Titelei
Impressum
Inhalt
1 Lasercutting also!
2 Vorhang auf für Lasertechnik
2.1 Das passiert in einem Lasercutter
2.1.1 Elektromagnetische Strahlung
2.1.2 Die Sache mit der Wellenlänge
2.1.3 Der Laserstrahl – ein besonderer Lichtstrahl
2.1.4 Laserschneiden bedeutet Lichtstrahlenabsorption
2.1.5 Grenzen der Technik: Absorptionseigenschaften und Bauarten
2.2 Gefahrenquellen
2.2.1 Laserlicht als Gefahrenquelle
2.2.2 Materialverarbeitung als Gefahrenquelle
2.2.3 Strom als Gefahrenquelle
2.3 Schutzmaßnahmen
2.3.1 Schutzbrillen und Gehäuse
2.3.2 Luftfilter und Materialkenntnis
2.3.3 Umgang mit Hochspannung und Selbstbausätzen
2.3.4 Was das CE-Kennzeichen aussagt
2.4 Typen von Lasercuttern
2.4.1 So funktioniert ein Laser
2.4.2 Gaslaser
2.4.3 Festkörperlaser
2.4.4 Laserdiode –ein besonderer Festkörperlaser
2.5 Einsatzbereiche von Lasercuttern
2.5.1 Industrie
2.5.2 Consumer Electronics
2.5.3 Maker-Szene
3 Lasercutter – Einordnung, Nutzungsmöglichkeiten und Marktübersicht
3.1 Lasercutting – eine Technologie im Aufwind
3.1.1 Der Trend zum digitalen Maken
3.1.2 Im Kielwasser des 3D-Drucks
3.1.3 Lasercutter – Lückenfüller zwischen 3D-Drucker und Fräse
3.1.4 Und es hat Boom gemacht: Lasercutting für Heimanwender
3.1.5 Alltagsnahe Nutzungsszenarien
3.2 Wie komme ich an Lasercutter heran?
3.2.1 FabLabs
3.2.2 Dienstleister
3.2.3 Das eigene Gerät
3.3 Kauf eines Lasercutters – eine Marktschau
3.3.1 Charakteristika des Angebots
3.3.2 Kaufkriterien
3.3.3 Marktschau: Diese Geräte werden angeboten
4 Aus dem Kopf in die Datei
4.1 Dateiformate, die Sie kennen sollten
4.1.1 Die alte Plottersprache HPGL
4.1.2 Die noch ältere CNC-Sprache G-Code
4.1.3 Vektorgrafiken und Pixelgrafiken
4.2 Software zum Erstellen von Laservorlagen
4.2.1 Adobe Creative Suite (macOS, Windows)
4.2.2 CorelDRAW Graphics Suite (Windows)
4.2.3 Freie Software für Pixelgrafiken: GIMP (macOS, Windows, Linux)
4.2.4 Freie Software für Vektorgrafiken: Inkscape (macOS, Windows, Linux)
4.2.5 Online-Services
4.3 … und Action: Eigene Laservorlagen erstellen
4.3.1 So bearbeiten Sie Pixelgrafiken mit GIMP
4.3.2 Fotos für die Gravur vorbereiten
4.3.3 Handzeichnungen für die Gravur vorbereiten
4.3.4 Fotos für die Vektorisierung vorbereiten
4.3.5 So bearbeiten Sie Vektorgrafiken mit Inkscape
4.3.6 Handzeichnungen für den Schnitt vorbereiten
4.3.7 Fotos für den Schnitt vorbereiten
4.3.8 Mit Schriften arbeiten
5 Von der Datei aufs Material
5.1 Kleine Materialkunde
5.1.1 Giftige oder entflammbare Stoffe identifizieren
5.1.2 Eigenschaften von Werkstoffen berücksichtigen
5.1.3 Testreihen, die Unterschiede veranschaulichen
5.2 Ein Lasercutter im Einsatz (am Beispiel von Mr Beam II)
5.3 … und Action: Eigene Testreihen durchführen
5.3.1 Fokus testen
5.3.2 Mit Einzeltests herantasten
5.3.3 Mit Testmatrizen systematisieren
5.3.4 Fallen, in die Sie tappen könnten
6 Zwölf Lasercutting-Ideen – von einfach bis komplex
6.1 Spiegel gravieren
6.1.1 Material und Vorlagen
6.1.2 … und Action
6.2 Tischset, Untersetzer und Schneidebrett
6.2.1 Material und Vorlagen
6.2.2 … und Action
6.3 Haltewand für Ohrringe
6.3.1 Material und Vorlagen
6.3.2 … und Action
6.4 Kühlschrankmagneten und Lesezeichen
6.4.1 Material und Vorlagen
6.4.2 … und Action
6.5 Kerzenlicht und Lampenschirm
6.5.1 Material und Vorlagen
6.5.2 … und Action
6.6 Holzrosenohrringe
6.6.1 Material und Vorlagen
6.6.2 … und Action
6.7 Personalisierte Büroklammern
6.7.1 Material und Vorlagen
6.7.2 … und Action
6.8 Lederarmband mit gravierten Motiven
6.8.1 Material und Vorlagen
6.8.2 … und Action
6.9 Komplexes Wandbild
6.9.1 Material und Vorlagen
6.9.2 … und Action
6.10 Kistchen aus Kraftplex
6.10.1 Material und Vorlagen
6.10.2 … und Action
6.11 Moosgummi-Puzzle
6.11.1 Material und Vorlagen
6.11.2 … und Action
6.12 Vorlagenmagie: 3D-Objekte und Büroordner
7 Hinter dem Laserstrahl geht’s weiter
7.1 Sich ergänzende Technologien: Lasercutting & 3D-Druck
7.2 Alternative Technologien: Lasercutting & Fräsen
7.3 Alternative Technologien: Lasercutting & Schneidplotten
7.4 Sich ergänzende Technologien: Lasercutting & Wasserstrahlschneiden
7.5 Marktplatz im Aufbau: Web-Hubs fürs Lasercutting
7.6 Lasercutting für alle
Anika Kehrer
Teja Philipp
Sven Rens
Lasercutting
Eigene Designs erstellen, schneiden und gravieren
1 Auflage
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© 2017 Carl Hanser Verlag München
www.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Julia Stepp
Herstellung: Cornelia Rothenaicher
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk
ISBN 978-3-446-45039-4
E-Book ISBN 978-3-446-45303-6
Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz)
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1 | Lasercutting also! |
So, so, Lasercutting also. Was ist das? Wer macht das? Wie geht das? Noch nie gehört? Das macht überhaupt nichts. Sie werden staunen, was sich mit Lasercutting alles anstellen lässt. Mit Hilfe dieses Buches erfahren Sie mehr übers Lasercutting, als Sie je für möglich gehalten haben. Sie werden vor Ideen sprühen und mit den Hufen scharren, weil Sie endlich selbst loslegen wollen.
Wer wir sind, und warum wir dieses Buch geschrieben haben
Wir, das sind Anika Kehrer, Teja Philipp und Sven Rens. Anika Kehrer ist Journalistin in Berlin und beschäftigt sich schwerpunktmäßig am liebsten mit den Themenbereichen IT & Technik. Teja Philipp und Sven Rens führen zusammen mit Florian Becker das Münchner Start-up Mr Beam Lasers UG, das den Lasercutter Mr Beam entwickelt und vertreibt.
Ohne das Geld und das Vertrauen der Mr-Beam-Unterstützer säßen Sie und wir jetzt nicht hier. Unser Crowd-finanzierter Lasercutter Mr Beam wendet sich an eine Zielgruppe, zu der auch Sie sich vermutlich zählen: kreative Hobbyanwender, die mit Hilfe von Laserschnitt und -gravur ihre Designideen verwirklichen wollen – und das idealerweise mit einem Heimanwendergerät. Dass wir Vollzeit an etwas arbeiten, das als Tüftelei begann, und dass wir unser seit nunmehr drei Jahren angesammeltes Wissen an Sie weitergeben können, verdanken wir einzig und allein unseren Unterstützern. Vielleicht denken Sie jetzt: „Schön für euch, aber was geht das mich an?“ Besagte Unterstützer haben uns nicht nur finanziert und mit uns mitgefiebert. Das ist für uns zwar in der Tat das Wichtigste überhaupt, aber legitimerweise nicht auch für Sie, der oder die Sie von Mr Beam vielleicht noch gar nichts gehört haben. Jene Unterstützer sind jedoch noch aus einem anderen Grund die Wurzel dieses Buches – und das wirkt sich ganz direkt auf Sie aus.
Das Wissen, das wir Ihnen in diesem Buch vermitteln, speist sich aus der Erfahrung, die wir im Laufe der Entwicklung von Mr Beam sammeln konnten, und vor allem auch aus den Fragen der Mr-Beam-Community. Wir merkten, dass viele Laserinteressierte nicht besonders gut mit den Grundlagen des Laserns vertraut sind. Woher auch? Vorrangig war erst einmal die Begeisterung für die Technologie und die kreativen Möglichkeiten, die diese eröffnete. Erst bei der praktischen Anwendung tauchten plötzlich Fragen über Fragen auf. Was ist die Wellenlänge eines Lasers? Welche Auswirkungen hat eine bestimmte Wellenlänge auf das zu bearbeitende Material? Warum kann ich die Wellenlänge nicht ändern? Warum kann ich Metall nicht lasern? Was ist eine Laserschutzklasse? Warum braucht ein Lasercutter ein Schutzgehäuse? Solche Fragen wiederholten sich ständig. Daraus entstand die Idee, ein Buch zu schreiben, das diese Fragen beantwortet.
Dieses Buch wendet sich an alle, die sich fürs Lasercutting interessieren und Neulinge auf diesem Gebiet sind. Es enthält alle für Einsteiger relevanten Themen – von den Grundlagen der Lasertechnik über die Charakteristika des Gerätemarktes bis hin zum Umgang mit Software- und Hardware. In konkreten Beispielen und praktischen Übungen zeigt es den kompletten Weg von der Idee über die Erstellung der Laservorlage bis hin zum lasergravierten oder -geschnittenen Produkt. Zu vielen der im Buch behandelten Themen gibt es Spezialliteratur. Ein Buch, das all diese Informationen in verständlicher und praxisnaher Weise vereint, gibt es bislang jedoch nicht. Sie werden von diesem Buch übrigens auch dann profitieren, wenn Sie sich bereits mit anderen Maker-Technologien beschäftigt haben, denn wir schlagen Brücken zu Techniken wie dem 3D-Druck oder dem Fräsen.
Im Folgenden möchten wir Ihnen einen kurzen Überblick geben, was Sie in unserem Rundumpaket zum Lasercutting im Detail erwartet.
Kapitel 2: Wissen, wie Lasern funktioniert
Kapitel 2 stattet Sie mit den physikalischen und technischen Grundlagen des Laserns aus. Sie erfahren das Wie und Warum der Wirksamkeit von Lasern. Sie werden lernen, dass Laserlicht kein natürliches Phänomen ist, ihm aber bestimmte physikalische Phänomene zugrunde liegen. Wir führen Sie relativ schnell an den Punkt, an dem Sie die Grenzen des Lasercuttens verstehen. Sie erfahren, worin bei unsachgemäßer Handhabung die Gefahren des Laserns liegen und wie sowohl die Hersteller als auch Sie selbst sich schützen. Im Folgenden beschäftigen wir uns damit, welche Typen von Lasern es überhaupt gibt und welche Ihnen davon wo in der Realität begegnen. Wenn wir Sie mit Kapitel für die verschiedenen Bau- und Funktionsarten begeistern können, dann haben wir unser Ziel erreicht.
Kapitel 3: Wissen, wo man an Lasercutter herankommt
So ausgestattet, erkunden Sie in Kapitel 3 Ihren möglichen Aktionsraum. Als Erstes gehen wir der Frage nach, warum das Thema Lasercutting auf einmal einen solchen Aufwind erfährt. Laser gibt es schließlich schon lange! Trotzdem rückt Lasercutting erst jetzt langsam in das Blickfeld einer größeren Zielgruppe, insbesondere im Hobbybereich. Der Grund dafür sind Geld und Kreativität. Von Laserbeamern haben Sie sicher schon gehört. Unter anderem in deren Kielwasser kam es zu einer vermehrten Produktion von Laserdioden. Dadurch wurden neue Geräte denkbar. Eine ganze Technologie stand damit auf dem Prüfstand – und mit ihr der Kreis ihrer Anwender. Unabhängig davon entstanden an ganz anderer Stelle die nötigen Voraussetzungen, um einen Laserkopf mit Hausmitteln ansteuern zu können.
Erst dadurch wurde es möglich, dass sich technisch-kreative Leute daranmachten, Lasercutter für Heimanwender zu bauen. Folglich gibt es heute nicht mehr nur die klassischen CO2-Lasercutter, sondern auch alternative Herangehensweisen. Im Fokus der neu entwickelten Lasercutter stand auch eine neue Zielgruppe, nämlich die des kreativen Endanwenders, der einfach schöne Dinge herstellen will. In diesem Kapitel erfahren Sie, wo Sie Lasercutter ausprobieren können, welche Heimanwendergeräte es bereits am Markt gibt und worauf Sie bei der Anschaffung eines Lasercutters achten sollten.
Kapitel 4: Wissen, wie man Laservorlagen erstellt
Nach der Lektüre von Kapitel 2 und 3 haben Sie genug die Schulbank gedrückt. In Kapitel 4 stürzen wir uns in die Praxis. Sie lernen den ersten Schritt auf dem Weg von der Idee zum lasergravierten oder -geschnittenen Produkt kennen: das Erstellen von Laservorlagen. Dem stellen wir ein kleines Begriffe-Einmaleins voran. Es kommt in der Praxis nämlich nicht nur darauf an, eine schöne Grafik vorliegen zu haben, sondern auch darauf, sie überhaupt auf den Lasercutter zu bekommen. Dabei begegnen Ihnen – je nachdem, welches Gerät Sie benutzen – Begriffe wie HPGL, G-Code oder gar Grbl. Sie müssen wissen, was diese Dinge tun, um zu verstehen, welche Bedeutung sie beim Lasercutten besitzen.
Darüber hinaus erfordert die Datei, die dem Lasercutten zugrunde liegt, den versierten Umgang mit Programmen für Vektor- und Pixelgrafiken. Wir erklären Ihnen, welche Bedeutung diese zwei Arten von Grafiken für das Lasercutten haben. Die entscheidenden Handgriffe, die man in den für die Erstellung von Laservorlagen geeigneten Programmen beherrschen muss, bilden den Schwerpunkt dieses Kapitels. Anhand zahlreicher Übungen erlernen Sie die wichtigsten Arten der Bearbeitung von Laservorlagen. Die kostenlosen Grafikprogramme GIMP und Inkscape begleiten Sie durch die Übungen. Selbst, wenn Sie sich noch nicht mit diesen Programmen beschäftigt haben, werden Sie nach der Durcharbeitung dieses Kapitels in der Lage sein, Ihre Laservorlagen damit zu erstellen.
Kapitel 5: Wissen, wie die Arbeit am Gerät funktioniert
In Kapitel 5 werden wir uns mit konkreten Materialien beschäftigen. Beim Lasercutten bilden die Grafik und das Material nämlich eine Einheit. Das kommt daher, dass der Lasercutter viele verschiedene Materialien bearbeiten kann, das ist eine echte Besonderheit. Während man auf Webseiten wie www.instructables.com geradezu mit Anregungen überschwemmt wird, fehlen dort Informationen dazu, was man zu tun hat, wenn man selbst am Gerät steht. Sie wissen jetzt zwar, was der Unterschied von HPGL und G-Code ist. Aber wie genau müssen Sie nun die Einstellungen vornehmen? Kann dabei etwas Gefährliches passieren?
Wir werden Ihnen nicht sagen: „Stellen Sie hier die Zahl X und dort die Zahl Y ein, und drücken Sie den roten Knopf.“ Das wäre nämlich gelogen! Die derzeit erhältlichen Geräte haben nicht nur unterschiedliche Leistungen, sondern fast alle auch ihre eigenen Bedienoberflächen. Wir statten Sie stattdessen mit dem grundlegenden Wissen aus, wie Sie sich mit der Wirkweise eines konkreten Geräts auf verschiedene Materialien vertraut machen können. Vielleicht würden Sie das pauschal erst einmal verneinen, aber wir sind uns ziemlich sicher, dass Sie sich zu einem neugierigen und begeisterten Materialtester mausern. Denn verschiedene Materialien verhalten sich unterschiedlich bei Lasereinwirkung. Das hat zur Folge, dass Sie beim Lasercutten nicht nur die zwei klassischen kreativen Fragen stellen (Was will ich lasern und auf welches Werkstück?), sondern auch die Eigenheiten der Materialien zum Zugpferd Ihrer Ideen werden lassen.
Kapitel 6: Sehen, was Sie tun können
Angenommen, Sie haben auf das ganze Wie, Wo, Was und Warum keine Lust, dann können Sie die ersten Kapitel auch einfach überspringen und gleich Kapitel 6 lesen. Begeben Sie sich direkt dorthin, ziehen Sie keine Wellenlängen und Testmatrizen ein. Das geht! Viel Spaß! Wir hoffen, dass dieses Kapitel eine ansehnliche und vor allem anregende Reihe von Projekten enthält, die Ihnen Lust auf Lasercutten machen. Wenn Sie Kapitel 6 als Erstes lesen, werden Sie vielleicht den einen oder anderen Begriff nicht verstehen, oder den einen oder anderen Zusammenhang nicht auf Anhieb begreifen. Das macht aber nichts. Das können Sie jederzeit nachholen. Wir haben uns wirklich ins Zeug gelegt, Ihnen anhand echter Beispiele zu zeigen, was sich mit Lasergravur und -schnitt konkret realisieren lässt. Dieses Kapitel ist das Herzstück des Buches. Wir hätten ewig weitermachen können, aber irgendwo mussten wir einen Schlussstrich ziehen, denn schließlich sollten Sie dieses Buch ja zu einem festgelegten Termin in den Händen halten. Letztlich kann und soll dieses Kapitel auch nur eine Inspirationsquelle für Ihre eigenen Ideen sein, denn natürlich lässt sich mit Lasercutting noch unendlich viel mehr realisieren.
Wir haben uns im Nachhinein noch einmal die Frage gestellt, ob unser Konzept aufgegangen ist – nämlich Ihnen nicht nur eine Anleitung an die Hand zu geben „So und so tun Sie das“, sondern auch die Abläufe von A bis Z zu beleuchten, die dahinterstehen (Technik, Markt, Vorlagen und Software) und wie ein Rädchen ins andere greift. In unseren Augen ist das gelungen. Wir hoffen jedenfalls, dass Sie durch dieses Kapitel nicht nur wie durch ein Bilderbuch zur Entstehung schöner Dinge hindurchblättern, sondern dass sich mit dem vorangehend vermittelten Wissen nun alles für Sie zu einem dichten, vielschichtigen Bild zusammensetzt.
Kapitel 7: Benachbarte Makertechnologien – ein Blick über den Tellerrand
Mit dem letzten Kapitel sind wir am Austrudeln. Wir haben uns gefragt – und wir dachten, vielleicht fragen Sie sich das ja auch –, wie sich Lasercutten eigentlich zu anderen bekannten Maker-Techniken verhält. Naheliegend ist zum Beispiel die Frage, wie sich 3D-Drucken und Lasercutten vertragen, aber auch, worin eigentlich der Unterschied zwischen Schneidplotten und Lasercutten besteht. Auch Techniken, die derzeit noch nicht so sehr im Fokus von Makern liegen, wie etwa das Wasserstrahlschneiden, haben wir in diesen Ausblick aufgenommen.
Jetzt haben Sie es in der Hand. "Es" im wahrsten Sinn des Wortes – das Buch nämlich. Um ein in Kapitel 4 erwähntes Motto vorwegzunehmen: Machen Sie doch, was Sie wollen! Ja, genau, machen Sie etwas aus Ihren Ideen. Genau das ist der Geist des Makens. Und zwar mit Lasercutting. Wir wollen, dass Sie mit Freude an das Thema herangehen, aber natürlich auch mit dem nötigen Know-how und Verständnis für Ihre Sicherheit. Dafür stehen wir. Und, sind Sie dabei?
Wem Dank gebührt
Wir haben an der einen oder anderen Stelle dieses Buches Infoboxen angelegt, um wichtige Personen und Vorkommnisse im Hintergrund zu würdigen. Es gibt jedoch noch ein paar Worte, die wir in eher persönlicher Hinsicht loswerden möchten.
Während ich, Teja Philipp, an diesem Buch gearbeitet habe, war meine Frau Julia mit meiner Tochter Lavinia schwanger. Lavinia und das Buch – ganz zu schweigen von Mr Beam II – wären fast zeitgleich auf die Welt gekommen. Mein Wunsch ist, dass Lavinia, wenn sie das angemessene Alter erreicht hat, einen Lasercutter so selbstverständlich benutzt, wie man es heute von einer Schere kennt. Dies wäre für mich der schönste Beleg, dass das Buch seinen Zweck erfüllt hat. Und ganz ehrlich und ganz unabhängig von Buch, Lasercutting und Mr Beam: vielen lieben Dank, Julia und Lavinia, für euer ausgesprochen großes Verständnis, eure große Unterstützung und eure Liebe.
Als für mich, Sven Rens, dieses Buch Anfang 2016 zum ersten Mal Thema wurde, lebte ich erst sechs Monate in München. Noch lange danach hat mich die Arbeit so absorbiert, dass ich wenig mehr von der Stadt kannte, als meine eigene Straße und die des Mr-Beam-Office. Bei Freunden habe ich mich praktisch gar nicht gemeldet. Trotzdem haben sie mich weiter einbezogen. Den Nachmittag meines Geburtstages hatte Teja mit Meetings vollgestopft – nur um zu verheimlichen, dass er sich mit meiner Mutter, meiner Schwester und meiner Nichte verbündet hatte, die mich an diesem Tag überraschend besuchen kamen. Ich danke allen, die mich nicht vergessen haben und an mich dachten, auch wenn ich so lange nichts von mir hören ließ.
Ich, Anika Kehrer, danke Teja und Sven. Als Kollateraleffekt der Zusammenarbeit an diesem Buch war ich oft Zaungast bei der Entstehung von Mr Beam II. Was ich da mit eigenen Augen erleben durfte, ist schieres, reines Durchhaltevermögen. Hut ab, Leute. Dass eine Start-up-Gründung mit einem eigenen Stück Hardware etwas Besonderes ist – klar, da nickt jeder zustimmend. Es aber als Externer im selben Raum zu erleben, ist eine Erfahrung, die man normalerweise nicht macht und kaum beschreiben kann. Das war großartig. Und dann ist da noch meine große Schwester Elke, der ich für vieles dankbar bin, die zu meinen Helden zählt, die mit Lasercutting überhaupt nichts am Hut hat und für die ich darum in Bild 2.4 eine berlinische Referenz eingeschmuggelt habe.
München und Berlin, Mai 2017
Anika Kehrer
Teja Philipp
Sven Rens
2 | Vorhang auf für Lasertechnik |