Те, що лазер зробить із матеріалом, визначає передусім одне число: довжина хвилі. Вона вирішує, чи матеріал узагалі поглине промінь. Потужність вирішує вже потім, чи вдасться прорізати наскрізь, чи лише позначити.
Нижче пояснюємо, чим різання відрізняється від гравіювання та маркування і чому один лазер ріже акрил, а інший проходить крізь нього без сліду. Далі: які матеріали не можна класти в машину, що визначає ціну замовлення і як підготувати файл, щоб він не повернувся на виправлення.
Три різні роботи, а не одна
У розмові про лазер ці три слова вживають як синоніми, а означають вони різне:
- Різання. Промінь проходить крізь матеріал наскрізь і розділяє його. Втрата повна, на всю товщину.
- Гравіювання. Промінь знімає шар матеріалу на задану глибину. Постає заглиблення, яке можна намацати пальцем.
- Маркування. Змінюється поверхневий шар: він знебарвлюється, окиснюється, спінюється, обвуглюється або втрачає барвник. Матеріалу майже не меншає, а поверхня лишається гладкою, крім спінювання, яке дає трохи опуклий знак.
Розрізнення має практичні наслідки. Тривкий напис на сталевій табличці постає через маркування, без втручання в товщину бляхи. На дереві маркуванням є саме припалення поверхні, тобто обвуглення: відтінок від світло-брунатного до чорного керується потужністю та швидкістю, але повторюваність залежить від породи, річних кілець і вологості. Заглиблену гравюру в дереві роблять тоді, коли знак має бути відчутним на дотик або залитим фарбою.
Чому довжина хвилі визначає вибір машини
Матеріал мусить поглинути випромінювання, щоб із ним узагалі щось сталося. Якщо він його відіб'є або пропустить, сама середня потужність мало що дасть. Це не правило без винятків, бо поглинання зростає з температурою та з інтенсивністю: метал, який холодним відбиває промінь, після утворення розплаву поглинає його значно краще. Звідси на позір дивна поведінка:
- Метал відбиває хвилю 10,6 мікрометра, яку випромінює газовий лазер, і значно краще поглинає хвилю, близьку до 1 мікрометра. Тому гравер із газовим джерелом, який вільно ріже фанеру, не лишає сліду на голій сталі. Метал за цієї хвилі обробляють лише промислові машини з потужністю в кіловатах, підтримані технічним газом.
- Безбарвний акрил і скло прозорі для хвилі, близької до 1 мікрометра, а за 10,6 мікрометра поглинають усю енергію в шарі завтовшки в частку міліметра. Промінь волоконного лазера проходить крізь акрилову плиту, наче крізь повітря.
- Дерево, папір, шкіра і тканини поглинають цю хвилю сильно, бо смуги коливань їхніх хімічних груп збігаються з діапазоном 10,6 мікрометра, як і смуга зв'язаної води.
- Барвник обертає правило. Чорний пластик із сажею поглинає майже все, тоді як той самий полімер у безбарвному виконанні буває для променя прозорим. Тому пробу роблять на обрізку з тієї самої партії, а не на схожому матеріалі.
З тієї самої причини немає однієї машини на все. Коло матеріалів випливає з довжини хвилі, а за однакової хвилі результат визначають ще пікова потужність і тривалість імпульсу.
Типи лазерів і що з них випливає
| Тип і довжина хвилі | Що ріже | Що маркує та гравіює | Чого не візьме |
|---|---|---|---|
| Газовий CO2 10,6 мікрометра, у різновидах 9,3 мікрометра | фанеру, деревноволокнисту плиту, дерево, акрил, папір, картон, шкіру, фетр, тканини | скло, камінь, кераміку, дерево, акрил, лакований і вкритий метал | голого металу за потужностей, звичних у рекламі, бо холодний метал цю хвилю відбиває |
| Волоконний 1064 нанометри | у класі маркувальних машин практично нічого, тонку бляху лише багатьма проходами | сталь, алюміній, латунь, частину пластиків, а також дерево і шкіру, хоч повільніше й менш рівномірно, ніж газове джерело | безбарвного акрилу та скла, бо вони прозорі для цієї хвилі |
| Діодний інфрачервоний 1064 нанометри, хоча всупереч назві модуль зазвичай накачується діодом | на практиці нічого | метали і пластики, повільніше й мілкіше, ніж волоконне джерело | того самого, що вище, за помітно нижчої оптичної потужності |
| Діодний синій від 445 до 455 нанометрів | тонке дерево, фанеру, шкіру, темні пластики | дерево, темні пластики, а мідь і золото краще, ніж інфрачервоний, хоча тривкий знак на голому алюмінії зазвичай потребує маркувальної пасти | безбарвного акрилу та скла, бо вони пропускають синє світло |
| Ультрафіолетовий 355 нанометрів | тонкі плівки та чутливі до тепла пластики | скло, пластики, кераміку, з малою зоною теплового впливу | завдань, що вимагають продуктивності, бо середня потужність є порядку одиниць ватів |
Варто знати три порядки величин. Газові гравери, які використовують у рекламі, мають зазвичай від 60 до 150 ватів, волоконні маркувальні машини від 20 до 50 ватів, а машини, які справді ріжуть бляху, починаються від кількох сотень ватів і на товщому матеріалі працюють із потужністю в кіловатах. Це три різні класи обладнання, і більшість непорозумінь із замовником походить від їх сплутування.
Виключені матеріали
Цього переліку до лазерної обробки не приймаємо, і йдеться не про потужність витяжки:
- ПВХ і шкірозамінник. При термічному розкладі вивільняють хлороводень, який із вологою дає соляну кислоту. Шкода настає із запізненням: кислий конденсат осідає на напрямних, оптиці й електроніці, а корозія виявляється через тижні. Запах не є надійним тестом, бо розпізнання за запахом настає вже після впливу.
- Полікарбонат. Це не дешевший замінник акрилу. Акрил випаровується чисто і дає поліровану кромку, а полікарбонат брунатніє, жовкне і лишає розплавлений край.
- Пластик ABS. Плавиться, замість того щоб розділятися, а при розкладі вивільняє ціанід водню.
- Фторполімери. Розкладаються на високотоксичні сполуки фтору.
- Поліуретанові піни та пінополістирол. Займаються вже за першого проходу променя.
- Поліетилен і поліпропілен. Плавляться і горять краплями, замість дати чисту кромку.
- Деревина, просочена під тиском. Вивільняє сполуки хрому, міді та арсену, а приносять її як звичайну садову дошку.
- Ламінати та смоли з галогеновими антипіренами, скляні та вуглецеві композити. Вивільняють сполуки галогенів, а пил волокна нищить оптику й напрямні.
- Матеріали з невідомим лаком чи плівкою. До отримання інформації від постачальника вважаємо їх виключеними. Шар хлорованого покриття завтовшки в частку міліметра достатній, щоб у камері постав кислий конденсат.
- Дзеркала, металізовані плівки та дзеркально поліровані поверхні в газовому промені. Відбивають його у випадковому напрямку, а відбитий промінь зберігає енергію. Застереження стосується газової обробки: полірований метал маркують джерелом, яке цей метал поглинає.
Дим — окрема справа. Витяжка не є вентиляцією для комфорту, а частиною оптичного тракту: частинки диму поглинають і розсіюють промінь та осідають на лінзі, через що машина починає „слабнути” без жодної зміни налаштувань. Фільтр твердих частинок і вугільний фільтр — це два різні запобіжники, і один не заміняє другого.
Чого лазер не зробить
Другий бік — це обмеження, які найчастіше розчаровують під час приймання:
- Гравюра не має кольору з палітри. Кольором є те, що промінь оголить або знебарвить. Знак у фірмових барвах вимагає окремої операції заливання фарбою, яку оцінюють окремо.
- Кромка фанери завжди буде припаленою. Механізмом різання деревини є піроліз, тож обвуглений шар постає завжди. Параметрами та піддувом його можна звузити, малярською стрічкою обмежити наліт на поверхні, а зникає він цілком лише після ручного протирання кромки, що є окремою позицією в оцінці.
- Кромка не є точно перпендикулярною. Промінь спершу сходиться, а за фокусом розходиться, тож щілина має незначний конус. В акрилі завтовшки кілька міліметрів відхилення становить десяті частки міліметра, але при припасуванні воно має значення.
- Гравюра у склі не є рельєфом. Промінь газового лазера викликає в приповерхневому шарі сітку мікротріщин, які розсіюють світло і дають молочний слід. Глибина практично некерована, а надлишок потужності дає відколи, а не глибший візерунок.
- На анодованому алюмінії немає втрати матеріалу. Промінь випалює барвник із пор оксидного шару і дає світлий знак на кольоровому тлі. На алюмінії без анодного шару цей спосіб не працює.
- Тривкість залежить від того, що було оголено. В анодному шарі та у відпаленій сталі знак не стирається за звичайного користування, хоча абразиви й соляне чи кисле середовище скорочують його життя. Гравюра в лаку або в порошковому покритті оголює основу, тож на звичайній сталі відкриває дорогу корозії.
- Масив деревини не є повторюваним. Колір і глибина залежать від щільності, річних кілець і вологості. Повторюваність дають фанера, ламінат або метал.
Що визначає ціну
Оцінка лазерної обробки спирається на машинний час, а він розкладається інакше, ніж підказує інтуїція:
- Суцільне поле коштує в рази більше, ніж контур. Гравіювання квадрата 100 на 100 міліметрів із кроком ліній 0,1 міліметра — це близько 100 метрів шляху голівки. Контур цього квадрата — 40 сантиметрів.
- Обернення графіки на негатив, тобто гравіювання тла замість знака, може збільшити вартість більш ніж удесятеро, хоча на екрані проєкт має той самий вигляд.
- Роздільність є ціновою позицією. Подвоєння щільності ліній подвоює робочий час, а коли крок ліній опуститься нижче діаметра плями, він перестає щось поліпшувати і починає перегрівати матеріал, бо проходи накладаються.
- Наклад знижує ціну слабше, ніж у друці. Немає вартості форми, яка розкладається на штуки. Машинний час рахується на кожен примірник окремо.
- Готові предмети потребують припасування та кріплення. Кухоль, ручка чи корпус — це разова позиція за підготовку оснастки, до якої додається час на встановлення і зняття кожної штуки.
- Опорядження забирає час, якого не видно. Зняття плівки з акрилу, змивання нальоту з фанери, виштовхування деталей із аркуша. За дрібних деталей це години ручної праці.
Про одне варто попередити окремо: свіжо різана фанера та шкіра зберігають сильний запах горілого. Спаковані одразу після різання доходять до замовника з ним, тому провітрювання від кількох годин до доби ми враховуємо в час виконання.
Як підготувати файл
Машина веде промінь по контурах, тож виробничий файл підпорядкований іншим правилам, ніж файл до друку. Найважливіше:
- Різання — це вектор, гравіювання буває растром. Контур до різання мусить бути замкненим шляхом без заливки, з волосяною лінією. Поверхневе гравіювання працює як принтер і приймає растрове зображення.
- Тексти в кривих. Без установленого накреслення комп'ютер машини підставить інше і зміняться ширини знаків. Переведення в криві спрощує файл, але не звільняє від ліцензійних умов шрифту: чи можна його вживати в комерційному проєкті, випливає з ліцензії, а не з формату файлу.
- Лінія до різання не може мати товщини контуру. Частина контролерів вважає товщий контур площиною і гравіює його замість різати. Переведення контуру на об'єкт іще гірше, бо з однієї лінії робить два шляхи і деталь вирізається двічі.
- Колір лінії є адресою операції. Контролер приписує їй потужність, швидкість і черговість. Кольори подавайте як чисті екранні значення, бо перетворення з друкарського простору зсуває складові і лінія перестає влучати у свою операцію.
- Замкніть контури та вилучіть дублікати. Відкритий шлях лишає невирізану перемичку, а дві лінії, покладені одна на одну, дають два проходи променя, а з ними припалену кромку, ширшу щілину і подвоєний час.
- Масштаб 1:1 і явна одиниця. Найчастішою причиною повернення замовлення є файл в іншому масштабі. Типові помилки — дюймовий перерахунок і різниця в щільності точки при експорті.
- Компенсуйте ширину щілини. Промінь забирає смугу матеріалу, зазвичай від 0,1 до 0,3 міліметра, по половині з кожного боку контуру. Деталь без компенсації виходить меншою, отвір більшим, а з'єднання внатяг вільним. Ширину міряють на зразку з конкретної машини, бо вона залежить від матеріалу, товщини та положення фокуса.
- Пильнуйте мінімальних розмірів. Перемичка і найдрібніша деталь не повинні опускатися нижче за товщину матеріалу. Літери із замкненими вічками, тобто „о”, „а”, „е” чи цифра 8, потребують перемичок або трафаретного накреслення, інакше середина випаде з аркуша.
- Растр передавайте у відтінках сірого. Від 300 до 600 точок на дюйм у кінцевому розмірі достатньо, бо вище обмежує діаметр плями. Не надсилайте зображень зі стисненням із втратами: артефакти буде випалено в матеріалі.
Файл перед надсиланням перевірите в нашій перевірці файлу. Різницю між векторною та растровою графікою пояснюємо ширше в окремій статті: растрова графіка проти векторної.
Що підготувати до оцінки
- Матеріал і товщину, а для довірених предметів їхні світлини та розміри.
- Векторний файл у масштабі 1:1, з текстами в кривих і розділеними операціями.
- Наклад і відомість про те, чи робота одностороння, чи двостороння.
- Очікуваний вигляд кромки: полірована, матова, припалення допустиме.
- Чи деталі мають припасовуватися одна до одної, бо тоді потрібна компенсація щілини.
- Термін, бо від нього залежить, чи вдасться зробити пробу на обрізку перед виробництвом.
Як обрати техніку
Правило, яке впорядковує більшість запитів:
- Органічний матеріал, тобто фанера, дерево, акрил, папір, картон, шкіра, фетр або тканина, і його треба прорізати наскрізь: газовий лазер. Скла, каменю та кераміки цей лазер не ріже, а лише матує поверхню.
- Метал, тривкий напис без втрати товщини: волоконне або діодне джерело, за потреби маркувальна паста на малому полі.
- Повний колір, світлина, градієнт: це не завдання для лазера, а для друку.
- Акрил, товщий за приблизно п'ятнадцять міліметрів, фасковані кромки, кишені та глухі отвори: фрезерування. Навпаки, при внутрішніх кутах: лазер вирізає їх гострими, а фреза завжди лишає в них радіус.
- Матеріал, що містить хлор: зміна матеріалу, без винятків.
Підсумок
Лазер не є одним інструментом, а родиною машин, які різняться довжиною хвилі, а отже й колом оброблюваних матеріалів. Вибір починається з питання, що матеріал поглинає, і аж потім стосується потужності та ціни.
Стисло: органічний матеріал наскрізь означає газовий лазер, тривкий напис на металі — волоконне або діодне джерело, повний колір — уже друк. Найчастіші розчарування мають три джерела: очікування кольору там, де гравюра дає один відтінок, надсилання файлу, який не є виробничим, і матеріал, складу якого ніхто не перевірив.
Плануєте марковані предмети, таблички або деталі з акрилу та фанери? Загляньте до нашої пропозиції лазерного гравіювання та різання і до прикладів реалізацій. Працюємо на газовому та діодному лазері, тож ріжемо і гравіюємо фанеру, акрил, шкіру, тканини та штемпельну гуму, гравіюємо скло і кераміку, а метал маркуємо там, де він має покриття: лак, порошкову фарбу, анодний шар або гравірувальний ламінат. Нержавійну сталь маркуємо пастою, на малому полі. Надішліть проєкт і напишіть, з якого матеріалу він має постати, а ми скажемо прямо, чи це завдання для лазера, чи для іншої техніки.
