Fengo - Biuro rachunkowe, Agencja kreatywna

O tym, co laser zrobi z materiałem, decyduje przede wszystkim jedna liczba: długość fali. Ona przesądza, czy materiał w ogóle pochłonie wiązkę. Moc rozstrzyga dopiero to, czy da się przeciąć, czy tylko oznaczyć.

Poniżej wyjaśniamy, czym różni się cięcie od grawerowania i znakowania oraz dlaczego jeden laser tnie akryl, a drugi przechodzi przez niego bez śladu. Dalej: których materiałów nie wolno wkładać do maszyny, co decyduje o cenie zlecenia i jak przygotować plik, żeby nie wrócił do poprawki.

Trzy różne prace, nie jedna

W rozmowie o laserze te trzy słowa bywają używane zamiennie, a oznaczają co innego:

• Cięcie. Wiązka przechodzi przez materiał na wylot i rozdziela go. Ubytek jest pełny, na całej grubości.
• Grawerowanie. Wiązka zabiera warstwę materiału na zadaną głębokość. Powstaje wgłębienie, które da się wyczuć palcem.
• Znakowanie. Zmienia się warstwa wierzchnia: przebarwia się, utlenia, spienia, karbonizuje albo traci barwnik. Materiału prawie nie ubywa, a powierzchnia zostaje gładka, z wyjątkiem spieniania, które daje znak lekko wypukły.

Rozróżnienie ma skutki praktyczne. Trwały napis na tabliczce ze stali powstaje przez znakowanie, bez naruszania grubości blachy. Na drewnie znakowaniem jest samo przypalenie warstwy wierzchniej, czyli karbonizacja: odcień od jasnego brązu po czerń steruje się mocą i prędkością, ale powtarzalność zależy od gatunku, słojów i wilgotności. Wgłębny grawer w drewnie robi się wtedy, gdy znak ma być wyczuwalny palcem albo ma zostać zalany farbą.

Dlaczego długość fali decyduje o doborze maszyny

Materiał musi pochłonąć promieniowanie, żeby cokolwiek się z nim stało. Jeżeli je odbije albo przepuści, sama moc średnia niewiele da. Nie jest to reguła bez wyjątków, bo pochłanialność rośnie z temperaturą i z natężeniem: metal, który zimny odbija wiązkę, po utworzeniu stopu pochłania ją znacznie lepiej. Stąd biorą się pozornie dziwne zachowania:

• Metal odbija falę 10,6 mikrometra, którą wysyła laser gazowy, a znacznie lepiej pochłania falę bliską 1 mikrometra. Dlatego grawerka gazowa, która swobodnie tnie sklejkę, nie zostawia śladu na gołej stali. Metal przy tej fali obrabiają dopiero maszyny przemysłowe o mocy liczonej w kilowatach, wspomagane gazem technicznym.
• Bezbarwny akryl i szkło są przezroczyste dla fali bliskiej 1 mikrometra, a przy 10,6 mikrometra pochłaniają całą energię w warstwie o grubości ułamka milimetra. Wiązka lasera światłowodowego przechodzi przez płytę akrylu jak przez powietrze.
• Drewno, papier, skóra i tkaniny pochłaniają tę falę silnie, bo pasma drgań ich grup chemicznych pokrywają się z zakresem 10,6 mikrometra, podobnie jak pasmo wody związanej.
• Barwnik odwraca regułę. Czarne tworzywo z sadzą pochłania niemal wszystko, a ten sam polimer w wersji bezbarwnej bywa dla wiązki przezroczysty. Dlatego próbę robi się na ścinku z tej samej partii, a nie na podobnym materiale.

Z tego samego powodu nie ma jednej maszyny do wszystkiego. Zestaw materiałów wynika z długości fali, a przy tej samej fali o wyniku rozstrzyga jeszcze moc szczytowa i długość impulsu.

Rodzaje laserów i co z nich wynika

Warto znać trzy rzędy wielkości. Grawerki gazowe używane w reklamie mają zwykle od 60 do 150 watów, znakowarki światłowodowe od 20 do 50 watów, a maszyny, które naprawdę tną blachę, zaczynają się od kilkuset watów wzwyż i w cięciu grubszych materiałów pracują z mocą liczoną w kilowatach. To trzy różne klasy sprzętu i większość nieporozumień z klientem bierze się z mylenia ich ze sobą.

Materiały wykluczone

Tej listy nie przyjmujemy do obróbki laserowej i nie jest to kwestia wydajności wyciągu:

• PVC i skaj. Przy rozkładzie termicznym uwalniają chlorowodór, który z wilgocią daje kwas solny. Szkody są opóźnione: kwaśny kondensat osiada na prowadnicach, optyce i elektronice, a korozja ujawnia się po tygodniach. Zapach nie jest wiarygodnym testem, bo rozpoznanie po woni następuje już po ekspozycji.
• Poliwęglan. Nie jest tańszym zamiennikiem akrylu. Akryl odparowuje czysto i daje polerowaną krawędź, natomiast poliwęglan brązowieje, żółknie i zostawia stopiony brzeg.
• Tworzywo ABS. Topi się, zamiast się przecinać, a przy rozkładzie uwalnia cyjanowodór.
• Fluoropolimery. Rozkładają się na silnie toksyczne związki fluoru.
• Pianki poliuretanowe i styropian. Zapalają się już przy pierwszym przejściu wiązki.
• Polietylen i polipropylen. Topią się i palą kroplami, zamiast dawać czystą krawędź.
• Drewno impregnowane ciśnieniowo. Uwalnia związki chromu, miedzi i arsenu, a bywa przynoszone jako zwykła deska ogrodowa.
• Laminaty i żywice z uniepalniaczami chlorowcowymi, kompozyty szklane i węglowe. Uwalniają związki chlorowców, a pył włókna niszczy optykę i prowadnice.
• Materiały powlekane nieznanym lakierem lub folią. Do czasu uzyskania informacji od dostawcy traktujemy je jako wykluczone. Warstwa chlorowanego wykończenia o grubości ułamka milimetra wystarczy, żeby w komorze powstał kwaśny kondensat.
• Lustra, folie metalizowane i lustrzanie polerowane powierzchnie w wiązce gazowej. Odbijają ją w przypadkowym kierunku, a odbita wiązka zachowuje energię. Zastrzeżenie dotyczy obróbki gazowej: polerowany metal znakuje się źródłem, które ten metal pochłania.

Osobna sprawa to dym. Odciąg nie jest wentylacją komfortu, tylko częścią toru optycznego: cząstki dymu pochłaniają i rozpraszają wiązkę oraz osadzają się na soczewce, przez co maszyna zaczyna „słabnąć” bez żadnej zmiany ustawień. Filtr cząstek stałych i filtr węglowy to dwa różne zabezpieczenia i jedno nie zastępuje drugiego.

Czego laser nie zrobi

Druga strona to ograniczenia, które najczęściej rozczarowują przy odbiorze:

• Grawer nie ma koloru z palety. Kolorem jest to, co odsłoni albo przebarwi wiązka. Znak w barwach firmowych wymaga osobnej operacji wypełniania farbą, wycenianej oddzielnie.
• Krawędź sklejki zawsze będzie przypalona. Mechanizmem cięcia drewna jest piroliza, więc zwęglona warstwa powstaje zawsze. Doborem parametrów i nadmuchem da się ją zwęzić, taśmą maskującą ograniczyć osad na powierzchni, a całkiem znika dopiero po ręcznym przetarciu krawędzi, co jest osobną pozycją w wycenie.
• Krawędź nie jest dokładnie prostopadła. Wiązka najpierw się zbiega, a za ogniskiem rozbiega, więc szczelina ma niewielki stożek. W akrylu o grubości kilku milimetrów odchyłka wynosi dziesiąte części milimetra, ale przy pasowaniu ma znaczenie.
• Grawer w szkle nie jest reliefem. Wiązka lasera gazowego wywołuje sieć mikropęknięć w warstwie przypowierzchniowej, które rozpraszają światło i dają mleczny ślad. Głębokość jest praktycznie niesterowalna, a nadmiar mocy daje odpryski, nie głębszy wzór.
• Na aluminium anodowanym nie ma ubytku materiału. Wiązka wypala barwnik z porów warstwy tlenkowej, dając jasny znak na barwnym tle. Na aluminium bez warstwy anodowej ta metoda nie zadziała.
• Trwałość zależy od tego, co zostało odsłonięte. W warstwie anodowej i w wyżarzonej stali znak nie ściera się w normalnym użytkowaniu, choć ścierniwo oraz środowisko solne i kwaśne skracają jego żywotność. Grawer w lakierze albo w powłoce proszkowej odsłania podłoże, więc na stali zwykłej otwiera drogę korozji.
• Drewno lite nie jest powtarzalne. Barwa i głębokość zależą od gęstości, słojów i wilgotności. Powtarzalność daje sklejka, laminat albo metal.

Co decyduje o cenie

Wycena obróbki laserowej opiera się na czasie pracy maszyny, a ten rozkłada się inaczej, niż podpowiada intuicja:

• Pole pełne kosztuje wielokrotnie więcej niż kontur. Grawer kwadratu 100 na 100 milimetrów z odstępem linii 0,1 milimetra to około 100 metrów drogi głowicy. Sam obrys tego kwadratu to 40 centymetrów.
• Odwrócenie grafiki na negatyw, czyli grawerowanie tła zamiast znaku, może zwiększyć koszt kilkunastokrotnie, choć na ekranie projekt wygląda tak samo.
• Rozdzielczość jest pozycją cennikową. Podwojenie gęstości linii podwaja czas pracy, a gdy odstęp linii zejdzie poniżej średnicy plamki, przestaje cokolwiek poprawiać i zaczyna przegrzewać materiał, bo kolejne przejścia nakładają się na siebie.
• Nakład obniża cenę słabiej niż w druku. Nie ma kosztu formy, który rozkłada się na sztuki. Czas maszyny liczy się na każdy egzemplarz osobno.
• Przedmioty gotowe wymagają przymiarki i mocowania. Kubek, długopis czy obudowa to jednorazowa pozycja za przygotowanie uchwytu, a do tego czas zakładania i zdejmowania każdej sztuki.
• Wykończenie zajmuje czas, którego nie widać. Zdjęcie folii z akrylu, zmycie osadu ze sklejki, wypchnięcie detali z arkusza. Przy drobnicy to godziny pracy ręcznej.

Trzeba uprzedzić jeszcze o jednym: świeżo cięta sklejka i skóra utrzymują silny zapach spalenizny. Zapakowane od razu po cięciu trafiają do odbiorcy z wyraźnym zapachem, więc wietrzenie od kilku godzin do doby wliczamy w czas realizacji.

Jak przygotować plik

Maszyna prowadzi wiązkę po ścieżkach, więc plik produkcyjny rządzi się innymi prawami niż plik do druku. Najważniejsze zasady:

• Cięcie to wektor, grawer bywa rastrem. Kontur do cięcia musi być zamkniętą ścieżką bez wypełnienia, z linią włosową. Grawer powierzchniowy działa jak drukarka i przyjmuje mapę bitową.
• Teksty na krzywe. Bez zainstalowanego kroju komputer maszyny podstawi inny i zmienią się szerokości znaków. Zamiana na krzywe upraszcza plik, ale nie zwalnia z warunków licencji kroju: to, czy wolno użyć go w projekcie komercyjnym, wynika z licencji, a nie z formatu pliku.
• Linia do cięcia nie może mieć grubości konturu. Część sterowników traktuje grubszy obrys jako powierzchnię i graweruje go zamiast ciąć. Zamiana obrysu na obiekt jest jeszcze gorsza, bo z jednej linii robi dwie ścieżki i element zostaje wycięty dwa razy.
• Kolor linii to adres operacji. Sterownik przypisuje mu moc, prędkość i kolejność. Kolory podawaj jako czyste wartości ekranowe, bo konwersja z przestrzeni drukarskiej przesuwa składowe i linia przestaje trafiać w swoją operację.
• Zamknij kontury i usuń duplikaty. Otwarta ścieżka zostawia niewycięty mostek, a dwie linie leżące jedna na drugiej dają dwa przejścia wiązki, a w efekcie przypaloną krawędź, szerszą szczelinę i podwojony czas.
• Skala 1:1 i jawna jednostka. Najczęstszą przyczyną zwrotu zlecenia jest plik w innej skali. Typowe pomyłki to przelicznik calowy oraz różnica gęstości punktu przy eksporcie.
• Skompensuj szerokość szczeliny. Wiązka zabiera pas materiału, zwykle od 0,1 do 0,3 milimetra, po połowie z każdej strony konturu. Element bez kompensacji wychodzi mniejszy, otwór większy, a połączenie na wcisk jest luźne. Szerokość mierzy się na próbce z konkretnej maszyny, bo zależy od materiału, grubości i ustawienia ogniska.
• Pilnuj wymiarów minimalnych. Mostek i najdrobniejszy detal nie powinny schodzić poniżej grubości materiału. Litery z zamkniętymi wysepkami, czyli „o”, „a”, „e” czy cyfra 8, wymagają mostków albo kroju szablonowego, inaczej środek wypadnie z arkusza.
• Mapę bitową oddawaj w skali szarości. Od 300 do 600 punktów na cal w rozmiarze docelowym wystarczy, bo powyżej ogranicza już średnica plamki. Nie przekazuj obrazów z kompresją stratną: artefakty zostaną wypalone w materiale.

Plik przed wysłaniem sprawdzisz w kontroli pliku. Różnicę między grafiką wektorową a rastrową wyjaśniamy szerzej w osobnym wpisie: grafika rastrowa kontra wektorowa.

Co przygotować do wyceny

• Materiał i grubość, a przy przedmiotach powierzonych ich zdjęcia i wymiary.
• Plik wektorowy w skali 1:1, z tekstem na krzywych i rozdzielonymi operacjami.
• Nakład oraz informację, czy praca jest jednostronna, czy dwustronna.
• Oczekiwany wygląd krawędzi: polerowana, matowa, dopuszczalne przypalenie.
• Czy elementy mają do siebie pasować, bo wtedy potrzebna jest kompensacja szczeliny.
• Termin, bo od niego zależy, czy da się zrobić próbę na ścinku przed produkcją.

Jak wybrać technikę

Reguła, która porządkuje większość zapytań:

• Materiał organiczny, czyli sklejka, drewno, akryl, papier, tektura, skóra, filc lub tkanina, i trzeba go przeciąć na wylot: laser gazowy. Szkła, kamienia i ceramiki ten laser nie tnie, tylko matowi powierzchniowo.
• Metal, trwały napis bez ubytku grubości: źródło światłowodowe albo diodowe, ewentualnie pasta znakująca na małym polu.
• Pełny kolor, zdjęcie, gradient: to nie zadanie dla lasera, tylko dla druku.
• Akryl grubszy niż kilkanaście milimetrów, fazowana krawędź, kieszenie i otwory nieprzelotowe: frezowanie. Odwrotnie przy narożach wewnętrznych: laser wycina je ostre, a frez zawsze zostawi w nich promień.
• Materiał zawierający chlor: zmiana materiału, bez wyjątków.

Podsumowanie

Laser nie jest jednym narzędziem, tylko rodziną maszyn, które różnią się długością fali, a przez to także zestawem obrabianych materiałów. Wybór zaczyna się od pytania, co materiał pochłania, a dopiero potem dotyczy mocy i ceny.

Skrót decyzyjny jest prosty: materiał organiczny na wylot to laser gazowy, trwały napis na metalu to źródło światłowodowe lub diodowe, pełny kolor to już druk. Najczęstsze rozczarowania mają trzy źródła: oczekiwanie koloru tam, gdzie grawer daje jeden odcień, wysłanie pliku, który nie jest plikiem produkcyjnym, oraz materiał, którego składu nikt nie sprawdził.

Planujesz oznakowanie gadżetów, tabliczki albo elementy z akrylu i sklejki? Zajrzyj do naszej oferty grawerowania i cięcia laserem oraz do przykładów realizacji. Pracujemy na laserze gazowym i diodowym, więc tniemy i grawerujemy sklejkę, akryl, skórę, tkaniny i gumę do pieczęci, szkło i ceramikę grawerujemy, a metal znakujemy tam, gdzie ma powłokę: lakier, powłokę proszkową, warstwę anodową lub laminat grawerski. Stal nierdzewną znakujemy pastą, na małym polu. Przyślij projekt i napisz, z jakiego materiału ma powstać, a powiemy wprost, czy to zadanie dla lasera, czy dla innej techniki.