Faserlaser Quelle raycus und cloudray ansteuern

    Schade, kann ich aber gut verstehen. Ich bin auch so drauf.

    Am Ende mache ich immer alles selbst, dann weiss ich genau, was eine Maschine kann und kann mich 100% drauf verlassen.

    Ungern greife ich auf sogenannte "Profilösungen" zu, das gab immer Probleme.

    Daher habe ich vor 10 Jahren damit begonnen, alle möglichen Teile mit 3d Druckern selbst zu entwickeln, am Ende schneller und genau so, wie ich sie brauche... Bitte keine Krücken mehr. Ich liebe meine Figure4!

    Vor 40 Jahren (Kinder, wie die Zeit vergeht) habe ich meinen ersten Farbstofflaser mit 13 Jahren oder so selbst gebaut.

    Aktuell mache ich wieder an einem Grossprojekt rum, eben besagter Ablationsmaschine und hänge gerade an dem einem und anderen Problem durch 'Profilösungen', die ich eingekauft habe und die kaum rund laufen. Hätte ich die mal auch gleich selbst konstruiert, jetzt habe ich den Salat...

    Hobbymässig entwickle ich aktuell mit einem befreumdeten Epigenetiker ein Laserabsorbtionsspektrometer, was richtig viel Spass bringt, mit vielen bunten Laserdioden spielen, Nextion usw, man lernt dabei so viel!

    ;)

    Gruss

    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

    Hi Peer,


    ... wenn du meinen "Todesstern" mit den 6 blauen 1.5W-Dioden kennst -- bin aktuell an einem Nachfolger mit mehr und deutlich stärkeren Dioden (bis 270W @975nm aus einer 0.2mm-Faser auf 0.3mm-Spot) und/oder CW-Faserlasern (130W CW auf 0.02mm-Spot) dran - das macht auch noch Spaß ... vor Allem, was man mit so'nem Teil dann machen will 8)


    Viktor

    wow, bitte Bilder!

    Du regst mit den IR-Dioden dann Phosphorfarbstoff an, liege ich da richtig? Dafür ist dann aber blau als Anregefrequenz ideal, siehe die BMW-Laserstrahler. Ir eher nicht, denle ich.

    Oder baust du mit den IR-Dioden dann quasi einen Faserlaser?

    Kann man das ohnne Extremaufwand?

    Naja, Du bist ja Profi...

    Tüftelt mit Lasern herum...

    ... nein, ich gehe damit in Richtung "Materialbearbeitung" - z.B. Aufschmelzen von Drähten (Kunststoff, Lignin, Glas, Keramik-Polymer, Metall, ...).

    Die Dioden und Wellenlängen gehen da (abhängig vom Material) von 405nm UV, 450nm Blau, 532nm Grün, 652nm Rot, IR mit 808 und 975nm ... bei Faserlasern typisch 1064 und 1070nm mit dann deutlich feineren Spot-Durchmessern.

    Die Leistungen von einzelnen Laserdioden gehen da von 500mW UV, 7W Blau, 20W Rot, 5W bis 270W IR und bis 130W CW-Faserlaser ... und in "Kombination" dann auch mal bis zu einigen Kilowatt CW8)

    Der erste kleine blaue "6x Todesstern" mit zusammen "nur" 9Watt auf einen Spot von 0.3mm schaute so aus (der größere Nachfolger hat 12x und der aktuelle ist in Entwicklung und noch nicht "öffentlich"):

    6xKopf - 9Watt - Blau @445nm.jpg

    Viktor

    Aha, ein solcher "Todesstern".

    Ich hatte da mehr an Leuchtmittel gedacht, Pumpquellen für oben genannte Dinge.

    Dazu hatte ich mal eine Idee, die ich aber nicht weiterverfolgt habe:

    Einen Gyro nutzen, um mehrere, im Raum verteilte Phosphorkugeln mit einer möglichst starken UV-LD "anzubeamen".

    Wäre doch eine echt spacige Lichtquelle.


    Aber das Forum geht ja auch eher in Richtung Material, ist ja klar.


    Drähte Schweißen? Dann mit dem NIR...

    Dein Aufbau erinnert micht entfernt an meinen Laserturm, den ich gerade entwickele: Ich kombiniere hier je zwei LDs in ähnlichem Frequenzbereich durch Polwürfel und kombiniere diese über Dicros in 4-6 Gruppen zu einer addierten Quelle. Damit bekomme ich die Grundlage für den Laserspektrografen. Ist schon mühsehlig, das ganze Zeug zu kombinieren, besonders, weil es doch recht winzig baut, bauen muss.


    Ich nutze für die Herstellung meiner StreamBox-Wärmetauscher zum schneiden der PP-Röhren zwei kleine 5W-450nm-Diodenlaserchen.

    Bislang habe ich das mit einem Heizdraht gemacht, aber viel besser geht es sehr bald mit den Lasern.

    Die Schnittfläche ist dann, wie bei den Heizdrähten auch, schön verschweißt und reißt bei der weiteren Behandlung nicht an der Schnittfläche.

    Mit einem Messerschneider ist die Qualität sehr viel schlechter und produziert haufenweise Ausschuss.


    Für ein gänzlich anderes Projekt, der Ende auf Ende Verschweißung von Nitinol-Drähten mit 0,2mm Durchmesser, ist der Laser nicht so gut geeignet.

    Das machen wir anders. Der Laser Schmilzt dann doch zu sehr auf, weil der Energieeintrag nicht wirklich und schon gar nicht symetrisch steuerbar ist. Aktuell versuchen wir außerdem, die vorherige, nötige physikalisch-chemische Plasmapolitur der Drähte mit einem Laser hinzubekommen.

    Mal sehen, ob das klappt, dann können wir die Lösungsmittel entsorgen. Die verbrauchen sich nämlich sehr schnell im Prozess....


    Früher war der Laser ja nur eine schöne Erfindung, die ihre Anwendung sucht.

    Heute ist das Teil für tausend und eine Anwendung essenziell wichtig.

    Diese völlig gängigen Anwendungen oder Produkte gäbe es ohne Laser gar nicht!


    Ich hoffe, ich bin nicht unverschämt, wenn ich ein paar Fragen an Dich richte und Deine Zeit stehle?


    1. Eine Frage hätte ich zur NIR-Laserdiode: Verwendest Du dafür ein Nichia-Diodenarray, der eine Einzeldiode?


    2. Und, aus einer Vorfrage: Wie bekommen die JPT-Laser ihr niederfrequentes Leistungsverhalten hin, so, dass man damit schon dünne Bleche schneiden kann bei 1kHz oder ähnlich, z.B. im Gegensatz zu den Raycus z.B., die ja je nach Leistung zwischen 30 und 40kHz Takt bekommen müssen?


    3. Ach ja, daraus noch eine Bitte: Wie stellt man üblicherweise die Taktgenerierung für den Lasertakt sicher?

    Wird dafür ein externer Frequenzgenerator benutzt, oder wird in der Regel der Controller selbst genutzt?

    Den kann man ja über einen seiner PWM-Register auch nutzen als Taktquelle, die dann unabhängig vom Controller selbst läuft.

    Und gibt es da sowas wie einen "Watchdog", der bei Taktausfall den Laser zwangsabschaltet?

    Tüftelt mit Lasern herum...

    ... schon wieder so viele Fragen ;)

    Bei den NIR-LD's habe ich unterschiedliche Typen - bei den fasergekoppelten von JPG habe ich 5W und 9W-Typen mit einer Einzeldiode, die direkt in eine Faser mit 105µm Kerndurchmesser eingekoppelt werden ... dann noch 25W und 30W-Typen, in denen jeweils 3 von den 9W (10W) Laserdioden, über Spiegelschnitt kombiniert, ebenfalls in eine 105µm-Faser eingekoppelt werden.

    In den 200W und 270W-Laserdioden sitzen 7 "Barren" mit jeweils 5 Einzelemittern, die vorkollimiert und dann ebenfalls über Spiegelschnitt zu einem 5x5mm breiten Strahl kombiniert werden - original wird dieser "Kombi-Strahl" intern fokussiert und in eine 0.2mm-Faser eingekoppelt ... ich baue diese Fokussierung und die Faserbuchse aus, so daß der Strahl vorne austritt, und fokussiere das dann extern mit einem Achromaten (ggf. vorher noch Beamexpander, damit feiner).


    Hier ein paar Bilder zu den NIR-Laserdioden (die "dicke" oben im 1. Bild ist eine älter 5W-Diode -- die kleine darunter hat 9Watt!!):


    5Watt-9Watt - NIR @975nm.jpg  25Watt-fiber-coupling.jpg  offen.jpg  Rofin-200W-Dioden - 3A-Karte.jpgRofin-200W-Dioden - 7A-Karte.jpg



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    Zu den JPT-Faserlasern -- die regeln intern per Firmware die ausgegebene Leistung ab unter 30kHz linear herunter, so daß bei z.B. 2kHz nur noch etwa 2Watt "mittlere Leistung" ausgegeben werden.

    Die bessere "Schneid-Wirkung" scheint ein Effekt der Energieverteilung über die 200ns Pulszeit zu sein, was auch nur bei dem von mir vorher verwendeten 20W-Typen so funktioniert ... der jetzige 30W-Typ (aus der neueren "C"-Reihe) hat das nicht mehr so - da komme ich mit 2kHz nicht mehr durch Messing durch ... hier muß ich dann wider bei der "vollen" Leistung mit 35kHz mehrfach (etwas mehr, als mit dem 20W bei 2kHz, dafür gehts schneller, also etwa gleiche Zeit bis schneller) drübergehen, bis das durch ist.

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    Puls/Takt-Erzeugung -- ich verwende dafür typisch kleine µC's - meist Arduinos, manchmal aber auch Teensys ... fange gerade mit ESP32 an.

    Diese werden entweder nur als Puls-Längen -Generatoren (aus extern zugeführten Pulsen oder Puls-Kombinationen) verwendet - z.B. hatte ich bei meinen vorherigen CNC-Fräsen-Lasern für eine "bahnsynchrone" Pulserzeugung (damit die Linien-Enden nicht verbrennen) einfach nur die Schritt-Takte der XY-Endstufen herausgeführt und per ODER auf die µC's gegeben, die dann je nach eingestellter "Leistung" die Pulslänge für jeden empfangenen Puls zwischen 5µs bis 500µs (für 0% bis 100% "Leistung") an den Laser weitergeben -- der erzeugt dann entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit "bahnsynchrone" Pulse mit einer exakten geometrischen Teilung (Schritt-Auflösung in XY oder Teiler davon) ... damit ist die "Effektiv-Leistung" an jedem Ort und zu jeder zeit immer gleich, egal, wie schnell/langsam die Anlage verfährt.

    Die meisten der aktuelle Anlagen steuere ich aber noch einfacher mit einem 3D-Druck-Board und angepaßter Firmware (typisch ArduinoDue-basiert mit Marlin4Due als Firmware) und einer stark modifizierten Pronterface-Variante auf dem Rechner -- hier verwende ich als "Puls-Quelle" einfach die Step-Pulse für den Extruder-Motor und ändere im G-Code einfach den E-Wert entsprechend der gewünschten Leistung 8)


    Viktor

    Wow, Du bist drin, was?

    Sag mal, der 25W Fibercoupling-Aufbau, da sind drei Dioden kobiniert und in Faser gekoppelt:

    Die Spiegel sind ja nun nicht versetzt, wie ich es vom Spieglschnitt eigentlich kenne...wie sieht es da mit der Transmission aus?

    Sind die Spiegel hier so eine Art "Diode", die nur in einer Richtung spiegeln und in der anderen durchlassen?

    Ich kenne nur Dicros, die aus beiden Richtungen die selbe Transmissions-/Reflektionsrate haben.


    Da Du so viel Erfahrung hast, würde ich gern mal mit dir direkt sprechen.

    Ich habe hier so ein, zwei Dinge, die ich entwickle. Da könntest Du ein bisschen Expertise einbringen, wenn Du Zeit und Bock hast.

    Soll nicht zu deinem Schaden sein, denn es spart mir viel Zeit, das selbst zu erkunden und auszuloten.

    Ein paar Tips und Hinweise zum Thema sind bei mir sehr willkommen.


    Peer

    Tüftelt mit Lasern herum...

    ... das ist im Bild nicht so gut zu sehen, aber schau dir mal die Dioden-Sockel etwas genauer an - die 3 Dioden sitzen auf unterschiedlich hohen Sockeln und auch die Spiegel sind unterschiedlich hoch.

    Der Strahl wird nicht symmetrisch, sondern zu ener horizontalen "Linie" kollimiert und diese 3 "Linien" kommen in passender Höhe über die (normalen 100%) Spiegel zu einem "Quadrat" auf der Fokussierlinse zusammen.


    Die große 200W-Diode mit den 7 Barren/35 Einzelemittern macht das ähnlich - vor dem Barren ist ein Linsenstreifen für die 5 Emitter, dann die Kollimierlinsen - damit werden die 5 Laserstrahlen pro Barren horizontal zum Spiegel kollimiert ... die 45°-Spiegel stehen horizontl jeweils leicht schräge, so daß über die Position jeder eine andere "Höhe" auf dem schrägstehenden Spiegel an der linke Seite trifft, der dann diesen 7x5-er Strahl senkrecht nach Oben projiziert (wo ich mit der Visitenkarte "herumgespielt" hatte, um den Strahl sehen zu können).

    In der "Etage" darüber wird der 7x5-Strahl nochmal um 45° horizontal nach rechts umgelenkt, wo normal die Fokussierlinse und Fasereinkopplung sitzen ... oder bei mir ausgebohrt, so daß der Strahl unverändert aus dem Gehäuse austritt ...


    Viktor

    Alles klar, dann ist es ein Spiegelschnitt, wie er 'üblich' ist.

    Ist die 'Kleberei' bei kombinierten Leistungsdioden der Normalfall, bei Laserschnitten eigentlich üblich, oder gibt es standardisierte massentaugliche Lösungen für die Spiegelhalter?

    Die man auch justieren kann und nicht selbst bauen muss?

    Spiegelschnitte wie von Lasertack z. B. habe ich auch hier rumfliegen, aber wenn man viele Dioden koppeln will, wirds brenzlig... Im Wortsinn ;)

    Tüftelt mit Lasern herum...

    ... andere Barren-Emitter haben unterschiedliche Fokussiermethoden oder Strahlführungen - z.B. je eine Faser vor jedem Emitter, die dann zu einem Bündel von etwas 0.7mm zusammengefaßt sind ... oder ein spezieller "Zacken-Spiegel", um die 19 Einzelstrahlen zusammenzuführen.

    Schau z.B. hier nach den verschiedenen Laserdioden-Typen und der einen mit dem beleuchteten "Zackenspiegel":

    https://reprap.org/wiki/Laser_Cutter/de



    Oder "Kombinier-Methoden" mit Fasern:

    25W@808nm-FAP-open - 1A.jpg  Diodenmodul 61x - 20Watt - Rot 652nm.jpg

    Oder "Streifen-Dioden" zum direkten Pumpen von NdYAG-Stäben von der Seite:

    sidepump-laserdiode - 20W@808nm.jpg

    Viktor