Laser Noob: Primeros pasos con el láser K40

¿Por qué gastar miles de dólares en una cortadora/grabadora láser cuando puede gastar tan solo $350 en el envío a su puerta? Claro que no es tan bueno como esas elegantes máquinas domésticas, pero el valiente K40 es el pequeño láser que puede hacerlo. Solo dirígete al Emporio láser de Al y elige uno. Sí, suena como un anuncio de un concesionario de autos usados, pero ¿qué tan lejos está de la verdad? ¡Sigue leyendo para averiguarlo!

Las máquinas de corte y grabado láser existen desde hace décadas. Al igual que las impresoras 3D, originalmente eran increíblemente caras para alguien que trabajaba en casa. Lo más cerca que podía estar de un láser para aficionados era el láser Epilog, que todavía costaría entre $10,000 y $20,000 por un sistema láser pequeño. Algunas empresas probaron con Epilog y les fue bastante bien, en particular, Adafruit solía ofrecer servicios de grabado láser para computadoras portátiles.

Durante la última década más o menos las cosas han cambiado. China se involucró, y de repente hubo láseres baratos en el mercado. Actualmente, hay varios modelos de láser de bajo costo disponibles en varios niveles de potencia. El más popular es el más pequeño: un modelo de 40 vatios, denominado K40. Hay numerosos fabricantes y ha habido muchas versiones a lo largo de los años. Sin embargo, todos tienen el mismo aspecto: una caja de chapa azul con el tubo láser montado en la parte posterior. El compartimiento de corte está a la izquierda y la electrónica a la derecha. Las versiones anteriores venían con el software Moshidraw y una interfaz paralela.

La mecánica del K40 no ha cambiado mucho, pero la electrónica se ha actualizado a USB con controladores paso a paso modernos. No se equivoque, estas no son máquinas de "calidad". Se construyen a un costo. Los interruptores de enclavamiento no existen. La protección contra sobrecalentamiento para el tubo es su problema. ¿Alarma de caudal de agua de refrigeración bajo? No, mejor échale un ojo a eso tú mismo. La cama de corte parece una mezcla de una ocurrencia tardía y partes que alguien encontró en el contenedor de repuestos. El conducto de escape se dirige 3 pulgadas hacia el área de corte. En otras palabras, estas son las máquinas perfectas para un hacker.

He estado viendo el K40 y máquinas similares en eBay durante años. Originalmente, estas máquinas se enviaban desde China. Era un juego de dados si un tubo de vidrio grande y pesado lleno de gas sobrevivía al viaje al otro lado del mundo. Ahora, muchas de las máquinas se envían desde California y otros puertos dentro de los 48 estados inferiores. Supongo que las máquinas se envían a un almacén aquí en los EE. UU., se prueban y luego las unidades buenas se envían a los clientes.

Con todo esto en mente, finalmente decidí lanzarme y obtener un láser K40. Mi primer problema fue decidir qué láser comprar. eBay y Alibaba están plagados de subastas de vendedores con diferentes versiones del K40. Todos dicen que son más nuevos y mejores que el resto. Algunos cuentan con diferentes paquetes de accesorios y cosas como asistencia aérea, pero también cuestan más. Hay suficiente información para llevar incluso al eBayer más experimentado al modo de parálisis de análisis.

Al final, decidí optar por uno de los láseres más baratos (pero no el más barato) con pantalla digital en el panel frontal. Mi modelo también vino con una lectura de temperatura para el agua de enfriamiento y ruedas, para aquellos a quienes les gusta hacer rodar sus láseres de mesa.

Hice clic en el botón "comprar ahora" y comencé a esperar. La máquina en su caja de 62 lb tardaría aproximadamente una semana en enviarse desde la costa oeste. Eso me dio mucho tiempo para pedir algunos equipos de seguridad.

Si bien el K40 puede ser económico, no quería escatimar en equipo de seguridad. Hay muchos proveedores de gafas protectoras contra láser en línea. Hay muchos de ellos disponibles en China, pero realmente no quería arriesgar mis ojos con una empresa de la que nunca había oído hablar. Investigué un poco y terminé ordenando un par fabricado por Honeywell. Amazon los tenía disponibles en Prime, por lo que me llegaron antes que el propio K40. Independientemente del par que pida, asegúrese de que estén clasificados para láseres de CO2. Existen muchos tipos de láseres, y las gafas diseñadas para protegerlo de un láser médico UV no ayudarán mucho cuando se trata de un láser IR como el del K40. Los anteojos seguros para infrarrojos serán transparentes, o casi transparentes. Pero no los confunda con anteojos de seguridad estándar. Estos son materiales especialmente fabricados que lo ayudarán a mantenerse a salvo del haz de ceguera invisible que emite su K40 cuando fallan sus otras medidas de seguridad.

Los láseres queman cosas, y desafortunadamente es común que esas cosas se incendien dentro del láser. Tengo un extintor de incendios de polvo seco ABC grande cerca de la impresora. Sin embargo, eso es sólo un recurso provisional. Si alguna vez ha tenido que usar un extintor de polvo, sabe lo sucios que son. Para tratar de mantener seguros el K40 y el resto de mi laboratorio, planeo invertir en un extintor de gas de algún tipo. Ya sea CO2 o Halotron, dependiendo de cuál sea más seguro para usar en una habitación del sótano.

Si bien nunca planeo dejar el láser funcionando desatendido, también tengo detectores de humo en mi laboratorio. Finalmente, agregué un detector de monóxido de carbono para asegurarme de que el K40 no llene la habitación con un asesino silencioso.

Hackaday no hace videos de desempaquetado, pero la impresión que tuve al desempacar el K40 fue que es grande, más grande de lo que uno podría imaginar en las fotos. Mi máquina medía 32″ de ancho x 19.75″ de profundidad x 10.25″ de alto. Afortunadamente, tenía un espacio de banco de trabajo cerca de una ventana que hacía un hogar perfecto.

El láser K40 está refrigerado por agua. Todos los láseres incluyen una bomba de refrigerante como uno de los accesorios. La bomba que recibí es una maravilla de reducción de costos. Es una bomba para acuario o estanque, con un impulsor acoplado magnéticamente. Me preocupé cuando, después de usarla, vi que goteaba agua de la bomba por el cable de alimentación de 120 V. Resulta que la tapa trasera de la bomba ni siquiera está sellada. No necesita serlo. El estator del motor y las bobinas están encapsulados en epoxi negro. Mientras ese compuesto de relleno esté en su lugar, nada puede llegar al motor. Parece funcionar bien para mantener el flujo de agua de refrigeración. Sin embargo, no puedo decir que confíe completamente en la vida útil de mi tubo láser. Un mod puede estar en el futuro para este sistema.

Como refrigerante, estoy usando agua destilada. Mi depósito para estas primeras pruebas es un simple recipiente de plástico del tamaño de una caja de zapatos. Contiene un galón de agua y mantiene la bomba sumergida. Si no se va a utilizar el láser durante unos días, tiro el agua y vacío el tubo soplando en la línea de entrada.

Cortar cosas con un láser producirá humo y vapores; eso es un hecho. El K40 viene con un extractor de aire que es bastante anémico, por decir lo menos. Es, literalmente, un extractor de aire del baño colocado en la parte posterior del láser. El humo se extrae a través de una ranura cortada en la parte posterior de la caja y se envía por la manguera de escape. Ya tengo un gran ventilador Dayton montado en la ventana de mi laboratorio. Si bien las hojas sin protección son decididamente peligrosas, mueve una gran cantidad de aire. Esto, junto con el extractor de aire original, pudo mantener el olor a madera y plástico quemados a niveles razonables. Sin embargo, definitivamente actualizaré el escape original en el futuro.

Podría decirse que el primer paso para configurar uno de estos láseres es el más peligroso: alinear los espejos. Es por eso que compré buenas gafas láser. Trabajar en el láser con las puertas apagadas es algo que generalmente no desea hacer, ya que no puede controlar hacia dónde se dirige el rayo.

Mantenga las gafas de seguridad láser puestas en todo momento, cierre la puerta y asegúrese de que nadie más entre en la habitación. Mi tubo estaba tan desalineado que el rayo salió de la caja a través de la puerta abierta e hizo una pequeña marca de quemadura en la pared detrás de mi banco de trabajo. No hubiera sido bueno si alguien más estuviera parado allí.

Hay muchos tutoriales en video para alinear los espejos en un K40. Encontré que este es particularmente útil. La idea es asegurarse de que el punto láser llegue al centro de cada uno de los tres espejos en la trayectoria del haz. Dos de los espejos se mueven en una mesa XY, por lo que es importante asegurarse de que el haz incida en el mismo lugar sin importar dónde estén colocados. Usé notas Post-it en lugar de la cinta de pintor que requieren muchos de los tutoriales. Es mucho más fácil ver la marca de quemadura en el Post-It amarillo que en la cinta azul oscuro.

No necesita una computadora para estos pasos, solo mantenga los motores paso a paso apagados y mueva la mesa con la mano. Cuando llega el momento de disparar el láser, solo tiene que tocar el botón de prueba en el panel frontal. Lo primero que hay que alinear es el tubo en sí. Mi tubo estaba tan desalineado que el rayo ni siquiera golpeaba el espejo. El tubo se sujeta con dos correas de resorte de metal. Los anillos de goma evitan que las correas rompan el tubo de vidrio. Más caucho actúa como cuñas para alinear el tubo verticalmente. Retiré una de las cuñas del lado izquierdo del tubo y la agregué a la derecha. Es un procedimiento complicado, ya que apretar demasiado los tornillos romperá la parte más costosa del K40: el tubo láser.

Descubrí que incluso después de una alineación, mi K40 aún no funcionaba correctamente. Limpié los espejos y el tubo láser con alcohol, pero no sirvió de nada. Finalmente, desarmé el cabezal de enfoque. Ahí es donde encontré mi problema. Había trozos de metal dentro de la cabeza de cuando se mecanizó. Estas piezas de metal estaban en la trayectoria del haz, interrumpiéndola. Saqué el espejo de 45 grados y la lente de enfoque, luego limpié cuidadosamente el tubo. Una vez que se volvió a montar todo, mi K40 estaba listo para la acción.

El láser viene con un CD obviamente grabado y una memoria USB. Mi computadora portátil no tiene una unidad de CD, así que introduje la memoria USB y encontré... nada. No es realmente una unidad, sino un dongle para desbloquear el software del controlador láser. Tuve que buscar mi unidad de CD USB antes de usar el K40. La mayoría de los nombres de archivo del disco están en chino. Algunas excavaciones finalmente me llevaron a un archivo para Corel Laser. Es una copia de Corel Draw con un complemento para manejar el K40. Es casi seguro que la copia de Corel Draw es una copia pirateada ilegal. Obtuve acceso a una copia base legítima de un amigo que se cambió a Adobe.

En términos simples, CorelLaser le brinda una barra de herramientas y puede cortar o grabar cualquier imagen cargada en Corel Draw. Sin embargo, el corte y el grabado son procesos muy diferentes. Cortar es una operación vectorial. El láser trazará la ruta de cada línea en la imagen. El grabado es un asunto de trama. El láser dibujará la imagen línea por línea, de izquierda a derecha y de arriba a abajo. También puede realizar ambos procesos en el mismo diseño creando una capa de corte y una capa de grabado en el software.

Me encontré con problemas con el software bastante rápido. Cada vez que intentaba cortar, la cabeza del láser se movía lentamente. Cambiar la configuración de movimiento no ayudó. Algunas excavaciones finalmente me llevaron a la página de configuración de CorelLaser. Aquí descubrí que la configuración de "placa base" era incorrecta. El valor tiene que coincidir con el número de modelo serigrafiado en la placa base del láser. Por supuesto, la placa base está montada de tal manera que no se puede leer el número de modelo, pero una foto rápida del teléfono celular solucionó ese problema. Mi modelo es 6C6879-LASER-M2. El firmware de la placa tiene fecha de 2018-01-08, por lo que la placa debe haberse construido en algún momento después de eso.

Esperaba que CorelLaser fuera un desastre. Sinceramente, no está nada mal. Definitivamente tiene algunas peculiaridades enloquecedoras, pero en general hace lo que debería: conducir los motores paso a paso y cambiar el láser. La peculiaridad superior que he encontrado es el ancho de línea. Corel utiliza por defecto "rayita" como ancho de línea. Es más grande que el corte del láser, por lo que CorelLaser lo interpreta como dos rutas paralelas. Trazar dos caminos cercanos con el K40 hará que todo lo que estés tratando de cortar sea un gran desastre. La solución es seleccionar todo en su documento , luego presionar F12 y cambiar el ancho de línea a 0,001 mm. CorelLaser funcionará como espera.

¿Qué cortar? Al igual que con cualquier cortadora láser, se debe pensar en los materiales que se cortan. En general, la madera es segura para cortar, al igual que el papel, la tela, la melamina, el cartón prensado, el cartón mate, el corcho, algunas gomas, el cuero natural y Corian. El grabado se puede realizar en materiales como vidrio, piedra, aluminio anodizado, acero (con recubrimiento de grabado láser) y otros materiales.

Algunos plásticos nunca deben cortarse con una cortadora láser. Cualquier cosa con cloro, especialmente PVC y vinilo. La quema de PVC da como resultado gas de cloro, que matará al usuario, y ácido clorhídrico, que oxidará tu K40 tanto que tus familiares no podrán disfrutarlo. Una prueba simple para el cloro es la prueba de quemado de alambre de cobre, que se puede ver en este video de hace 10 años de [Adam] y [Zach] en NYC Resistor. El plástico ABS es otro a evitar. Tiende a derretirse y es complicado cortarlo. También libera trazas de gas cianuro. Si alguna vez no está seguro acerca de un material, busque en las páginas de los espacios de hackers que tienen láseres. Si ellos no lo cortan con su láser, probablemente tú tampoco deberías hacerlo.

Cortar y grabar es para lo que estamos todos aquí, ¿verdad? La parte divertida de aprender a usar el láser es descubrir cómo configurar el software para diferentes materiales. Con un láser, tienes tres variables con las que jugar. Potencia láser, velocidad y número de pasadas. La potencia del láser es controlada por el panel frontal del K40. Es una perilla y un medidor de miliamperios inexacto o un control digital expresado en porcentaje de potencia. Cortar con más de una pasada es más complicado que solo cortar el material una vez, así que guárdalo para cuando realmente necesites hacerlo.

Hay algunas guías por ahí: encontré que esta página es un buen punto de partida para determinar a qué velocidades y niveles de potencia ejecutar un material determinado. Por lo general, usaré la velocidad de ese sitio y luego comenzaré con una potencia de láser mucho más baja. Probando en piezas de desecho, seguiré subiendo la potencia hasta que tenga un corte limpio. Si la potencia está por debajo del 50%, generalmente me quedo con ella y no ajuste la velocidad.

Definitivamente deberías tomar notas de lo que usas. En mi láser, encontré un grabado profundo en acrílico de ⅛" al 50 % y 320 mm/s. Cortar madera contrachapada de abedul de ⅛" funcionó mejor con una potencia del 25 % y 5 mm/s. Tenga en cuenta que el control de calidad en el K40 es inexistente y el enfoque del haz será importante, por lo que su dispositivo puede ser diferente al mío. Además, los materiales como la madera contrachapada y el acrílico pueden cambiar de un lote a otro según el contenido de humedad y otras variables. Siempre compre algún material extra para usar como chatarra para marcar en su configuración.

Entonces, ¿qué tan bueno es el K40 en una condición de "stock de huesos"? Bastante bien en realidad. Pude cortar madera contrachapada de abedul de ⅛" y acrílico de ⅛" con una sola pasada a menos del 50 % de potencia. Las partes literalmente se caían a medida que se completaba cada corte. Este es un láser, por lo que, por supuesto, hay un poco de carbonización de la madera en los bordes, pero nada que un poco de papel de lija no pueda arreglar. Como prueba de tortura, tomé el archivo .svg del logotipo de Hackaday, lo cargué en CorelLaser, configuré el ancho de línea en 0,001 mm y presioné Go. El K40 recortó obedientemente la llave jolly, dándome un pequeño rompecabezas de piezas para tratar de volver a encajar. El rendimiento del grabado también fue bueno: pude cortar imágenes simples en blanco y negro (y texto) en madera y acrílico. Puedo ver cómo esto sería perfecto para hacer paneles de control con luces e interruptores etiquetados.

La K40 es una grabadora/cortadora láser económica. Sin embargo, es muy capaz, incluso cuando se usa sin modificar. Dicho esto, el cortador es una gran plataforma para la modificación. Puedes apostar que pasaré algún tiempo agregando cosas como asistencia de aire y una cama mejor a mi K40, así como cortando ese conducto de escape.