Neue Optik für den K40

Die Optik des K40-Lasers ist bei vielen Anwendern gleich zu Anfang ein erster „Tuning“-Anspruch. Natürlich ist auch an mir der Wunsch einer Verbesserung von Spiegeln und Linse nicht vorbeigegangen. Gesagt – getan. Diverse Shops sowohl im Inland als auch im Ausland bieten diverse Umbausätze an.

Bei der Auswahl der richtigen Optik müssen ein paar Parameter berücksichtigt werden. Zunächst mal, sollte die neuen Teile mechanisch die richtigen Größen haben. Wichtig ist auch die Tatsache, dass wir hier von einem CO2-Laser reden. Die Spiegel und die Linse müssen zur Wellenlänge passen. Spiegel gibt es aus verschiedenem Material mit unterschiedlicher Beschichtung. Für die Linse gilt das Gleiche. Man sollte sich auch überlegen, ob man gleich eine Druckluftdüse haben will. Ich behaupte hier nicht, dass meine Wahl das Optimum darstellt. Da ich aber zufrieden bin, war sie wohl nicht so falsch.

Als Beispiel mag das Bild oben herhalten. Das ist der Satz, den ich am 30.08.2018 bestellt habe. Ich bin aber etwas erschrocken über den aktuellen Preis. Ich habe nämlich nur 65€ bei Aliexpress bezahlt. Die Einfuhrumsatzsteuer kommt dann je nach Einkaufsquelle noch hinzu. Suchen lohnt sich also. Der Satz ist prinzipiell in Ordnung. Er ermöglicht in sehr weiten Grenzen das Einstellen des Laserstrahls. Die Möglichkeiten gehen deutlich über das hinaus, was die Basisausstattung bietet. Negativ ist mir aufgefallen, dass durch Vibrationen die Fixierung der Spiegel und auch der Linse nicht optimal ist. Eine Art „Pappdichtung“ um eine Klemmung zu erreichen sollte eingebaut werden. Ich habe das nach einigen erfolgreichen Laservorgängen eingebaut, nachdem plötzlich nichts mehr ging, weil kein Strahl mehr auf dem Holz ankam. Irgendwie hatte ich auch ein Klimpern/Scheppern wahrgenommen.

Bei der Auswahl des optischen Satzes sollte speziell die großzügige Einstellmöglichkeit eine Rolle spielen. Das gilt nicht nur für die Spiegelfassungen sondern auch für die einzelnen Stative, – deshalb ja auch die Langlöcher in den Basisplatten. Glaub mir: Das ist sehr wichtig!

„Probestehen“ würde ich das obige Bild benennen. Ich habe beim Einbau in der Reihenfolge des Strahlverlaufs gearbeitet. Also geht es direkt neben der Röhre los.

Ein Blick aus Richtung des Arbeitsraums.

Die Löcher passen natürlich NICHT. Das Probestehen soll also auch gleich die richtige Position der neuen Löcher zeigen. Grobe Winkelfehler, die hier gemacht werden, sind später kaum mehr auszugleichen. Man sollte sich also bemühen hier gleich ordentlich zu arbeiten. Die neue Spiegelfläche soll den Strahl aus der Röhre auf den zweiten Spiegel im Arbeitsraum leiten. Beim Bohren ist Vorsicht angebracht. Grobe Vibrationen als auch Abrutschen verzeiht die Röhre eventuell nicht. Die Röhre auszubauen fand ich übertrieben.

Das Geodreieck war mein bester Freund. Das Anzeichnen der Spiegelfläche auf der Basisplatte hilft deutlich weiter.

Der erste Spiegelhalter ist drin.

kleiner Scherz, – konnte nicht widerstehen ….

Die Höhe des Laserstrahlaustritts aus der Röhre muss berücksichtigt werden.

Topview …

Die Unterseite.

Weil ich bei dieser Gelegenheit dann auch gleich den Rauchabzug kürzen wollte, habe ich den gesamten Führungsrahmen ausgebaut. Der Abzugschacht lässt sich nämlich nur nach Lösen der Schrauben auf der Rückseite über den Arbeitsraum entnehmen und das geht wiederum nur, wenn der Führungsrahmen raus ist. Da das Alles wirklich sehr leicht geht, habe ich das hier nicht weiter beschrieben. Die zu lösenden Schrauben sind leicht zu finden und auch die Kabel sind alle entweder am Rahmen oder an der Steuerplatine gesteckt. Gegebenenfalls sollte man Markierungen vorsehen. Ein paar unkommentierte Bilder dazu:

Als kleine Erinnerung für die Lage der Anschlüsse
Es geht natürlich nicht nur mit einem Dremel sondern auch mit jeder anderen geeignete Maschine oder eben ganz klassisch mit einer Handsäge

Das Kürzen des Rauchabzugs wird schon allein deshalb notwendig, weil der neue Linsenhalter deutlich weiter nach unten ragt als der im Original verbaute. Die Druckluftdüse kommt ja auch noch dazu. Dadurch stößt der Laserkopf an den Rauchabzug an. Die „richtige“ Länge des Abzugs lässt sich im folgenden Bild erkennen.

Jetzt geht es dann mit dem zweiten Umlenkspiegel weiter.

Das labberige Blech, auf dem der alte Spiegelhalter sitzt, wird natürlich auch ersetzt.

Neu neben alt. Das ist schon ein gewisser Unterschied.

Dafür muss aber der Riemen auf dem Schrittmotor abgenommen werden. Damit der Riemen nicht beschädigt wird, wird der Motor deshalb ausgebaut. Es sind nur vier Schrauben und man kann hier auch nichts falsch machen. Die grundsätzliche Lage des Motors sollte man sich merken.

Fertig eingebaut sieht der zweite Umlenkspiegelhalter dann so aus. Man sollte bei der Gelegenheit auch alle Schrauben gegen etwas Ordentliches austauschen. Größere Unterlegscheiben sind aufgrund der Langlöcher auch zu empfehlen. Mir fällt grad selbst die Schraube oben links auf. Was habe ich da denn gemacht ?? Da muss ich nochmal ran.

Der letzte Halter, der sowohl den 3. Umlenkspiegel als auch die Linse beherbergt, erzeugt den größten Aufwand. Das kann aber je nach verwendetem Umbausatz und Originalaufbau variieren. Ich musste aber eine neue Basisplatte erstellen.

In diesem Bild ist der neue 3. Umlenkspiegel mit Linsenhalterung zu sehen und die neue und alte Basisplatte.

Ganz rechts ist die alte Basisplatte zu sehen. Das Loch für die Optik ist leider viel zu klein. Vergrößern scheidet auch aus, weil dann kein Futter für die Befestigung bliebe, denn die neue Spiegelhalterung wird mit 4 kleinen Schrauben fixiert. Leider habe ich beim ersten Abmessen einen kleinen Denkfehler gemacht und deshalb sind hier für diese Befestigungslöcher auch Langlöcher zu sehen. Die sind natürlich nicht nötig, wenn man es gleich richtig macht.

Fertig aufgebaut sieht es dann so aus, wie im Bild oben. Die Platte kann man natürlich auch wieder abschrägen, so wie das Original aussah. Ich habe es so gelassen. Mehr Material bedeutet auch höhere Stabilität denke ich mir. Ich musste übrigens die Langmuttern unter der Basisplatte etwas kürzen, weil ich sonst mit der Höhe (Spiegelmittelpunkt) nicht hingekommen wäre. Da muss man aber aufpassen, denn da sind nur wenige MiIlimeter möglich. Sonst setzt die Platte auf dem Führungsarm auf.

Der Einbau der Spiegel und der Linse in die Halter ist nochmal eine kleine Fummelei, wenn man es nicht schon vor dem Einbau der Halter gemacht hat. Wie schon oben erwähnt, lösen sich die Schraubfixierungen aufgrund der Vibrationen des Gerätes recht schnell. Besonders starkes Festziehen scheidet aus zwei Günden aus. Erstens beschädigt oder zerstört man dabei sehr leicht die optischen Bauteile und zweitens kommt man nicht in den Bereich, dass eine vernünftige Klemmung aufzubauen wäre. Einziger Weg schien mir der Einbau von Pappringen, die man sich selbst zuschneiden kann. Die Verschraubung des Tubus für die Linse habe ich zusätzlich ganz leicht mit Sicherungslack vorgenommen.

Der Einbau der Linse wird im Netz immer wieder heiß diskutiert. Zunächst habe auch ich gesucht, wie es denn richtig geht. Wölbung nach oben oder nach unten? Es ist völlig egal für diesen Anwendungsfall. Hier soll nur ein Strahl fokussiert werden und kein Bild erzeugt werden. Das kann die Linse in beiden Richtungen gleich gut. Dazu ist es hilfreich sich mal unabhängig vom Thema Laser die Wirkungsweise von optischen Linsen anzusehen.

Fast an der Spitze des Tubus sieht man rechts seitlich den Anschluss für die „Druckluft“. Hier kann über einen Schlauch eine Aquarium-Luftpumpe angeschlossen werden. Man sollte hier durchaus etwas ordentlich kräftiges nehmen, was sich bei den technischen Daten in Litern pro Stunde äußert. Die während der Arbeit des Lasers auf das Werkstück gedrückte Luft sorgt zum Einen dafür, dass jegliche Flammen sofort ausgeblasen werden. Das ist gerade bei der Arbeit mit Sperrholz unerlässlich. Schmauchspuren lassen sich dadurch vollständig verhindern. Zum Anderen wird aber auch die Optik vor aufsteigendem Qualm geschützt. Der würde nämlich langsam aber sicher einen Schmierfilm auf der Linse hinterlassen, der uns zumindest Laserleistung kostet. Die Zuleitung des Schlauches geht problemlos über die Rückseite des Gehäuses des K40. Da sind genügend Öffnungen vorhanden.

Aktuell habe ich den Schlauch am Laserkopf sogar nur mit einem Draht gesichert.

Die Pumpe steht am Besten auf dem Boden, um Vibrationen der Laserapparatur zu verhindern.

Ein letzter Schritt ist dann noch die genaue Justage der Spiegel. Dazu findet man im Internet und speziell auf Youtube genügend Anleitungen, so dass ich mir das hier spare. Ich will aber zumindest ein paar grundlegende Sicherheitshinweise loswerden:

  1. Testschüsse nur bei geschlossenem Arbeitsraum. Da die Optik nicht justiert ist, kann der Laserstrahl an irgendeinem Objekt gespiegelt werden und dann aus dem geöffneten Gehäuse austreten. Deckel zu -> Gefahr gebannt. Ich weiß ja selbst, dass das ziemlich lästig ist. Aber das ist es wert!
  2. Testschüsse nur bei geringster möglicher Laserleistung. Bei mir ist das etwa bei 17%. Wenn die Leistung nur per Drehregler möglich ist: Langsam von unten herantasten. Weniger Leistung -> weniger Gefahr und die Aussagen des nächsten Punktes werden dadurch natürlich auch beeinflusst.
  3. Testschüsse über den Testbutton auslösen. Dabei sollte der Button nur für den Bruchteil einer Sekunde ausgelöst werden. Der Hintergrund dafür ist recht simpel. Vermutlich wird eine Methode mit Papier oder Kreppband genutzt werden. Ein extrem kurzer Schuss zeigt dann einen ziemlich scharf abgegrenzten schwarz verbrannten Punkt, der eine sehr gute Beurteilung der Lage ermöglicht. Ein längerer Schuss brennt sofort ein großes Loch in das Material. Unter Umständen verbrennt gleich das ganze Testpapier und man kann die Lage nicht oder nur sehr schlecht beurteilen.

Und jetzt noch ein Schmankerl zusätzlich: ich hatte nach kurzer Zeit mit diesem Aufbau ein Problem. Eigentlich gerade Linien wurden eher zur Sinusform. Erster Gedanke war, dass sich Spiegel oder Linse gelockert hatten. Nachdem das dann mit den oben beschriebenen Maßnahmen ausgeschlossen war, zeigte sich das Fehlerbild nahezu unverändert. Zu dieser Zeit stand die Luftpumpe noch auf meinem Arbeitstisch, auf dem auch der Laser steht. Die Vibrationen der Pumpe wirkten auf das Gehäuse und damit auf das Ergebnis. Die Pumpe wurde auf den Boden verbannt. Neuer Test: Schon besser. Aber eben immer noch keine gerade Linie.

Des Rätsels Lösung war die Charakteristik der Luftpumpe. Das ist keine Pumpe, die einen konstanten Druck liefert. Der Druck „flattert“, was ja für ein Aquarium vollkommen ausreichend ist. Dieses Flattern setzt sich über den Schlauch fort und führt dann zu den Problemen. Wenn die Pumpe ausgeschaltet war, waren nämlich auch die Sinuswellen weg. Also muss ein Druckausgleich her. Den habe ich dann auch mit einer leeren Kunststoffwasserflasche selbst gebaut.

Das geht sehr simpel. In den Deckel der Flasche werden zwei Löcher im Durchmesser des Schlauches gebohrt. Von der Pumpe zur Flasche führt ein Schlauch. Aus der Flasche heraus zum Laserkopf führt der zweite Schlauch. In geeigneter Weise sind die Schläuche in dem Deckel zu fixieren und einigermaßen abzudichten.

Die Pumpe drückt nun gegen das Luftreservoir in der Flasche. Luft lässt sich komprimieren. Dadurch werden die Druckstöße deutlich abgemildert. Der Erfolg zeigte sich dann auch wie erwartet. Die Schwankungen sind weg.

Ein Gedanke zu „Neue Optik für den K40“

  1. Guten Abend!
    Alles interessant! Ich habe diese Arbeiten schon vor drei Jahren gemacht. Damals gab es dieses Set noch nicht, weshalb ich einen Laserkopf aus dem K50 umgebaut habe. Den nötigen Kopfträger aus Pertinax gefräst. Die Spiegelhalter sind noch die originalen, auch die Mo-Spiegel. Diese hatte ich allerdings mit gutem Erfolg poliert, und zwar mit Ceroxid. Testschüsse mache ich mit 5 %. Für die Spiegel 1 + 2 Tools aus dem 3D-Drucker, mit Parallaxenausgleich. Ich verwende für den AirAssist 2 Pumpen: die kleinere für die Sperrluft, die größere für Schneidarbeiten. Beide separat an der Wand, um Vibrationen zu minimieren. Den Abluftventilator durch einen größeren Radiallüfter ersetzt und ebenfalls vom K40 entkoppelt.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.