Einführung

Der "China-Laser" ist ein aus China importierter KH-3020 Laser-Schneider und Gravur-Laser. Die ursprüngliche Steuerkarte wurde durch ein Gerbil-Board der Firma awesome.tech ersetzt, so dass der Schneider G-code versteht und über eine USB-Schnittstelle angesteuert werden kann.

Der Laser hat eine nominale Leistung von 40W. Damit lassen sich dünne Holz- und Kunststoffplatten schneiden. Zusätzlich gibt es einen Gravur-Modus, um Rastergraphiken in Oberflächen einzubrennen.

Sicherheitshinweise

Die Leistung des Schneide-Lasers reicht aus, um dünne Holzplatten im Fokus des Strahls zu verbrennen. Ähnliches passiert auch mit Körperteilen, die in den Weg des Strahls geraten und insbesondere mit Augen, falls der Strahl ungünstig abgelenkt wird.

Der Laser-Schneider ist kein Spielzeug! Um eine Gefährdung der eigenen Person und auch anderer auszuschließen, sind die folgenden Sicherheitshinweise unbedingt zu beachten:

  • Der Laser-Schneider darf im laufenden Betrieb niemals geöffnet werden. Der Laser muss mit dem entsprechenden Schalter immer zuerst ausgeschaltet werden. Der Positionierkopf sollte ruhen.
  • Personen, welche direkt am Laser hantieren, müssen zu jeder Zeit eine entsprechende Schutzbrille tragen .
  • Reflektierende Materialen können den Laser unkontrolliert umlenken und sind zu vermeiden.
  • Damit der Laser nicht überhitzt, muss vor der Nutzung die Wasserkühlung aktiviert werden. Es ist auf einen ausreichenden Wasserstand im Kühlkreislauf zu achten.
  • Das geschnittene Material kann zu brennen beginnen. Der Schneidevorgang sollte daher immer überwacht werden.

Software-Installation

Um mit dem Laser-Schneider effizient arbeiten zu können, ist die Installation von mehreren Programmen und Erweiterungen notwendig. Diese ist in den folgenden Abschnitten beschrieben.

Inkscape

Inkscape ist ein freies, quelloffenes Programm zur Erstellung und Bearbeitung von Vektorgraphiken für Linux, Windows und macOS. Mit ihm lassen sich Schnitt- und Gravurvorlagen erstellen, welche später mittels Erweiterungen (siehe nächster Abschnitt) in G-code umgewandelt werden, um den Laserschneider zu steuern.

Unter Linux lässt sich Inkscape in der Regel über die Paketverwaltung der Distribution direkt installieren. Installierbare Pakete für Windows und macOS lassen sich über die Web-Seite des Projekts herunterladen.

Inkscape-Erweiterungen

Für die Erstellung von G-code zum Schneiden oder Gravieren mit dem Laser benötigt man zwei Inkscape-Erweiterungen. Dieses lassen sich auf der Web-Seite von awesome.tech herunterladen. Für den Fall, dass die Datei nicht mehr verfügbar ist, haben wir eine Kopie der Version X vom 9. Februar 2020 lokal abgelegt.

Der Inhalt des Archivs muss in das Erweiterungs-Verzeichnis von Inkscape kopiert werden. Dieses lässt sich in Inkscape unter dem Menüpunkt Edit > Preferences > System: User extensions nachschlagen. Unter Linux ist dies in der Regel das Verzeichnis "/usr/share/inkscape/extensions" für die systemweite Installation bzw. das Verzeichnis ".config/inkscape/extensions" im Heimverzeichnis des aktuellen Benutzers für die private Installation.

Sofern Inkscape geöffnet ist, muss es geschlossen und wieder geöffnet werden. Nach erfolgreicher Installation sind im Menü Extensions die folgenden beiden Einträge zu finden:

  • Generate Laser Gcode > K40 J Tech Photonics Laser Tool
  • K40 Generate Laser Raster Gcode > K40 Raster 2 Laser Gcode generator

Wie man anhand der Namen bereits erahnen kann, lässt sich mit der ersten Erweiterung G-code zum Schneiden erstellen. Mit der zweiten Erweiterung erstellt man G-code zum gravieren.

Achtung: Die Erweiterungen sind in Python geschrieben und haben eine Reihe von Abhängigkeiten. Sind diese nicht erfüllt, dann tauchen die Erweiterungen in Inkscape nicht auf. Um unerfüllte Abhängigkeiten aufzuspüren empfiehlt es sich, Inkscape aus einer Shell heraus aufzurufen und die Fehlermeldungen in der Shell zu studieren.

Fehlende Python-Pakete lassen sich entweder über die Paketverwaltung des Betriebssystems nachinstallieren oder alternativ mittels pip aus dem Python Package Index. Die Befehlszeile für letztere Variante lautet:

$ pip install <package>

CNCjs

Neben den Erweiterungen für Inkscape zur Erstellung des G-codes benötigt man noch eine Software, um den Code später auf den Laser-Schneider zu übertragen. Theoretisch ist dies auch direkt mit den Erweiterungen möglich. Komfortabler geht dies jedoch mit CNCjs. Auf der Github-Seite des Projekts lassen sich installierbare Pakete für verschiedene Betriebssysteme herunterladen.

Die Übertragung des G-codes erfolgt über eine serielle Verbindung via USB. Unter Linux ist es hierzu notwendig, dass der Benutzer, unter dem man arbeitet, Mitglied der Gruppe "dialout" ist. Ansonsten fehlen die notwendigen Berechtigungen. Sollte dies noch nicht der Fall sein, kann man das Problem mit der folgenden Kommandozeile schnell beheben:

$ sudo usermod -a -G dialout <user>

Im Anschluss muss sich der entsprechende Benutzer neu anmelden, damit die Änderung wirksam wird.

Unter Umständen kann es sein, dass CNCjs den Laser-Schneider nicht findet, d.h. die zugehörige serielle Schnittstelle nicht wählbar ist, wenn der Laser-Schneider erst nach dem Start von CNCjs verbunden wurde. In diesem Fall hilft es CNCjs noch einmal zu schliessen und erneut zu starten.

Benutzung

Die folgenden Abschnitte beschreiben, wie man in Inkscape Vorlagen zum Schneiden oder Gravieren erstellen kann. Diese werden mittels der zuvor installierten Erweiterungen in G-code konvertiert und schließlich mittels CNCjs an den Laser-Schneider übertragen.

Erstellung von Vorlagen zum Schneiden

Prinzipiell lassen sich mittels Inkscape und der zugehörigen Erweiterung beliebige Vektorgraphiken in Schnittvorlagen umwandeln. Wichtig ist hierfür lediglich, dass man die zu schneidenden Objekte in einen Pfad umwandelt (Menü Pfad > Objekt in Pfad umwandeln). Handelt es sich um mehrere Objekte bzw. Pfade, dann müssen die Pfade zusätzlich vereinigt werden (Menü Pfad > Vereinigung).

Hinweis: Je nach Konture muss die Reihenfolge der Schnitte optimiert werden, da lose Teile in der Regel nach unten Fallen.

Jetzt kann man den aktuell gewählten Pfad (und nur diesen) mittels der Erweiterung Generate Laser Gcode > K40 J Tech Photonics Laser Tool in G-code umwandeln. Es öffnet sich ein Dialog, in dem die G-code-Erstellung parametriert werden kann. Wichtig sind die Parameter "Laser Speed", "Laser Power" und "Passes". Die restlichen Parameter kann man in der Regel ignorieren.

Der Parameter "Laser Speed" beschreibt die Geschwindigkeit des Positionierkopfs, wenn der Laser eingeschaltet ist. Der Parameter "Laser Power" beschreibt die stärke des Lasers im eingeschalteten Zustand. Die optimale Kombination der Parameter ist abhängig vom Material.

Hinweis: Die Laser-Leistung ("Laser Power #S") wird beim beschriebenen Modell auf einer Skala von 0 - 2024 bemessen (11-Bit Auflösung) und nicht 0-255 oder 0-12000, wie im Dialog angegeben.

Der Parameter "Passes" beschreibt die Anzahl der Durchläufe. Hierbei wir die zu schneidende Konture entsprechend der Anzahl mehrfach abgefahren. Meist gilt, dass das mehrfache Abfahren bei geringer Laserstärke schönere Schnittkanten ergibt.

Prinzipiell hängen die optimalen Einstellungen vom Material ab und man sollte ein wenig experimentieren. Die folgende Tabelle bietet erste Anhaltswerte.

Material Laser Speed (mm/min) Laser Power Passes
Baselholz (Pappel), 3.5 mm 300 900 2

Der erstellte G-code wird im Verzeichnis Directory unter dem Dateinamen Filename abgelegt. Weitere Informationen findet man auf der Web-Seite von awesome.tech.

Erstellung von Vorlagen zum Gravieren

(Noch zu erstellen)

Lasern der Vorlage

(Noch zu erstellen)