Što lasersko rezanje čini idealnim za akrilne zaslone?
Sveobuhvatan vodič kroz umjetnost i znanost laserskog rezanja akrila za visoko{0}}kvalitetne prikaze
Akril reže kao maslac pod laserom. Ne doslovno maslac-više kao smrznuti maslac ako to radite kako treba-ali stvar stoji. Izrezao sam tisuće izložbenih komada tijekom godina i još uvijek nisam pronašao ništa što odgovara laserskom rezanju za kombinaciju kvalitete rubova, brzine i fleksibilnosti dizajna koju dobivate s lijevanim akrilnim pločama.
Ono što većini ljudi nedostaje: nije svaki akril isti. Lijevani akril (cell-cast) lijepo se reže, daje vam plamen-polirani rub kakav svi žele. Ekstrudirani akril? Potpuno druga priča. Isprobao jednom u žurbi jer je dobavljaču ponestalo lijevanog lima-rubovi su bili zamućeni, tragovi stresa posvuda, morao sam ručno-polirati 200 komada. nikad vise
Lijevani naspram ekstrudirani akril: kritična razlika
Lijevani akril
Proizvedeno izlijevanjem tekućeg metil metakrilata između staklenih ploča
Spor proces stvrdnjavanja (sati) stvara jedinstvenu molekularnu strukturu
Minimalni unutarnji stres
Čisti rezovi s jasnim,-poliranim rubovima
Ravnomjeran prijenos svjetlosti, idealan za pozadinsko osvjetljenje
Viša cijena, ali vrhunska kvaliteta za zaslone
Ekstrudirani akril
Provučen kroz matricu dok je rastaljen
Brža proizvodnja, ali molekularni lanci poravnati su u smjeru ekstruzije
Sadrži unutarnja naprezanja iz procesa proizvodnje
Posjekotine s mutnim, grubim rubovima i vidljivim linijama naprezanja
Neravnomjeran prijenos svjetla, loš za pozadinsko osvjetljenje
Niža cijena, ali neprihvatljiva za-zaslone visoke kvalitete
"Ovo sam posebno testirao: kupio listove 600x600 mm obje vrste od istog dobavljača, izrezao identične uzorke na oba. Lijevani rubovi: prozirni, glatki, lagano polirani plamenom. Ekstrudirani rubovi: zamućeni, vidljive linije naprezanja, gruba tekstura. Oba rezana s identičnim parametrima. Struktura materijala je razlika, a ne proces rezanja."
Lijevani akrilni list
Ekstrudirani akrilni rub
Zašto akril tako dobro reagira na CO2 lasere
Spektar apsorpcije. CO2 laseri ispuštaju valne duljine od 10,6 mikrona, točno na mjestu gdje PMMA (polimetil metakrilat-to je kemijski naziv akrila) učinkovito apsorbira energiju. Ne reflektirate zraku kao što biste to učinili s golim aluminijem, ne prenosite je kao obično staklo. Materijal se zagrijava točno tamo gdje snop udari, čisto se topi, isparava višak. Fizika vam jednom ide u prilog.
Usporedite to s polikarbonatom. PC također upija na 10,6 mikrona, ali to je duroplast koji se pougljuje umjesto da se čisto otopi. Dobivate smeđe spaljene rubove, ostatke dima, morate raditi puno brže s manje snage kako biste smanjili promjenu boje. Za radove na izlaganju gdje je kvaliteta rubova bitna, to nije-starter osim ako ionako ne bojite rubove.
Kvaliteta snopa važnija je nego što većina operatera shvaća. M² vrijednost-koliko je vaš snop blizu idealnom Gaussovu-izravno utječe na kvalitetu rezanja. Jeftina cijev s M² od 1,8 daje vam deblji rez i grublje rubove od dobre zatvorene cijevi s M² od 1,1.
Usporedba kvalitete snopa
| Kvaliteta snopa (M²) | Vrsta cijevi | Širina reza | Kvaliteta rubova | trošak |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 (idealno) | Visoko{0}}zatvorena cijev | 0,25 mm | Izvrsno - jasno, glatko | $2200 |
| 1,8 (loše) | Proračunska staklena cijev | 0,4 mm | Prihvatljiva - blaga hrapavost | $800 |
Stručni savjet: Ovo sam posebno testirao: ista mašina, isti parametri, zamijenjena cijev. Širina reza je porasla s 0,4 mm na 0,25 mm, jasnoća rubova se znatno poboljšala. To je tuba od 800 USD naspram tube od 2200 USD, i da, možete vidjeti razliku.
Parametri o kojima vam nitko ne govori
Postavke snage samo su početak. Svi se fokusiraju na vate - 60W, 80W, 100W, svejedno. Ali prava kontrola dolazi od brzine, učestalosti i načina na koji ih kombinirate.
| Materijal | Debljina | Vlast | Ubrzati | Frekvencija | Air Assist |
|---|---|---|---|---|---|
| Lijevani akril | 3 mm | 70% | 15 mm/s | 5000 Hz | 0,8 bara |
| Lijevani akril | 6 mm | 80% | 6 mm/s | 4000 Hz | 1,0 bar |
| Lijevani akril | 10 mm | 90% | 2 mm/s | 3000 Hz | 1,2 bara |
Učestalost je važna
Frekvencija je važna jer pulsirate snopom, a veća frekvencija znači više impulsa po milimetru rezanja. Više impulsa=glatkiji rub, ali i više akumulacije topline. Previsoko i opet se topite u rubu.
Jednom sam probao 20 kHz jer je neki post na forumu rekao da daje "bolje rezultate". Da, bolje ako volite da se rastaljeni akril zavari natrag zajedno iza reza. Vratio se na 5 kHz, problem je nestao.
Tlak pomoćnog zraka
0,8 bara kroz mlaznicu od 2 mm, usmjerena malo iza žarišne točke. Ne u priručniku. Shvatio sam to pokušajem i pogreškom kad sam stalno dobivao blic-to je kada se pomoćni zrak odbija od materijala i otpuhuje ispareni akril natrag na gornju površinu, ostavljajući ostatke.
Nagnite mlaznicu za 15 stupnjeva unazad od okomice, odjednom nema više povratnog povrata. Trebalo mi je tri mjeseca da to shvatim.
Primjer konfiguracije parametra
Kvaliteta rubova temelji se na upravljanju toplinom
"Plamen{0}}polirani" rub koji svi žele dolazi od akrilnog topljenja i površinske napetosti koja ga čini glatkim dok se ponovno -stvrdnjava. Zato lijevani akril djeluje, a ekstrudirani nema-lijevani ima jednoliku molekularnu orijentaciju, ekstrudirani ima unutarnje naprezanje iz procesa ekstruzije koje se pojavljuje kao tragovi naprezanja kada ga zagrijavate.
Položaj žarišne točke mijenja sve. Većina ljudi fokusira se točno na površinu materijala. Fokusiram 1 mm ispod površine za sve što je debljine veće od 5 mm. Omogućuje malo širi zarez na vrhu, ali donji rub izlazi čistiji i manje se pougljuje na stražnjoj površini.
Za izložbene komade kod kojih gledate rubove, gornji rub nije bitan-svejedno ga polirajte ako vam je toliko stalo.
Loša kvaliteta rubova (ekstrudirano)
Izvrsna kvaliteta rubova (cast)
Debljina nije bitna-linearno
3 mm akril reže brzinom od 15 mm/s, 6 mm treba 6 mm/s, 10 mm treba 2 mm/s. Nije linearan jer toplinska vodljivost počinje dominirati-što je materijal deblji, više topline odvodi prije nego što zraka može ispariti materijal do kraja. Na kraju treba nesrazmjerno više energije.
Jednom sam imao projekt, akrilne blokove od 20 mm za muzejski postav. Nisam ga mogao izrezati u jednom prolazu-maksimum lasera je oko 12-15 mm, ovisno o stroju. Morao sam okrenuti komad i rezati s obje strane, spajajući se u sredini. Možete vidjeti liniju spoja ako pogledate izbliza, ali ispod osvjetljenja zaslona nitko to ne primjećuje. To sam prethodno spomenuo klijentu, složili su se s tim. Bolje nego pokušavati ga usmjeriti i posvuda dobiti tragove alata.
Ograničenja dizajna koja nisu očita
Minimalna veličina značajke
Minimalna veličina značajke je otprilike 2x vaša širina zareza ako želite da preživi rukovanje. Moj zarez od 0,25 mm znači da je 0,5 mm tehnički moguće, ali sve ispod 1 mm može se slomiti tijekom čišćenja ili sastavljanja.
Jednom sam napravio zamršene uzorke snježnih pahuljica-Veze od 0,6 mm između elemenata - izgubile su 30% zbog loma samo ih uklanjajući s kreveta. Redizajniran s minimumom od 1,2 mm, bez kvarova.
Unutarnji kutovi
Unutarnji kutovi uvijek imaju radijus jednak širini zareza. Ne mogu se dobiti oštri kutovi od 90 stupnjeva jer je greda okrugla. Ako vam je potreban kvadratni kut za spoj-i-utora, morate dizajnirati preveliki utor ili ručno isturpijati kutove.
Što se tiče prikaza, obično nije problem-većina dizajna dobro radi s kutovima zaobljenim 0,2 mm. Ali za precizne mehaničke spojeve to je važno.
Dubina graviranja
Možete rasterski -gravirati akril za površinske detalje, ali praktična dubina je možda 0,3-0,5 mm prije nego što počnete dobivati nedosljedne rezultate. Raspodjela snage preko graviranog područja nije savršeno ujednačena - rubovi obično dobivaju više energije nego središte.
Prikazuje se kao nejednaka dubina u velikim ispunjenim područjima. Pravi primjer: napravio sam seriju bedževa s imenima s rasterski-ispunjenim pozadinama. Središte svake značke izlazilo je 0,15 mm duboko, rubovi su bili 0,3 mm. Izgledalo je užasno.
Redoslijed rezanja
Ako radite plahtu s puno izreza, prvo izrežite unutarnje detalje, a tek strukturalne rezove. U suprotnom lim gubi krutost dijelom i počinje se savijati od topline, odbacujući vašu žarišnu visinu za preostale rezove.
Naučio sam ovo na teži način na poslu s 50 malih rupa u tankoj podložnoj ploči-prvo izrežite obod, list se savio tijekom rezanja rupa, fokus je bio isključen za 3 mm do kraja. Polovica rupa bila je gruba. Obrnuti redoslijed rezanja, problem riješen.
Savjeti za dizajn za čiste rubove
Vektorsko rezanje
Vektorsko rezanje uvijek je bolje od rastera za rubove. Rasterski način rada je za graviranje površina, a ne za rezanje. Vektorski način rada prati obrise konstantnom brzinom i snagom-mnogo čišći.
Smjer rezanja
Smjer rezanja malo utječe na kvalitetu kuta. Oštre promjene smjera uzrokuju lagano usporavanje, što znači da se više energije baca u zavoj, što može uzrokovati pregrijavanje.
Fiksacija dijela
Za male dijelove ili tanke materijale ispod 2 mm, potrebna su vam držanja ili se dio može pomaknuti u sredini-reza zbog pritiska zraka. Magnetski držači-dobro funkcioniraju za tanke ploče.
Razmatranja proizvodnje
Učinkovitost gniježđenja
Učinkovitost gniježđenja određuje vaš trošak materijala. Akrilna ploča je skupa-85 USD za ploču od 4'x8' od 3 mm lijevanog od našeg dobavljača. Svaki kvadratni centimetar koji protratite izgubljen je novac.
Dobar softver za gniježđenje omogućuje vam 85-90% iskorištenja materijala na složenim poslovima. Loše ugniježđenje ili lijeno postavljanje dijelova? 65-70% iskoristivosti i odjednom gubite 25-30 USD po listu.
Pravi primjer: Jednom je pripravnik napravio gniježđenje bez provjere. Ostavio je 40 mm razmaka između dijelova "radi sigurnosti". Izgubljeno 15% površine lista u ništa. Pokazao mu kako se ugnijezditi s razmacima od 5 mm-dobio sam tih 15% natrag. Na poslu od 200 listova to je ušteda od 2550 USD.
Vrijeme ciklusa u odnosu na kvalitetu ruba
Proučio sam vrijeme: 15 mm/s daje mi ciklus od 12-minuta za tipični zaslon. 25mm/s smanjuje ga na 7 minuta, ali nakon toga moram potrošiti 10 minuta na ručno poliranje rubova. Matematika je očita, ali ljudi se i dalje zalažu za "brže rezanje" ne uzimajući u obzir daljnji rad.
Struktura troškova
Trošak materijala
40-50% troškova posla za većinu radova na prikazima. 3mm prozirni lijevani akril košta oko 85 USD po listu 4x8, dobit ćete možda 6-8 tipičnih komada zaslona po listu. Nazovite to 12-15 USD troškom materijala po komadu.
Strojno vrijeme
Izračunava se duljinom rezanja podijeljenom brzinom, plus vrijeme postavljanja. Tipični zaslonski komad ima možda 2 metra puta rezanja. To su 133 sekunde rezanja, nazovite to 3 minute s postavljanjem. Za 60 USD/sat strojnog vremena, to je 3 USD po komadu.
Trošak rada
Varijabla koju svi podcjenjuju. Priprema materijala, naknadno-procesno čišćenje, provjera kvalitete, pakiranje. Minimalno 5 minuta po komadu. Uz cijenu rada od 25 USD po satu, to je 2,08 USD po komadu.
Ukupni trošak: 12 USD materijal + 3 USD stroj + 2 USD rad=17 USD po komadu. Prodajte za 45-60 USD, ovisno o složenosti i kupcu.
Što pođe po zlu
Švercanje uglova
Događa se kada režete prebrzo ili kada materijal ima unutarnje naprezanje. Greda dovršava rez, ali toplinski udar puca u kutu. Obično 1-2 mm čip, ali uništava dio.
Natrag-Pougljenjenje površine
Događa se na debelom materijalu kada laser izlazi. Zračna pomoć ispuhuje ispareni materijal s dna, ali nešto se kondenzira na stražnjoj površini kao tamni ostatak.
Otopina:
Ispareni akril taloži se na leću za fokusiranje, smanjuje prijenos snage, čini žarišnu točku većom i manje definiranom. Ne primjećujete odmah-posjekotine se samo progresivno pogoršavaju tijekom nekoliko dana.
Promjena dijela
Za male dijelove ili tanke materijale ispod 2 mm, potrebna su vam držanja ili se dio može pomaknuti u sredini-reza zbog pritiska zraka.
Usporedba s drugim metodama rezanja
| metoda | Najbolje za | Kvaliteta rubova | Složenost | trošak | Naknadna-obrada |
|---|---|---|---|---|---|
| Lasersko rezanje | Složeni oblici, tanki do srednje debljine | Izvrsno (vatreno-polirano) | Visoko (zamršeni dizajni) | srednje | Minimalno |
| Rezanje glodalom | Debeli materijal, ravni krojevi | Dobro (tragovi alata) | srednje | Niska do srednja | Potrebno poliranje |
| Rezanje pilom | Samo ravne linije | Jasno (vidljive linije rezova) | Niska | Niska | Potrebno brušenje |
| Vodeni mlaz | Vrlo gust materijal | Dobro (mat finiš) | visoko | visoko | Potrebno poliranje |
| CNC nož | Vrlo tanak materijal | Fer | srednje | srednje | Završna obrada rubova |
Razmatranja opreme
Život cijevi
Veličina stroja
Vađenje je obavezno
Ispareni akril je gadna stvar-iritira dišne puteve, prekriva sve ljepljivim ostacima, užasno miriše. Potrebno je minimalno 800 CFM ekstrakcije na glavi za rezanje, ventilacija izvana.
Koristim linijski centrifugalni ventilator (Soler & Palau TD-200), 940 CFM, 4" kanal. Održava radno područje čistim i ne udišete pare polimera cijeli dan.
Neki ljudi jeftino koriste kupaonski ispušni ventilator od 120 CFM, potpuno neadekvatan. Vidljiv dim u radnom prostoru, pritužbe drugih ljudi u zgradi. Nemoj biti ta osoba.
Što bih rekao nekome tko počinje
Odabir materijala
Kupite lijevani akril, a ne ekstrudirani, osim ako je cijena apsolutno kritična i kvaliteta rubova nije važna. Temeljito testirajte svoje parametre prije proizvodnje-materijal različitih dobavljača različito se reže čak i ako je sav "lijevani akril". Dokumentirajte svoje postavke za svaku vrstu materijala i debljinu.
Investirajte u ekstrakciju
Ne pojeftini. Vaša pluća nisu zamjenjiva i akrilne pare će vam uništiti dan bez odgovarajuće ventilacije. Uzmite u obzir 500-600 USD za pravi sustav ekstrakcije, samo to učinite.
Održavajte stroj
Tjedno: provjerite leće, očistite ogledala, pregledajte pomoćnu mlaznicu zraka. Mjesečno: provjerite napetost remena, podmažite linearne tračnice, provjerite poravnanje grede. Godišnje: zamijenite retrovizore, zamijenite zračnicu ako se bliži kraj vijeka trajanja. Preskakanje održavanja košta mnogo više zbog neuspjelih rezova i zastoja nego samog održavanja.
Počnite jednostavno
Počnite s jednostavnim geometrijama i napredujte. Nemojte skočiti ravno na složene ugniježđene dijelove sa značajkama od 0,5 mm. Izrežite kvadrate i krugove, izmjerite širinu zareza, provjerite kvalitetu rubova, odaberite svoje parametre. Zatim pokušajte s krivuljama, zatim složenim oblicima, zatim uskim ugniježđenjem. Hodanje prije trčanja itd.
Provjerite žarišnu visinu
Prije svakog posla provjerite žarišnu visinu. Radim to godinama i još uvijek ručno provjeravam položaj žarišne točke mjernom iglom prije početka rezanja. Traje 10 sekundi, sprječava problem "zašto se cijeli ovaj list izrezao kao smeće" kada shvatite da ste cijelo vrijeme bili 5 mm izvan fokusa.
Dokumentirajte sve
Vodite dnevnik parametara koji rade za različite materijale i debljine. Obratite pozornost na to koji dobavljači pružaju materijal najbolje kvalitete. Pratite vrijeme rada i potrošnju materijala kako biste precizirali svoje troškove. Dokumentacija pretvara iskustvo u ponovljivi uspjeh.
"To je otprilike sve za lasersko rezanje akrilnih zaslona. Odlično funkcionira ako uskladite materijal s postupkom i odredite svoje parametre. Reže čisto, izgleda profesionalno, brže od bilo koje druge alternative za složene oblike. Samo nemojte očekivati-da-za dobre rezultate treba posvetiti pažnju detaljima i pravilno održavanje."
Primjeri akrilnih zaslona
Stalak za prikaz
Zamršeno lasersko{0}}rezano akrilno postolje s plamenom-poliranim rubovima i preciznim sklopom-i-utora. Savršeno za izlaganje maloprodajnih proizvoda.
Ploča za prikaz proizvoda
Prilagođena akrilna izložbena ploča s laser-ugraviranim oznakama i precizno izrezanim utorima za izlaganje proizvoda. Prozirni materijal omogućuje svestranu upotrebu u svakom okruženju.
Vitrina
Vrhunska-akrilna vitrina s laserski-rezanim preciznim spojevima i poliranim rubovima. Idealno za muzejske izložbe ili-maloprodajne predmete visoke vrijednosti.
