Zaczynamy grawerować laserem na drewnie

Dekoracyjny wygląd drewna można jeszcze poprawić, wykorzystując nowoczesną technologię grawerowania laserowego. Narzędzia umożliwiające precyzyjne wypalanie wzorów i grafik na drewnie można łatwo kupić w dobrej cenie. Najlepiej wykorzystać do tego drukarkę 3D lub maszynę CNC z zamontowaną dodatkowo głowicą laserową. Taką maszynę łatwo kontrolować z pomocą oprogramowania sterującego na PC (przykładowo: Mach3, SimCNC) obsługującego narzędzie w postaci lasera CNC. 

Który  laser CNC wybrać - CO2, czy głowicę na bazie niebieskiej diody laserowej?

Do grawerowania drewna nadają się zarówno podczerwone lasery CO2 jak i niebieski laser wykorzystujący diodę laserową 450 lub 445 nm. W przypadku drewno laserowy CO2 są jednak opcją gorszą. Są duże, drogie w zakupie i eksploatacji, trzeba je zakupić jako kompletne urządzenie z funkcjonalnością ograniczoną do cięcia i grawerowania laserowego. Laser CO2 jest też bardziej niebezpieczny dla zdrowia ze względu na dużą moc i niewidzialne dla człowieka promieniowanie laserowe.

Zaletami lasera CO2 jest możliwość znakowania i grawerowania większości metali i niektórych rodzajów plastiku. Można go też bez specjalnych przygotowań użyć do pracy z przezroczystymi materiałami, takimi jak szkło czy bezbarwna plexi. 

Z kolei niebieskie głowice laserowe mają niewielkie rozmiary i są tanie w eksploatacji.  Można je też w dość prosty sposób podłączyć do posiadanej maszyny CNC lub drukarki 3D i poszerzyć w ten sposób jej możliwości. Koszt takiej głowicy jest dużo niższy niż całego lasera CO2. Więcej - często nawet koszt maszyny CNC z dołączonym blue laser jest niższy niż lasera CO2.

Niebieski laser CNC, posiada ponadto wysoką sprawność energetyczną  mimo znacząco niższej mocy nominalnej niż lasery CO2. Z tego względu bardzo dobrze sprawdza się przy grawerowaniu drewna i materiałów drewnopochodnych, skóry, czy tkanin, które dobrze wchłaniają światło niebieskie. Jest również bezpieczniejszy dzięki niższej mocy, widzialnej wiązce laserowej i dużo niższym napięciom elektrycznym wewnątrz urządzenia.

Słabą stroną blue laser jest grawerowanie metali oraz w pełni przezroczystych materiałów. Mimo tego niewielka maszyna CNC z laserową głowicą grawerującą tworzy domowy zestaw CNC o dużych możliwościach.

Jak uzyskać dobrej jakości grawerunki w drewnie dzięki blue CNC laser?

Aby prawidłowo wykorzystać maszynę z głowicą laserową, nad niektórymi zagadnieniami warto zastanowić się jeszcze przed zakupem głowicy, czy nawet samego urządzenia CNC.

1. Jaka moc głowicy laserowej? 

Niebieska głowica laserowa posiada najczęściej średnią (2-3 W) lub dużą moc (około 5-6 W). W przypadku markowych głowic laserowych dobre efekty uzyskasz już nawet głowicą 2 W. Warto jednak pamiętać, że czas pracy nad niemal każdym projektem będzie znacząco dłuższy, niż w przypadku markowego lasera o mocy 6 W. Dwu watowa głowica zapewni jednak lepsze oddanie drobnych detali dzięki mniejszej plamce. Głowica 6 W to lepszy wybór pod kątem krótkiego czasu wykonania pracy. Dodatkowo w przypadku tanich, niemarkowych głowic, dopiero ta moc nominalna przełoży się na faktyczną moc lasera wystarczającą do względnie komfortowej pracy. Tanie chińskie lasery mają bowiem znacznie mniejszą moc, niż deklarowana.

2. Jak przygotować drewno do grawerowania laserowego?

Dla uzyskania najlepszych efektów warto wybrać jak najbardziej jednorodny kolorystycznie i jak najtwardszy kawałek drewna. Dzięki temu gotowy obraz będzie lepiej widoczny i wypalony w bardziej jednorodny sposób (z uwagi na mniejsze różnice w nagrzewaniu się drewna). Twarde drewno jest też bardziej odporne na niepożądane przypalenia. Należy zadbać też, by powierzchnia drewna była jak najbardziej równa - dzięki zachowaniu identycznej odległości powierzchni drewna od głowicy zapobiegniesz różnicom wielkości powierzchni plamki lasera (laser spot). Przełoży się to na bardziej jednorodny efekt.

3. Jaki sposób grawerowania wybrać.

Dwa główne sposoby grawerowania to rastrowy (grawerowanie całej powierzchni) i wektorowy (podążanie za liniami projektu). Ten pierwszy sposób pozwala na tworzenie całych obrazów, jest jednak czasochłonny. Ten drugi natomiast jest bardzo szybki, można go jednak użyć tylko do grawerowania wzorów i konturów.

W przypadku grawerowania rastrowego zwykle największym ograniczeniem jest prędkość przesuwania się głowicy (uzależniona od napędu maszyny CNC). W przypadku wolnych maszyn sposobem, by nieco skrócić cały proces, jest tzw. grawerowanie diagonalne - po przekątnej. Zaangażowanie silników dla obu osi zwykle przekłada się na szybszy ruch głowicy laserowej, ostateczny wynik zależy jednak od oprogramowania kontrolera maszyny.

W przypadku szybkich maszyn dokupienie głowicy o wyższej mocy pozwoli maksymalnie wykorzystać moc jej silników. Optymalna sytuacja to taka, gdy jednokrotny przebieg głowicy z dużą prędkością pozwala uzyskać kolor odpowiadający czarnemu. Jeśli nie, przebiegi trzeba powtarzać dwu a czasem nawet trzykrotnie, zmniejszając przy tym odpowiednio moc lasera. Tu warto jednak zwrócić uwagę również na sztywność konstrukcji przy zmianie kierunku ruchu. Mniej sztywne konstrukcje mogą spowodować zmianę pożądanego odcienia grawerunku dla szczegółów.

Ciekawą techniką dla obrazów, które będą oglądane z dalszej odległości, jest zmiana wielkości plamki lasera. Grawerując piksele większą plamką tracisz wprawdzie nieco na detalach, zyskujesz jednak większą szybkość grawerowania.

4. Jak dobrać ustawienia dla materiału?

Niestety, nie jest możliwe przedstawienie szczegółowych tabel dotyczących ustawień mocy lasera i prędkości głowicy w celu uzyskania najlepszych efektów dla poszczególnych rodzajów drewna. Szybkość grawerowania uzależniona jest bowiem od szeregu zmieniających się czynników takich jak temperatura, wilgotność, gęstość, kolor, twardość materiału, gęstość słojów na drewnie, sposób wykończenia jego powierzchni i wiele innych. Dlatego zawsze najlepszą metodą uzyskania dobrych wyników jest przeprowadzenie wcześniejszych testów na testowym kawałku danego materiału i dopiero na ich podstawie dobór właściwych ustawień dla głowicy.

Mam nadzieję, ze ta garść podstawowych wskazówek zachęci osoby zainteresowane tematem grawerowania w drewnie do wypróbowania uniwersalnego i precyzyjnego narzędzia, jakim jest maszyna CNC lub drukarka 3D z głowicą laserową.