- कम कीमत वाले CNC laser cutter·engraver अब 1,000 डॉलर से कम में भी खरीदे जा सकते हैं, लेकिन उपयोगी output वाले laser आंखों को नुकसान, आग और ज़हरीली गैस के जोखिम के कारण तैयार उत्पाद से ज़्यादा अतिरिक्त safety reinforcement की ज़रूरत वाले उपकरण के करीब हैं
- सुरक्षित संचालन की शुरुआत open-frame को ज्यों का त्यों इस्तेमाल न करने से होती है, और sealed enclosure, external exhaust, interlock, emergency stop, fire-resistant structure, fire extinguisher और fire detection बुनियादी शर्तें हैं
- खरीद का फैसला electrical input power नहीं, बल्कि वास्तविक optical output (W), wavelength, head structure, work area, air assist, accuracy, cutting speed और enclosure quality के आधार पर होना चाहिए
- diode laser लकड़ी, कागज़ और कुछ surface engraving के लिए उपयुक्त है, लेकिन metal cutting के लिए नहीं; fiber laser metal पर मज़बूत है, और CO2 laser अधिक versatile है, लेकिन महंगा और maintenance में कठिन है
- output quality design file, G-Code conversion, focus·spot size, lens cleaning, airflow, material fixation और material-wise power·speed test पर निर्भर करती है, इसलिए हर machine पर दोहराए गए practical tests ज़रूरी हैं
सुरक्षा से शुरू होने वाला उपकरण
- CNC laser cutter केंद्रित रोशनी और cutting के दौरान बनने वाले धुएं·गैस की वजह से स्थायी चोट या अंधापन पैदा कर सकता है
- उपयोगी cutting·engraving output वाले lasers में कोई भी “safe laser” नहीं होता, और manufacturer के promotional open-frame या indoor placement images पर जैसा है वैसा भरोसा नहीं करना चाहिए
- आग का जोखिम बड़ा होता है, इसलिए unattended operation मना है; अगर इसका इस्तेमाल बोझिल लगे, तो आवश्यक safety standards वाले स्थानीय makerspace बेहतर विकल्प हो सकते हैं
-
Enclosure और emergency response
- open-frame laser को वैसे का वैसा इस्तेमाल नहीं करना चाहिए, इसे हमेशा enclosure के भीतर चलाना चाहिए
- अगर manufacturer इसे residential space में इस्तेमाल करते हुए फोटो या वीडियो दिखाए, तब भी यह अपवाद नहीं है
- रहने की जगह में इसका इस्तेमाल न करना बेहतर है, और बच्चों व पालतू जानवरों को चल रहे laser से दूर रखना चाहिए
- enclosure में ventilation होना चाहिए, और exhaust system इतना सक्षम होना चाहिए कि हर मिनट enclosure volume के कई गुना के साथ air assist से डाली जाने वाली हवा की मात्रा भी संभाल सके
- exhaust को बिना leakage के filter करने के बाद, लोगों के रहने वाले ढांचे से दूर बाहर निकालना चाहिए
- अगर window हो, तो उसे इस्तेमाल किए जा रहे laser की wavelength को filter करना चाहिए; observation camera से करना ज़्यादा सुरक्षित है
- manufacturer अगर कहे कि ventilation की ज़रूरत नहीं है, तब भी enclosure ventilation ज़रूरी है
- enclosure में interlock होना चाहिए, और दरवाज़ा खुलते ही machine emergency stop की तरह पूरी तरह deactivated हो जानी चाहिए
- बाहर की तरफ पूरे system की power काटने वाला emergency stop switch होना चाहिए
- संभव हो तो ऐसा optical fence भी इस्तेमाल किया जा सकता है जो operation के दौरान पहुंच से बाहर की सीमा बनाए
- enclosure fire-resistant होना चाहिए, और उसका floor laser head के सबसे निचले स्थान पर maximum output के साथ रुके रहकर पड़ने वाली लगातार सीधी beam को सह सके
- enclosure के पास पर्याप्त क्षमता वाला fire extinguisher और fire detection system होना चाहिए
-
जिन materials से बचना चाहिए और eye protection
- कुछ materials को काटना या engrave नहीं करना चाहिए
- PVC को किसी भी स्थिति में cut·engrave नहीं करना चाहिए, क्योंकि यह hydrogen chloride बना सकता है
- polycarbonate को तब तक cut·engrave नहीं करना चाहिए जब तक inert atmosphere जैसे nitrogen में काम करने की व्यवस्था न हो
- leather की गंध तेज़ होती है और यह जोखिम भरा हो सकता है, इसलिए इसकी सिफारिश नहीं की जाती; अगर काम करना ही हो, तो chrome-tanned material से बचना चाहिए
- सुरक्षित output limit wavelength के अनुसार बदलती है, और laser damage को दिमाग compensate कर देता है, इसलिए शुरुआत में इसका पता लगाना कठिन हो सकता है
- laser wavelength के अनुरूप high-quality protective glasses भरोसेमंद स्रोत से लेने चाहिए
- protective glasses enclosure का विकल्प नहीं हैं, और laser चालू होने पर उसके पास हमेशा इन्हें पहनना चाहिए
- direct beam ही नहीं, reflected light भी गंभीर नुकसान पहुंचा सकती है
- 380~750nm के visible laser, खासकर सस्ते diode laser, beam दिखने की वजह से सुरक्षा का झूठा एहसास दे सकते हैं
- 1mW से अधिक रोशनी खतरनाक हो सकती है
- visible beam को block करना अधिक कठिन हो सकता है, और यह दूसरी frequencies में leak भी कर सकती है
- 1064nm IR इस्तेमाल करने वाले fiber laser में आंख रोशनी को focus करती है, लेकिन blink·aversion reflex नहीं होता, इसलिए यह बहुत खतरनाक हो सकता है
- CO2 जैसे far-infrared उपकरणों में beam दिखाई नहीं देती, और नुकसान का एहसास होने से पहले आंखें चोटिल हो सकती हैं
- पर्याप्त output से cut·engrave करने वाले सभी lasers को enclosure के भीतर चलाया जाना चाहिए, और enclosure खुलते ही वे अपने आप बंद हो जाने चाहिए
कम कीमत वाले CNC laser की जगह
- CNC उपकरण 1980 के दशक के बाद से लगातार सस्ते हुए हैं, लेकिन laser cutter लंबे समय तक महंगे, कमज़ोर, बड़े, भारी और ज़्यादा बिजली खपत वाले रहे
- अब काम के लायक CNC laser cutter·engraver 1,000 डॉलर से कम में भी खरीदे जा सकते हैं
- कम कीमत वाले उपकरण industrial machines की तरह मोटे steel को नहीं काट सकते, लेकिन लकड़ी और कई अन्य materials की cutting, तथा उपयुक्त surfaces पर text·image engraving में अच्छी तरह काम करते हैं
- laser cutter material से अनावश्यक हिस्सा हटाने वाला subtractive manufacturing tool है
- यह rotary knife cutter से अधिक गहराई तक काट सकता है
- die cutter के विपरीत इसमें setup cost नहीं होती
- waterjet की तुलना में यह अपेक्षाकृत सस्ता है, लेकिन flammable materials की cut edge थोड़ी जल सकती है
- plasma cutter के विपरीत यह non-conductive materials भी काट सकता है
- यह 3D printer की तरह नहीं है, जहां input material का अधिकांश हिस्सा product बन जाता है; 20~30% scrap निकलना भी असामान्य नहीं है
laser cutter का इतिहास और प्रकार
- laser cutter 1965 से मौजूद हैं, लेकिन 1980 के दशक के मध्य में भी वे इतने महंगे थे कि field में कम ही दिखाई देते थे
- शुरुआती lasers को materials काटने के लिए बहुत ऊंची energy density के साथ अत्यंत precise optics की ज़रूरत होती थी
- water-cooled glass-jacket quartz tube से निकली beam free space से होकर X-axis mirror, Y-axis mirror और focusing lens के जरिए material तक पहुंचती थी
- बाद में solid-state laser और fiber amplification stages का इस्तेमाल करने वाले fiber laser आए, जिनसे छोटे spot size के साथ अधिक efficient cutting संभव हुई
- लागत घटने की सबसे बड़ी ताकत semiconductor industry से आए diode laser रहे
- hobby users या छोटे business जिन उपकरणों से सबसे अधिक सामना करते हैं, वे diode laser और छोटे-हल्के industrial-class उपकरण हैं
खरीदने से पहले जांचने वाली specifications
- laser cutter चुनते समय optical output, head structure, wavelength, work area, air assist, accuracy, cutting speed, enclosure और laser type को साथ देखकर निर्णय लेना चाहिए
- बाज़ार में उपलब्ध उपकरण अधिकतर Asia में बनते हैं, और enclosure की मौजूदगी, गुणवत्ता व output में काफ़ी विविधता होती है
- कम कीमत वाला diode laser व्यावहारिक tool की तरह इस्तेमाल हो सकता है, लेकिन safety के नज़रिए से इसे सीधे इस्तेमाल नहीं किया जा सकता, इसलिए इसे kit या starting point की तरह देखना ज़्यादा यथार्थवादी है
-
Optical output और head structure
- laser cutter की शक्ति optical output W से आंकनी चाहिए
- कुछ manufacturers electrical input power के आधार पर प्रचार करते हैं, ताकि उपकरण वास्तविकता से अधिक शक्तिशाली लगे
- कम कीमत वाले diode laser manufacturers optical output दिखाने पर भी उसे बढ़ा-चढ़ाकर बता सकते हैं
- हज़ारों W के industrial tube या fiber laser लगभग 10mm mild steel काट सकते हैं, लेकिन 40W class का entry-level diode laser metal cutting के लिए उपयुक्त नहीं है
- 5W laser से बहुत cutting करना मुश्किल है, और अगर हो भी तो धीमा होगा
- diode laser head में एक या अधिक laser diodes, beam combining के लिए mirror·lens, और focusing lens शामिल होते हैं
- समान output पर diodes जितने कम होंगे, spot उतना छोटा होगा और power concentration बेहतर होगी, लेकिन diodes अधिक गर्म हो सकते हैं और उनकी उम्र कम हो सकती है
- मज़बूत cutter head में आम तौर पर cooling fan होता है, और fan रुकने या jam होने पर head जल्दी खराब हो सकता है
- output जितना अधिक होगा, उतनी गहरी या तेज़ cutting होगी, और ऐसे materials भी कट सकेंगे जो पहले नहीं कटते थे
- 6-diode array head ने 5W single diode की तुलना में 6 गुना नहीं, बल्कि लगभग 3~4 गुना बेहतर performance दिखाई, और cut edge के आसपास spillover भी अधिक था
- spot size का सीधा असर cut width और overspill पर पड़ता है
- diode laser का surface kerf लगभग 0.4mm हो सकता है
- press-fit joint में लगभग 0.1mm correction से glue के बिना भी friction fit मिल सकता है
- nominal 30W head 18mm softwood और softwood-based plywood काट सका, और अच्छी परिस्थितियों में लगभग 250mm/min की गति से cut किया
-
used industrial equipment एक विकल्प
- अगर शुरुआत business purpose से हो रही है, तो used industrial fiber या CO2 equipment भी विकल्प हो सकता है
- industrial equipment hobby-grade नहीं होता; वह भारी, बड़ा और ज़्यादा power-consuming होता है, लेकिन throughput hobby machines से बहुत आगे होता है
- used equipment का मूल्यांकन expertise मांगता है, और parts व service की लागत महंगी हो सकती है
- कम कीमत वाले diode laser से पहले design और experience बनाने के बाद, लंबे समय में industrial equipment बेहतर investment साबित हो सकता है
तरंगदैर्ध्य, कार्य क्षेत्र, हवा, सटीकता
-
तरंगदैर्ध्य के अनुसार विशेषताएँ
- लेज़र का तरंगदैर्ध्य रंग को परिभाषित करने वाली विशेषता है, और diode laser आमतौर पर 400~470nm के बैंगनी~नीले visible light क्षेत्र में होते हैं
- कुछ सामग्री इस तरंगदैर्ध्य को अच्छी तरह अवशोषित करती हैं, लेकिन कुछ इसे परावर्तित कर देती हैं, जिससे आउटपुट का अधिकांश हिस्सा वर्कपीस में अवशोषित नहीं होता
- लंबे तरंगदैर्ध्य कठिन सामग्रियों जैसे धातु के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं, लेकिन ऐसी कोई diode laser नहीं है जो धातु को स्थिर रूप से या उपयोगी मोटाई में काट सके
- fiber laser आमतौर पर 780~2200nm के infrared~mid-infrared क्षेत्र में होते हैं और धातु काटने के लिए उपयुक्त हैं
- CO2 laser 9.3~10.6µm का उपयोग करते हैं, जो fiber या diode की तुलना में बहुत लंबा तरंगदैर्ध्य है
- diode-आधारित visible light laser कुछ मामलों में industrial IR laser की तुलना में अधिक खतरनाक हो सकते हैं
- आमतौर पर enclosure के बिना भेजे जाते हैं
- उपयोगकर्ता अंदर तक पहुँच जाए तब भी लेज़र बंद करने वाला interlock नहीं होता
- visible beam को रोकना कठिन होता है और यह दूसरे spectrum में leak हो सकता है
- यदि आप infrared head का उपयोग करते हैं, तो beam की स्थिति जानने के लिए visible pilot laser वाला उपकरण चाहिए
-
कार्य क्षेत्र
- बड़ा कार्य क्षेत्र बड़े भागों और लंबे कामों को संभव बनाता है, और nesting के जरिए waste कम किया जा सकता है
- उदाहरण उपकरण में 61×61cm कार्य क्षेत्र, 70×80cm मशीन आकार, और 1m×84cm तथा 1m से अधिक ऊँचाई वाला enclosure उपयोग होता है
- पूरे कार्य क्षेत्र का 100% उपयोग करना मुश्किल होता है
- fixing device, endstop, framing, और किनारों के पास हवा में कटने से बचाव के कारण कुछ क्षेत्र खो जाता है
- एक axis लगभग पूरी तरह उपयोग हो सकती है, लेकिन दूसरी axis में अक्सर किनारे का कुछ हिस्सा खो जाता है
-
Air assist
- यदि यह cutter है तो air assist लगभग अनिवार्य है
- 20~40W उपकरणों में आमतौर पर लगभग 10~15L/min उपयोग होता है
- air assist लेज़र द्वारा पहले से प्रभावित सामग्री के टुकड़ों को हटाता है ताकि अधिक गहराई तक काटा जा सके
- हवा बहुत अधिक हो तो वर्कपीस लेज़र के गर्म करने की गति से अधिक तेज़ी से ठंडा हो सकता है, जिससे उल्टा असर पड़ सकता है
-
सटीकता और गति
- सामान्य laser cutter लगभग 0.1mm सटीकता दे सकते हैं, जो इस price range में बहुत उच्च स्तर है
- repeatability इस पर निर्भर करती है कि motor gantry और head को कैसे चलाती है
- आमतौर पर bearing पर slide करते हैं और belt तथा motor gear से चलते हैं
- मोटर प्रायः servo नहीं बल्कि stepper होती हैं, इसलिए यदि step loss हो जाए तो काम तुरंत विफल हो सकता है
- tool reaction force न होने के कारण milling machine की तुलना में step loss की समस्या कम हो सकती है
- मशीन को समकोण में assembled और समतल पर installed होना चाहिए ताकि कट की गहराई और penetration पूरे कार्य क्षेत्र में एकसमान रहे
- कटिंग स्पीड मुख्य रूप से laser head output से सीमित होती है, जबकि movement speed पर Y-दिशा gantry का वज़न, X-दिशा head का वज़न, stepper motor का आकार, power stability, और friction का प्रभाव पड़ता है
इंस्टॉलेशन और ड्राइविंग सॉफ़्टवेयर
-
इंस्टॉलेशन आवश्यकताएँ
- laser cutter को अनिवार्य रूप से enclosure के अंदर इंस्टॉल करना चाहिए
- कटिंग प्रक्रिया साफ़ नहीं होती, और कभी-कभी बहुत धुआँ पैदा करती है; यह धुआँ सांस के लिए बहुत हानिकारक हो सकता है
- air assist वाले उपकरणों को optics contamination कम करने के लिए साफ़ air intake चाहिए
- enclosure window ऐसी होनी चाहिए कि अंदर देखा जा सके, लेकिन लेज़र प्रकाश का बड़ा हिस्सा रोका जा सके
- कार्य सतह के नीचे fire-resistant संरचना होनी चाहिए, और वास्तविक आग बुझाने का साधन उपलब्ध होना चाहिए
- आपात स्थिति में, वर्कपीस खोने की कीमत पर भी बिजली जल्दी काट सकने की व्यवस्था होनी चाहिए; इसके लिए बड़ा लाल mushroom switch या switch वाला power strip उपयोग किया जा सकता है
- PVC काटना विषैली गैस, corrosion, और चोट या मृत्यु के जोखिम के कारण पूरी तरह निषिद्ध है
-
G-Code और control software
- अधिकांश लेज़र host computer से serial-over-USB के जरिए संचार करते हैं, और control language G-Code होती है
- G-Code का उपयोग lathe, milling machine, laser cutter, coordinate drill जैसे manufacturing equipment को नियंत्रित करने में व्यापक रूप से होता है
- सीधे G-Code लिखना झंझट भरा होता है, इसलिए आम तौर पर design software और G-Code conversion software साथ में उपयोग किए जाते हैं
- उपभोक्ता-उन्मुख software के उदाहरण इस प्रकार हैं
- LightBurn: Linux support और bed के ऊपर camera support है
- LaserGRBL
- OpenBuilds
- LaserWeb
- इनमें free और commercial products दोनों मिले-जुले हैं; workflow, file format support, import errors की मौजूदगी, और सामग्री/मोटाई के अनुसार testing देखकर चयन करना चाहिए
-
कटिंग compensation जिसे software अक्सर छोड़ देता है
- जिन laser driver software की जाँच की गई, उनमें कुछ मैदानी अनुभव से जुड़ी समझ की कमी थी और सूक्ष्म bug भी थे
- radius compensation वह सुविधा है जो path को beam width के आधे जितना shift करके सटीकता बढ़ाती है
- बाहरी curve को बाहर की ओर और भीतरी curve को अंदर की ओर compensate करना चाहिए
- लेकिन software अंदर और बाहर को लेकर भ्रमित हो सकता है
- सही तरीका scrap दिशा की ओर offset करना है, लेकिन input file में scrap की जानकारी अनिवार्य रूप से नहीं होती
- मोटी सामग्री को आर-पार काटते समय scrap क्षेत्र से शुरू करके spiral के रूप में वर्कपीस के किनारे तक पहुँचा जाता है, ताकि लेज़र हमेशा गतिशील अवस्था में वर्कपीस पर पड़े
- यदि spot असममित हो, तो हर दिशा में समान परिणाम पाने के लिए कुछ दिशाओं में अधिक धीमी कटिंग करनी पड़ती है
- अधिकांश software दिशा-वार गति समायोजन नहीं कर पाते, इसलिए गति को हर दिशा में penetration संभव कराने वाली न्यूनतम गति तक घटाना पड़ता है
- इस स्थिति में कटिंग स्पीड धीमी हो जाती है और एक axis की सटीकता घट सकती है
डिज़ाइन टूल और फ़ाइल फ़ॉर्मैट
- सामग्री काटने के लिए पहले डिज़ाइन चाहिए, जिसे आप खुद बना सकते हैं, खरीद सकते हैं, या मौजूदा डिज़ाइन/आर्टवर्क को संशोधित कर सकते हैं
- ऐसे मुफ्त laser cutter design generator भी हैं जो अपने-आप custom pattern बना देते हैं
- डिज़ाइन टूल उपयोगकर्ता की प्रवृत्ति पर निर्भर करते हैं
- यदि कलात्मक झुकाव है तो drawing program
- यदि engineer हैं तो CAD
- यदि programmer हैं तो parametric design tool उपयुक्त हो सकता है
- उदाहरण टूल
- Interactive CAD: Tinkercad, Rhino, Blender, AutoCad, Sketchup
- Drawing: Gimp, Inkscape, PhotoShop, Illustrator
- Parametric CAD: SOLVESPACE, OpenSCAD
- कटिंग के लिए intermediate file format के रूप में SVG, DXF, JPG आमतौर पर उपयोग होते हैं
- यह महत्वपूर्ण है कि laser driver software design software द्वारा exported format को बिना conversion के सही ढंग से import कर सके
- डिज़ाइन संसाधन
- boxes.py: सिर्फ box ही नहीं, बल्कि कई वस्तुओं के लिए parametric generator प्रदान करता है
- Etsy: यहाँ कई paid design मिलते हैं, लेकिन original या free design को दोबारा बेचने वाले मामलों से सावधान रहना चाहिए
- MakerCase: सरल box generator
- Gear designer
- Reddit डिज़ाइन रिपॉज़िटरी सूची
सामग्री के अनुसार उपयुक्तता और परीक्षण
- कटिंग·एनग्रेविंग के परिणाम मशीन की power, मूवमेंट स्पीड, optics की स्थिति और सामग्री की स्थिति के अनुसार बेहतरीन से लेकर पूरी तरह अनुपयोगी तक बहुत बदल सकते हैं
- नई सामग्री को तब तक नहीं काटना चाहिए जब तक यह 100% निश्चित न हो कि वह सुरक्षित है; पहले material safety data sheet और सर्च के जरिए यह जांचना चाहिए कि उसे आज़माना उचित है या नहीं और उसमें क्या जोखिम हैं
- LightBurn जैसे software material test coupon फीचर देते हैं, और अधिकांश laser driver भी इसी तरह की सुविधा सपोर्ट करते हैं
-
लकड़ी
- लकड़ी laser cutting के लिए अच्छी सामग्री है
- मिड-पावर laser कुछ mm मोटी लकड़ी को अपेक्षाकृत आसानी से काट सकते हैं, जबकि power कम होने पर काम धीमा होता है और जलने के निशान की संभावना बढ़ जाती है
- diode laser softwood को मोटाई में भी अच्छी तरह काट लेते हैं, लेकिन अधिक घनत्व वाले hardwood में कठिनाई होती है
- engineered wood में adhesive भी साथ में वाष्पित होता है, इसलिए धुएं का प्रबंधन अधिक जिम्मेदारी से करना चाहिए
- अगर कटे हुए किनारों का गहरा रंग पसंद नहीं है, तो workpiece को लगभग 0.1mm बड़ा बनाकर sanding की जा सकती है
- कटी हुई लकड़ी में जले की गंध लंबे समय तक रह सकती है
- sanding, paint, lacquer, और हल्के sandblasting से इसे कम किया जा सकता है
- गंध पूरी तरह जाने में कई बार कुछ महीने तक लग सकते हैं
- plywood में adhesive के प्रकार अलग-अलग होते हैं; अगर ply के बीच पतली काली रेखा दिखे तो वह phenolic resin हो सकती है, और उसे काटना अधिक कठिन हो सकता है
-
नाममात्र 30W cutter के आधार पर लकड़ी परीक्षण
- birch plywood
- 2.6mm: 60% power, 700mm/min, 1 pass
- 4.1mm/5.5mm: 60% power, 450mm/min, 1 pass
- 7.8mm: 60% power, 200mm/min, 1 pass
- 11.8mm: 60% power, 150mm/min, 1 pass
- 18mm: 80% power, 300mm/min, 3 pass
- MDF
- 3.2mm coated: 80% power, 500mm/min, 1 pass
- 9mm: 80% power, 200mm/min, 1 pass
- Hardwood ply
- 3.7mm: 70% power, 200mm/min, 1 pass, कट साफ नहीं है
- 3.7mm: 50% power, 600mm/min, 4 pass, ज्यादा साफ लेकिन ऊपर की तरफ थोड़ा अधिक जलने का निशान
- इससे मोटा hardwood ply बहुत खराब परिणाम देता है और उपयोग लायक नहीं है
- Hardboard
- 3.4mm: 60% power, 450mm/min, 1 pass
- birch plywood
-
कागज, फाइबर, चमड़ा
- कागज और corrugated cardboard अच्छी तरह कटते हैं, और उच्च cutting speed इस्तेमाल की जा सकती है
- air assist सामग्री को उड़ा सकता है, इसलिए इसे बंद रखना चाहिए
- बहुत धीमा होने पर किनारों पर जलने के निशान बढ़ जाते हैं
- कई शीटें एक साथ रखकर एक बार में काटना भी संभव हो सकता है
- 5.7mm 3-ply packaging corrugated cardboard 60% power, 1000mm/min, 1 pass पर कट गया
- organic fiber आम तौर पर अच्छी तरह काम करते हैं, लेकिन synthetic fiber पिघल सकते हैं, साफ नहीं कटते और bed से अलग करना मुश्किल हो सकता है
- चमड़े की कटिंग·एनग्रेविंग की सिफारिश नहीं की जाती
- परिणाम खास अच्छे नहीं दिखते और गंध बहुत तेज होती है
- chrome-tanned leather से बहुत जहरीले fumes निकल सकते हैं
-
धातु और सतही engraving
- diode laser से धातु काटना तब तक अच्छी तरह काम नहीं करता जब तक धातु बहुत पतली न हो
- 455nm laser head के साथ धातु काटने के सभी प्रयोग विफल रहे, और stainless steel पर maximum power में हल्का discoloration ही सबसे अच्छा परिणाम था
- धातु काटने के लिए कई kW के fiber laser उपयुक्त होते हैं, लेकिन वे महंगे, बड़े उपकरण होते हैं, 3-phase power मांगते हैं, और रिहायशी इलाके में metal vapor के कारण परमिट की जरूरत पड़ सकती है
- anodized aluminum पर अच्छी engraving की जा सकती है
- इसमें सतही परत को वाष्पित करके नीचे की bare metal परत को उजागर किया जाता है
- stainless steel cutting diode system से कठिन है, लेकिन engraving संभव हो सकती है
- Dykem Red engineering marking fluid स्प्रे करके engraving करने के बाद IPA से पोंछने पर लाल स्थायी निशान रह जाता है
-
प्लास्टिक, polycarbonate, और अन्य
- acrylic का अभी परीक्षण नहीं हुआ है
- polycarbonate को सस्ते diode laser और air-based system से सुरक्षित रूप से नहीं काटा जा सकता
- अधिकांश plastic और PVC को laser से नहीं काटना चाहिए
- उनसे बहुत जहरीले fumes निकल सकते हैं
- workpiece bed से चिपक सकता है या उसमें आग लग सकती है
- stone और ceramic का परीक्षण जल्द किया जाएगा
- Delrin/Acetal महंगा है और उसका अभी परीक्षण नहीं हुआ है; संबंधित Hackaday लेख के रूप में Drawbacks of Lased Delrin and How to Slip Around Them दिया गया है
व्यावहारिक टिप्स और मेंटेनेंस
-
मोटी सामग्री काटना
- मोटी सामग्री को कई pass में काटने का तरीका 2~3 बार के बाद ज्यादा प्रभावी नहीं रहता
- cut kerf के अंदर beam फैल जाती है, इसलिए गहराई में power लगभग पहुंचती ही नहीं
- beam नीचे की बजाय साइडवॉल पर ज्यादा लगने लगती है
- सामग्री को पलटकर mirror pattern को दूसरी तरफ से काटने पर कटने योग्य गहराई को व्यावहारिक रूप से दोगुना किया जा सकता है
- alignment में pilot hole और fixture मदद कर सकते हैं
- दो या अधिक pin लगाकर सामग्री पलटते समय उनकी स्थिति आपस में बदलने दी जाए तो alignment बनाए रखा जा सकता है
- दूसरे pass में pattern को mirror करना चाहिए
-
lamination
- पतली लकड़ी में एक ही pattern की कई परतें काटकर दबाव के साथ चिपकाने से, मशीन सीधे जितनी मोटाई बना सकती है उससे अधिक मोटा workpiece बनाया जा सकता है
- पतले टुकड़ों को stack करके hardwood gear जैसे parts बनाए जा सकते हैं
- परतों को जानबूझकर खिसकाकर·घुमाकर, या एक दिशा में slicing करके चिपकाने पर 3D effect बनाया जा सकता है
- registration hole और hardwood dowel जोड़ने से layer alignment, मजबूती और precision बेहतर होती है
- dowel की लंबाई कुल मोटाई से थोड़ी कम होनी चाहिए ताकि gluing के दौरान पर्याप्त दबाव दिया जा सके
-
हवा और optics का प्रबंधन
- साथ में मिलने वाला basic air pump कमजोर हो सकता है, और entry-level shop compressor बेहतर हो सकता है
- हवा सूखी और oil-free होनी चाहिए
- pressure इतना ज्यादा नहीं बढ़ाना चाहिए कि hose निकल जाए या optics टूट जाए
- सामान्य laser head लगभग 10~30L/min हवा इस्तेमाल कर सकते हैं
- हर cutter/material/power संयोजन के लिए optimal air flow अलग होता है
- बहुत ज्यादा होने पर सामग्री जरूरत से ज्यादा ठंडी हो जाती है, और बहुत कम होने पर cutting debris पर्याप्त रूप से हट नहीं पाता
- lens पर गंदगी जमा होने से सिर्फ कुछ घंटों के काम में भी cutting power कम हो सकती है
- बड़े काम से पहले optics साफ करना अच्छा रहता है, और इसमें आम तौर पर 5 मिनट से कम समय लगता है
- lens को नियमित रूप से साफ न करने पर धुएं का जमाव कांच पर fuse होकर स्थायी नुकसान कर सकता है
- गंभीर स्थिति में यही जमाव असमान heating·cooling पैदा करके lens तोड़ भी सकता है
- lens को lens cleaning cloth से पोंछना चाहिए; ज्यादा गंदगी होने पर alcohol, और अंतिम उपाय के रूप में acetone इस्तेमाल किया जा सकता है
- दोबारा assemble करने से पहले lens पूरी तरह साफ और सूखा होना चाहिए
-
सामग्री को फिक्स करना और जलने के निशान कम करना
- हल्की सामग्री air assist या enclosure के झटके से हिल सकती है, और थोड़ी-सी movement भी workpiece खराब कर सकती है
- 3D-printed tie-down pin जैसे उपकरणों से सामग्री को bed पर फिक्स करने से focus भी स्थिर रखा जा सकता है
- अगर air hose मुड़ जाए, nozzle carbon deposit से बंद हो जाए, या pump intake जाम हो जाए, तो airflow कम या बंद हो सकता है
- nozzle O-ring न होने पर हवा नीचे की बजाय ऊपर की ओर leak हो सकती है
- अगर surface finish महत्वपूर्ण है, तो painter’s tape या transfer tape लगाकर जलने के निशान tape पर ही छोड़े जा सकते हैं
- जिन सामग्रियों पर सीधे engraving नहीं की जा सकती, उनमें transfer tape के हटाए गए हिस्से को stencil की तरह इस्तेमाल करके spray किया जा सकता है
- reflective surface पर matte coating करने से energy absorption बढ़ सकती है और कटिंग·एनग्रेविंग में मदद मिल सकती है
-
belt और screw की जांच
- diode laser cutter की belt समय के साथ खिंच सकती है और slip कर सकती है, इसलिए उन्हें समय-समय पर फिर से कसना चाहिए
- खास तौर पर gantry को चलाने वाली belt लगातार वजन को आगे-पीछे ले जाती है, इसलिए उसकी जांच करना उपयोगी है
- अगर Y-दिशा की movement की शुरुआत में छोटी vertical squiggle दिखे, तो यह overshoot·undershoot का संकेत हो सकता है
- अगर set screw ढीला हो जाए तो shaft पर wear और play बढ़ सकते हैं, इसलिए हर कुछ महीनों में या समस्या का शक होने पर इसे जांचना चाहिए
ऑनलाइन संसाधन
- r/lasercutting
- Lasersaur
- The Guerilla Guide to CNC
- Makeables resources list
- 3axis.co
- Ameede
- Taylor Alexander की large-format fabric laser cutter guide एक दिलचस्प और कम-लागत वाला प्रयोग है, लेकिन safety features और fume extraction की कमी के कारण यह काफ़ी खतरनाक है
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
रुचि रखने वालों के लिए, मैंने सिलाई के कपड़े काटने के हिसाब से 60×78 इंच का बड़ा laser cutter डिज़ाइन किया था। यह कुछ सौ डॉलर में बनाया जा सकने वाला बेहद कम लागत वाला डिज़ाइन है; gantry अलग की जा सकती है और bed पतले plywood का है, इसलिए इस्तेमाल न होने पर rug से ढक दें तो apartment में लगभग कोई अतिरिक्त जगह नहीं घेरता।
concept काम करता है, लेकिन मेरे मामले में gantry थोड़ी अटकती थी और steps खो देती थी, इसलिए सुधार की ज़रूरत है। फिलहाल मैंने project लगभग छोड़ दिया है, लेकिन उम्मीद है कि यह आगे के versions के लिए inspiration बनेगा: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter
YouTube वीडियो आखिर तक पूरा नहीं कर पाया, लेकिन voiceover और बाद की editing के बिना एक अधूरा वीडियो है, जो system के काम करने और अतिरिक्त details को दिखाता है: https://github.com/tlalexander/large_format_laser_cutter/iss...
खास तौर पर design में Raspberry Pi आधारित pattern scanner शामिल है, जिसका इस्तेमाल कपड़े को scan करके copy करने या Inkscape में manual work जोड़कर कागज़ के sewing patterns scan करने के लिए किया जा सकता है
“Diode laser में beam दिखती है, इसलिए यह special training न लिए हुए व्यक्ति के लिए कुछ हद तक ज़्यादा safe है” — इससे मैं सहमत नहीं हूँ। diode और tube laser, दोनों तुरंत अंधा कर सकते हैं।
Diode laser visible light range में होते हैं, इसलिए उस specific visible band को block करने वाली dedicated shielding material चाहिए, जिससे उन्हें रोकना उल्टा मुश्किल हो जाता है। ऊपर से कई products दूसरी frequencies में leak भी करते हैं, जिससे यह और कठिन हो जाता है।
इसके उलट CO2 tube ज़्यादा simple है। ऐसी आम plastics मिलती हैं जो visible light को pass होने देती हैं लेकिन CO2 tube से निकलने वाली infrared wavelength को block करती हैं, इसलिए shielding material चुनना कहीं आसान है।
किसी भी cutting laser को enclosure और safety glasses के बिना चलाना नहीं चाहिए, और CO2 laser में इसे implement करना बहुत आसान है
Polycarbonate safety glasses की 10.6μm पर optical density बहुत high होती है, इसलिए वे उचित protective gear बनते हैं।
Visible diode laser की स्थिति कहीं ज़्यादा खराब है। output आम तौर पर कम होता है, लेकिन सिर्फ diffuse reflection देखने भर से भी retina पर dangerous power density बन सकती है। brain इस तरह के damage को अच्छी तरह छिपा देता है, इसलिए बहुत देर होने तक शायद पता न चले।
1.064μm fiber laser दोनों तरफ़ की सबसे बुरी चीज़ों का combination है। output बहुत high होता है, दिखता नहीं है, इसलिए पता नहीं चलता कि कितनी leaked light आ रही है या आप reflection देख रहे हैं या नहीं, और safety glasses महंगे होते हैं व verify करना भी मुश्किल होता है।
मुझे high-power lasers से काम करना पसंद है, लेकिन अच्छा हुआ कि पहला बड़ा laser source खरीदने से पहले मुझे laser safety training काफी लेनी पड़ी
मैंने article को बेहतर wording से update कर दिया है और इस comment को reference के तौर पर भी जोड़ा है। अगर और कुछ बदलना हो तो देख लें, बहुत आभारी रहूँगा
फिर भी beam की position देख पाना भी useful है, इसलिए एक तरीका यह है कि cutting beam में low-power red/green laser मिला दिया जाए। main cutting head के पास optical fiber cable की एक strand लगाना भी इसके लिए काफी simple हो सकता है
उस power के lasers से cutting करने पर यह बात लागू नहीं होती
लेख में accuracy की बात है, लेकिन यह positional accuracy के बारे में है और repeatability को नहीं छूता। repeatability न हो तो accuracy आम तौर पर बेकार होती है
साथ ही कई बार unidirectional accuracy के आंकड़े दिए जाते हैं, जो positioning के backlash को नहीं दिखाते, और repeatability तो बिल्कुल भी नहीं दिखाते
मोटे तौर पर इसे ऐसे समझें। unidirectional accuracy यह है कि 0 से किसी position का command देने पर वह कहाँ पहुँचता है; bidirectional accuracy यह है कि 0 से किसी position पर जाने के बाद उलटी दिशा की position command करने पर वह कहाँ पहुँचता है; repeatability यह है कि 0 से चलकर फिर 0 पर लौटने को बार-बार दोहराया जाए और results की तुलना की जाए
अगर 0 से एक ही दिशा में command की गई position ही देखें, तो accuracy 0.1mm से कम होने की संभावना काफी है
लेकिन यह बार-बार सही होगा या नहीं, इसमें drive method के साथ-साथ क्या drive किया जा रहा है यह भी छूटा हुआ है। देखना होगा कि lead screw है, ball screw है, rack and pinion gear है, या कुछ भी नहीं है
अगर कुछ भी नहीं है, तो stepper motor अकेला हो या stepper motor और belt का combination, दोनों में backlash के जरिए error जमा होता है, इसलिए repeatability की समस्या आती है
सही belt या gearbox आदि इस्तेमाल करने पर backlash काफी घटाया जा सकता है। लेकिन इस price range में भी accuracy को उपयोगी बनाए रखना हो तो helical rack and pinion, ball screw जैसे repeatability guarantee करने वाले mechanisms चाहिए लगते हैं
इसके अलावा, accuracy को fixed reference point से बताया जाता है, इसलिए मुझे लगा था कि आपके बताए सभी repeatability scenarios को एक ही worst-case value में जोड़ दिया जाएगा, यानी ऐसी value जिसे error पार न करे
अगर accuracy कम है लेकिन repeatability ज्यादा है, तो क्या इसका मतलब यह है कि result conceptually सिर्फ एक constant offset वाला अच्छा result हो सकता है, या इसका मतलब यह है कि जहाँ अलग-अलग सिरों से approach की गई cut lines किसी corner पर मिलती हैं, वहाँ stated accuracy से छोटे scale पर अनियमित edges, artifacts, कम कटे या ज्यादा कटे हिस्से बनेंगे?
हालांकि ये समस्याएँ एक level ऊपर जाने के बाद की समस्याओं जैसी हैं। laser और 3D printer में toolhead हल्का होता है और resistance लगभग नहीं होता, इसलिए stepper control काफी ढीला-ढाला हो तब भी output मिल सकता है
बात गलत नहीं है। लेकिन CNC शुरू करते समय सीखने के लिए बहुत कुछ होता है। सस्ती machine खरीदकर उसे समझना, छूना-छेड़ना, और repeatability सुधारने की प्रक्रिया ही skill बढ़ाने का तरीका है। hobby DIY के नजरिए से यह स्वाभाविक है
अच्छी machine न भी हो, तो Fusion 360 या OpenSCAD जैसे tool chain से output बनाया जा सकता है
अगर पैसे पर्याप्त हों तो machine tuning की यह मेहनत काफी हद तक छोड़ी जा सकती है, और professional-grade equipment वाकई जादू जैसा होता है। मेरा तरीका कुछ ऐसा है कि पहले हाथ लगाकर सीखता हूँ, फिर मजेदार लगे तो hobby investment को 10 गुना बढ़ा देता हूँ
laser cutter से business करने वाले व्यक्ति को यहाँ discuss की गई बातों की जानकारी होनी चाहिए। hobby user को पहले tanned leather से निकलने वाली जहरीली gas से मरने से बचना चाहिए, और तय करना चाहिए कि वह चीजें बनाना चाहता है या machine को tune/repair करना चाहता है। दोनों पूरी तरह valid हैं
सार यह है कि मैं सभी points से सहमत हूँ। low-cost machine में झेलनी पड़ने वाली परेशानियों के बारे में बताना भी अच्छा है। बस सस्ती machine भी काफी मजेदार हो सकती है, और आखिरकार यह इस पर निर्भर करता है कि आप चाहते क्या हैं
मौजूदा machine में modification करके लगाया जा सकता है, लेकिन खत्म होने तक लागत original machine से ज्यादा हो जाएगी और सुधार शायद इतना कम होगा कि दिखे भी नहीं। इसमें servo, focus correction, moving Z-axis तक जोड़े जा सकते हैं, लेकिन तब यह hobby price range से बाहर हो जाएगा
ऐसी aluminium open-frame machines industrial use के लिए target नहीं करतीं, इसलिए expectations भी कम रखनी चाहिए। frame के thermal expansion का correction तक नहीं करतीं
belt quality आम तौर पर काफी अच्छी होती है। दावे के उलट, belt drive backlash को accumulate नहीं करता। backlash होता तो है, लेकिन जब तक steps lose नहीं होते, यह आम तौर पर constant रहता है, और normal हालत में steps lose नहीं होने चाहिए। Kevlar component होने से सस्ती belts में हो सकने वाली stretching की समस्या भी काफी कम हो जाती है
gantry दो steppers से चलती है, या दूसरी तरफ के passive gear को drive करने वाला cross shaft होता है। यह perfect नहीं है, इसलिए axis लंबी हो तो twisting होती है, और तेज move करते समय एक side थोड़ी late हो सकती है या sudden stop पर overshoot दिख सकता है
फिर भी बहुत high speed और सैकड़ों repetitions में भी, मेरे पास मौजूद tools से दिखाई या measure हो सकने वाला backlash या play अभी तक नहीं देखा। अच्छे micrometer से देखने पर सैकड़ों meter move करने के बाद रुकने पर positional error 0.1mm से कम था, और origin से machine के arbitrary point तक positional error भी acceptable range में था
असल में जो noticeable है वह यह है कि open-frame structure की वजह से factory से निकलते ही machine square नहीं होती, और उसे सही से align करने में काफी समय लगाना पड़ता है
interferometer नहीं है, लेकिन अगर उधार मिल सके तो measurement करने का सोच रहा हूँ। अभी के simple tests ही दिखाते हैं कि machine पर्याप्त usable है, और dimensional accuracy अच्छी है, इसलिए professional laser cutting vendor को outsource करने की जरूरत लगभग नहीं रहती
अगर metal काटना हो तो बात अलग होगी, लेकिन diode laser से जाहिर है ऐसा काम नहीं किया जाता। sheet material cutting में भी बड़े workpieces की tolerances milling machine या lathe से अलग होती हैं। ऐसी machine से press-fit shaft नहीं बनाएँगे या 1mm teeth वाला gear नहीं काटेंगे
अगर ऐसी precision चाहिए, तो यह tool सही नहीं है, और laser cutting खुद भी सही process नहीं है। sheet metal में ऐसी precision चाहिए तो milling का इस्तेमाल करना या photo process से mask बनाकर etching करना बेहतर होगा
wood, corrugated cardboard, और fabric work में इन low-cost machines द्वारा दी जाने वाली precision पर्याप्त है
लेख में safety से जुड़ी कुछ बातें छूट गई हैं
laser wavelength के हिसाब से laser safety glasses भरोसेमंद जगह से खरीदें, और machine में power आने के दौरान उन्हें हमेशा पहनें
आग लगने पर laser power को आसानी से और जल्दी काटने का तरीका भी चाहिए। emergency stop button हो या switch वाला socket, कुछ होना चाहिए
और PVC को कभी नहीं काटना चाहिए। chlorine gas निकलती है जिससे चोट लग सकती है या मौत हो सकती है, या फिर machine corrode हो जाएगी
इसके अलावा, phenolic resin plywood को काटने की कोशिश न करना बेहतर है। धुआँ और residue कितने खतरनाक हैं यह पक्का नहीं, लेकिन शायद मुख्य खतरा formaldehyde होगा, और सबसे बढ़कर phenolic resin अच्छी तरह कटता नहीं। कम से कम CO2 laser में तो ऐसा है, और diode laser बेहतर है या नहीं, पता नहीं
मेरे लिए अच्छा तरीका plywood के edge को देखना है। layers के बीच पतली काली line दिखे तो phenolic होने की संभावना ज्यादा है, और काटने पर सब soot से भर जाएगा
लेज़र कटिंग पर बेहतरीन सारांश के पूरक के तौर पर, Guerrilla Guide to CNC की सिफारिश करता/करती हूँ: https://lcamtuf.coredump.cx/gcnc/
अब तक पढ़े गए छोटे पैमाने के निर्माण के लिए CNC/3D printer संदर्भों में यह सबसे अच्छा था। अगर मूल लेख अच्छा लगा हो, तो यह भी पसंद आएगा
जगह में सही तरह से ventilation होना ज़रूरी है
https://www.theregister.com/2017/01/30/berkeley_maker_couple...
कुछ जाना-पहचाना लगा था: https://news.ycombinator.com/item?id=13507734
आखिरकार यह CO2 poisoning निकला
लेज़र कटिंग में जिसे नज़रअंदाज़ करना सबसे मुश्किल है, वह गंध है। उदाहरण के लिए Christmas decorations काटें, तो जली हुई लकड़ी की तीखी गंध लगभग हमेशा के लिए रह जाती है
अगर लेज़र से कटी लकड़ी का कोई टुकड़ा हो, तो कमरे में घुसते ही सबसे पहले वही गंध आती है। इससे बचने का कोई अच्छा तरीका है?
मैं आग की गंध के प्रति खासा संवेदनशील हूँ, इसलिए शुरुआत में यह सचमुच समस्या थी
समाधान के तौर पर parts को थोड़ा बड़ा बनाकर जली हुई किनारियों को sandpaper से हटाया जा सकता है, या carbonized लकड़ी से गंध न आए इसके लिए varnish या paint किया जा सकता है, या pieces को हल्का sandblast किया जा सकता है। हालांकि जली हुई किनारियों पर varnish और paint की adhesion अच्छी नहीं होती
exhaust fan भी upgrade किया है ताकि कमरे में कुछ भी न आए। variable-speed DC fan इस्तेमाल करता/करती हूँ, ताकि बदबूदार चीज़ काटने के बाद भी उसे low speed पर चालू रख सकूँ और गंध निकलने तक बाहर vent होती रहे
Home Depot की सस्ती लकड़ी इस्तेमाल करने पर गंध की समस्या सबसे ज्यादा थी। असली Baltic birch plywood पर switch करने से गंध कम हो गई, इसलिए लगता है पिछले material में chemicals थे
Acrylic में भी गंध आती है, लेकिन जल्दी चली जाती है
air assist भी बड़ा फर्क डालता है, और अच्छी focus तथा अच्छी beam quality वाला laser source इस्तेमाल करना भी जरूरी है। फिर भी काम न बने, तो shellac या polyurethane से sealer coating आज़मा सकते हैं
पिछले कुछ वर्षों में यह क्षेत्र बढ़ रहा है, खासकर femtosecond laser से laser texturing। 10 साल पहले जो चीज़ें lab lasers थीं, वे अब standard CNC machines के gantry पर लग रही हैं
अफसोस की बात है कि high-end laser CNC machine market में जो कमी दिखती है, वह software है, और milling machines में मौजूद CAM programming और execution का separation भी नहीं है
ऐसा कोई G-code equivalent नहीं है जिसे arbitrary software से generate करके कई machines पर चलाया जा सके। processing method की वजह से ऐसा करने पर कई बार बड़ा RAM capacity भी जल्दी पार हो जाता है और यह असंभव हो जाता है
अगर CNC laser cutting को business के तौर पर करते हैं और बड़े CO2 laser cutter इस्तेमाल करते हैं, तो CO2 laser tubes लगातार बदलने में बहुत पैसा खर्च होता है। tube ठीक हो तब भी ज्यादा इस्तेमाल से gas degrade हो जाती है
सिर्फ gas फिर से क्यों नहीं भरी जा सकती? क्योंकि stable और reliable laser tube बनाने वाला exact gas mixture बहुत पहले proprietary हो चुका है
उस एक trade secret की वजह से अनगिनत tubes कचरे में चली जाती हैं, और जरूरत से कहीं ज्यादा manufacture होती हैं। scientific knowledge के monopolization से काफी अनावश्यक waste पैदा होने का यह classic case है
लेज़र कटिंग अच्छी इसलिए है क्योंकि drawing format SVG होता है, इसलिए अपनी पसंद की programming language में parameterized generator लिखना बहुत आसान है
इसलिए physical objects को बड़े apps से जोड़ना भी आसान है। expected output के 3D visualization या assembly instructions जैसी चीज़ों से जोड़ते हुए सब कुछ parameterized बनाए रखा जा सकता है
Observable notebooks से कुछ चीज़ें design कर रहा/रही हूँ: https://observablehq.com/d/1117987aeab1be0d