Mikro-Galvo-Faserlaser

… hab’ vorhin einen ersten Test für Weihnachts-Deko aus 0.1mm dickem “goldfarben” galvanisiertem Alublech gemacht - links mit noch etwas zuviel Leistung “ausgebrannt”, rechts etwas besser.

Nur das “Entgittern” wird dann zu einer Qual … mache ich dann wohl besser im Modus “Tiefgravur”, wo die zu entfernenden Bereiche durch Schraffieren “atomisiert” werden, also nicht mehr herausgebrochen werden müssen :thinking:

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was für eine punktgröße hastn da? wenn ich meine 50x50 linse aufschraube hab ich auch ein extrem feinen detailgrad

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… das ist eine telezentrische 6x6mm-Optik und gibt bei einem “Voll-Strahl” (also mit Beam-Expander auf 10mm aufgeweitet) einen Spot mit 7µm Durchmesser … so, ohne BE mit ca. 6-7mm-Strahldurchmesser, schätze ich den auf um 9µm :thinking:

** EDIT ** – mit meiner “normalen” 110x110mm-Optik habe ich einen Spotdurchmesser von um 35µm

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Wow! Das ist ja eine superfeine Ziselierarbeit! Erstaunlich was man mit Lasern heute alles so machen kann! Ist das der Petersdom oder der Dresdner Zwinger? :laughing:

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… das sollte der Turm der Dresdner Frauenkirche sein …

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oh, dann war ich ja schon nahe dran :laughing:

Kam mir irgendwie bekannt vor.

Mal so ganz doof gefragt, wieso wird der Punkt am Ende feiner wenn man den Strahl vor der Optik extra nochmal aufweitet?

… das ist “Strahlen-Optik” - mit mehr “Fläche” wird die Laser-Abbildung “schärfer”, also etwas kleiner, als mit dem dünneren Quellstrahl - praktisch das Gleiche, wie bei einer Kamera-Blende - mit kleiner Blende wird das Bild etwas verwaschen und bekommt mehr Schärfentiefe (Tiefenschärfe) … mit großer Blende wird das Bild deutlich heller und schärfer, dafür dann mit weniger Schärfentiefe

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… jetzt habe ich, nach einigen “Problemen” mit inkonsistenten Ergebnissen, herausbekommen, daß mein “Miko-Galvo” keine richtige f-theta-“Plan-Ebene” hat.

Der Fokus liegt nich in einer Ebene, sondern in einer “kissenförmig” verzerrten Kugel-Schale ?(

Hab’ den Lieferanten angeschrieben, ob die was wissen - entweder paßt die Länge der Distanzhülse nicht … oder die Optik ist nicht korrekt konstruiert.

Hier im Bild ist zu sehen, was ich als Problem sehe - ich habe den “optimalen Abstand” übers Gravieren eines Rechtecks knapp kleiner als der maximale Scanbereich eingestellt und mit “grenzwertigen” parametern ein Linien-Raster gelasert … in der Erwartung, daß die Linien Alle gleichmäßig und nebeneinander gelasert werden.

Was zu sehen ist - am Rand lasert er noch halbwegs (bzw. man sieht eine Wirkung) … zur Mitte hin nimmt die Leistung “kreisförmig” ab - was genau eine “kissenförmige Verzerrung” bei einer Planfeld-Optik im falschen Abstand zu den Spiegeln macht:

um welchen maßstab handelt es sich hier

dass die f-theta so daneben ist kannte ich bisher nichtmal von den billigsten

schraub die mal ein stück raus und probier nochmal evtl ist die hülse zu kurz

… das Quadrat ist 6.3x6.3mm, der Abstand Unterseite Objektiv zur Oberfläche sind knapp 36mm und 0.1mm Höhenunterschied in Z macht schon merklich was in der Leistung aus … sollte aber keine so starken optischen Verzerrungen bewirken.

Die Teile werden normal auf “Anschlag” zusammengeschraubt - so werden die Objektive und Distanzhülsen berechnet und gefertigt …

… einer der Techniker hat mich nach dem Strahldurchmesser gefragt - da ohne Beamexpander, ist der “original” 6-7mm im Durchmesser und dürfte max 10mm betragen (Apertur-Durchmesser).

Die beiden Spiegel sollten in der Strahl-Achse 13mm Abstand zueinander und der letzte 10mm Abstand zur Objektiv-Oberkante.

Das sollte aber eigentlich im Rahmen sein, weil ich den Galvokopf auch von denen bekommen habe und die genauen internen Maße bekannt sein sollten :thinking:

… hab’ jetzt, nach einem längeren Gespräch mit einem der Techniker, eine interessante Info und evtl. auch einen Ansatz für eine “Lösung”.

Die Optik ist (absichtlich) nicht perfekt auf f-theta (bzw. “Plan-Feld”) hin optimiert, sondern mit leichten Abweichungen, damit Rückreflexionen an den Linsen die Galvo-Spiegel nicht zerstören.

Der Effekt erzeugt in der Scan-Ebene einen “Linsen-Ring”, welcher so ziemlich genau dem entspricht, was ich im “grenzwertigen” Bereich gesehen und in meinen Bildern aufgenommen habe.

Die Farben im Bild geben die jeweilige Spot-Größe bzw. Spot-Durchmesser im Mikrometern wieder … neben der reinen Spotgröße schint dann auch der optimale Fokus-Abstand damit zu variieren (soviel zum “Plan-Feld”).

Er rechnet mir jetzt auch noch die Z-Höhe der jeweiligen Fokusabstände aus, so daß ich den Höhenversatz ggf. ausgleichen kann (nachpositionieren der Z-Höhe entsprechend den Höhenunterschieden).

Hier ein berechnetes Profil-Bild zu den jeweiligen Spot-Durchmessern über den Scan-Bereich:

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… nach etwas überlegen - als Info zur Optik habe ich ursprünglich mitbekommen, daß bei einem Eingangsstrahl mit 10mm Durchmesser (max. Eingangs-Apertur) das einen resultirenden Spot-Durchmesser von 7µm ergibt … mit meinem “original”-Strahldurchmesser von 6-7mm hatte ich mit einem Spot-Durchmesser von 8-9µm gerechnet bzw. knapp 10µm effektiv.

In dem Profilbild ist zu sehen, daß die 7µm eigentlich nur in den Ecken erreicht werden - nach Innen zu deutlich kleiner, bis knapp 3.7µm im blauen Bereich … das wäre für meinen Aufbau dann ein effektiver Spot-Durchmesser von 4µm !!

Wenn das so stimmt … und ich das zu lasernde “Schach-Brett” mit 0.3x0.3mm (=300x300µm) genau in den blauen Bereich (der blaue Ring ist etwa 1.3mm breit!!) lege, dann bekomme ich über das gesamte Schachbrett einen Spot-Durchmesser von um 4µm, statt den vorher angedachten 9µm!!

Dann brauche ich auch keine “Tricks” mehr, wie die 2.5x-Schrumpffolie, um die Detailqualität zu verbessern.

Und auch die Detail-Auflösung fürs Laser-Laminieren der Schach-Figuren wird entsprechend höher (wichtig für den Schlitz beim Läufer und die “Zacken” bei Dame und König).

Na dann – schaumema! :upside_down_face:

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wie soll dass den gehen, die bekommen die volle wucht direkt aus der fiber ab und was da rückreflektiert wird sind max. 5% selbst fokussiert würd das denen nicht schaden.. es sei denn mal ballert da mit mehreren zehn millijoule raus

die sind einfach zu faul die gläser gescheit zu schleifen oder einem eine z achse andrehen zu können^^

interessant aber, der effekt wird wohl bei den größeren optiken mit 30..50µm punkt nicht so ausgeprägt sein

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… evtl. gehts da um die “caustic reflexions” – die Unterseite der Linsen reflektiert ja auch was zurück - und das ist dann prinzipbedingt genau auf die Spiegeloberfläche “zurückfokussiert” :thinking:

… witzigerweise sind am Samstag die vor einer Woche bestellten und “wird bis 28.2. geliefert” Rollen 0.005mm (5µm) Stahlfolie und 10µm Kupfer gekommen … sollten jeweils 5m drauf sein … dürfte für einige Millionen Schachfiguren-Sets reichen :S

Hab’s für die 10µm Kupfer-Folie mal grob überschlagen - 5000x100mm Folien-Fläche, geteilt durch 0.2x0.2mm geteilt durch 7 (Fläche x Ebenen für ein Set) → ergibt nach Adam Riese 1.785.714 Sets aus Kupfer … und nochmal die Hälfte davon aus Stahl auflaminiert! … obwohl - wenn ich die Kupfer-Streifen auf die Dicke der Stahlfolie “walze”, dann doch nochmal x2

Jetzt muß ich nur noch das Problem mit der verzerrten Optik in den Griff bekommen :thinking:

… ist doch nicht ganz so einfach, wie ich dachte - der “Wirkungs-Bereich” auf der 5µm und 10µm dicken Stahlfolie zwischen “noch nichts zu sehen” bis “Loch durchgeschossen” scheint bei den 1064nm des Faserlasers extrem klein zu sein :?

Hab’ jetzt ein paar Versuche mit Pulslängen von 20ns bis runter zu 4ns gemacht - bei 4ns und Leistungseinstellungen von 5, 7.5, 10, 12.5 und 15% Leistung (30W-MOPA-Faserlaser) hats noch gar keine “Wirkung” … ab 10ns und darüber sehe ich dann irgendwo zwischen 5% und 15% einen “scharfen Übergang” - links des Übergangs keine Wirkung, rechts davon “durchgeschossen” … da ich das hier mit Linien bzw. überlappenden Pulsen genacht habe, muß ich mich mit Einzelpulsen rantasten, ob ich da die “weiche Zone” finde, wo ich das dann mit etwas mehr Bandbreite austesten kann.

Immerhin – ich kann 5µ, Stahlfolie “aufschmelzen” und zusammenschweißen - der Rand zeigt dann schöne Wülste bzw. “Schmelzmasse”, um das mit der darunterliegenden Oberfläche zu verbinden … eventuell eine einfache DIY-Lösung fürs Bonden :freak:

hat das damit etwas zu tun, dass erst die Oberfläche rau wird, dadurch dann mehr Energie absorbiert, was dann exponential ansteigt und das Material immer stärker erhitzt?

… Metall absorbiert generell nur um 20-30% der Laserleistung … daß die Stahlfolie etwas spiegelt, tut da auch noch einiges.

Sowie das Metall schmilzt, ändert sich das total – die Schmelze absorbiert zu 100% !!