PP Fragen

    Ich habe ein paar weitere Videos gefunden, auf denen PP sauber geschnitten wird.. in beiden Fällen mit CO2 Lasern:


    https://www.youtube.com/watch?v=EqF7nxHYodc


    und


    https://www.youtube.com/watch?v=xy1CN7OxlcE


    Beide haben mehr Leistung als der K40, aber ich glaube es liegt mehr an der 'Strahlqualität' und dem Airflow, als an der Leistung. Die 20mm/s erreiche ich bei 0.8mm PP auch schon mit dem K40, an der Unterseite bleibt aber noch Schmelze hängen.

    Vielleicht hilft auch etwas Theorie um beim PP weiter zu kommen:


    Bei den meisten Materialien, die ihr hier so unter eure Laser legt, erreicht man leicht das "Laserstrahlsublimierschneiden", d.H. das Material sublimiert direkt in ein Gas (z.B. Holz, Acryl, Leder). Beim PP bleibe ich bisher zumindest grösstenteils beim Laserstrahlschmelzschneiden.


    Laut Wiki muss das auch anders gehen: "Mit gepulsten Lasern hoher Spitzenleistung und bei hoher Leistungsflussdichte können auch Materialien nahezu frei von einer Schmelz- oder Wärmeeinflusszone abgetragen werden, die normalerweise nicht sublimieren."


    Gedanklich bin ich immer noch bei der 6W Nubm44 Diode. Mit hoher Spitzenleistung meinen sie vermutlich etwas anderes, aber das ist vielleicht 'relativ'. Die Leistungsflussdichte (W/m2) müsste mit dem Spotcreator etwa 3* höher sein als mit dem K40.. dazu vielleicht noch etwas mehr durchs Pulsen.


    Gibt es Infos, wo man die benötigte Leistungsflussdichte zur Sublimation für verschiedene Materialen findet? Wäre interessant ob es mit einfachen Mitteln machbar ist oder ob sich das in anderen Regionen bewegt :)

    Fand ich jetzt auch interessant und habe etwas recherchiert.


    Hier gibt es Hinweise darauf:


    https://www.lfu.bayern.de/luft/doc/kunststoffbraende.pdf



    Seite 8


    PMMA - Zersetzungsttemperatur 170-330 Grad


    Seite 6


    PP - Zersetzungstemperatur 330-410 Grad


    Ich würde mal sagen, "Zersetzung" ist der Punkt, den wir suchen, ab dem verdampft/vergast das Material.
    Schmelzen ist ja nicht Zersetzung.


    Dann wäre der Zersetzungspunkt von PP bei etwa der doppelten Temperatur wie PMMA.


    Und demnach müsstest Du mit der 3-fachen Leistungsdichte zurechtkommen.

    Cool, das käme dann schon mal ganz gut hin!


    Wobei, bei der Zersetzungstemperatur scheint es um chemische Zersetzung zu gehen? Während die gewünschte Sublimation ein "Thermodynamischer Prozess" ist.. es also "PP Dampf" sein sollte..oder? "Es handelt sich um einen rein physikalischen Vorgang, bei dem der Stoff chemisch unverändert bleibt."


    Qualmen tut's mit dem K40 schon ordentlich :/


    Ich glaube mit eine Temperatur wäre auch nicht die Richtige Einheit..muss irgendwie eine "Energie" sein, mit der man schnell genug das Zeugs im wahrsten Sinne des Wortes vaporisiert.. noch bevor das PP überhaupt merkt was Sache ist und anfangen will zu schmelzen ;)

    Ja, das mit der Zersetzung ist schon ein anderer Prozess. Das ist aber das einzige was ich als indirekte Hinweise fand wie sich die Temperaturen von Acryl vs. PP so verhalten.
    Zu Verdampfen von Acryl findet man sonst nichts, das scheint niemanden zu interessieren, wann das geschieht.


    Wobei aber "vergasen" und Zersetzung für mich hier nah beeinander liegt. Zersetzung heisst ja die Moleküle haben soviel Schwingung, dass sie sich "auseinanderfallen". Vergasen ist dann noch eins weiter, dass da auch noch (Gas)Druck entsteht, der es wegbläst. Vermutlich ist Zersetzung die Stufe vor Vergasung. Und demnach ist es ein Indiz für die Schwelle, wo ein Laser "richtig" schneidet. Und wir sind mindestens eine Stufe über "Schmelzen". Schmelzen wäre für mich Verflüssigung ohne dass die Moleküle auseinanderfallen.


    Einem Chemiker/Physiker wird sich nach meiner Layenansicht jetzt wahrscheinlich der Magen umdrehen. :D



    Ja. Schade, dass Harald Lesch hier nicht rum hängt :)


    Ich glaube jedenfalls, dass man deutlich leichter saubere Schnittkanten bekommt, wenn man es schafft zu Sublimieren statt zu Schmelzen. Beim Laserstrahlschmelzschneiden wie bei mir aktuell, fällt mir nur mehr Druckluft in die Schnittkante ein, um mehr von der Schmelzkante während des Schnittes abzutragen. Und kleinere Spotgrösse, um weniger Material zu schmelzen. Beides mit CO2 schwierig..mehr Power würde dagegen relativ einfach gehen, 200W Röhre klicken und ab dafür ;)

    Zitat von leonardshelby

    Ich glaube mit eine Temperatur wäre auch nicht die Richtige Einheit..muss irgendwie eine "Energie" sein, mit der man schnell genug das Zeugs im wahrsten Sinne des Wortes vaporisiert.. noch bevor das PP überhaupt merkt was Sache ist und anfangen will zu schmelzen ;)

    Temperatur ist ja ein Maß für die Bewegung von Teilchen, also von Energie, die im Material steckt. Und die Zersetzungstemperatur ist diejenige Temperatur wo die Moleküle nicht mehr zusammenhalten, also in andere Stoffe übergehen. Und das ist bzgl. Energieniveau über Schmelzen, wo sich die kristalline Anordnung auflöst.


    Im Prinzip ist es ja so: der Laser bringt im Fokuspunkt Energie ins Material ein. Und diese Energie heizt das Material auf. Und die Energie fliest teilweise im Material weiter (Aufheizung der Umgebung) und teilweise bringt es das Material an diesem Punkt direkt in eine andere Zustandsform.
    Das ist ja z.B. der Unterschied zwischen Laser auf Metall und Laser auf Acryl, dass das Metall die Energie so schnell abtransportiert, dass sie keinen Schaden mehr anrichten kann.


    Insofern wäre ich der Meinung, dass die Zersetzungstemperatur sehr wohl ein Maß für die Energie ist, die der Laser im Fokuspunkt benötigt um das Material zu schmelzen, zersetzen oder Vergasen.
    Oder anders gesagt: hat das Material die doppelte Zersetzungstemperatur brauchst Du doppelt so viel Energie an dieser Stelle um diese Schwelle zu erreichen.

    Hmm, Zersetzen und Sublimieren haben jetzt aber nur am Rande miteinander zu tun oder? :whistling:


    Bei der Sublimation ändert der Stoff schlagartig seinen Aggregatzustand von Fest in Gasförmig.

    Zitat

    Wikipedia :


    Als Sublimation, seltener auch Sublimierung (von lat. sublimis ‚hoch in der Luft befindlich‘, ‚erhaben‘), bezeichnet man den Prozess des unmittelbaren Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, ohne sich vorher zu verflüssigen.[1] Es handelt sich um einen rein physikalischen Vorgang, bei dem der Stoff chemisch unverändert bleibt.


    Bei der Zersetzung zerfällt der Stoff selbst durch chemische Aufspaltung in diverse Spaltprodukte. (meist sehr giftige)

    Gruß,

    Christian


    „Der größte Feind des Wissens ist nicht Unwissenheit, sondern die Illusion, wissend zu sein.“
    Stephen Hawking

    Die Frage ist ob besonders viele Stoffe beim Lasern tatsächlich sublimieren. Das sublimieren würde ja einen stabilen, homogenen Feststoff voraussetzen, der auch flüssig und gasförmig so bestehen bleibt.
    Ich würde eher sagen, dass PP/Acryl komplexe Verbindungen sind, die gar nicht in die gasförmige Phase übergehen, sondern sich vorher zersetzen.
    Deshalb wird es für PP auch kein Phasendiagramm geben.

    ... rein von der Praxis her brauchst du dann auch noch ein Strahlprofil, das weniger eine "weiche" Gaussche Energieverteilung über den Spot hat (wie bei einem CO2-Laser), sondern eher das "tophat-Profil", wie es bei Diodenlasern eher zu finden ist - also ein gleichmäßiger Kreis mit identischer Energiedichte über die Kreisfläche und ein möglichst kleiner bzw. gar nicht vorhandener "Lichthof" drumherum, damit das Material drumherum nicht erwärmt wird ...


    Viktor

    Ein Halo könnte man bei den Dioden vielleicht über eine feine airassist düse abblenden?
    Bei CO2 hab ich so meine Schwierigkeiten den Strahl über die gesamte Arbeitsfläche genau genug zu kalibrieren.

    Warum nicht? Angenommen der 'homogenisierte' Strahl hat ab Linse 2mm Durchmesser.. wenn die Düse (=Blende) dann 3mm über dem Fokus
    sitzt, könnte ich etwa ein .5mm Loch bohren.
    Bei den Dioden stell ich mir die "Kallibrierung" dann relativ leicht vor, wenn man den Strahl auf niedriger Power mit blossem Auge sieht. Müsste man die Düse so basteln, dass man sie z.B. mit 2 Feingewindeschrauben justieren kann. Das ist vielleicht nicht ganz so einfach, da es ja auch ordentlich (Druck-)Luftdicht bis zur G2 Linse abschliessen muss :)


    Ich hatte den Airbrush Kompressor wegen dem Schlauch im Set mit Pistole gekauft. Da sind auch .5 und .3 Düsen dabei. Da kommt dann auch schon ein ganz anderer Strahl raus als die Lüftchen bei über 1mm Durchmesser.

    ... du müßtest den Strahl auf größer 5mm aufweiten, um den gut "ausblenden" zu können - geht durchaus (habe ich auch schon "dicker" mit einem Beam-Expander gemacht) ... ist dann aber halt nicht mehr so einfach, wie mit den Standard-Kollimatorlinsen direkt vor der Diode 8)


    Viktor

    Dann wird die .8mm Materialstärke relevant.. könnte mit Aufweitung dann 'nur' noch >.1mm Spots erreichen, wäre weniger Leisungsflussdichte als mit dem K40.


    In einem spanischen Youtube Video hatte einer ein 15W Chinamodul getestet und meinte, dass es sich dabei um 4W Dioden handelt. Wären das auch schon Multimode Dioden, die eher Striche als Spots produzieren? Er hatte damit mehrere Durchgänge gebraucht, um durch 3mm Pappel zu kommen - das geht mit dem K40 bestimmt 5-10* so schnell und sauberer.

    ... bei den blauen Dioden ist alles über 0.5W Multimode.


    Die chinesischen "15Watt-Dioden" sind zu 99.95% 3.5Watt-Dioden -- bei denen steht im Datenblatt:
    - Operating Voltage = 3.7V - 5V ... und ...
    - Absolute max. Ratings Forward Current @25°C = 3A


    Diese beiden Werte ergeben nach Adam Riese dann genau: 5V x 3A = 15W !!!


    Allerdings weist auch keiner darauf hin, daß der zugelassene Arbeitsstrom "Operating Current" für die 3.5 Watt nur 2.3 Ampere sind.


    Und daß die Diode nicht über 25°C erwärmt werden sollte, weil sie dann "altert" bzw. deutlich früher kaputt geht, als die sonst zu erwartenden 20.000 Stunden :S


    Viktor


    *** EDIT *** - hab' gerade nochmal beim genaueren Blick auf die "Absolute max. Ratings" die kleine Fußnote gesehen:
    -> *Pulse width: 0.1us, Duty: 50%


    Das heißt, die 3A Max. testen sie mit 50% PWM mit Puls/Pause von 500 Nanosekunden! - und 50% PWM heißt nicht 4A sonder nur 2A mittlere Leistung !!!

    Danke für die Infos Viktor.. ich habe auch PP Samples zu Lasertack geschickt. Mal sehen wie gut der Spotcreator die Platten schneidet.


    Vielleicht wäre auch eine single-mode 405nm Diode o.ä. geeigneter? Wenn die einen sehr feinen Spot macht, ohne dass der Strahl aufgeweitet werden muss, und dadurch mehr "Leistungsflussdichte" erzeugt zum "Laserstrahlsublimierschneiden". Wenn das PP dann nicht schmilzt, könnte man auch langsamer oder sogar in mehreren Durchgänge schneiden.