Какво прави лазерното рязане идеално за акрилни дисплеи?
Изчерпателно ръководство за изкуството и науката за лазерно рязане на акрил за високо{0}}приложения за показване
Акрилът реже като масло под лазер. Не буквално масло-по-скоро като замразено масло, ако го правите правилно-но въпросът остава. Изрязах хиляди дисплеи през годините и все още не намерих нищо, което да съответства на лазерното рязане за комбинацията от качество на ръба, скорост и гъвкавост на дизайна, които получавате с лят акрилен лист.
Нещото, което повечето хора пропускат: не всеки акрил е еднакъв. Лят акрил (отлив-клетка) се реже красиво, дава ви онзи плам-полиран ръб, който всеки иска. Екструдиран акрил? Напълно различна история. Пробвах го веднъж в спешна работа, защото доставчикът нямаше лят лист-ръбовете се оказаха мътни, следи от напрежение навсякъде, трябваше да се полират на ръка-200 броя. никога повече.
Отлят срещу екструдиран акрил: критичната разлика
Лят акрил
Изработено чрез изливане на течен метилметакрилат между стъклени плочи
Бавният процес на втвърдяване (часове) създава еднаква молекулярна структура
Минимално вътрешно напрежение
Изчистени срезове с ясни, плам{0}}полирани ръбове
Равномерно предаване на светлина, идеално за фоново осветление
По-висока цена, но превъзходно качество за дисплеи
Екструдиран акрил
Прекаран през матрица, докато е разтопен
По-бързо производство, но молекулярните вериги се подравняват в посоката на екструзия
Съдържа вътрешни напрежения от производствения процес
Разрези с мътни, грапави ръбове и видими линии на напрежение
Неравномерно предаване на светлина, лошо за фоново осветление
По-ниска цена, но неприемлива за високо{0}}качествени дисплеи
"Тествах това специално: купих 600x600 mm листа от двата вида от един и същи доставчик, изрязах идентични шарки и на двата. Отлети ръбове: чисти, гладки, лек пламък. Екструдирани ръбове: мътни, видими линии на напрежение, грапава текстура. И двата изрязани с идентични параметри. Структурата на материала е разликата, а не процесът на рязане."
Лят акрилен лист
Екструдиран акрилен ръб
Защо акрилът реагира толкова добре на CO2 лазерите
Абсорбционният спектър. CO2 лазерите излъчват дължина на вълната от 10,6 микрона, точно в сладкото място, където PMMA (полиметилметакрилат-това е химическото име на акрила) абсорбира енергията ефективно. Вие не отразявате лъча, както бихте направили с чист алуминий, не предавате като обикновено стъкло. Материалът се нагрява точно там, където лъчът попада, разтопява се чисто, изпарява излишното. Физиката веднъж работи във ваша полза.
Сравнете това с поликарбонат. PC също абсорбира при 10,6 микрона, но това е термореактивен материал, който се овъглява, вместо да се разтопи чисто. Получавате кафяви изгорени ръбове, остатъци от дим, трябва да работите много по-бързо с по-малко мощност, за да минимизирате обезцветяването. За работа с дисплеи, където качеството на ръбовете има значение, това не е-стартер, освен ако все пак не рисувате ръбовете.
Качеството на лъча е по-важно, отколкото повечето оператори осъзнават. M² стойност-колко близо е вашият лъч до идеалния Гаус-пряко влияе върху качеството ви на рязане. Евтина тръба с M² от 1,8 ви дава по-дебел срез и по-груби ръбове от добра запечатана тръба с M² от 1,1.
Сравнение на качеството на лъча
| Качество на лъча (M²) | Тип тръба | Ширина на прореза | Качество на ръба | цена |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 (Идеален) | Високо{0}}качествена запечатана тръба | 0,25 мм | Отлично - ясно, гладко | $2200 |
| 1.8 (лошо) | Бюджетна стъклена тръба | 0,4 мм | Приемлива - лека грапавост | $800 |
Професионален съвет: Тествах това специално: същата машина, същите параметри, смених тръбата. Ширината на прореза премина от 0,4 mm на 0,25 mm, яснотата на ръбовете се подобри значително. Това е тубичка за 800$ срещу тубичка за 2200$ и да, можете да видите разликата.
Параметрите, за които никой не ви казва
Настройките на мощността са само началото. Всеки се фокусира върху ватове-60W, 80W, 100W, каквото и да е. Но истинският контрол идва от скоростта, честотата и начина, по който ги комбинирате.
| Материал | Дебелина | Мощност | Скорост | Честота | Air Assist |
|---|---|---|---|---|---|
| Лят акрил | 3 мм | 70% | 15 mm/s | 5000Hz | 0,8 бара |
| Лят акрил | 6 мм | 80% | 6 mm/s | 4000Hz | 1,0 бара |
| Лят акрил | 10 мм | 90% | 2 mm/s | 3000Hz | 1,2 бара |
Честотата има значение
Честотата има значение, защото пулсирате лъча, а по-високата честота означава повече импулси на милиметър рязане. Повече импулси=по-гладък ръб, но и повече натрупване на топлина. Твърде високо и се разтапяш обратно в прореза.
Пробвах 20kHz веднъж, защото някаква публикация във форума каза, че дава "по-добри резултати". Да, по-добре, ако обичате разтопеното акрилно заваряване обратно заедно зад разреза. Падна обратно до 5kHz, проблемът изчезна.
Въздушно помощно налягане
0,8 бара през 2 мм дюза, насочена малко зад фокусната точка. Не е в ръководството. Разбрах това чрез проба и грешка, когато непрекъснато получавах ретроспекция-когато помощният въздух отскача от материала и издухва изпарения акрил обратно върху горната повърхност, оставяйки остатъци.
Наклонете дюзата на 15 градуса назад от вертикалата, внезапно няма повече ретроспекция. Отне ми три месеца, за да разбера това.
Примерна конфигурация на параметър
Качеството на ръбовете е свързано с управлението на топлината
„Огнено{0}}полираният“ ръб, който всеки иска, идва от топенето на акрила и повърхностното напрежение, което го издърпва гладко, докато -втвърдява. Ето защо лятият акрил работи, а екструдираният не-отлят има еднаква молекулярна ориентация, екструдираният има вътрешни напрежения от процеса на екструдиране, които се показват като следи от напрежение, когато го нагреете.
Позицията на фокусната точка променя всичко. Повечето хора се фокусират точно върху материалната повърхност. Фокусирам 1 мм под повърхността за всичко с дебелина над 5 мм. Дава ви малко по-широк изрез в горната част, но долният ръб излиза по-чист и получавате по-малко овъгляване на задната повърхност.
За експонати, при които гледате краищата, горният изрез няма значение-все пак го полирате, ако ви пука толкова много.
Лошо качество на ръба (екструдиран)
Отлично качество на ръба (Cast)
Дебелината има значение не-линейно
3 mm акрил се реже със скорост 15 mm/s, 6 mm се нуждае от 6 mm/s, 10 mm се нуждае от 2 mm/s. Не е линеен, защото топлопроводимостта започва да доминира-колкото по-дебел е материалът, толкова повече топлина се отвежда, преди лъчът да може да изпари материала докрай. В крайна сметка се нуждаете от непропорционално повече енергия.
Веднъж имах проект, 20 мм акрилни блокове за музейна изложба. Не можах да го изрежа с едно минаване-лазерът достига максимум около 12-15 mm в зависимост от машината. Трябваше да обърна парчето и да го отрежа от двете страни, срещайки се в средата. Можете да видите линията на фугата, ако погледнете отблизо, но под осветлението на дисплея никой не забелязва. Споменах това на клиента предварително, те бяха добре с него. По-добре, отколкото да се опитвате да го рутерирате и да получавате следи от инструменти навсякъде.
Ограничения на дизайна, които не са очевидни
Минимален размер на функцията
Минималният размер на функцията е около 2 пъти по-голям от вашата ширина на прореза, ако искате да оцелее при работа. Моят прорез от 0,25 mm означава, че 0,5 mm е технически възможно, но всичко под 1 mm има тенденция да се счупи по време на почистване или сглобяване.
Веднъж направих серия от сложни шарки на снежинки-0,6 mm връзки между елементите-загубени 30% до счупване само при отстраняването им от леглото. Преработен с минимум 1,2 mm, нула повреди.
Вътрешни ъгли
Вътрешните ъгли винаги имат радиус, равен на ширината на прореза. Не могат да се получат остри ъгли от 90 градуса, защото лъчът е кръгъл. Ако се нуждаете от квадратен ъгъл за връзка-и-слот, трябва да проектирате слота с голям размер или да изпилите ъглите ръчно.
За работата с дисплея обикновено не е проблем-повечето дизайни работят добре с радиус на ъглите от 0,2 mm. Но за прецизните механични напасвания е важно.
Дълбочина на гравиране
Можете да гравирате растерно-акрил за детайлност на повърхността, но практическата дълбочина е може би 0,3-0,5 mm, преди да започнете да получавате противоречиви резултати. Разпределението на мощността в гравираната област не е идеално равномерно – ръбовете са склонни да получават повече енергия от центъра.
Показва се като неравномерна дълбочина в големи запълнени зони. Реален пример: направих партида значки с име с растерно{1}}запълнен фон. Центърът на всяка значка излезе на дълбочина 0,15 mm, ръбовете бяха 0,3 mm. Изглеждаше ужасно.
Ред на рязане
Ако правите лист с много изрези, първо изрежете вътрешните детайли, а после структурните разфасовки. В противен случай листът губи твърдост наполовина и започва да се изкривява от топлината, което намалява фокусната ви височина за останалите срезове.
Научих това по трудния начин при работа с 50 малки дупки в тънка опорна плоча-изрежете първо периметъра, листът се нави по време на изрязването на дупката, фокусът беше изместен с 3 mm до края. Половината дупки бяха грапави. Обърна реда на рязане, проблемът е решен.
Съвети за дизайн за чисти ръбове
Векторно рязане
Векторното рязане винаги побеждава растерното за ръбове. Растерният режим е за гравиране на повърхности, а не за прорязване. Векторният режим следва очертанията с постоянна скорост и мощност-много по-чисто.
Посока на рязане
Посоката на рязане влияе леко върху качеството на ъглите. Резките промени в посоката причиняват леко забавяне, което означава, че повече енергия се изхвърля в завоя, което може да причини прегряване.
Фиксиране на части
За малки части или тънък материал под 2 mm се нуждаете от захващания или частта може да се измести по средата на среза от въздушното налягане. Магнитните{3}}фиксатори работят добре за тънък лист.
Производствени съображения
Ефективност на гнездене
Ефективността на гнездене определя вашите материални разходи. Акрилният лист е скъп-$85 за лист 4'x8' от 3 mm отливка от нашия доставчик. Всеки квадратен инч, който губите, е изчезнали пари.
Добрият софтуер за разкрояване ви осигурява 85-90% използване на материала при сложни задачи. Лошо влагане или мързеливо поставяне на части? 65-70% използване и изведнъж губите $25-30 на лист.
Реален пример: Един стажант направи гнезденето веднъж без проверка. Той остави 40 мм празнини между частите "за безопасност". Загубени 15% от площта на листа до нищо. Показах му как да гнезди с 5 мм пролуки-взех тези 15% обратно. При работа от 200 листа това е спестени $2550.
Време на цикъл спрямо качество на ръба
Направих някои проучвания за времето: 15 mm/s ми дава 12-минутен цикъл за типичен дисплей. 25mm/s го намалява до 7 минути, но трябва да отделя 10 минути за ръчно полиране на краищата след това. Математиката е очевидна, но хората все още спорят за „по-бързо рязане“, без да вземат предвид труда надолу по веригата.
Структура на разходите
Материални разходи
40-50% от цената на работа за повечето работи с дисплеи. 3мм прозрачен лят акрил струва около 85 $ за лист 4x8, получавате може би 6-8 типични дисплеи на лист. Наречете го $12-15 цена на материала на парче.
Машинно време
Изчислява се чрез дължина на рязане, разделена на скорост, плюс време за настройка. Типичният дисплей има може би 2 метра път на рязане. Това са 133 секунди рязане, наречете го 3 минути с настройка. При 60$/час машинно време, това са 3$ на бройка.
Разходи за труд
Променливата, която всички подценяват. Подготовка на материала, почистване след -процеса, проверка на качеството, опаковане. Фигура Минимум 5 минути на парче. При цена на труд от $25/час, това е $2,08 на бройка.
Обща цена: $12 материал + $3 машина + $2 труд=$17 на бройка. Продава се за $45-60 в зависимост от сложността и клиента.
Какво се обърква
Изрязване на ъгли
Случва се, когато режете твърде бързо или материалът има вътрешно напрежение. Гредата завършва рязането, но термичният шок отчупва ъгъла. Обикновено 1-2 мм чип, но съсипва частта.
Зад-Повърхностно овъгляване
Случва се при дебел материал, когато лазерът излезе. Въздушният помощник издухва изпарения материал от дъното, но някои кондензират на задната повърхност като тъмен остатък.
Решение:
Изпарените акрилни отлагания върху фокусиращата леща намаляват предаването на мощността, правят фокусната точка по-голяма и по-малко дефинирана. Не забелязвате веднага-порязванията просто се влошават прогресивно за няколко дни.
Преместване на части
За малки части или тънък материал под 2 mm се нуждаете от захващания или частта може да се измести по средата на среза от въздушното налягане.
Сравнение с други методи на рязане
| Метод | Най-добро за | Качество на ръба | Сложност | цена | Пост{0}}обработка |
|---|---|---|---|---|---|
| Лазерно рязане | Сложни форми, тънки до средна дебелина | Отличен (пламъчно-полиран) | Висок (сложен дизайн) | Среден | Минимална |
| Фреза за рязане | Плътна материя, прави кройки | Добър (следи от инструмента) | Среден | Ниска до средна | Необходимо е полиране |
| Рязане с трион | Само прави линии | Светло (видими линии на рязане) | ниско | ниско | Необходимо е шлайфане |
| Водна струя | Много дебел материал | Добър (матово покритие) | високо | високо | Необходимо е полиране |
| CNC нож | Много тънък материал | Справедлива | Среден | Среден | Довършителни ръбове |
Съображения за оборудването
Tube Life
Размер на машината
Извличането е задължително
Изпареният акрил е неприятно нещо-дразни дихателните пътища, покрива всичко с лепкави остатъци, мирише ужасно. Нуждаете се от минимум 800 CFM екстракция в режещата глава, вентилирана отвън.
Използвам вграден центробежен вентилатор (Soler & Palau TD-200), 940 CFM, 4" канал. Поддържа работната зона чиста и не дишате полимерни изпарения през целия ден.
Някои хора евтино излизат и използват вентилатор за баня - 120 CFM, напълно неадекватен. Видим пушек в работната зона, оплаквания от други хора в сградата. Не бъди този човек.
Какво бих казал на някой, който започва
Избор на материал
Купете лят акрил, а не екструдиран, освен ако цената не е абсолютно критична и качеството на ръбовете няма значение. Тествайте внимателно параметрите си, преди производството-материалът на различните доставчици да се реже по различен начин, дори ако всичко е „лят акрил“. Документирайте вашите настройки за всеки тип материал и дебелина.
Инвестирайте в добив
Не евтино. Белите ви дробове не са заменими и акрилните изпарения ще съсипят деня ви без подходяща вентилация. Фактор в $500-600 за истинска система за извличане, просто го направете.
Поддържайте машината
Ежеседмично: проверете лещата, почистете огледалата, проверете дюзата за подпомагане на въздуха. Месечно: проверете напрежението на ремъка, смажете линейните релси, проверете подравняването на гредата. Ежегодно: сменете огледалата, сменете тръбата, ако наближава краят на живота. Пропускането на поддръжката ви струва много повече при неуспешни срязвания и престой, отколкото самата поддръжка.
Започнете просто
Започнете с прости геометрии и продължете. Не се впускайте направо в сложни вложени части с характеристики от 0,5 мм. Изрежете квадрати и кръгове, измерете ширината на прореза, проверете качеството на ръба, наберете вашите параметри. След това опитайте криви, след това сложни форми, след това плътно влагане. Ходене преди бягане и др.
Проверете фокусната височина
Проверявайте фокусната височина преди всяка работа. Правя това от години и все още ръчно проверявам позицията на фокусната точка с щифт, преди да започна рязане. Отнема 10 секунди, предотвратява проблема „защо целият този лист се сряза като боклук“, когато осъзнаете, че сте били 5 мм извън фокуса през цялото време.
Документирайте всичко
Водете дневник на параметрите, които работят за различни материали и дебелини. Обърнете внимание кои доставчици предоставят най-качествен материал. Проследявайте работното време и използването на материали, за да прецизирате разходите си. Документацията превръща опита в повторим успех.
„Това е почти всичко за акрилни дисплеи с лазерно рязане. Работи страхотно, ако съобразите материала с процеса и изберете вашите параметри. Реже чисто, изглежда професионално, по-бързо от всяка алтернатива за сложни форми. Просто не очаквайте да бъде-на разстояние-добрите резултати изискват внимание към детайла и подходяща поддръжка.“
Примери за акрилни дисплеи
Поставка за дисплей
Сложна лазерно изрязана акрилна стойка за дисплей с пламък-полирани ръбове и прецизен монтаж на-и-слот. Перфектен за излагане на продукти на дребно.
Продуктово табло за показване
Персонализирана акрилна витрина с лазерно-гравирана марка и прецизно изрязани слотове за излагане на продукта. Прозрачният материал позволява многостранна употреба във всяка среда.
Витрина
Акрилна витрина от висок-клас с лазерно{1}}рязани прецизни фуги и полирани ръбове. Идеален за музейни експонати или артикули на дребно с висока-стойност.
