Produkt

KlappentextLasercut ist ein Verfahren, bei dem ein Material (z. B. Holz, Papier, Acrylglas, Metall) mit einem Laserstrahl präzise geschnitten wird. Dadurch entsteht eine saubere und präzise Schnittkante. So können Modellgebäude etwa für die Modellbahn in ungeahnter Präzision gefertigt werden. Dieses Handbuch zeigt wie es geht - für Einsteiger und Profis. Es präsentiert anschaulich die Grundlagen anhand von verschiedenen Beispielen.

Hans-Dieter Kienitz (Jahrgang 1959) ist Bauingenieur. Er studierte an der TU Clausthal. Beruflich brachten ihn Instandhaltungsprojekte für die Eisenbahnen auch beruflich in Kontakt mit seinem Interesse: der Bahn in Vorbild und Modell. Wenn ihm neben Familie und Beruf Zeit bleibt, widmet er sich seiner Modellbahnanlage und dem Thema Hafenbahn Altona. Bücher aus seiner Feder hatten bislang die Kreidebahnen in Itzehoe und die Werkbahn der BASF zum Thema.

Details

Weitere ISBN/GTIN9783987020384

ProduktartE-Book

EinbandartE-Book

FormatEPUB

Format HinweisePub Wasserzeichen

FormatE101

Verlag

GeraMond Verlag

Erscheinungsjahr2024

Erscheinungsdatum29.01.2024

Seiten160 Seiten

SpracheDeutsch

Dateigrösse74152 Kbytes

Artikel-Nr.13500387

Rubriken

Genre9201

Inhalt/Kritik

Leseprobe

Lasermethoden
Sicherheit geht vor

Um es vorab zu sagen: Die für den gewöhnlichen Modellbauer finanzierbaren Geräte sind wortwörtlich mit Vorsicht zu genießen. Die meisten Geräte werden in China produziert und sollten so, wie sie aus der Verpackung kommen, nicht in Betrieb gehen. Neben der doch recht gewagten Auslegung elektrotechnischer Standards sind es auch oft fehlende Sicherheitsstandards, was die Lasertechnik selbst betrifft.

Rot gefärbte Plexiglasschiebe als Schutz

Laserschutzbrille

Im Lexikon der Physik beschreibt Patrick Voss-de Haan den Laser wie folgt: Laserstrahlen sind elektromagnetische Wellen. Vom Licht einer zur Beleuchtung verwendeten Lichtquelle, beispielsweise einer Glühlampe, unterscheiden sie sich vor allem durch die sonst unerreichte Kombination von hoher Intensität, oft sehr engem Frequenzbereich (monochromatisches Licht), scharfer Bündelung des Strahls und großer Kohärenzlänge. Auch sind, bei sehr weitem Frequenzbereich, extrem kurze und intensive Strahlpulse mit exakter Wiederholfrequenz möglich.

Genau hier wird die Wirkungsweise, aber eben auch die größte Gefahr des Lasers offensichtlich. Der intensive, hochenergetische, auf kleinste Fläche projizierte Strahl verändert das Material, auf das er trifft. Dies ist zwar für das Bearbeitungsmaterial so gewollt, nicht aber für die ungewollte Wirkung auf den Menschen, den ein Laserstrahl eventuell trifft. Dies kann durch einen Griff in den Bearbeitungsraum geschehen, die weitaus größere Gefahr besteht aber durch Reflexionen, bei denen der Laserstrahl das menschliche Auge trifft. Um es überdeutlich zu sagen:

Schäden an der Netzhaut sind irreversibel

Somit ist für den Laser idealerweise ein gekapselter Arbeitsraum vorzusehen, der entweder lichtdicht oder aber mit einer Abdeckung versehen ist, die das Licht der entsprechenden Wellenlänge absorbiert. Diese Materialien, gefärbtes Plexiglas oder Laserschutzfolien, sind im Handel erhältlich. Daneben ist immer eine Laserschutzbrille zu tragen, die oftmals bereits mit dem Gerät mitgeliefert wird, ansonsten aber unbedingt zu erwerben ist.

Die Abdeckung des Lasers ist zudem mit einem Mikroschalter zu versehen, der die Stromzufuhr zum Laser unterbricht, sobald die Abdeckung geöffnet wird.

Um den Laser völlig gefahrlos in Hinsicht auf Augenschäden zu betreiben, habe ich meinen heimischen Laser mit einer WLAN-Kamera für rund â¬ 25,- ausgestattet, die mir das Bild auf mein Mobiltelefon überträgt. Dies ist auch sehr nützlich in Hinsicht auf den nächsten Aspekt.

Wie erwähnt, wird das zu bearbeitende Material durch den Laserpunkt geschmolzen oder verbrannt. Insofern ist ein Laser niemals unbeaufsichtigt zu betreiben, denn die Materialien können sich entzünden. Die oben erwähnte Kamera ermöglicht es mir, andere Arbeiten in der Nähe des Lasers durchzuführen und gegebenenfalls schnell einzugreifen. Somit sollte auch immer ein schwer entzündliches Tuch beim Laser liegen, um einen Brand schnell ersticken zu können.

Das angesprochene Schmelzen oder Verbrennen führt in jedem Falle zu einer Geruchsbelästigung. Insofern ist für eine gute Belüftung zu sorgen, vorzugsweise mit einem Axiallüfter ausreichender Leistung. Für meinen zuhause betriebenen Laser habe ich eine Einhausung gebaut, an die der Lüftungsschlauch mit 100 Millimetern Durchmesser angeschlossen ist. Die Abluft führe ich mit dem Lüfter ins Freie.

Neben der Geruchsbelästigung ist es auch wichtig, dass Rauch nicht gerade gesundheitsfördernd ist. Somit ist die Belüftung zweimal wichtig.

WLAN-Kamera

Überwachung mit Mobiltelefon

40W-CO2-Laser

Prinzipieller Aufbau des CO2 Lasers

Holz, Kartonagen und Leder sind Materialien, die zwar beim Lasern Rauch erzeugen, allerdings ist dieser in kleinen Mengen nicht giftig. Anders sieht es mit Kunststoffen aus.

Alles, was ein C im Namen trägt, zum Beispiel PVC, ist zum Lasern nicht nur ungeeignet, es ist lebensgefährlich. Bei der Verbrennung wird Chlor freigesetzt!

Auch das Lasern von Polystyrol ist mit giftigen Gasen verbunden, nur reicht hier eine wirklich ausreichende Belüftung, um eine Gesundheitsgefahr auszuschließen.

Acrylglas, das über Geschäfte beziehbar ist, die sich zum Beispiel auf Architekturbedarf spezialisiert haben, ist hingegen DER Kunststoff für die Laserbearbeitung. Hier ist die Gefahr giftiger Rauchgase gering.

Wie eingangs erwähnt, ist die Verarbeitungsqualität, aber auch die Elektrik an und für sich, oftmals fragwürdig. So ist bei den Geräten zumindest die Verkabelung zu prüfen und gegebenenfalls nachzubessern. Auch sind fehlende Sicherheitsschalter nachzurüsten.

Aber dieses Kapitel über Sicherheitsaspekte soll nun nicht abschrecken. Einen Lasercutter mit der notwendigen Sorgfalt unter Beherzigung der oben genannten Punkte zu betreiben, ist mit Sicherheit eine Bereicherung im Modellbau, und die vielfache Anwendung zeigt ja auch, dass eine sichere Handhabung möglich ist.

Insofern widmen wir uns jetzt der Anwendung der Laser und der Möglichkeiten, die sich uns bieten.
CO2-Laser

Beim CO2-Laser werden elektromagnetische Wellen im Megahertzbereich in eine Mischung aus mehreren Gasen, CO2, Stickstoff und Helium, eingestrahlt. Auf diesem Weg werden die CO2-Moleküle angeregt und auf ein höheres Energieniveau gebracht. In den CO2-Molekülen ist diese Energie nun in Form von Vibration oder Rotation gespeichert. Wenn es dann zum Aufeinandertreffen eines Infrarot-Photons mit einem angeregten CO2-Molekül kommt, wird diese Energie als Photon abgegeben. Gibt es genügend angeregte CO2-Moleküle, steigt die Anzahl der so erzeugten Photonen exponentiell. Bei diesem Prozess entsteht ein Laserstrahl. CO2-Laser haben hierzu eine Röhre, in der dieser Prozess abläuft, wobei diese Röhre durch strömendes Wasser gekühlt werden muss.

Die gebräuchlichsten CO2-Laser im 40-Watt-Bereich haben diese Röhre im hinteren Bereich des Geräts angeordnet, wobei der erzeugte Laserstrahl über zwei Spiegel zum Schneidkopf geleitet wird. Der Schneidkopf ist dabei in zwei horizontalen Richtungen auf einem Portal mittels Schrittmotoren verfahrbar.

Die Spiegel sind bei Inbetriebnahme, aber auch in regelmäßigen Abständen, zu justieren.

Der Laserstrahl besitzt eine Wellenlänge von 10 600 Nanometern, die es ermöglicht, auch glasklares Acryl zu lasern.

Die erwähnten CO2-Laser haben einen Bauraum, der Materialien bis zu DIN-A4-Format aufnimmt.

Der Fokus in senkrechter Richtung ist fix, der Abstand nicht änderbar.

So, wie der erwähnte Laser aus der Schachtel kommt, ist er nicht verwendbar.

Neben der sicherheits- und elektrotechnischen Überarbeitung sind in jedem Fall folgende Accessoires notwendig:

-Eine Auflagefläche für das zu bearbeitende Material. Ich habe hier ein Lochblech aus Alu verwandt, auf dem ich das Material mit kurzen Stücken aus Malerkreppband fixiere.

-Als Kühlungsmedium verwende ich destilliertes Wasser, das sich in einem 10-Liter-Kanister befindet. Die Zuführung zur Röhre erfolgt über eine Pumpe, die mit dem Laser geliefert wurde.

-Ein Durchflussanzeiger, der in die Kühlleitung gesetzt wird, ermöglicht es, die korrekte Kühlung anzuzeigen. Ich habe eine Röhre geschlachtet, da mir erst durch Leistungsverlust auffiel, dass die Kühlpumpe nicht lief.

Spiegeljustage am CO2-Laser

Spiegeleinstellung am CO2-Laser

-Eine Laserschutzbrille für den Wellenlängenbereich von 10 600 Nanometern.

-Eine Absaugung, vorzugsweise ein leistungsstarker Axiallüfter. Die mitgelieferten Lüfter sind zu schwach.
Diodenlaser

Bei Diodenlasern wird der Laserstrahl über eine Leuchtdiode emittiert. Wie beim CO2-Laser wird die Schneideinheit auf einem Portal in den zwei horizontalen Richtungen mittels Schrittmotoren und Zahnriemen bewegt. Anders als beim CO2-Laser, bei dem ja der Strahl über Spiegel zum Schneidkopf geleitet wird, erzeugt der Diodenlaser den Strahl direkt in der senkrecht stehenden Schneideinheit.

Im Unterschied zum CO2-Laser lassen sich die Lasereinheiten in der Höhe justieren, um auch bei unterschiedlichen Materialstärken den Lichtpunkt exakt zu fokussieren. Zudem ist es auch möglich, durch...
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Autor

Kienitz, Hans-Dieter

Hans-Dieter Kienitz (Jahrgang 1959) ist Bauingenieur. Er studierte an der TU Clausthal. Beruflich brachten ihn Instandhaltungsprojekte für die Eisenbahnen auch beruflich in Kontakt mit seinem Interesse: der Bahn in Vorbild und Modell. Wenn ihm neben Familie und Beruf Zeit bleibt, widmet er sich seiner Modellbahnanlage und dem Thema Hafenbahn Altona. Bücher aus seiner Feder hatten bislang die Kreidebahnen in Itzehoe und die Werkbahn der BASF zum Thema.

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