Laser K40 - aumentare le prestazioni di taglio

Era da un pò che volevo condividere queste informazioni ma ho sempre rimandato per questioni di tempo.

In questo articolo racconto la mia esperienza su come ho aumentato di molto le prestazioni della mia Laser K40 con pochi e semplici accorgimenti e non meno importante spendendo praticamente nulla.

Molto importante:
Le modifiche/implementazioni che ho adottato non hanno in alcun modo compromesso o modificato i componenti originali della macchina pertanto la garanzia non decade.
In ogni caso questo articolo racconta semplicemente la mia esperienza, non mi ritengo in alcun modo  responsabile di eventuali danni che causerete alla vostra Laser K40.

Come funziona una taglierina al laser

Prima di capire dove intervenire è utile conoscere un minimo di funzionamento.

Esistono sul mercato diversi modelli in funzione della potenza del tubo e generalmente partono dai 40 Watt in su. Per chi ama fare piccoli oggetti in legno, plex o altri materiali non metallici la K40 è uno strumento indispensabile e anche molto facile da usare.

Se hai già comprato una K40 sicuramente avrai navigato decine e decine di pagine web visto centinaia di video su youtube per capire come funziona e quindi puoi saltare a piedi pari questa parte e andare direttamente all'argomento successivo.

Se non sai come funziona una Laser K40 potresti trovare utili queste poche righe.

Generalmente una taglierina o incisore laser che sia a diodo, CO2 o fibra lavorano tutte secondo un principio comune, concentrare una gran quantità di energia luminosa in un punto piccolissimo tale da fondere il materiale e sfondarlo generando di conseguenza un taglio netto e preciso.
Il modo con cui questa energia viene prodotto con cambia la sostanza, paradossalmente anche concentrando i fasci luminosi del sole è possibile realizzare un taglio al laser.

C'è tutta una parte teorica di lunghezze d'onda ma non entro nel merito perchè non è di questo che voglio parlare.

Quello che è importante sapere di una K40 è che c'è un tubo di vetro caricato a CO2 e collocato dietro alla macchina che emette l'energia luminosa (ma non visibile ad occhio nudo) che viene triangolata con speciali specchi e direzionata sul pezzo da incidere o tagliare, tutto qui!

Apparentemente sembra un sistema piuttosto semplice ma se non è tarato al meglio difficilmente funzionerà

Dove intervenire per aumentare le prestazioni della K40

Sono solo 5 semplici punti ma fanno davvero la differenza se ottimizzati al meglio.

1. Allineamento specchi
2. Aspirazione
3. Raffreddamento ad acqua
4. Soffiaggio durante il taglio
5. Regolazione distanza pezzo - lente

Allineamento degli specchi

fonte: mixtela.com

Questa è forse la parte più rognosa da fare ma è di vitale importanza far si che l'orientamento del fascio di luce (non visibile) sia esattamente nel centro della lente e considerando che deve deviare su 3 specchi il lavoro da fare richiede una notevole pazienza.

La prima difficoltà sta nel fatto che il fascio di luce non è visibile ad occhio nudo e questa non è di certo una buona notizia.

Come fare? con del comune nastro di carta...
Dato che il fascio non lo si può vedere ma che possiamo vederne gli effetti una soluzione economica è il classico nastro di carta; se si agisce sul pulsante "test" della macchina il tubo emetterà (per il tempo che lo terremo premuto) un fascio di luce che andrà a bruciare il nastro e che quindi lascerà un segno.

Consiglio di partire dal primo specchio (quello frontale al tubo) e di posizionare il primo pezzo di nastro carta e premere il  tasto "test". dovremmo vedere bruciarsi il nastro in una certa posizione che dovrebbe coincidere con il centro dello specchio. Se la bruciatura non è nel centro bisogna intervenire sulle 3 viti di registro poste dietro allo specchio e ripetere questa operazione fino a quando il fascio non è perfettamente nel centro.

Anche il tubo laser è posizionato su dei supporti regolabili per cui è necessario controllare la posizione del tubo rispetto al primo specchio.

Questa lunga serie di operazioni va ripetuta per ogni specchio fino ad arrivare ad ottenere un puntino perfettamente tondo sul pezzo da lavorare.

fonte: everythingmaker

Sul web ho visto anche soluzioni un pelo più sofisticate che consistono nello stampare una specie di bersaglio da applicare sullo specchio.

fonte thingiverse.com

Importante: L'obiettivo di regolazione specchi è raggiunto quando in tutti è 4 i punti marginali dell'area di lavoro il fascio di luce è sempre lo stesso piccolo puntino.

Su Youtube sono pubblicati centinaia di video che spiegano questo procedimento, clicca qui per vederli

Aspirazione

La ventola di aspirazione in dotazione con la macchina svolge egregiamente il suo lavoro, quello che mi ha sempre convinto poco è il modo con cui viene fissata al telaio della K40 perchè c'è un solo incastro metallico che lascia passare una luce di quasi 12 mm per cui buona parte della potenza di aspirazione di disperde.

La ventola di aspirazione serve per estrarre in modo forzato i fumi (a volte tossici) provocati dalla bruciatura del materiale ed è molto importante che sia fissata alla macchina in modo quasi ermetico tale da riuscire a generare una bassa pressione all'interno della camera di taglio.

La soluzione? del comune nastro telato...

Senza costruire un supporto nuovo ho semplicemente sigillato i 4 lati della ventola con del nastro telato e qualcosa in più sono riuscito a guadagnare. 

Se poi avete tempo e voglia di rifare l'intero sistema di aspirazione sicuramente i risultati saranno migliori ma come ho scritto inizialmente l'obiettivo di questo articolo è quello di ottimizzare quello che c'è in dotazione senza dover modificare o sostituire i componenti originali della macchina.

Raffreddamento ad acqua

I tubi laser a CO2 rappresentano il cuore di una macchina al laser ma sono anche molto delicati e quindi vanno trattati con un certo rispetto se vogliamo che durino nel tempo e diano il massimo delle prestazioni.

La pompa per acquari (per quanto singolare) è di vitale importanza per la durata del tubo al CO2 perchè consente di far scorrere acqua all'interno di esso e quindi di mantenerlo freddo, se il tubo prende una scottata l'unica cosa da fare è buttarlo e sostituirlo; più il tubo rimane freddo e più la sua durata aumenta e anche le prestazioni.

Assieme alla pompa vengono forniti anche una serie di tubicini in gomma per consentire la circolazione dell'acqua all'interno del tubo a CO2. 
Quello che bisogna fare è munirsi di un bidone, riempirlo d'acqua e immergerci la pompa che manderà il liquido all'interno all'ingresso del tubo a CO2, poi il tubo di uscita ritornerà nel contenitore.

Il tubo a CO2 in condizioni di esercizio emette tanto calore che in qualche modo deve essere dissipato e l'unico mezzo che abbiamo a disposizione è l'acqua che gli scorre all'interno però se si continua a pescare la stessa acqua dallo stesso contenitore nel giro di poco tempo anch'essa si surriscalderà ottenendo un effetto contrario, quello di mantenere il tubo ancora più caldo.

Quello che non viene mai specificato, o quantomeno non non ho trovato alcuna traccia nel manuale, è l'importanza di mantenere una temperatura dell'acqua piuttosto bassa per consentire una lunga durata del tubo. 

Facendo alcune ricerche sul web ho trovato diverse fonti che indicavano i range di temperatura ottimali per mantenere in vita il tubo ma ho anche trovato poca coerenza tra i valori delle temperature suggeriti. quello che ho notato è che generalmente non bisognerebbe superare i 30° C; personalmente ritengo che 30° C siano una temperatura di esercizio troppo alta, io solitamente rimango tra i 10 e i 18° C.

Come ottenere l'acqua fresca? le soluzioni sono diverse... 

Le soluzioni sono diverse e dipende tanto da quanto viene utilizzata la macchina.

Mattonelle di ghiaccio artificiale

Il modo in assoluto più economico è tenere sempre fredde le classiche mattonelle da picnic e all'occorrenza immergerle nel bidone d'acqua assieme alla pompa, l'unico inconveniente è che potrebbero riscaldarsi velocemente per cui tenerne qualcuna in più nel freezer potrebbe venire comoda.

Questo metodo è stato il mio approccio al water cooling, poi un giorno mentre guidavo passando davanti ad un bidone ho trovato un dispenser dell'acqua quelli da ufficio per intenderci e non c'ho pensato 2 volte a caricarlo in auto.

Dispenser per l'acqua

I dispenser dell'acqua hanno al loro interno niente meno che un compressore per frigoriferi per erogare l'acqua fresca e ho sfruttato la serpentina del serbatoio per refrigerare l'acqua e riesco ad arrivare fino a 8° C.

Se disponete di un vecchio frigo potete fruttare quello mettendoci all'interno il bidone dell'acqua con tanto di pompa, l'unico inconveniente è che se lo usate di rado va accesso diverse ore prime prima per portarlo a regime.

Personalmente tra le 3 soluzioni la migliore è il dispenser perchè produce acqua fresca nel giro di pochi minuti ed + anche facile trovarne uno magari facendo qualche telefonata alle aziende in zona che li installa.

Non ho mai avuto il coraggio portare l'acqua al di sotto di 8° C per paura di fare danni irreparabili al tubo.

Consiglio anche di installare un termometro (possibilmente digitale) che misuri l'acqua del bidone e di tenerlo sempre sott'occhio in modo da interrompere il lavoro se la temperatura aumenta.

Dimenticavo... è anche importante avere un flusso di acqua tra i 2 e i 4 lt./min.

Soffiaggio durante il taglio (air assist)

Mi sono sempre chiesto perchè non hanno dotato le laser K40 di questo importante accorgimento, forse per vendere i modelli più potenti? boh non lo sapremo mai.... resta il fatto che l'80% del guadagno in potenza di taglio lo da questo strumento.

Con questo accorgimento la capacità di taglio della K40 dovrebbe raddoppiare o addirittura triplicare.

Soffiare aria nel punto di taglio ha diversi vantaggi tra cui eliminare residui di fumo denso e sporcizia, raffreddare la zona di taglio di permettere una migliore penetrazione del fascio di luce nel pezzo.

Inizialmente avevo seguito i consigli di un tipo che suggeriva di usare un soffiatore di aria per acquari e dopo averlo installato sono riuscito a tagliare qualcosa in più rispetto a quando non avevo il soffiatore, parlando di numeri, senza soffiatore tagliavo al max un compensato da 3mm, con l'introduzione di aria sono arrivato fino a 4mm di spessore, parliamo di compensato di betulla.

A parte la capacità di taglio l'introduzione dell'aria ha portato un notevole vantaggio sulla qualità del taglio sia nel profilo che nel bordo superiore del pezzo, mi spiego meglio: il profilo di taglio è molto meno inclinato, più perpendicolare e pulito mentre sulla superficie del pezzo sono quasi scomparsi quegli aloni di materiale bruciato, tutto questo perchè c'è meno calore nella zona di taglio.

Un giorno mosso dalla curiosità di sperimentare ho voluto provare ad aumentare la potenza del soffio d'aria utilizzando il compressore e da quel momento ho capito che avevo sbagliato tutto:

Il segreto è nella pressione dell'aria...

Giusto per farvi capire di cosa stiamo parlando vi mostro una foto che parla da sola.

Visto il risultato ottenuto ho immediatamente smontato il soffiatore per acquario e sostituito con un compressore recuperato che per esigenze acustiche ho dovuto modificare rendendolo ultra silenzioso dato che praticamente la uso in casa e anche di notte.

Al compressore ho collegato un regolatore di pressione ed un rubinetto da azionare nel momento del taglio.
 

Sulla macchina K40 ho fatto una piccola modifica per poter fissare il soffiatore alla testina, tagliando un supporto da avvitare sopra di essa. L'ugello per soffiare l'ho ricavato in modo molto casalingo con un pezzo di fil di ferro e del tubicino termo-fusibile ma potete usare qualsiasi cosa che permetta di direzionare il flusso d'aria nel punto del taglio, a voi la fantasia... è ottimo anche lo spillo per il gonfiaggio dei palloni

Ora grazie al soffiatore la capacità di taglio della laser è passata da 3mm a 6mm con una singola passata.

Regolazione distanza pezzo - lente

Ultimo aspetto ma non meno importante è la distanza che deve intercorrere tra la lente ed il pezzo da lavorare. 

In un mio precedente post avevo spiegato tutti i motivi per i quali è importante mantenere fissa questa distanza a 50mm.

Purtroppo la Laser K40 viene fornita con un piano di lavoro che a volergli fare un complimento lo definirei a dir poco ridicolo. 

Fra tutte questa che propongo è una delle modifiche forse più invasive da fare perchè richiede lo smontaggio dell'originale piano di lavoro sostituendolo con un qualcosa di più funzionale.

Il motivo principale è dovuto al fatto che se appoggio sul piano di lavoro un pezzo di legno da incidere alto 20 la distanza tra la lente ed il pezzo invece di essere di 50mm diventa di 30mm e la lente non è più a fuoco sulla superficie da incidere. 

Per ovviare al problema l'unica strada è quella di abbassare il piano di lavoro e dato che non si può fare perchè è fisso allora la soluzione è eliminarlo e sostituirlo con un qualcosa che si possa regolare in altezza.

Per tutti i dettagli su come risolvere il problema della distanza lente-pezzo cliccare qui

Ricapitolando

Riassumo in modo (anche troppo) sintetico i 5 accorgimenti che ho adottato per migliorare tantissimo le prestazioni della mia Laser K40

- Allineare gli specchi

- Assicurarsi di estrarre i fumi di taglio in modo efficace

- Raffreddare l'acqua tra i 10 e 18°C

- Installare un Air assist

- Mantenere una distanza di 50mm tra pezzo e la lente

Spero abbiate trovato utile questo articolo.

alla prossima...