Lasertechnik


Lasertechnik im Modellbau

gelaserte Halle

Die Lasertechnik hat in den letzten Jahren eine große Verbreitung erfahren, auch im Modellbau. Viele Kleinserienhersteller bieten bereits Bausätze in Lasertechnik an, wäre das nicht auch eine Möglichkeit die vielen individuellen Gebäude der Jagsttalbahn zu erstellen?

Im AniMazing Store in Regensburg steht so ein 50W CO2 Laser.

50W C02 Laser

Mit diesem Laser können Pappe, Holz und Kunststoffe bearbeitet werden. Dort werden auch Auftragsarbeiten durchgeführt. Nach einem kurzen Informationstreffen war klar das wir das unbedingt einmal ausprobieren müssen.

Erstes Objekt

Bushalle in Dörzbach

Als erstes Objekt traf es die Bushalle im Bhf Dörzbach. Sie steht neben dem EG, gegenüber dem Lokschuppen. Dieser imposante Bau ist sehr markant und darf daher auf dem Modul nicht fehlen. Es handelt sich hier um einen schmucklosen Zweckbau, einer Stahlkonstruktion mit ausgemauerten Gefachen und großen Industrie Fenstern mit einem gleisseitigen, flachen Anbau und großen Falttüren aus Stahlblech in beiden Stirnseiten. Diese relativ flachen Wände bieten sich geradezu an in Lasertechnik erstellt zu werden.

Zeichnung der Bushalle

Wie immer beginnt der Bau mit einer Zeichnung des Gebäudes im Maßstab 1:87. Hierfür verwende ich ganz bewußt ein 2D Zeichenprogramm, denn der Laser arbeitet im Prinzip wie ein normaler Drucker, so dass er keine 3D Daten nötig sind. Idealerweise kann der Laser Daten aus Corel Draw direkt importieren, so dass sich das Programm für die Zeichnungen anbietet.

Einzelteile der Bushalle

Geübt bin ich im Umgang mit Corel nicht, so dass ich meine Zeichnungen in Graphic Works erstelle und dann einfach nach Corel importiere.

Einzelteile der Bushalle

Zeichnungen für die Ätztechnik hatte ich ja schon erstellt, für die Lasertechnik muß man jedoch ein wenig umdenken. Der Laser erzeugt keinen dünnen, kontinuierlichen Strahl der über das Werkstück geführt wird, sondern nur kurze Impulse die wie „Kreise“ aneinandergelegt Linien oder Flächen ergeben. Der Laserstrahl wird hierfür durch spezielle Umlenkspiegel auf das Werkstück projiziert und erst kurz vor dem Werkstück in einer Art Brennlinse gebündelt. Hierbei kann die Geschwindigkeit der Umlenkspeigel und Laserintensität eingestellt werden. Diese Daten werden dann den unterschiedlichen Farben der Zeichnung zugeordnet. Generell werden also mindestens zwei Einstellungen benötigt:

In Rücksprache mit Detlef vom AniMazing Store stellen sich weitere Bedingungen heraus:

Also werden vier Einstellungen benötigt:

Die Zuordnung dieser unterschiedlichen Parameter erfolgt über die unterschiedlichen Farben. Es ist also möglich in einer Zeichnung verschiedenste Parameter zu verwenden. Da in nun wegen der flächigen Scheiben in den Seitenwänden diese aus Acrylglas herstellen wollte, die Stirnpartien, Dach und den flachen Anbau aus PS Platten kommen noch die Einflüsse der unterschiedlichen Materialen hinzu. Es gilt also zweimal drei unterschiedliche Parametersätze zu finden. Jedesmal ein ganzes Gebäude lasern ist Mist, also mal einen kleine Testplatte gezeichnet und Versuche gemacht.

Hierbei zeigte sich das sich die Mauerfugen schlecht lasern lassen. Die langen horizontalen Fugen gelingen, die kürzeren vertikalen Fugen nicht. Durch herum probieren zeigte sich das man bei den den kürzeren Linien langsamer und mit weniger Laserleistung fahren muß um das gleiche Ergebnis zu bekommen. Damit braucht der Laser ewig für eine Hauswand….

Also wird die Zeichnung noch einmal angepasst und die vertikalen Fugen bekommen eine eigene Farbe und so einen eigenen Parametersatz.

unterschiedliche Farben für die Gravur

So habe ich mir meine Farben festgelegt, so kann ich auch später einfach die Daten für andere Projekte übernehmen:

So wird nun die Zeichnung erstellt. Zuerst in schwarz werden dann die verschiedenen Farben nachträglich den einzelnen Elementen zugeordnet. Klingt schlimmer als es ist. Beispielhaft sind hier mal die Seitenwände der Bushalle gezeigt, das gleiche gild für den Anbau, Die Strinwände und Dächer.

Stirwände und Anbau der Bushalle

Gezeichnet habe ich das in Graphik works. Weil das um konvertieren in Corel aber immer zu Faxen führte (falsche Farben, Striche als Fläche mit Rahmen und Füllung) habe ich ein wenig experimentiert. Das ganze Gebäude noch mal in Corel neu malen fand ich nicht so prickelnd.

Das einfachste ist manchmal nicht schlecht, per „copy“ in Graphik works (Strg + C) markiert und in Corel mit „paste“ (Strg + V) eingeführt geht mit einer einzigen Farbe gut, bis auf die verkleinerten Dimensionen.

Also habe ich das wie folgt gelößt:

Das klingt nun schlimmer als es ist, aber ich habe nun eine Zeichnung in Corel bei der die einzelnen Farben als Layer übereinander liegen. Diese Daten kann der Laser sofort verarbeiten und tut das auch zuverlässig. Der Hilfsrahmen wird in der Größe des Rahmens der Grapik Works Zeichnung in Corel erstellt, dann die Lagen Farbe für Farbe hineinkopiert und an die Hilfslinien ausgerichtet.

der gestrichelte Außenrahmen in Corel draw

Die Zeichnung wird nun in die verschiedenen Farben zerlegt. Als erstes werden die äußeren Konturen als schwarzen Linien importiert, hier wird das Material später voll durchschnitten.

die schwarzen Schnittlinien

Die dunkelblauen Linien stellen die Innenkontur dar und werden ebenfalls geschnitten. Um die Reihenfolge am Laser steuern zu können werden diese Schnitte in einer anderen Farbe dargestllt.

die dunkelblauen Schnittlinien

Die roten Linien werden ca. 0,4mm tief graviert. Die kleinen Konturen benötigen dabei andere Parameter als die großen, sie werden daher auch in anderen Farben dargestellt.

die roten, horizontalen Fugen

Die hellblauen Linien werden, wie die roten Linien, ca. 0,4mm tief graviert. Die Reihenfolge spielt aber keinerlei Rolle, man kann auch anders anfangen.

die hellblauen, vertikalen Fugen

Als letztes habe ich die grünen Flächen für die Gravur übertragen, hier wird das Material ca. 0,3mm tief abgetragen. Flächiges Abtragen ist mit dem Laser nicht einfach, der Laserstrahl hat schließlich kein definiertes Ende, so das die Oberflächen dann sehr rauh werden.

grünen Flächen für die komplette Zeichnung in Corel Draw

Sind alle Farben als Layer in Corel Draw übertragen, sieht die Zeichnung aus wie in Graphik Works. Auch die Dimensionen sind die gleichen. So kann sie der Laser problemlos übernehmen. Auch läßt sich die Zeichnung so relativ einfach vergrößern und verkleinern

Das Lasern der Bauteile

Mit einem halben Tag Urlaub, der Zeichnung auf dem Memory Stick und dem Plattenmaterial bin ich dann zum AniMazing Store gegangen und habe mich mit dem Laser beschäftigt.

Um nun nicht gleich die großen Platten bei Versuchen zu verlieren habe ich mir eine kleine Testplatte mit 60mm x 50mm gezeichnet. So kann ich mit kleinen Plättchen die besten Parameter herausfinden. Das ist auch nötig, denn bei der Gravur des Mauerwerks und der gravierten Flächen kommen schon einige Meter Fahrweg zusammen und so ist es wichtig mit möglichst großem Vorschub zu fahren.

Testplatte

Die Versuche mit der Testplatte ergaben folgende Parameter für die 2mm Acrylglasplatte:

2mm Acryl Daten

Die Versuche mit der Testplatte ergaben folgende Parameter für die 1mm ABS-Platte:

1mm ABS Daten

Von Corel Draw zum Laser

Zuerst wird die Zeichung in Corel Draw eingelesen.

Hier ist weiter nichts zu tun als die Daten zum Bearbeitungsprogramm des Lasers "moshidraw" zu überspielen. Das geschieht wirklich einfach durch drücken dieses Icons...

Daten an moshidraw

Dieser Icon ist soooo klein das man ihn so im ersten Moment gar nicht sieht...

Icon für Daten an moshidraw

So kommt das dann im Programm "moshidraw" an. Daran schließt sich die Parametereingabe in "moshidraw" an. Für jede Farbe können nun eigene Parameter vergeben werden, in meinem Fall die der oben angeführten Liste. Die Farben erkennt das Programm automatisch und listet sie in dieser Übersicht auf.

Parametereingabe in moshidraw

Sind alle Parameter eingegeben werden nun die Farben markiert die der Laser abarbeiten soll. Die Markierung erfolgt durch einfache Haken neben den einzelnen Farben.

Farben markieren

Die Daten werden nun mit diesem Icon an den Laser übertragen.

Daten an Laser übertragen

Jetzt wird's ernst, Platte in den Laser legen, mit den Cursertasten den Red-Dot auf eine Ecke der Platte fahren und als Ursprung markieren. Die Taste "Test" drücken und der Red-Dot fährt die Außenkontur der zu bearbeitenden Fläche ab. Hier kann man einfach kontollieren ob alle Bauteile auf der Platte Platz finden. Ein Druck auf die Taste "Start" und der Laser legt los...

Das Laser Bedienpanel

Wer nun ein Riesengetöse und ein Flammenmeer mit sprühenden Funken erwartet wird enttäuscht. Das Laserlicht liegt im infraroten Bereich (IR) und ist für das menschliche Auge unsichtbar. Es ist aber faszinierend zuzusehen wie das Material darunter mühelos durchtrennt oder graviert wird und scheinbar einfach verschwindet.

Acrylplatte im Laser

Zack und fertig, einige Minuten später ist der Job beendet. Dennoch lassen wir die Haube eine Weile geschlossen, denn das Material verschwindet nicht, es wird verdampft. Diese Dämpfe sind nicht sonderlich gesund und so warten wir noch eine Weile bis die Absaugung die Dämpfe durch einen dicken Aktivkohlefilter gesogen und nach außen transportiert. Selbst so ist eine gewisse Geruchsbelästigung nicht von der Hand zu weisen.

gelaserte Seitenteile

Die Teile wie sie aus dem Laser kommen, hier in 2mm Acryl.

Eine Stirnwand abgewaschen, das sieht schon mal nicht schlecht aus.

Stirnwand abgewaschen

Das Lasern von ABS und PS führt beides nicht zu dem guten Ergebnis das man bei Acrylglas erzielt. Damit nun die Stirnwände nicht anders aussehen als die Seitenwände mache ich das ganze Gebäude aus 1mm Acrylglas. Das wird nun auch mein Standard Material für alle weiteren Projekte.

Downloads rund um's Thema Lasern

...der Rest ist noch immer eine Baustelle