3D-Reliefgravur einrichten und verwenden – LP5

3D-Graustufenprägung ist eine neue Funktion in der LDS-Software von LaserPecker. Diese Funktion kann mit der LaserPecker LP5-Maschine verwendet werden. In Kombination mit der LP5 ermöglicht sie beeindruckende 3D-geprägte Gravuren auf Metall-, Stein- und Holzmaterialien. In diesem Leitfaden zeigen wir Ihnen alles, was Sie über die Nutzung dieser Funktion wissen müssen.

Was ist Laser-Prägung (3D-Graustufen-Prägung)?

Laser-Prägung ist eine Technik, bei der ein Laserstrahl verwendet wird, um ein erhabenes (3D) oder eingesenktes Design auf der Oberfläche eines Materials zu erzeugen, wodurch Textur und Tiefe entstehen. Im Gegensatz zur herkömmlichen Lasergravur, bei der Material meist entfernt wird, um ein flaches Bild oder einen Text zu erstellen, verändert die Laser-Prägung die Oberfläche, um ein fühlbares Muster zu erzeugen – ähnlich einem Stempel oder Relief. Die 3D-Graustufen-Prägung ist eine weiterentwickelte Form der Laser-Prägung, die von LaserPecker eingeführt wurde und mit der LP5 – der Laser-Präge-Maschine – verfügbar ist.

Welche Designs eignen sich für die Laser-Prägung?

Um den 3D-Prägeeffekt mit dem Laser zu erzielen, sind nicht alle Bilder geeignet. Sie benötigen sogenannte Tiefenkarten.

Eine Tiefenkarte ist ein Bild, das Informationen über den Abstand zwischen den Oberflächen von Objekten und dem Blickpunkt im Bereich der 3D-Computergrafik und der Computer Vision enthält.

Bei Graustufen-Tiefenkarten (eine der am häufigsten verwendeten Arten von Tiefenkarten) zeigen die Graustufen unterschiedliche Tiefen an: Dunklere Bereiche sind weiter vom Blickpunkt entfernt, während hellere Bereiche näher liegen.

Der Laser nutzt diese Informationen, um die Gravurtiefe zu variieren: Die helleren Bereiche werden höher bzw. erhabene Teile, die dunkleren Bereiche tiefer bzw. eingesenkte Teile, wodurch ein dreidimensionaler Effekt entsteht.

Eine Tiefenkarte ist ebenfalls eine Art Graustufenbild. Bei der Verwendung von LaserPecker für 3D-Prägung ist es nicht immer erforderlich, mit einer Tiefenkarte zu gravieren. Solange das Graustufenbild einen starken räumlichen Kontrast aufweist (klare Schatten und Hervorhebungen), kann es ebenfalls gute Gravurergebnisse liefern.

Der folgende Vergleich zeigt ein unbearbeitetes Graustufenbild (links) und die daraus konvertierte Tiefenkarte (rechts). Wie zu sehen ist, wirkt das Gravurergebnis mit der Tiefenkarte feiner und vielschichtiger, während das Ergebnis des Graustufenbilds etwas weniger ausgeprägt ist.

Wenn ein normales Bild in ein Graustufenbild umgewandelt wird und die Graustufenverteilung zu gleichmäßig ist bzw. keine deutlichen Unterschiede aufweist, ist das Bild nicht für Reliefgravuren geeignet. Das daraus resultierende Gravurergebnis weist nur eine geringe Tiefenwirkung auf und wirkt weniger plastisch.

So erhalten Sie Tiefenkarten

(1) Sie können Tiefenkarten aus dem Internet oder von der LaserPecker CraftZone herunterladen und in LDS importieren.

(2) Erstellen Sie Tiefenkarten mit Software von Drittanbietern und importieren Sie diese anschließend in LDS.

(3) Das mit dem LaserPecker LP5 gelieferte USB-Laufwerk enthält einige Projektdateien für die Prägung.

Welche Materialien eignen sich für die Laser-Prägung

Laser-Prägung funktioniert am besten auf Materialien, die auf kontrollierte Hitze und Oberflächenveränderung reagieren. Ideal sind Holz, Stein, Schiefer, Messing usw. Diese Materialien ermöglichen es dem Laser, erhabene oder eingesenkte Texturen präzise zu erzeugen.

• Holz
• Stein
• Messing
• ....

Bei der Verwendung der Funktion 3D-Graustufen-Prägung auf Holz oder Metall wird empfohlen, Materialien mit geringerer Härte zu wählen, um einen 3D-Prägeeffekt zu erzielen. Achten Sie darauf, die Gravurleistung und -tiefe nicht zu hoch einzustellen, da sonst Holzmaterialien verkohlen können.

Zusätzlich zur Verwendung des Relief-Effekts, um 3D-Ergebnisse zu erzielen, kann auch die tiefenbasierte Gravur mit Dithering hervorragende Ergebnisse liefern, wie unten gezeigt.
Der detaillierte Gravurprozess wird hier nicht beschrieben. Über den untenstehenden Link können Sie jedoch eine Schritt-für-Schritt-Anleitung und Tipps zur Erstellung von 3D-Gravureffekten mit der LaserPecker LP5 unter Verwendung der Dithering-Methode einsehen.

Holzprägung mit einem Lasergravierer – Ein Anfängerleitfaden

So starten Sie die Laser-Prägung in LDS

Wählen Sie das Muster aus, gehen Sie zu „Effekt > 3D-Graustufen-Prägung“ und wählen Sie anschließend Hochprägung oder Tiefprägung aus.

Tiefprägung & Hochprägung

Tiefprägung bezeichnet eine Lasergravurtechnik, bei der Material direkt in der Form eines gewünschten Musters oder Designs durch Laserablation entfernt wird. Dieser Prozess erzeugt ein Design, das in die Oberfläche eingraviert ist und im Vergleich zum umliegenden Material vertieft erscheint.

Hochprägung hingegen basiert ebenfalls auf Laserablation, entfernt jedoch die Bereiche um das Muster herum und nicht das Muster selbst. Dadurch erscheint das Design über die umgebende Oberfläche erhoben, wodurch ein geprägter Effekt entsteht.

Anzahl der Schichten festlegen

Die Anzahl der Schichten gibt an, wie viele Prägeschichten angewendet werden. Eine Erhöhung der Schichtanzahl verstärkt den Prägeeffekt, verlängert jedoch auch die Verarbeitungszeit. Umgekehrt reduzieren weniger Schichten die Verarbeitungszeit, können aber zu einem weniger ausgeprägten Prägeeffekt führen.

Zudem vertieft eine höhere Schichtanzahl die Lasergravur auf der Materialoberfläche. Für die Anzahl der Schichten kann jede ganze Zahl zwischen 0 und 254 gewählt werden.

Vorschau des Gravureffekts

Im Einstellungsbereich für die Lasergravur können Sie den Gravureffekt jeder einzelnen Schicht über die Option „Layer Preview“ ansehen. So können Sie den Gravurinhalt für die gewählte Anzahl an Schichten visualisieren.

Wenn die ersten oder letzten Schichten komplett schwarz oder weiß erscheinen, sollten Sie die Schichtanzahl anpassen, um die Gravurzeit zu verkürzen.

Schichtanzahl: 50

Schichtanzahl: 100

Gravureinstellungen

Die Gravureinstellungen ähneln denen der normalen Gravur und erfordern Anpassungen der Laserquelle, Frequenz (bei Verwendung einer 1064-nm-Quelle), Auflösung, Leistung, Tiefe und Schichthöhe. Leistung und Tiefe beeinflussen die Gravurtiefe. Außerdem erhöht eine größere Tiefe die Gravurzeit jeder einzelnen Schicht. Eine höhere Auflösung sorgt für feinere und tiefere Übergänge, verlängert jedoch ebenfalls die Gravurzeit. Die Schichthöhe gibt die Dicke jeder Schicht an und kann zwischen 0,01 und 1 mm liegen. Sie entspricht auch dem Abstand, um den der elektrische Ständer nach der Gravur jeder Schicht nach unten fährt.

Wenn die Gravurtiefe zu gering ist oder Sie tiefere Übergänge wünschen, versuchen Sie, Leistung und Tiefe zu erhöhen. Ist die Gravur zu tief, können Sie entsprechend die Leistung oder Tiefe reduzieren. Für optimale Ergebnisse wird allgemein eine Schichthöhe von 0,01 mm empfohlen.

Beim Gravieren weicher Materialien kann die Tiefe jeder Schicht 0,01 mm überschreiten, was dazu führen kann, dass die Maschine den Fokus verliert und das Gravurergebnis beeinträchtigt wird. In diesem Fall sollten Sie die Schichthöhe erhöhen.

Für die Gravur der mit dem LaserPecker LP5 gelieferten Messingmünze empfehlen wir folgende Einstellungen: 4K-Auflösung, 1064‑nm-Faserlaser, Frequenz 60 kHz, Leistung 100, Tiefe 30 und eine Schichthöhe von 0,01 mm. Geschätzte Zeit: über 5 Stunden.

Wenn Sie bessere Gravurergebnisse mit tieferen Übergängen erzielen möchten und die Zeit keine Rolle spielt, können Sie diese Einstellungen ausprobieren: 8K-Auflösung, 1064‑nm-Faserlaser, Frequenz 60 kHz, Leistung 100, Tiefe 30 und eine Schichthöhe von 0,01 mm. Geschätzte Zeit: über 8 Stunden.

Für die Gravur des Schiefer-Untersetzers empfehlen wir folgende Einstellungen: 4K-Auflösung, 1064‑nm-Faserlaser, Frequenz 30 kHz, Leistung 100, Tiefe 20 und eine Schichthöhe von 0,01 mm. Geschätzte Zeit: über 10 Stunden.

Vorsichtsmaßnahmen vor dem Start der 3D-Graustufen-Prägung

Verwendung eines USB-Sticks

Da Präge-Dateien oft groß sind, wird empfohlen, für die 3D-Graustufen-Prägung einen USB-Stick zu verwenden. Um Wartezeiten zu minimieren, kann die .lpb-Datei zuvor auf einen USB-Stick importiert werden. Diese Methode gewährleistet effiziente und stabile Prägevorgänge.

Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsventilators

Wir empfehlen die Nutzung eines Hochgeschwindigkeitsventilators, um die Gravuroberfläche staubfrei zu halten. Während des Prägevorgangs können je nach Material Metallstaub oder Rauch entstehen.

Um eine saubere Gravurumgebung zu gewährleisten und bessere Ergebnisse zu erzielen, empfehlen wir, einen Hochgeschwindigkeitsventilator neben das Gravurmaterial zu stellen. Dadurch bleibt die Materialoberfläche über einen längeren Zeitraum staubfrei.

Verwendung des L-förmigen Positionierers oder anderer Positionierer

Wir empfehlen die Verwendung eines Positionierers, um langfristige Verschiebungen durch Vibrationen oder Unachtsamkeit während des Gravurprozesses zu verhindern.

Nach der Laser-Prägung

(1) Behandlung von Holz nach der Prägung

Eine Nachgravur mit einem 1064-nm-Laser bei geringer Leistung und geringer Gravurtiefe hilft, verbrannte gelbe Rückstände auf der Oberfläche zu reinigen und zu entfernen.

(2) Behandlung von Metall nach der Prägung

• Vermeiden Sie es, das gravierte Metall sofort zu berühren, da es heiß ist. Achten Sie darauf, Verbrennungen zu vermeiden.
• Aufgrund der 20-W-Leistung des LP5-Faserlasers kann möglicherweise nicht derselbe Prägeeffekt wie bei einem Hochleistungs-Laser erzielt werden. Eine Nachgravur mit einem 1064-nm-Laser bei geringer Leistung und geringer Gravurtiefe kann helfen, Rückstände auf der Oberfläche zu entfernen und den Prägeeffekt zu verstärken.
• Bei Messing sollte ein professionelles Schwefelsäure-Reinigungsmittel in einer spezifischen Konzentration zum Einweichen der Oberfläche verwendet werden.
• Bei anderen Metallen sollte die Oberfläche nach der Prägung poliert werden, um das beste Ergebnis zu erzielen.