuchtung / Kontaktgeber

• Leuchtdiode für W2x4,6d Fassungultrahell 24V weiß mit Einweggleichrichter (L2X4,6-24UW)
• Tastkontaktgeber Not-Haltselbstüberwachend 2Ö + 1S Kontaktgeber AZ (AZOSOI)
• Leucht-Schaltkontaktgeber 2Ö + 2S Kontaktgeber B_439, beleuchtbar (BFL_439)
• Schaltkontaktgeber 1Ö + 1SKontaktgeber (BF)

Bearbeitung

Das Raster der Befehls- und Meldegeräte ist ziemlich dicht, die Stege zwischen den Ausschnitten entsprechend klein.

Für die Bearbeitung kommt Lasern sowieo Wasserschneiden aber auch Fräsen in betracht (Radius 2,5 mm = 5 mm Fräser).

Wir haben uns für den 3D Druck entschieden – gerade für Prototypen ist das die einfachste und günstigste Variante. Sollte man noch etwas verändern müssen ist ein neues Teil schnell gedruckt.

Den Druck übernimmt Fabian mit seinem Ender. Nach diversen Umbauten produziert der im Moment von allen unseren Druckern mit Abstand die besten Ergebnisse.

Wer Spaß am Nachbau hat: das STL ist hier verfügbar.

Zusammenbau

Mittlerweile sind die Befehls- und Meldegeräte angekommen. Zumindest Größtenteils. Ein paar Posten aus der Lieferung fehlen noch, leider ohne Ankündigung durch den Händler, welcher laut seinem Onlineshop eigentlich alles auf Lager haben sollte.

Wunderbar Schlank! Kompakter bekommt man so viele Funktionen wirklich nicht unter.

Auf dem Weg räumen wir gleich noch ein paar Dinge im Schaltschrank des Lasers auf und erweitern den Not-Aus Kreis um einen redundanten Sicherheitsbaustein.

Mehr dazu in Kürze an dieser Stelle.

Mittlerweile haben wir den Einbau des Bedienpanels begonnen. Nebenbei ist noch ein Amperemeter dazu gekommen, damit wir den maximalen Strom auf der Röhre überwachen können.

Die Anleitung steht hier im Wiederspruch zum Aufkleber sowie den Herstellerangaben – 23 mA vs. 20 mA vs. 27 mA. 27 mA stellt das Maximum der Stromversorgung (=100%) dar, wir arbeiten erst einmal mit maximal 23 mA.

Hier auf die Schnelle schon mal ein paar Details zur Maschine, ersten Tests und dem Kaufprozess.

Die Maschine

Details

Die Transportbox ist gigantisch und lässt erahnen, dass es in der Werkstatt künftig eng werden wird. Im Hintergrund steht ein 208 zum Größtenvergleich. Geliefert wurde übrigens aus der EU, diesmal Tschechien, was den Kauf um einiges angenehmer und weniger abenteuerlich macht.

Mit dem Palettenhubwagen ging es hochkant vorbei an den anderen Maschinen. Hier steht der Laser nun an seinem vorläufigen Platz. Die Mineralwasserflasche dient dem Größenvergleich.

Die Verarbeitung ist ordentlich, Kabel sind gut verlegt, die Konstruktion macht einen wertigen Eindruck. Auch der verbaute Wabentisch ist sehr massiv.

Blick unter die hintere Abdeckung. Hier werkelt eine 1.250 mm CO2 Laserröhre. Laut Typenschild leistet die Röhre nomniell 80W und effektiv 95W. Leider fehlen die Angaben zum maximalen Strom – hier wiedersprechen sich die Bedinungsanleitung (23 mA) und der Aufkleber auf dem Gehäuse der Maschine (20 mA).

Stabile Spiegelhalterung hinter dem Strahlaustritt der Röhre. Mit den Schrauben lässt sich der Winkel in zwei Achsen verstellen.

Auch in Sachen Elektronik/Elektrik war soweit alles ordentlich aufgebaut und vernünftig geerdet. Bei 25 kV Startspannung der Röhre auch zwingend erforderlich.

Gegen Vibrationen beim Transport wurden die Schraubverbindungen mit Heißkleber gesichert. Unkonventionell aber effektiv. Vermutlich gab es in der Vergangenheit aufgrund loser Schraubverbindungeun häufig Reklamationen.

Für die nötige Kühlung (sowie konstante Temperatur) sorgt ein CW-5000 Klon (B&H statt S&A). Dieser aktive Kompressorkühler kann die Temperatur unter Raumtemperatur regeln und sehr präzise halten. Wir fahren mit normalem Leitungswasser mit einem Schuss Kühler-Schutz um Algenwachstum vorzubeugen.

Erste Tests

Und hier noch ein sehr filigranes Beispiel aus 3mm Birke Multiplex, mit Glitzer-Klarlack überzogen.

Und auch der obligatorische (?!) Dinosaurier darf natürlich nicht fehlen. Gefunden auf 3axis.co

Was kann ein CO2 Laser bearbeiten?

Hier eine Liste von Materialien, welche sich schneiden lassen (und von welchen man besser absehen sollte). Eins vorweg: Egal wie viel Leistung der CO2 Laser hat, aufgrund der Wellenlänge lässt er sich nicht zum bearbeiten von Metall verwenden! (Ausnahme – Reiner Sauerstoff als Hilfsgas. Wieso das jedoch für den Hausgebrauch nicht sonderlich sicher ist sollte eigentlich klar sein…)

Alle Kunststoffe mit C (Chlor) im Namen, sowie solche die Halogene enthalten (Fluor, Brom, Iod), dürfen nicht mit dem Laser bearbeitet werden. Bei der Verdampfung entstehen Salzsäure oder andere gefährliche Verbindungen, welche die Komponenten des Lasers angreifen und giftig für den Menschen sind.

Sicherheit

Die Chinesischen Hersteller haben merklich aufgerüstet, nicht nur in Sachen Fertigungsqualität. Folgende Sicherheitseinrichtungen hat die Maschine:

• Manueller Not-Aus, trennt die Stromversorgung vollstädnig
• Deckelschalter, stoppt beim öffnen der Abdeckung das Signal zum Laser. Neustart nur nach Schließen des Deckels und drücken einer Taste.
• Durchflussschalter im Wasserkreislauf. Schaltet den Laser ab falls die Kühlung unterbrochen wird.
• Schlüsselschalter, welcher den Laser deaktiviert

Für eine gewerbliche Nutzung in Europa würde das, soweit meine Einschätzung, jedoch noch nicht reichen. Ich habe mir die Normen und Regularien für die Zulassung eines Klasse 4 Lasers im Detail angesehen und werde in einem eigenen Artikel mal ein paar mehr Details dazu schreiben.

Insgesamt ist man wohl gut beraten beim arbeiten mit dem Laser eine der Wellenlänge entsprechende Schutzbrille zu tragen. Der Deckel sowie die Abdeckungen haben doch etwas großzügige Spaltmaße und bei einem Klasse 4 Laser kann selbst Streulicht schon erheblichen Schaden anrichten. Zum Vergleich – ein handelsüblicher Laserpointer hat 5 mW, ist also um den Faktor 16.000 (!) schwächer.

Umbauten/Erweiterungen

Wie eigentlich alles bei uns wird auch der Laser dem Optimierungswahn nicht entkommen können. Hier schon mal eine kleine Übersicht über die künftigen Erweiterungen:

• Einbau Bedientasten zum Schalten von Licht und Absaugung. Aktuell ist beides auf Dauerstrom.
• Einbau analoges Amperemeter zur Überwachung des maximal zulässigen Stroms.
• Ersetzen der Air-Assist Pumpe (Luftspülung der Sammellinse) gegen einen Anschluss an unsere zentralen Druckluftversorgung. Die eingebaute Pumpe brummt wie ein schwarm Bienen.
• Einbau eines stärkeren Lüftermotors. Beim schneiden von Holz ist der ganze Arbeitsraum eingenebelt, was sich auf dauer in Form von fettigem Niederschlag auf Spiegeln, Mechanik und Elektronik absetzen wird. Der eingebaute Lüfter ist schön leise, das muss man ihm lassen…
• Einbindung des Alarm-Signals des CW-5000 Wasserkühlers, damit auch bei Übertemperatur oder niedrigem Wasserstand der Laser abgeschaltet wird.
• Autofokus sowie Antrieb der Z-Achse/Tischachse. Einfach des Komforts wegen
• Weitwinkel USB-Kamera zum tracken von Schnittmarken und zum bestimmen von Schnittpositionen.
• Bau eines Gestells mit Rollen und Platz für den Kühler sowie Absaugung.

Kaufprozess

Wie schon beim Punkt zur Sicherheit geschrieben – China rüstet auf und ist deutlich besser geworden. Nicht nur bei der Qualität und Sicherheit, sondern auch in Sachen Service und Bedienungsanleitung.

Die Kommunikation mit dem Käufer auf Englisch war sehr schnell, man reagierte prompt auf Nachfragen und auch der Versand erfolgte wie im eBay Angebot beschrieben pünktlich.

Überrascht war ich von der Deutschen Bedienungsanleitung. Noch nicht 100% perfekt, aber auf jeden Fall problemlos lesbar und verständlich…

Wer so einen Laser gewerblich einsetzen möchte benötigt sicher nochmal einen ganz anderen Service und Zertifizerungen. Für den “Heimgebrauch” ist die Maschine sowie der (bisher) gebotene Service jedoch mehr als ausreichend. Wir sind gespannt wie sich der Laser über die Zeit bei uns machen wird.