O grawerowaniu pleksy

  Pleksa jest jednym z najlepszych materiałów do obróbki laserem. Trochę wyobraźni, prób i już można otrzymać bardzo interesujące rezultaty, które zachwycą wielu klientów.
Ale żeby otrzymać właściwe rezultaty trzeba wiedzieć kilka rzeczy.

Nazwa

Po pierwsze, w Polsce używamy określenia pleksa lub pleksi. Na krajach anglojęzycznych określa się ten rodzaj materiału jako "acrylic" stąd coraz częściej pojawiające sie polskie określenie "akryl", np statuetki akrylowe, breloczki akrylowe.

Rodzaje pleksy 

Po drugie, są dwa rodzaje pleksy. Jeden to pleksa wylewana (cast), droższa i lepsza do grawerowania, i pleksa wytłaczana (extruded) - tańsza, ale nadaje się najwyżej do cięcia.
Pleksa cast (wylewana) pozwala na oddanie przy grawerowaniu drobniutkich detali, dając matowobiały rysunek, dosyć kontrastowy. Grawerowanie jest bardzo szybkie, wystarczy leciutko przejechać po powierzchni laserem aby uzyskać rysunek. Materiał ten pozwala na oddanie bardzo drobnych detali, odcieni szarości - doskonale wychodzą na nim fotografie:

 

Pleksa extruded (wytłaczana) graweruje się kiepsko - rysunek jest przeźroczysty, bez kontrastu. Przy nieco głębszym grawerowaniu lub cięciu powstają mikropęknięcia, które rosną w niekontrolowany sposób po zakończeniu pracy, szpecąc wyrób. Jeżeli taką pleksę przemyje się jakimkolwiek płynem (rozpuszczalnikiem, denaturatem, płynem do mycia) to te mikropęknięcia błyskawicznie rosną a wyrób nadaje się do wyrzucenia.

Porównanie tego samego motywu na pleksie wylewanej (po lewej) i wytłaczanej (po prawej)
W rzeczywistości kolor grawerunku na pleksie wylewanej jeszt zupełnie bialy.

Pleksę bezbarwną najlepiej grawerować lewostronnie. Czyli odbiorca czyta rysunek przez pleksę. Podkreśla to przestrzenność (zwłaszcza przy nieco głębszym grawerowaniu), głębię i elegancję. Światło odbijając się od krawędzi grawerowanych w głębi materiału tworzy bardzo ciekawy efekt.

 

 Światło odbite od krawędzi "rozświetla" materiał i tworzy wrażenie przestrzenności liter.

Grawerować można też oczywiście pleksę kolorową. Najbardziej kontrastowy rysunek uzyskuje się na czarnej. Grawerowane laserem znaki mają srebrzystoszare zabarwienie, niezależnie od koloru użytej pleksy. Przykład widać na zdjęciu poniżej.

 

Głębokość grawerowania

Wielu ludzi pyta - jak głęboko można grawerować pleksę laserem? Spodziewają się że będzie to kilka milimetrów, no może co najmniej milimetr. Ale w rzeczywistości najczęściej nie chodzi im o głębokść, tylko o czytelność rysunku. Odpowiedź na to pytanie jest nieco zaskakująca. Wystarczy leciutko (bardzo płytko) wygrawerować pleksę aby rysunek był wyraźny. Są to głębokości rzędu kilku setnych części milimetra. W większości przypadków nie ma potrzeby głębszego grawerowania. Zwalniając pracę lasera lub zwiększając moc można oczywiście zagłębić się mocniej. Przy jednokrotnym "przejściu" można dojść do 0,3 - 0,5mm. Ale im mocniej (głębiej) grawerujemy tym bardziej nierówna staje się powierzchnia. Jeżeli komuś bardzo zależy na głębokości 1-2mm to można ją osiągnąć kilkakrotnym grawerowaniem. Oczywiście czas wykonania i koszt wzrosną kilkakrotnie. A równocześnie jakość powierzchni dramatycznie spadnie. Zawsze w takich wypadkach trzeba brać to pod uwagę.

Jeżeli chcemy wygrawerować rysunek bez zagłębiania się w materiał, grawerowanie trzeba wykonać z minimalną mocą i dużą prędkością. Nie powstanie wtedy osad ze spalonego materiału. Przy głębszym grawerowaniu na materiale wokół grawerowanych miejsc pozostaje osad "spalin". Jest trudny do usunięcia - trzeba się nad tym trochę pomęczyć - robić to ostrożnie aby nie zarysować pleksy. Jeżeli z jakichś względów musimy zagłębić się w materiał, najlepiej najpierw zabezpieczyć powierzchnię przed zanieczyszczeniem. Na przykład oklejając taśmą papierową używaną przez malarzy, albo taką do przenoszenia liter wyciętych z folii.

Wycinanie pleksy

Wycinanie elementów z pleksy (np. liter, znaków, podstawek) jest bardzo łatwe. Przy użyciu lasera 30 watowego bez problemu przecina się pleksę 5 - 6 mm, chociaż najlepsze rezultaty osiągnąć można na pleksie 3 mm. Pleksa 8mm wycina się dość wolno, ale jest to możliwe. Natomiast przy pleksie 10mm zaczynają się pojawiać problemy. Przy bardzo wolnej pracy lasera da się przeciąć, ale ponieważ ciepło i spaliny nie są odprowadzane wystarczająco szybko - stopiona pleksa zamiast odparować, zastyga w przecinanej szczelinie. Przez to krawędzie nie są idealnie równe. Przecięcie grubej na 1 cm pleksy wymaga czasem kilkakrotnego przejścia lasera, co dodatkowo wzmacnia nierówności.
Jeżeli użyjemy lasera o dużej mocy, a to już od 80- 100W to nawet grube płyty pleksy można ciąć szybko i zachowując wysoką jakość krawędzi.
 
Przy wycinaniu grubszych płyt pleksy ostrość ustawiamy nie na powierzchni materiału, lecz kilka milimetrów pod nią. Wtedy uzyskamy przecięcie za jednym przejściem lasera.
Trzeba zwracać uwagę na czystość układu optycznego lasera. Powstające przy cięciu spaliny osadzają się na tych elementach, i mocno obniżają sprawność przecinania. Ponadto bardzo wskazane jest używanie Airassist, czyli nadmuchu powietrza w miejsce przecinane. Ponadto przy cięciu, między pleksą a podłożem musi być 2-3 cm odstęp, tak aby spaliny i ciepło mogly swobodnie wydostać się również od dołu materiału. Jeżeli tego odstępu nie ma, nastąpi zniszczenie spodu materiału. Można używać tutaj specjalnej przystawki Cutting Table, która pozwala na swobodny odpływ gazów spod materiału. Ale wystarczy podeprzeć kawałek pleksy na jakichkolwiek podstawkach.
Kolejna sprawa to dokładne ustawienie mocy lub prędkości pracy. Jeżeli dostarczona energia jest zbyt mała to oczywiście materiał nie zostanie przecięty. Z kolei jeżeli będzie zbyt duża - to wokół przecinanego miejsca pojawiają się drobniutkie bąbelki, pęcherzyki - które bardzo psują efekt.

Tak jak i przy innych materiałach, pojawia się jeszcze problem z kolejnością wycinania obiektów. W programach graficznych każda linia jest obiektem. Te rysowane wcześniej są na dole, każda kolejna leży wyżej, jakby na kolejnej warstwie. Jeżeli rozdzielimy literę na pojedyncze krzywe (np. litera D, na linię wewnętrzną i zewnętrzną, lub litera B, na zewnętrzną i 2 wewnętrzne), to krzywe te też będą miały jakąś kolejność. Laser wycina obiekty w kolejności od leżącego pod spodem do leżącego na samym wierzchu. Jeżeli najpierw wytnie zewnętrzny obrys litery D, to litera ta wypadnie (bo pleksa jest podniesiona na podstawkach), i wtedy laser nie będzie miał w czym wycinać środka litery D. Tak więc przed rozpoczęciem wycinania należy rozdzielić wszystkie obiekty na pojedyncze krzywe i wewnętrzne linie przenieść w dół (w CorelDraw komendą CTRL+PgDn)

Przy cięciu powstaje szczelina o szerokości ok. 0,3 do 0,5 mm. Nie ma ona równoległych ścian, lecz zwęża się ku dołowi materiału - tak że u spodu jej szerokość może wynosić ok.0,05mm a na powierzchni materiału 0,5mm. Przy dużych elementach nie ma to większego znaczenia, ale przy cięciu drobnych detali,trzeba na to zwracać uwagę. Trzeba wycinać z pewnym naddatkiem materiału. W niektórych laserach jest funkcja automatycznie kompensująca szerokość tej szczeliny. Ale przy dokładnym wycinaniu i tak lepiej "ręcznie" ustalić linię cięcia.

Dzięki łatwości cięcia, można wykonać np rozmaite kształty breloczków hotelowych

Można wycinać nie tylko pleksę ale i laminaty i łączyć ze sobą kilka materiałów, np tak jak na widocznym poniżej breloczku:

Dodatkowe elementy i kolory

Wygląd wykonywanych z pleksy przedmiotów (np. dyplomów, pamiątek, tabliczek) można wzbogacać dodając detale wykonane z folii PCV lub metalizowanej (takiej jak używana do reklam). Po naklejeniu na pleksę można ją wycinać laserem i grawerować przez nią. Jeżeli ustawimy parametry cięcia tak aby laser zagłębił się na ok 30-50% grubości pleksy, uzyskamy ciekawy przestrzenny efekt (coś w rodzaju przestrzennej obwódki wewnątrz pleksy).
oto kilka przykładów użycia folii:

Można stosować dodatki z innych materiałów. Do wykonywania statuetek pamiątkowych na ślub, na rocznicę, na chrzest i lomunię
używamy laminatów, akrylowych serduszek, nadruków na blaszkach.

O grawerowaniu szkła

O grawerowaniu szkła

• Co naprawdę znaczy grawerowanie szkła laserem
• Nie wszystko da się wygrawerować
• Jakie rysunki nadają się do grawerowania na szkle ?
• A co z grawerowaniem zdjęć ?
• Czy są dwa jednakowe kawałki szkła ?
• Czy najlepsze szkło może nie nadawać się do grawerowania ?
• W jaki sposób grawerować szkło laserem ?
• Kieliszki to nie wszystko
• Jakie kształty szkła można grawerować ?

Co naprawdę znaczy grawerowanie szkła laserem

Grawerowanie szkła jest bardzo interesującym przypadkiem grawerowania. Chociaż mówimy "grawerowanie" - to tak naprawdę przy użyciu lasera wcale nie grawerujemy, lecz "znakujemy" powierzchnię szkła.
W czym rzecz?
Otóż, szkło w swej czystej postaci nie oddziaływuje zupełnie z promieniowaniem lasera CO2. Oddziałują natomiast miliony drobniutkich cząsteczek pary wodnej, powietrza i zanieczyszczeń uwięzione wewnątrz szkła w procesie produkcji.
Gdy promień lasera uderza w powierzchnię szkła, przenika do jego wnętrza i tuż pod powierzchnią natrafia na owe drobinki wtrąceń. Rozgrzewa je i powoduje gwałtowne ich rozszerzenie. One rozszerzając się powodują odpryskiwanie drobniutkich kawałeczków materiału z powierzchni szkła. Te odpryski powodują powstanie szorstkiej, chropowatej powierzchni o matowo-białej barwie.
Ponieważ te odpryski mają nieregularne kształty i są nieco większe od plamki lasera niemożliwe jest uzyskanie idealnie gładkiej i równej powierzchni, bardzo ostrych i czystych krawędzi grawerowanych znaków, cieniutkich linii, drobnych detali i punktów rastra.
Wszystkie te nierówności widać wyraźnie dopiero w dużym powiększeniu.
Na szczęście nikt nie patrzy przez lupę na grawerowane szkło, a w typowych zastosowaniach te niedokładności w niczym przeszkadzają.

Nie wszystko da się wygrawerować

Trzeba mieć jednak świadomość że z tego powodu nie każdy rysunek da się wygrawerować.
Jeżeli bardzo blisko siebie będzie położonych kilka punktów które dobrze wygrawerują się np. na pleksie, to na szkle zleją się one ze sobą ponieważ odprysk powstający wskutek działania lasera jest dużo większy niż średnica plamki lasera. Jeżeli mamy wygrawerować zdjęcie, to składa się ono z wielu pojedynczych punktów rastrowych. Jeżeli są one zbyt blisko, to zlewają się w nieczytelne plamy. Dlatego bardzo trudno jest wygrawerować małe zdjęcia. Najczęściej jest to niemożliwe. Dopiero znaczne powiększenie zdjęcia rozsunie grawerowane punkty na tyle daleko że nie zleją się ze sobą.

Jeżeli energia dostarczona przez laser jest zbyt mała, to odpryski nie mogą powstać - można powiedzieć że nie mają siły aby wydostać się na powierzchnię. W takich miejscach rysunek nie powstanie.
Jeżeli energia jest wystarczająca do wytworzenia rysunku, to dalsze jej zwiększanie nie ma sensu, bo promieniowanie lasera jest i tak pochłaniane tuż pod powierzchnią i nie ma praktycznie żadnego wpływu na rysunek, ale może spowodować przegrzanie szkła i pęknięcie.
Z powodu powyższych zjawisk rysunek na szkle tworzony jest inaczej niż na pleksie czy drewnie. Można powiedzieć że jest to grafika zerojedynkowa. Poniżej pewnego poziomu energii dostarczonej na powierzchnię szkła nie ma efektu, powyżej tego poziomu efekt jest taki sam niezależnie od tego, o ile większa jest ta energia.

Jest to więc zupełnie inny rodzaj grawerowania niż np. pleksa czy drewno, gdzie głębokość rysunku jest związana z dostarczoną energią, a ślady pozostają nawet po bardzo delikatnym "dotknięciu" promieniem lasera.

Jakie zatem powinny być rysunki które można grawerować ?

Najważniejsze jest to, że muszą być czarno-białe, czyli bez żadnych odcieni szarości.
Odcienie szarości widziane przez człowieka, na wydruku czy na grawerce są symulowane przez raster czyli malutkie punkciki położone blisko siebie. Jaśniejsze odcienie to rzadko rozmieszczone punkty, ciemne odcienie to gęsto rozmieszczone punkty. Jak wyżej zostało wyjaśnione punkty te na szkle albo będą się zlewać albo się nie wygrawerują, i w efekcie zamiast odcieni zobaczymy jednolite plamy a rysunek nie będzie przypominał tego co widać na ekranie.

Pozostałe wymagania są dużo trudniejsze do określenia, są bardzo intuicyjne i zależne od wielkości rysunku (szkła).

Na typowych przedmiotach które grawerujemy czyli kieliszkach, kuflach, butelkach, wazonach rysunek nie powinien być zbyt skomplikowany.
Czcionki proste typu Arial mogą mieć od 9 punktów - będą czytelne, ale bez rewelacji. Przyzwoitą czytelność można uzyskać przy wielkości od 12-14 punktów w górę.
Czcionki ozdobne, gdzie fragmenty liter bywają bardzo cienkie (te miejsca słabo się grawerują) powinny mieć wielkość co najmniej 16-18 punktów. Wiele zależy tu od czcionki, ale zasada jest taka, że im delikatniejsza czcionka tym większe litery.

Grafiki o dużym zagęszczeniu drobnych detali będą mało czytelne, dlatego lepiej je uprościć.
Niestety nie da się tego jakoś jednoznacznie i konkretnie opisać. Dlatego pokażemy kilka przykładów i symulacje tego co wychodzi na szkle.
Jeżeli drobne detale będą mocno zagęszczone to po wygrawerowaniu zobaczymy efekt podobny do pokazanego poniżej. Po lewej stronie rysunek widoczny na ekranie, po prawej to co zobaczymy na szkle.

ten rysunek można wygrawerować na szklankach, kieliszkach do wina i szampana, kuflach itp.
Na kieliszkach do wódki - które są zazwyczaj dość małe - wyszłoby coś mniej wyraźnego:

Rysunek motocyklisty poniżej można wygrawerować tylko na większych przedmiotach, na przykład na kuflach albo pokalach.
Kieliszki czy szklanki są zbyt małe aby dało się go wygrawerować z dobrą jakością.
Nawet na kuflu detale będą się lekko zlewać i nie wszystko będzie dokładnie widoczne (co widać po prawej stronie)

 

A co z grawerowaniem zdjęć ?

Często otrzymujemy pytanie czy można wygrawerować zdjęcie na kieliszku lub kuflu. Technicznie jest to wykonalne, ale ze względów estetycznych lepiej nie podejmować się takich zadań. Wynika to z kilku powodów.

- Pierwszy to opisane powyżej zachowanie szkła przy grawerowaniu. Ponieważ zdjęcie składa się z malutkich punkcików (pikseli), a one przy grawerowaniu będą się "powiększały" - to w niektórych miejscach zleją się ze sobą tworząc jednolite plamy. W miejscach gdzie piksele będą oddalone od siebie a więc w jasnych partiach obrazu, mogą w ogóle nie być widoczne. Dostaniemy więc zamiast zdjęcia pełnego odcieni i półtonów, obrazek prawie czarno-biały, tylko miejscami zawierający resztki odcieni. Coś takiego jest mało podobne do oryginału.
Można próbować obrobić zdjęcie w programie graficznym, usuwając zbyt jasne i zbyt ciemne fragmenty. Jeżeli w tym co zostanie będą wyraźne kontrasty i przejścia tonalne, to jest szansa na przyzwoite wygrawerowanie. Ale tylko na dość dużym przedmiocie, np na kuflu, wazonie, lustrze lub szybie. Na kieliszku praktycznie nie ma szans, bo ze względu na wielkość dostępnej powierzchni zdjęcie będzie małe, a tym samym piksele będą stłoczone blisko siebie co tym bardziej będzie powodowało zlewanie się ich ze sobą.
Po takiej obróbce zdjęcia w odpowiednim programie trzeba wykonać próbne grawerowanie aby sprawdzić doświadczalnie czy uzyskany został właściwy efekt. Takie próby często trzeba zrobić wielokrotnie, bez gwarancji powodzenia.
Przy wykonywaniu pojedynczego kieliszka czy kufla ma to wątpliwy sens ekonomiczny.

- Drugi powód, to same zdjęcia. Aby dać sobie szanse na dobrą jakość grawerki zdjęcie musi być odpowiedniej jakości. To znaczy że musi być dość duże, o sporej rozdzielczości (najlepiej 500dpi rozdzielczości i przynajmniej ok. 10cm wielkości) , musi zawierać wyraźnie zróżnicowane odcienie, kontrasty, nie może mieć zbyt jasnych i zbyt ciemnych fragmentów. Jeżeli są na nim postacie ludzkie, to najlepiej aby tło było usunięte. O takie zdjęcia trudno nawet w dobrym studio fotograficznym. A większość klientów przysyła do grawerowania zdjęcia robione dość przypadkowo, z których nawet po długich zabiegach niewiele można zrobić.
To oczywiście nie wina klienta, że zdjęcie nie nadaje się do grawerowania. Może ładnie wyglądać na papierze czy ekranie, ale do grawerowania na szkle się nie nadawać.

Jak w praktyce wyglądają takie zdjęcia ?

Całkiem przyzwoite zdjęcie, portret pewnego pana, został zmniejszony do ok.6cm. (czyli do wielkości takiej jak mogłoby być na dużym kieliszku, kuflu, butelce) Tło zostało usunięte w programie graficznym aby nie zlewało się z sylwetką. Na próbę wykonaliśmy kilka razy grawerowanie na zwykłej szybie, aby sprawdzić jaki będzie efekt. Mimo zmiany różnych parametrów, rezultat na szkle był taki jak widać poniżej:

Jak widać nie dało się uzyskać przyzwoitego efektu. Zdjęcie co prawda dało się wygrawerować, ale tylko bliscy znajomi tego pana mogliby dostrzec jakieś podobieństwo.

Kolejny przykład to grawerowanie dużego zdjęcia na kuflu. Zdjęcie duże, powierzchnia do wykorzystania stosunkowo spora, więc jest szansa że będzie lepiej. Ale okazuje się, że zdjęcie zawiera mało szczegółów. (Dla przypomnienia: grawer na szkle jest biały, więc to co czarne na rysunku, na szkle będzie białe)
Po wygrawerowaniu jasne fragmenty zdjęcia zostają białymi plamami zupełnie pozbawionymi rysunku (tam grawerowane punkty były tak małe i tak oddalone od siebie, że nie "wydostały" się na powierzchnię szkła i nie utworzyły obrazu).
W ciemnych fragmentach piksele zlały się trochę ze sobą. W sumie jest trochę lepiej, ale daleko temu do doskonałości.



Jakie wnioski z tego wynikają?
Na niedużych powierzchniach nie da się dobrze wygrawerować zdjęcia.
Na kieliszkach, kuflach czy butelkach efekt będzie zbliżony do tego co widać wyżej. Na kieliszkach nawet nie warto próbować. Na kuflach czy butelkach- można ryzykować, ale trzeba mieć naprawdę dobre zdjęcie, z wyraźnymi detalami, kontrastami, liniami... i sam projekt musi pozwalać na maksymalne powiększenie zdjęcia (ale gdzie wtedy zmieścić jakiś tekst?). I jeszcze klient musi zaakceptować koszt próbnego grawerowania, bo szansa że uda się za pierwszym razem trafić z parametrami jest znikoma.
I najważniejsze: odbiorca musi mieć świadomość że takie zdjęcie będzie bardzo daleko odbiegało do tego co widzi na ekranie czy na papierze
.
Większość ludzi chciałaby z góry wiedzieć czy ich zdjęcie da się dobrze wygrawerować. Niestety, w 90% wypadków jednoznacznie nie da się tego stwierdzić bez spróbowania. A niewielu jest takich którzy chcieliby zapłacić za próby, które wcale nie muszą wypaść pozytywnie.
Więc w praktyce lepiej z góry powiedzieć: nie grawerujemy zdjęć na szkle.

Pewnym rozwiązaniem jest przerobienie zdjęcia na rysunek czarno-biały (grafikę 1-bitową). O co dokładnie chodzi ?
Weźmy przykład zdjęcia pewnej dziewczyny zamieszczony poniżej:

1. Na początku mamy kolorowe zdjęcie do umieszczenia na kufelku, szklance czy kieliszku	2. Usuwamy z niego tło i zamieniamy na zdjęcie w skali szarości. Ponieważ są tu odcienie, nie można tego dobrze wygrawerować	3. Zdjęcie z odcieniami zamieniamy na czarno-biały rysunek bez odcieni, tzw. grafikę 1 bitową lub kreskową.

4. Zamianę na rysunek kreskowy można wykonać na tysiące sposobów, za każdym razem efekt będzie nieco inny. Rysunek poniżej nie ma prawie wcale detali, ale wygraweruje się bez problemu.	5. Tutaj detali jest więcej, ale wymagało to dłuższej pracy grafika. Z grawerowanie nie będzie problemu	6. Tutaj detali jest najwięcej, ale są tak drobne punkciki, że w wielu miejscach się nie wygrawerują a w innych zleją ze sobą na szkle. Podobny problem wystąpi w wypadku zdjęcia nr 3. Dlatego do grawerowania najlepiej byłoby użyć zdjęć 4 lub 5. A na dużych kielichach, kuflach, wazonach, można by pokusić się o wygrawerowanie zdjęcia nr 3.

Czy są dwa jednakowe kawałki szkła ?

W dodatku do tych problemów trzeba wziąść pod uwagę sprawę niewidoczną gołym okiem - mianowicie fakt, że każdy kawałek szkła jest inny.
Istnieją tysiące rozmaitych receptur na wytwarzanie szkła. Niektóre z jego gatunków, są dla lasera CO2 zupełnie przeźroczyste (Silica, B7K), inne zawierają wtrącenia o tak dużej rozszerzalności cieplnej, że próba ich grawerowania kończy się pęknięciem.
Do tego pierwszego rodzaju należą specjalne szkła optyczne, do drugiego - np. szkło ołowiowe używane do produkcji kryształów. Do tego dochodzi cały szereg różnic wywołanych sposobem produkcji. Innego rodzaju wtrącenia ma szkło ręcznie dmuchane i kolorowane, a inne szkło produkowane automatycznie.
Szkło jest barwione przez dodanie do niego w stanie płynnym związków metali i innych substancji. Np. związki kobaltu dają szkłu błękitny kolor (im więcej kobaltu tym ciemniejszy kolor). Inne metale jak np. magnez, miedż, tytan, a nawet złoto dają inne kombinacje kolorów.
W efekcie mamy ogromną ilość różniących się właściwościami materiałów. Właściwie każdy wyrób jest tu inny - chociaż wszystkie wyglądają tak samo.
Z punktu widzenia zwykłego użytkownika takie cechy mają jedynie znaczenie estetyczne i finansowe. Ale przy grawerowaniu laserem nabierają one innego znaczenia.

Czy najlepsze szkło może nie nadawać się do grawerowania ?

Te metale i zanieczyszczenia zawarte w szkle są niezwykle ważne przy grawerowaniu laserem, decydują o łatwości grawerowania, jakości i o tym czy w ogóle da się coś wygrawerować.
Dzieję się tak dlatego, że - jak wcześniej pisałem laser CO2 w ogóle nie oddziałuje ze szkłem, ale z tymi zanieczyszczeniami.
Odrobinki metalu odbijają jego światło, w związku z tym powstanie rysunku jest utrudnione. Na dodatek nagrzewają się i mocno rozszerzają wywołując pęknięcia.
Odrobinki gazów i pary absorbują promieniowanie, rozszerzają się powodują odpryski i powstanie rysunku na powierzchni.
Właśnie te mikroskopijne i niewidoczne cząsteczki metalu, pary wodnej i gazów powodują że na powierzchni szkła możemy lub nie możemy zobaczyć rysunek.
Jeżeli weźmiemy kawałek najdroższego bardzo czystego szkła, to możemy nie zobaczyć żadnych śladów działania lasera.
Jeżeli weźmiemy kawałek drogiego uszlachetnionego szkła (a więc zawierającego sporo dodatków uszlachetniających w postaci związków metalu oraz mało wtrąceń gazowych) oraz kawałek najtańszego, zwykłego szkła - porównamy efekt grawerowania, to okaże się, że na tym dobrym gatunkowo szkle ledwo widać jakieś ślady działania lasera, a często szkło pęka nawet dłuższy czas po zakończeniu grawerowania. A na tym tanim kawałku rysunek jest całkiem niezły.
A powodem tych różnic właśnie zawartość metali i innych zanieczyszczeń.
Mówiąc w skrócie - w drogim i dobrym gatunkowo szkle laser nie ma z czym oddziaływać. Natomiast tanie szkło jest jakby stworzone pod laser.

Mówiąc o dobry i drogim oraz o tanim szkle mam na myśli jedynie materiał, a nie gotowe wyroby. Czyli drogi i piękny wazon może być wykonany z najtańszego szkła. I na odwrót - można z drogiego gatunku szkła zrobić byle jakie kieliszki.

Niestety nie ma metody pozwalającej laikowi odróżnić dobre i złe gatunki szkła. Jednak większość bezbarwnego szkła gospodarczego i stołowego (kieliszki, karafki, butelki, kufle, wazony, lustra itp.) produkowana jest z tanich gatunków dobrych do grawerowania.
Szkło barwione lepiej wypróbować, bo rozmaicie z nim bywa. Zdarzają się problemy z czytelnością, trzeba eksperymentować z dobieraniem parametrów lasera.
Szkło kryształowe stwarza najwięcej problemów i najlepiej grawerować je z wielką ostrożnością..

W jaki sposób grawerować szkło laserem ?

Po tym wstępie z fizyki i materiałoznawstwa, trochę uwag na temat techniki grawerowania.

Po pierwsze przed grawerowaniem nieznanego gatunku zawsze trzeba wykonać próbne grawerowanie, aby zobaczyć jak dany kawałek szkła się graweruje.
Doświadczeni fachmani zalecają użycie maksymalnej mocy, dużej prędkości, zmniejszenia ppi.

Samo grawerowanie można wykonać dwoma metodami: na sucho lub na mokro.
W obydwu przypadkach zasada jest taka sama:Szkło trzeba po prostu szybko nagrzać (aby te cząstki pary mogły gwałtownie oderwać powierzchnię szkła), i błyskawicznie ochłodzić.

Grawerując na sucho dajemy dużą prędkość, grawerujemy bezpośrednio na szkle i pozwalamy aby się samo chłodziło.
Grawerowanie idzie szybko i łatwo, ale najczęściej po grawerowaniu trzeba czyścić powierzchnię z ostrych drobinek odpryśniętego szkła..
Grawerując na mokro dajemy znacznie mniejszą prędkość, a powierzchnię szkła zwilżamy kładąc np. mokry papier (ręcznik papierowy, cienką gazetę) albo zwilżając wodą z dodatkiem mydła czy detergentu.
Grawerowanie idzie wolniej (bo prędkość mniejsza i trzeba się bawić w nakładanie mokrego papieru), ale efekt końcowy jest zdecydowanie lepszy. Powierzchnia jest bardziej gładka, krawędzie równiejsze, nie ma żadnych ostrych pozostałości. Jest to efekt naprawdę błyskawicznego chłodzenia przez wodę. Odpryśnięte drobinki szkła są tak małe że wygrawerowana powierzchnia przypomina szkło piaskowane.

Szkło grawerowane bez chłodzenia. Widać wyraźnie nierówności i spękania		Szkło grawerowane przez mokry papier. powierzchnia matowa i gładka

Zbyt wiele ciepła przez zbyt długi okres czasu spowoduje mikropęknięcia w szke. Niewidoczne gołym okiem mogą spowodować z czasem pęknięcie całego kawałka szkła. Zdarza się że "przegrawerowane" szkło pęka nawet po kilku godzinach po zakończeniu grawerowania.

Czasem, jeżeli po pierwszym przejściu lasera pozostają nierówno zgrawerowane (albo niedograwerowane) fragmenty, można spróbować drugiego przejścia lasera. Często pomaga. Ale kolejne - trzecie- przejście jest już zwykle błędem i lepiej go nie robić.

Kieliszki to nie wszystko

Ciekawą odmianą grawerowania szkła jest grawerowanie bombek choinkowych.
To też szkło, ale bombka uzyskuje kolor przez pokrycie cieniutką warstewką lakieru. Tak naprawdę nie grawerujemy szkła, tylko usuwamy ten lakier.
Pojawia się tu pewien problem. Nie bardzo jest jak chłodzić tak okrągłą rzecz jak bombka. A szkło jest naprawdę cieniutkie... jeżeli przesadzimy z mocą, po prostu popęka. Trzeba bardzo uważnie ustawić parametry lasera.
Nieraz widziałem bombki pękające nawet kilka minut po zakończeniu grawerowania- wskutek ukrytych naprężeń wewnętrznych w szkle spowodowanych oddziaływaniem lasera. Trzeba eksperymentalnie dobrać moc i prędkość, tak aby tylko usunąć lakier nie ruszając szkła. Nie jest to na szczęście trudne

. Drugi problem który występuje przy pracy z bombkami, to ich niejednakowe rozmiary. Bombki produkowane są ręcznie. Każdy egzemplarz jest osobno wydmuchiwany przez pracownika. Od jego doświadczenia zależy powtarzalność rozmiarów bombek. Oczywiście istnieją proste przyrządy pozwalające stwierdzić czy bombka nie jest za mała - i można wtedy dodmuchać aby ją powiększyć. Ale jeżeli od razu zrobi się zbyt duża, to trafia do sprzedaży razem z innymi.
I wtedy przy grawerowaniu mamy problem, bo na każdej bombce trzeba ustawiać ostrość. Różnice rozmiarów mogą dochodzić do 1 cm, co powodowałoby zupełną utratę ostrości grawerowanego rysunku. Lepiej więc uważać i poświęcić trochę więcej czasu na dokładne ustawianie lasera.
Ostrość należy ustawić nie na wierzchołek bombki ale ok 4-5 mm poniżej. Prawidłowe ustawienie ostrości łatwo poznać, bo cały rysunek jest jednakowo srebrzysty. Jeżeli pojawiają się zadymienia, jaby nalot z nieusuniętego lakieru - to znak że z ostrością coś nie w porządku. Można ją zmienic i ponownie grawerować ten sam rysunek.

Jakie kształty szkła można grawerować ?

Wyroby ze szkła bardzo często występują w postaci okrągłej, walcowatej lub stożkowej tak jak większość kieliszków lub butelek.
W wypadku płaskiego szkła kształt nie jest problemem przy grawerowaniu, ale w wypadku szkła okrągłego stanowi duże ograniczenie.
Pisząc o szkle okrągłym dokonujemy pewnego skrótu myślowego, właściwym określeniem byłoby mówienie o bryłach obrotowych. Ale mam nadzieję że dla czytelnika tej strony taki skrót będzie zrozumiały.

Z czego wynikają te problemy ?
Przy grawerowaniu ustawiamy ostrość lasera na pewien punkt przedmiotu - ustawiamy odległość między laserem a przedmiotem. Laser w czasie grawerowania porusza się nad powierzchnią przedmiotu. Jeżeli przedmiot jest płaski, to ta odległość jest wszędzie taka sama i ostrość skupienia plamki lasera jest wszędzie zachowana.
Jeżeli powierzchnia przedmiotu nie jest równa, to tracimy ostrość i rysunek zostaje źle wygrawerowany, lub w ogóle nie da się wygrawerować.
Na szczęście dopuszczalna jest pewna niewielka odchyłka od idealnego ustawienia ostrości. Można przyjąć że 3mm krzywizna powierzchni pozwala jeszcze na prawidłowe grawerowanie.

Przedmioty okrągłe grawerujemy na urządzeniu pozwalającym obracać je w trakcie grawerowania, widocznym na zdjęciach poniżej:

przed założeniem do lasera:

i po założeniu do lasera:

jak widać między kieliszkiem a laserem (a właściwie jego soczewką skupiającą) jest tylko kilka cm odległości. Ta odległość jest ustalona tak aby promień był skupiony dokładnie w najszerszym miejscu kieliszka.

Jak się to ma do grawerowania szkła ? spróbujemy wyjaśnić na poniższych rysunkach:

• szkło płaskie lub o kształcie walca pozwala na grawerowanie na całej powierzchni

Przykładem może być wazon lub kufel:

ale uwaga na uchwyt ! wystające części mogą zablokować ruch maszyny uderzając w laser lub w podstawę urządzenia. Na widocznych wyżej zdjęciach obracarki widać jak niewiele jest miejsca między laserem a przedmiotem. W wypadku takich przedmiotów trzeba sprawdzić jaka powierzchnia jest rzeczywiście dostępna do wygrawerowania.

• Szkło "beczkowate" pozwala na grawerowanie na fragmencie powierzchni

ponieważ odchyłka krzywizny od idealnej ostrości może się mieścić w 3mm, daje to dopuszczalną różnicę średnic do 6mm. Czyli grawerować można tam gdzie średnica jest mniejsza od największej o 6mm.

Przykładem może być szampanówka, widać że niewielka różnica średnic pozwala na grawerowanie na dużej części kieliszka:

W przypadku kieliszka widocznego poniżej pole do grawerowania jest dużo mniejsze. Pomimo że sam kieliszek jest większy, to można na nim mniej wygrawerować. Przyczyną jest większa krzywizna.

• Szkło stożkowate

może pozwolić na wygrawerowanie na fragmencie powierzchni

a jeżeli można taki przedmiot obrócić, to powierzchnia może być znacznie większa

w tym wypadku projekt musi uwzględniać różnicę średnic, i prawidłowe narysowanie jest nieco skomplikowane.
Jeżeli weźmiemy dla przykładu kieliszek który u góry ma 6 cm średnicy, a u dołu czaszy 2cm,
to szerokość dostępnego miejsca u góry wynosi 3.14 x 6cm=18.84 cm, a u dołu tylko 3.14 x 2 = 6.28cm.
Pole się zwęża. Jeżeli będą to tylko teksty, to każda linia może być krótsza i różnica będzie niezauważalna.
Ale co zrobić z jeżeli rysunkiem będzie okrągła lub prostokątna ramka ? Taki element będzie mocno zniekształcony.

Jeżeli projekt nie uwzględni zwężania się kieliszka, to może się okazać, że rysunek "owinie się" dookoła szkła i nałoży na siebie.

W niektórych wypadkach grawerowanie przedmiotów stożkowatych jest niemożliwe.

Obrócenie kieliszka tak aby dało się grawerować, spowoduje że nóżka uniesie się wysoko w górę i nie pozwoli na ruch lasera. Obracanie kieliszka może spowodować również problemy z ustawieniem obracarki. Dlatego w wypadku szkła o takim kształcie konieczne są wcześniejsze dokładne pomiary i sprawdzenie czy da się prawidłowo zainstalować obracarkę i kieliszek.
W wypadku takich kieliszków zamówienia realizujemy tylko po wcześniejszym przesłaniu szkła do sprawdzenie czy możliwe jest grawerowanie.