Catégorie : Découpeuse laser

Ressusciter une découpeuse laser 40k chinoise – Episode 5

A propos de la sécurité

On ne va pas se mentir: la Chine a des normes de sécurité bien en-deça des nôtres… et je le constate en découvrant la découpeuse laser.

Sécurité électrique

Commençons pas les normes électriques. Il y a un danger certain à utiliser une machine qui génère de la haute-tension pour alimenter le tube laser (on parle ici de 15’000 volts!)… et qui a une carcasse entièrement métallique! A l’arrière de la machine, il y a un connecteur pour la mise à terre…

Seulement, la mise à terre se fait normalement par prise électrique (phase, neutre, terre). Je suis donc allé regarder dans ma machine, car parfois, ce n’est pas le cas:

Outre la saleté (d’origine…), on voit que la terre de la prise est reliée avec le câble jaune à la carcasse. J’ai donc supprimé le connecteur fragile, poncé pour mettre le métal à nu et fixé le tout avec vis et écrou inox.

Avec un multimètre, j’ai vérifié que j’avais une résistance quasi-nulle entre ma terre et plusieurs points de la carcasse de la découpeuse. Mais à quoi donc sert ce connecteur? Il semblerait que dans de nombreuses régions (et dans certains vieux bâtiments chez nous aussi), il n’y ait pas de terre, mais que la phase et le neutre, dans les installations électriques des bâtiments. Ce connecteur sert alors à faire une terre.

Sécurité optique

La particularité du laser au CO2 est que son rayon est invisible. Et si vous voulez voir les dégâts occasionnés par un tel laser sur un oeil, je vous laisse regarder cette vidéo très instructive:

Les lasers au CO2 sont des lasers de classe 4, soit les plus puissants. La SUVA a édité une brochure d’information pour l’utilisation de toutes les classes de laser. Il y est spécifié ceci:

Les lasers des classes 3B et 4 doivent être entièrement protégés par un blindage et une enceinte pour garantir qu’aucun rayonnement ne s’échappe vers l’extérieur. Dans ce cas, le laser équipé d’une enceinte fermée correspond à la classe 1. Tous les écrans de protection (blindage) importants pour la sécurité doivent être surveillés par des interrupteurs de sécurité et ne doivent pouvoir être enlevés qu’à l’aide d’outils.

Prenons le premier point: l’enceinte. Si on regarde la photo ci-dessous, on pourrait penser que tout est en ordre.

Il n’en est rien, car il y a les ouïes de ventilation sur le devant, qui ne sont pas protégées par un écran en polycarbonate.

Deuxième point. Regardez bien cette vidéo:

Source

Les découpeuses fonctionnent avec la porte ouverte. Il n’y a pas d’interrupteur de sécurité pour l’ouverture de la porte; ni au niveau du lit de découpe, ni au niveau du tube laser! Naturellement, aucune paire de lunettes de protection n’est fournie. Autant dire que je ne laisserai jamais mes enfants utiliser cette machine en l’état sans surveillance. Et on oublie complètement pour un usage scolaire! A l’école, nous avons une découpeuse laser de marque Bodor, aussi de fabrication chinoise. Le prix n’est pas le même, mais le niveau de finition et de sécurité, à tout point de vue, non plus! Au moins, sur ma découpeuse, il y a un bouton coup-de-poing d’arrêt d’urgence… mais j’avoue ne pas encore l’avoir testé! Je vais donc préventivement commander deux ou trois paires de lunettes de sécurité.

Pour résumer cette petite partie sur la sécurité, je vous invite à regarde cette vidéo, qui résume bien ce dont je viens de parler:

Ajoutons au risque direct du laser l’ensemble des risques suivants:

Source: SUVA

Nous pouvons donc commander en Chine librement et sans aucune compétence en la matière des appareils qui demandent des connaissances pointues pour son utilisation, sans compter celles nécessaires pour un usage en sécurité. Ces machines ne sont très clairement pas aux normes européennes et son la plupart du temps livrées sans mode d’emploi. Heureusement, leur déploiement en mains néophytes est freiné par leur prix… mais on commence à voir pulluler sur les sites de vente chinois des « découpeuses » laser (en réalité des graveuses) basées sur des diodes de fortes puissances. Ces machines n’ont pas de protection et sont potentiellement mises entre toutes les mains.

A minima, avant d’opérer sur une découpeuse laser, il faudrait impérativement suivre une formation dans un FabLab. Là, les risques et les mesures de sécurité sont en général très clairement expliqués… en prenant en compte que les FabLab suisses sont souvent équipés de découpeuses laser Trotec, d’origine européenne, avec absolument tous les systèmes de sécurité nécessaires.

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Ressusciter une découpeuse laser 40k chinoise – Episode 4

Evacuation des fumées

Après les premiers essais de la découpeuse, un problème allait se faire sentir. Au sens propre du terme: la fumée de la découpe envahit mon garage. Problème: s’il y a bien un grand ventilateur extracteur d’air de 15 cm de diamètre à l’arrière de la machine, il n’y a rien pour y fixer une cheminée. Dans ce cas, la solution passe par l’impression 3D. Le modèle a été conçu sur Fusion 360 et imprimé en PETG sur ma Prusa Mk3.

Le résultat est parfait. Le ventilateur est suffisamment puissant pour pousser les fumées hors de mon garage.

Fichiers STL et Fusion 360 à télécharger: Chinese laser cutter 4040 fumes exhaust

Ressusciter une découpeuse laser 40k chinoise – Episode 3

Après avoir vu le fonctionnement d’un laser, passons aux choses sérieuses. Premièrement, le refroidissement. Le tube laser a été posé, connecté aux tuyaux de refroidissement par eau, connecté a son alimentation électrique. La cuve a été remplie avec 25 litres d’eau déminéralisaée. Les bornes ont été isolées avec du silicone. Il est temps de mettre en marche la découpeuse. La pompe se met en route, remplit le tube laser; pas de fuite.

L’étape suivante consiste à laisser tourner la pompe une trentaine de minutes afin de purger les dernières bulles d’air. Reste un point important à résoudre: quel logiciel utiliser? Idéalement, et comme je travaille sur Mac, j’aimerais utiliser l’excellent Lightburn, que j’utilise déjà sur la découpeuse laser de l’école. Pour cela, il faut découvrir quel est le contrôleur intégré à la machine. Pour cela, je me base sur cette page. Pas de bol, c’est une Lihuiyu Nano M2, soit la version la plus basique des contrôleurs.

Le contrôleur M2 Nano
On en profite pour jeter un oeil au transformateur électrique

Il n’y a donc que trois alternatives logicielles avec ce contrôleur:

  • K40 Whisperer, un logiciel en Python, open source. Il fonctionne en duo avec Inkscape, mais son installation sur Mac est relativement complexe.
  • Visicut, multiplateforme en JAVA. Il semble très prometteur, mais je n’ai pas encore réussi, pour le moment, à lui faire reconnaître le contrôleur.
  • MeerK40t, aussi open source, qui fonctionne sur Mac. Si on est sur des versions très préliminaires, c’est le plus simple à installer sur le Mac. Il a tout de suite reconnu le contrôleur.

J’ai donc installé MeerK40t, et après quelques instants pour la prise en main, j’ai pu commencer à déplacer la tête de la laser.

Et là, le drame! Si la tête se déplace sans problème dans l’axe X, ce n’est pas le cas pour l’axe Y. La tête bloque, les crans de la courroie sautent. Bref, ça ne fonctionne pas. En effet, cet axe est très dur à déplacer, même à la main. Ce n’est pas un problème de tension de courroie, mais simplement tout l’axe et le roulement linéaires sont secs. A ce stade, je n’y suis pas allé à l’huile de machine, mais directement avec une grosse dose de WD40. Il a fallu laisser « tirer » plus d’une demi-heure avant que l’axe Y commence à se déplacer fluidement. A ce stade, cela a donc été graissage intégral de la machine.

Il a fallu ensuite niveler tant bien que mal la structure de support du nid d’abeille, complètement maillé d’origine, et serrer correctement la plupart des écrous et vis…

Ensuite, alignent des miroirs. Ceux-ci ont les vis bloquées par de la colle chaude. Il a fallu tout enlever pour effectuer les réglages précis. J’ai alors pu faire les premiers test.

Puissance: 25% – Contreplaqué peuplier 4mm

Le résultat est très encourageant.

Entièrement en mode gravure, pour cette version

Ressusciter une découpeuse laser 40k chinoise

Episode 1

Début 2019, une connaissance avait acheté une découpeuse laser chinoise 4040, aussi appelle 40k. Il s’agit d’un modèle similaire à celui-ci:

Découpeuse laser 4040

Cette découpeuse a une surface de travail de 40 cm sur 40 cm, avec un tube laser de 50W. Son prix est un peu inférieur à 1’000 CHF. Sur les sites marchands chinois, il est précisé: « livraison gratuite »… mais bien souvent, cette livraison gratuite est dans le port maritime le plus proche… toutes les procédures de dédouanement et d’expédition vers la livraison définitive sont de la responsabilité du client…

Lors de la livraison, la découpeuse laser présentait un gros dommage dans un coin. Et le tube laser était cassé. De haute lutte, la personne qui avait commandé a pu obtenir un tube laser de rechange.

Entre-temps, cette connaissance a pris une excellente et onéreuse marque européenne (Trotec) et m’offert la laser chinoise. A moi de voir si je peux en tirer quelque chose. Cela fait donc 2 ans qu’elle est dans mon garage. Etant en train de réaménager mon garage en atelier (il s’agit de l’ancien local des pompiers… le garage est donc plus large et profond qu’un garage standard), c’est soit je remets en route la découpeuse, soit le l’élimine. Je suis en vacances et il pleut. Donc je vais tenter de sauver cette découpeuse. Avant de commencer, je précise que j’ai déjà une bonne expérience de base dans l’usage et l’entretien de découpeuses laser. Une découpeuse laser représente un danger… mais nous y reviendrons.

Première étape: j’ai construit un établi sur roulettes freinées pour l’accueillir. Le but étant de pouvoir déplacer facilement la machine. Un second plateau dessous a été ajouté, afin d’accueillir le système de refroidissement.

Seconde étape: faire l’état des lieux… et c’est pas joli-joli. Mécaniquement, il va y avoir du boulot pour optimiser le tout; c’est frustre. Les déchets de construction (limaille, morceaux de plastique,…) trainent dans tous les coins de la machine, les tubes de transport d’eau de refroidissement sont cuits alors qu’ils n’ont jamais été utilisés.

Troisième étape:

  • Retrait du tube laser CO2 cassé.
  • Nettoyage et désoxydage des fils de l’anode et de la cathode.
  • Nettoyage du logement du tube.
  • Retrait et remplacement des anciens tuyaux de refroidissement.
  • Positionnement du nouveau tube avant montage.

Pour remplacer le tube laser CO2, je me suis tourné vers les vidéos suivantes:

J’ai commencé par photographier la connexion de l’anode et de la cathode, pour la reproduire.

Ensuite, j’ai positionné le nouveau tube laser. J’ai nettoyé l’anode et la cathode en retirant les restes de silicone, en les brûlant, puis je les ai désoxydés en les passant au papier de verre fin.

Il est temps de penser au système de refroidissement du tube laser. La découpeuse est fournie avec une pompe à eau. Le refroidissement du tube laser se fait en effet par eau.

La température de l’eau ne devrait pas excéder 22°C. Le garage est frais et je vais ajouter un réservoir de 25 litres d’eau distillée pour faire tampon. Pour ce faire, je vais récupérer une cuve de 30 litres que j’ai achetée en 2004 pour y brasser une nouvelle cuvée de bière, et que je n’ai jamais utilisée. Elle traînait depuis dans ma cave.

La cuve ne sera pas remplie en entier pour laisser de la place pour d’éventuels pack réfrigérants, si besoin. Dans un premier temps, un autocollant-thermomètre pour aquarium fera l’affaire. A terme, un monitorage via Arduino et sonde de température est envisagé. Si besoin, j’utiliserai un système de watercooling pour ordinateur pour baisser la température de l’eau. L’idée est d’éviter l’achat d’un refroidisseur industriel. Je pense que l’ajout de packs de congélation devrait faire l’affaire.