Laserové gravírovací stroje a gravírovačky

Od souboru k hotovému výrobku: jak laserová gravírovačka pracuje v praxi

Laserová gravírovačka neboli gravírovací laserová řezačka se v dílně chová jako malý CNC stroj. Návrh připravíte v počítači, pošlete ho po USB do řídicí desky s firmwarem GRBL a laserová hlava podle něj vypálí obrys nebo vyplněnou plochu. Naše diodové stroje řídí deska Makerbase MKS DLC V2.0, takže jdou ovládat v programech LaserGRBL, LightBurn, EngraveMaster nebo GRBL Controller. Stroj čte bitmapy JPG, PNG a BMP, podle softwaru i vektory DXF a NC. Který program a která licence poběží na vašem operačním systému, si ověřte předem, ovladače a verze se mění.

Postup se v praxi opakuje: materiál upevnit na rovnou podložku, zaostřit laser na jeho povrch, vyzkoušet nastavení na odřezku a teprve potom pustit hotový kus. Výsledek vždy závisí na materiálu, barvě a povrchu, na výkonu, rychlosti a počtu průchodů. Zkouška na odřezku vás zachrání před zbytečně spáleným dílem.

Pro koho laserová gravírovačka je

Laser si pořizují lidé na hobby a modelářství, malé dílny, firmy s dárkovými a reklamními předměty i průmyslové provozy, kterým jde o to, aby bylo značení nebo řezání rychlé, levné a přitom relativně přesné. Mezi našimi odběrateli jsou i společnosti skupiny Škoda Transportation, například ŠKODA PARS. Nikdy ale nejde o hračku: paprsek poškozuje zrak (viz bezpečnost níže) a dětem a na hraní laser nepatří.

Co vybrat podle toho, co vyrábíte

Watty na štítku: příkon a optický výkon laserových modulů

U diodových laserů se dvě čísla snadno zamění a podle toho se špatně vybírá. Příkon říká, kolik proudu modul odebírá, optický výkon je výkon paprsku, který opravdu pracuje na materiálu. Pro porovnání gravírovacích laserů je rozhodující druhé číslo.

Před objednáním modulu pro stávající stroj ověřte čtyři věci: napětí a rezervu zdroje, konektor, řídicí signál (u silnějších modulů TTL/PWM 0 až 5 V) a hmotnost hlavy (202 g a 262 g u silnějších modulů), kterou musí unést pojezd. Teplota modulu má zůstat pod 60 °C, o chlazení se stará ventilátor s teplotním čidlem. Vyšší výkon gravírování zrychlí a umožní řezat silnější nekovové materiály, na hloubkové gravírování kovu ale nestačí ani nejsilnější modul.

Domácí dílna, živnost, nebo reklamní provoz

Do domácí dílny doporučuji začít malým strojem, třeba G3 nebo ZW33-40W. Naučíte se ostřit, volit rychlost a počet průchodů a nic vás to nestojí v prostoru, který stejně nevyužijete. Živnostník, který dělá cedulky, výřezy a menší série, ocení větší plochu a rychlejší hlavu, protože čas stroje se mu promítne do zakázky. Reklamní a velkoformátová práce stojí na rámu 1000 × 1500 mm s osou Z a na Air Assistu. Akryl, MDF a razítka patří na CO₂ laser. Kdo hledá laser CO2 40 W, najde ho v CO₂ stroji 3020. Pro řezání tenkých materiálů slouží vedle něj i diodový řezací laser s vyšším optickým výkonem. Mezi stroji se nerozhoduje podle wattů v názvu, ale podle největšího obrobku, materiálu a toho, kolik hodin týdně bude laser pracovat.

Gravírovačka na kov: co je reálné a co ne

Na tuto otázku zákazníci narážejí nejčastěji. Laserová gravírovačka na kov má smysl jen pro povrchové značení. Modrý diodový laser s vlnovou délkou 450 nm spolehlivě označí lakované, eloxované nebo jinak upravené kovové povrchy, například eloxovaný hliník. Holý kov ale neřeže a hluboké laserové gravírování do kovu běžně nezvládá ani CO₂ stroj. K tomu je určený jiný typ, vláknový laser, který v této kategorii nenajdete. Chcete-li kov označit, vždy začněte zkouškou na vzorku a počítejte s tím, že jde o povrchové značení, ne o hlubokou rytinu.

Co laser zpracuje a co ne

Zjednodušeně: laser zpracuje to, co hoří nebo se odpařuje. Slabší diodový modul obvykle neřeže to, co nehoří, silnější moduly zvládnou víc. Stroje ZW33-40W a ZW150-40W mají 40 W příkonu a 5 W optického výkonu (viz tabulka výše), což stačí na běžné gravírování a řezání tenčích a méně náročných materiálů.

Air Assist, odsávání a bezpečnost

Air Assist vhání proud vzduchu přímo do místa řezu. Odvádí kouř a drobné částice, omezuje zuhelnatění hran a chrání optiku. Regulovatelný kompresor AP-30 dává průtok 10 až 30 l/min při 12 V a příkonu 16 až 25 W, doporučená ohnisková vzdálenost je 20 až 30 mm. Nižší průtok se hodí na jemné gravírování, vyšší na řezání a materiály, které kouří víc. Instalační sada AIR/CO₂ set obsahuje regulační ventil, hadičku a trysku, zdroj vzduchu nebo plynu v ní není.

Air Assist ale nenahrazuje odsávání ani krytování. Diodové stroje jsou otevřená laserová zařízení třídy 4, CO₂ laser vyžaduje krytování a blokování přístupu. Pracujte v odvětrávaném prostoru s odtahem ven, na nehořlavé podložce, s ochrannými brýlemi pro vlnovou délku konkrétního laseru a nikdy stroj nenechávejte běžet bez dozoru. Do obytné místnosti bez odtahu ho nedoporučuji, vznikají kouř a zápach. U CO₂ laseru přibývá vodní chlazení: trubici chlaďte destilovanou vodou o teplotě 15 až 23 °C a nikdy ji nespouštějte bez prokazatelného průtoku, hrozí poškození trubice. Na tomto stroji nezpracovávejte PVC, vinyl ani neznámé materiály, které mohou uvolňovat toxické plyny.

Co zákazníci nejčastěji kazí a jak se vyhnout úrazu

Nejčastější chyba je nezaostřený laser: paprsek se rozlije, výsledek je rozmazaný a materiál se zbytečně pálí. Hlavní věc je ale bezpečnost. Paprsek je nebezpečný pro oči, poškození zraku je nevratné a platí to i pro odražený paprsek, třeba od lesklé plochy. Pokožku laser popálí. Při gravírování vzniká kouř a čoud, proto patří stroj k odsávání nebo odvětrávání ven. Nikdy ho nenechávejte v provozu bez dozoru: při poruše nebo přetržení řemenu může laser zůstat svítit na jednom místě a materiál se vznítí. Hasicí přístroj mějte po ruce. A nedávejte laser dětem.

Osa Z, rotační modul a další rozšíření

Motorizovaná osa Z-KIT II mění výšku laserové hlavy v rozsahu až 60 mm, takže zvládnete různě vysoké obrobky. Výrobce ji uvádí pro stroj ZW150/40, pro jiné stroje počítejte s vlastními držáky a úpravou konfigurace. Rotační modul ROTARY-KIT otáčí válcovým předmětem, aby se motiv přenesl na obvod sklenice, lahve nebo hrnku. Před prací nastavíte průměr nebo obvod předmětu, počet kroků motoru, počátek motivu a zaostření. Sklo a keramika modrý laser pohlcují jen málo, proto je před gravírováním zmatněte nebo natřete vhodným přípravkem.

Než poprvé zapnete laser

Většina diodových strojů přijde jako stavebnice nebo částečně sestavená a výrobce počítá s odbornou kompletací. U velkého rámu ZW150 potřebujete rovnou a stabilní základnu, přesné seřízení a kontrolu geometrie. Mechanicky stroj složte, zkontrolujte vedení kabelů, polaritu a konektory, nastavte ohnisko a zkoušku pojezdu proveďte při vypnutém laseru. Teprve potom přidejte výkon a začněte na odřezku. CO₂ stroj 3020 je naproti tomu hotový: váží asi 25 kg, má rozměry zhruba 800 × 500 × 350 mm a provozní teplotu 5 až 35 °C, takže pro něj připravte pevný stůl, přívod vody a odtah.

Počítejte s tím, že diodové stroje ZW33-40W a ZW150-40W jsou stavebnice: rám, laserová hlava a plotter s pohony. Chce to trochu zručnosti. Častá chyba je zaměněný směr motorů, hlava pak jede na opačnou stranu, než chcete; napraví to přehození zapojení motoru nebo nastavení směru v řídicí desce. Při zkoušce pojezdu s vypnutým laserem to hned poznáte. Laserovou hlavu nepovolujte ani neodpojujte za provozu a nepřetěžujte ji: když vyhoří, je nevratně zničená a je to nejdražší díl stroje. Po osazení CNC hlavou (ta není součástí kategorie) z rámu vznikne malé CNC. Má nižší tuhost i přesnost, pro hobby stačí. Velký rám 1000 × 1500 mm, který máme v nabídce, je přitom velká výhoda, kdybyste potřebovali opravdu velké obrobky.

Co zákazníci nejčastěji zapomenou objednat

• Ochranné brýle pro vlnovou délku laseru, 450 nm u diodových strojů.
• Odsávání s vyústěním ven a nehořlavou podložku.
• Air Assist, který čistí řez, a hadičku k němu.
• Zdroj pro silnější modul, protože 20 W a 35 W modul potřebuje 24 V a víc proudu než základní hlava.
• Hasicí přístroj nebo hasicí deku v dosahu stroje.
• Zkušební materiál: odřezky dřeva, překližky nebo kůže na první pokusy.
• Počítač s USB a čas na kompletaci, protože většina diodových strojů se dodává jako stavebnice.

Časté otázky

Jaký software a jaké soubory gravírovačka přijme?

U diodových strojů programy kompatibilní s GRBL, například LaserGRBL nebo LightBurn. Podle softwaru zpracují bitmapy JPG, PNG a BMP a vektorové soubory DXF a NC. CO₂ stroj 3020 ovládáte přes USB v programu LaserDRW, nebo v bezplatném K40 Whisperer.

Dá se gravírovat fotografie?

Ano, fotografie se převádí na bitmapu. U stroje G3 je největší bitmapa 1070 × 1070 pixelů. Kvalita výsledku závisí na materiálu, kontrastu a nastavení výkonu.

Jak dlouho smí laser běžet bez přestávky?

U modelu G3 uvádí dokumentace doporučený nepřetržitý cyklus nejvýše 20 minut. U dalších strojů se řiďte návodem, pracujte s dozorem a nechte hlavu vychladnout.

Máte i ruční gravírovačku?

V této kategorii ne. Najdete tu stolní a portálové laserové stroje a jejich moduly, ne ruční gravírovací pera.

Kolik wattů vybrat?

Na gravírování dřeva, kůže a překližky stačí optický výkon 5 W. Větší výkon gravírování zrychlí a umožní řezat silnější nekovové materiály.

Zvládne laserová gravírovačka na sklo gravírovat i láhev?

Ano, ale jen po úpravě povrchu a s rotačním modulem. Sklo před gravírováním zmatněte a výsledek vždy ověřte na zkušebním kusu.

Je laserová gravírovačka to samé jako laserová vypalovačka?

V běžné řeči ano. Laser materiál vypaluje nebo odpařuje, u dřeva a kůže vzniká tmavý vzor, u tenkého materiálu při vyšším výkonu i řez.

Co laserem zpracuji a co ne?

Zpracujete to, co hoří nebo se odpařuje: dřevo, překližku, papír, kůži, tmavý akryl. Sklo a kov slabý laser neřeže. PVC, vinyl a umělou kůži nikdy nepouštějte, uvolňují toxické a žíravé plyny.

Je laser nebezpečný pro oči?

Ano, velmi. Poškození zraku je nevratné, i od odraženého paprsku. Používejte ochranné brýle pro vlnovou délku konkrétního laseru a nedívejte se do paprsku ani na lesklé odrazy.

Můžu nechat laser pracovat bez dozoru?

Ne. Při poruše nebo přetržení řemenu hrozí, že laser zůstane svítit na jednom místě a materiál se vznítí. Při provozu u stroje zůstaňte.

Je gravírovačka vhodná pro děti?

Není. Laser není hračka, dětem ho nedávejte a nenechávejte stroj přístupný bez dohledu dospělého.

Kolik wattů mají stroje ZW33-40W a ZW150-40W?

Stroje ZW33-40W a ZW150-40W mají 40 W příkonu a 5 W optického výkonu. Stačí na běžné gravírování a řezání tenčích materiálů, silnější moduly zvládnou víc.

Je stroj hotový, nebo ho musím sestavit?

Stroje ZW33-40W a ZW150-40W se dodávají jako stavebnice nebo částečně sestavené. Chce to trochu zručnosti: dát pozor na směr motorů a laserovou hlavu neodpojovat za provozu.

Obsah zpracoval Ing. Václav Turek, technik.