Umbau des NEJE KZ3000 zur mobilen Gravierstation

Das Video zum mobilen Lasergravierer NEJE KZ3000

Zu kaufen gibt's den NEJE KZ3000 und weitere Lasergravierer auf Gearbest.com oder Amazon

Benötigt wird außerdem die passende Powerbank mit zwei Ausgängen für 2A und 1A (Gearbest) und ein Raspberry Pi.

NEJE KZ3000

Abbildung 1:
Der NEJE KZ3000 ist ein kompakter Laser-Gravierer. Mit dem verbauten 3W (3000mW) Laser lassen sich nur wenige Materialien komplett durchtrennen, weswegen die Bezeichnung "Gravierer" anstatt Lasterschneider verwendet wird.
Die Abmessungen des Gerätes betragen etwa 16x16x20cm, der Arbeitsbereich beträgt 37x37mm.

Abbildung 2:
Der kleine Tisch mit dem zu gravierenden Objekt wird mit einem Schrittmotor längs der Y-Achse bewegt...

Abbildung 3:
...und ein zweiter Schrittmotor bewegt den Laserkopf längs der X-Achse.
Die Führungsschienen und die Spindeln sollten von Zeit zu Zeit ein wenig gefettet werden, um die Mechanik schön leichtgängig zu halten.

Abbildung 4:
Man sollte beim Gravieren niemals direkt in den Laserstrahl blicken - eine Kamera kann man riskieren, sein Augenlicht aber nicht!
Einzige Schutzvorrichtung ist eine grün getönte Plexiglasscheibe, die mit Hilfe zweier Magnete an der Vorderseite angebracht wird - die beiden Seiten bleiben offen zugänglich. Es ist daher dringend zu empfehlen, zusätzlich eine Schutzbrille gegen das Laserlicht zu tragen - leider befindet sich diese nicht im Lieferumfang.

Umbau zur mobilen Gravierstation

Abbildung 5:
Da beim Gravieren das Material verdampft beziehungsweise verbrannt wird, entstehen Dämpfe die gewaltig stinken und alles andere als der Gesundheit zuträglich sind.
In geschlossenen Wohnräumen sollte das Gerät nicht betrieben werden! Daher habe ich den NEJE KZ3000 mit Hilfe eines Raspberry Pi und einer Powerbank in eine mobile Gravierstation verwandelt, die einfach nach draussen mitgenommen werden kann.
Die Dateien des aus dem 3D-Drucker stammenden Sockels in dem die zusätzliche Elektronik untergebracht ist, sind in dem Download-Paket enthalten.
Die Powerbank sollte über zwei Ausgänge verfügen, von denen einer mindestens 2A liefern muss. An diesen wird der Lasergravierer angeschlossen. Für den Raspberry Pi genügt ein 1A Ausgang. Ich verwende einen schon in die Jahre gekommenen Raspberry Pi Model B+ ohne integriertes WLAN, weshalb zusätzlich ein USB-WLAN Stick zum Einsatz kommt.

Software

Abbildung 6:
Die mitgelieferte Software läuft nur unter Windows - einem Closed Source Betriebssystem mit integrierten Spionagefunktionen, von dessen Verwendung ich abrate. Mit Hilfe einer Software zur Überwachung der USB Schnittstelle habe ich die Befehlssequenzen ausgelesen und ein eigenes Kommandozeilenprogramm geschrieben, das unter Linux läuft. Zusätzlich habe ich den Webserver Apache auf dem Raspberry Pi installiert, um eine grafische Benutzeroberfläche implementieren zu können. Somit kann der Gravierer von jedem Endgerät mit Browser bedient werden - hier verwende ich mein Smartphone auf dem LineageOS läuft.
Die Software ist Teil des Download-Paketes.

Beispiele

Abbildung 7:
Gravur "Tux" auf Sperrholz:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 20ms
Abmessungen: 459x490 Pixel, 35x37mm
Rein rechnerisch beträgt die Punktedichte 336 Punkte pro Inch (490x490Pixel, entsprechend 37x37mm). Wie groß die gesetzten Punkte ausfallen, hängt von der Fokussierung des Laserstrahls und den gesetzten Parametern ab - je höher die Laserleistung und je länger die Einbrenndauer, um so breiter werden die einzelnen Punkte. Mit den verwendeten Parametern ist die Grafik nach etwa 20 Minuten fertig - je mehr schwarze Punkte gesetzt werden müssen, um so länger dauert eine Gravur. Die erzielten Resultate sind sehr gut, die Pixelstruktur ist selbst bei genauem Hinsehen nicht auszumachen, die Oberflächenrauigkeit hat einen größeren Einfluss auf das Ergebnis.

Abbildung 8:
Gravur "Eule" auf Kunstleder:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 20ms
Abmessungen: 302x490 Pixel, 27x37mm

Abbildung 9:
Gravur "Tux" auf Acrylglas:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 30ms
Abmessungen: 459x490 Pixel, 35x37mm
Soll die Oberfläche eines transparenten Kunststoffes graviert werden, so muss diese zuvor mit dem beiliegenden Stift geschwärzt werden - ansonsten durchdringt das Laserlicht das Material ohne es zu erhitzen. Mit einer Einbrenndauer von 30ms bei 70% Laserleistung werden deutlich sichtbare Linien abgetragen. Das Ergebnis ist nicht schlecht, ich habe mit dem Stift die Oberfläche allerdings nicht gleichmäßig eingefärbt - huddeln bei der Vorbereitung wird durch schlechte Ergebnisse bestraft. An unzureichend vorbehandelten Stellen sind die Linien unterbrochen.

Abbildung 10:
Gravur "Dominostein" auf weißem Kunststoff:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 30ms
Abmessungen: 490x245 Pixel, 37x19mm
Die Oberfläche mit Farbe vorzubehandeln gilt auch für stark reflektierende Oberflächen wie bei dem hier verwendeten weißen Kunststoff.

Gravur "Dominostein" als Negativ:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 15ms
Abmessungen: 490x245 Pixel, 37x19mm
Besprüht man den weißen Kunststoff mit einer permanenten Farbe und trägt diese mit dem Laser ab, erhält man ein Negativ des Musters.

NEJE KZ3000 Beispiel Fledermaus auf Aluminium

Abbildung 11:
Gravur "Fledermaus" auf Aluminium:
Laserleistung: 80%
Einbrennzeit: 100ms
Abmessungen: 490x169 Pixel, 37x13mm
Metalle können nicht graviert werden, man kann die Oberfläche aber indirekt bearbeiten:
Dazu habe ich ein Stück Aluminium mit schwarzem Lack besprüht. Da Aluminium ein sehr guter Wärmeleiter ist, habe ich die Laserleistung auf 80% und die Einbrenndauer auf 100ms gesetzt - selbst damit lässt sich der Lack nicht vollständig, aber zumindest weitestgehend abtragen. Anschließend wird das Motiv mit ein paar Tropfen konzentrierter Natronlauge beträufelt. Nach etwa einer halben Stunde Einwirkzeit ist das Ergebnis gut sichtbar. Zu wenig und das Motiv ist schlecht sichtbar, zu viel und Details gehen verloren.

Abbildung 12:
Ausschneiden "Tatze" aus Papier:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 30ms
Abmessungen: 475x490 Pixel, 36x37mm
Dünne Materialien wie Papier können komplett durchtrennt werden. Besonders gut gelingt das mit gefärbtem Papier, welches das Laserlicht besser absorbiert als weiße Oberflächen. Die Wellenlänge des verbauten Lasers beträgt 445nm, liegt somit im blauen Bereich des sichtbaren Lichts. Rotes, gelbes oder grünes Papier absorbiert diese Wellenlänge gut. Somit können zum Beispiel Schablonen zum Lakieren ausgeschnitten werden.
Filmen und gleichzeitig Lackieren funktioniert nicht so gut, das Resultat ist aber schon mal nicht sooo schlecht.

Abbildung 13:
Schriftzug "HomoFaciens.de" aus Klebefolie:
Laserleistung: 70%
Einbrennzeit: 35ms
Abmessungen: 360x35mm
Auch Klebefolien können komplett durchtrennt werden - hier wurde Buchstabe für Buchstabe ein Schriftzug ausgeschnitten. Die Maschinenparameter müssen so gewählt werden, dass die Klebefolie sauber durchtrennt wird, die Trägerfolie allerdings intakt bleibt. Der fertige Schriftzug ist etwa 360mm lang und 35mm hoch.

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