Klasse Zukunft

Laser Cutter

Laser Cutter

Mit dem Laser Cutter könnt ihr individuell designte Produkte aus verschiedenen Materialien wie Holz, Acryl oder Glas herstellen und verzieren.

Aus der Schülerfirmenpraxis

„Eine gewisse Professionalität haben wir uns bei der Gravur von Metall- und Holzkugelschreibern erarbeitet. Ungewöhnlich und beeindruckend für unsere Kunden bleiben auch individuell gravierte USB-Sticks aus Holz.“

Thorben
Schüler der Gesamtschule Peter Joseph Lenné Potsdam

Aktuelles aus der Arbeitswelt

Laser Cutter werden in der Industrie insbesondere für die Bearbeitung von metallischen Werkstoffen wie Edelstahl und Aluminium, aber auch von Textilien genutzt. Vor allem die Automobilindustrie und deren Zulieferer:innen verwenden die Technik, um sehr präzise und anspruchsvolle Schnitte an Metallteilen vorzunehmen.

Berufszweige

  • Maschinenbediener:in
  • Programmierer:in Laseranlagen
  • Mitarbeiter:in Makerspace
  • Hardware Manager:in
  • Technische:r Konfektionär:in

Laser Cutter in Schülerfirmen
So funktioniert es

Der Laser Cutter schneidet oder graviert unterschiedliche Materialien (in Platten-Form) sehr präzise. Folgendes Material eignet sich unter anderem dazu:

  • Holz, Mitteldichte Faserplatten (MDF-Platten), Kork, Filz
  • Karton, Papier
  • Acryl, Plexiglas, Glas
  • Metall (kann mit einigen Geräten nur graviert werden)

Für die Entwicklung von Produkten müssen zunächst Vektorgrafiken am PC erstellt werden. Vektorgrafiken werden durch Linien und Punkte dargestellt, die ggf. ausgefüllt werden können. Insbesondere komplizierte Bilder, in denen Farben ineinanderlaufen, sind dabei schon eine Herausforderung. Für die Erstellung einer Vektorgrafik stehen verschiedene, auch kostenfreie Programme online zur Verfügung. Zusätzlich könnt ihr mithilfe von Bilddateien Vorlagen für Verzierungen eurer Produkte erstellen.

Anwendungsmöglichkeiten in Schülerfirmen

Die Arbeit mit dem Laser Cutter bietet euch viele Möglichkeiten für die Herstellung und Bearbeitung individualisierter Produkte. So könnt ihr Gegenstände wie z. B. Gläser oder Stifte mit Bildern, Schriftzügen und Symbolen versehen oder ganz neue Produkte designen und gestalten. Dazu zählen Schlüsselanhänger, Boxen aus Holz oder anderen Materialien, Würfel, Windlichter und vieles mehr.

Die große Auswahl an Materialien gibt euch Freiraum zum Experimentieren und zum kreativen Gestalten. Weitere Vorteile sind die Schnelligkeit und Präzision der Bearbeitung, wodurch ihr hohe Stückzahlen in kurzer Zeit erreichen und qualitativ hochwertige Produkte herstellen könnt.

Voraussetzungen und Rahmenbedingungen

Anschaffung von Hard- und Software

  • Laser Cutter sind ab rund 15.000 Euro erhältlich. Es bietet sich an nachzufragen, ob ein Makerspace, eine Bürgerwerkstatt oder eine Bildungseinrichtung in der Nähe ein Gerät besitzen, das ihr mitbenutzen könnt, oder, ob ihr euch für einen Kauf zusammenschließen könntet. Dies bietet den Vorteil, dass mehrere Menschen von der Technik profitieren können.
  • Bei der Auswahl des Laser Cutters ist zu beachten, welche Funktionen und Leistungen für euer Projektvorhaben wichtig sind. Die Gerätmaße bestimmen, wie groß die Teile sein können, die ihr bearbeitet. Wichtig ist auch zu wissen, welche Materialien das Gerät bearbeiten kann und welche Dicke diese aufweisen dürfen.
  • Grundsätzlich dürfen nur Laser Cutter verwendet werden, die über eine automatische Abdeckung (Laserschutz) verfügen, sodass der Laserstrahl sofort ausgeht, wenn die Haube geöffnet wird. Dies ist eher bei CO2-Lasern als bei UV-Lasern der Fall.
  • Zusätzlich wird eine Absauganlage benötigt, deren Filter regelmäßig (ca. 2x pro Jahr) gewechselt werden müssen.
  • Neben dem Laser Cutter benötigt ihr einen Rechner oder ein Notebook (mit Internetanschluss, falls das Grafikprogramm nicht zum Download zur Verfügung steht). Der Anschluss zum Laser Cutter erfolgt je nach Modell über USB oder ein Gerätenetzwerk.
  • Software gibt es kostenfrei als Open Source Variante oder kann gekauft werden. Ihr benötigt ein Vektor-Grafikprogramm sowie einen Converter, um Dateien zu erstellen, die der Laser Cutter verarbeiten kann.
  • Für das Gravieren von runden Gefäßen wie Gläsern oder Flaschen muss meist eine Rotationseinheit zusätzlich eingebaut werden. Informiert euch im Fachhandel oder bittet in einem Makerspace oder bei einem Unternehmen in der Nähe nach Unterstützung.

Fachliches Know-how und pädagogische Begleitung

  • Bei Lieferung des Laser Cutters sollte auf jeden Fall eine Einweisung in den Aufbau und in die Bedienung des Gerätes in Anspruch genommen werden.
  • Zu Beginn können fertige Datei-Vorlagen aus dem Internet verwendet werden. Das eigene Konstruieren sollte jedoch euer Ziel sein. Dies zu lernen, ist zeitaufwendig. Holt euch Unterstützung für die ersten Schritte und fragt im Makerspace, bei Unternehmen oder bei einer Lehrkraft nach.

Räumliche Voraussetzungen und weitere Ausstattung

  • Wenn ihr nicht im Makerspace seid, benötigt ihr einen Technikraum, zu dem ihr sowie eure Lehrkräfte Zugriff haben.
  • Bei der Auswahl und Einrichtung des Raumes gilt es, die Größe des Gerätes und die Einrichtung einer Absauganlage zu berücksichtigen.
  • Der Laser Cutter kann auf einem Rollwagen gelagert werden, damit das schwere Gerät mobil ist. Der Rollwagen kann zudem als guter Abstellort für Wasserkühlung und einen externen Kompressor für Luftzufuhr/-abfuhr dienen.
  • Da der Kompressor laut ist, sollten Raumnutzungszeiten festgelegt werden, um andere in dem Raum nicht zu stören.

Schritt für Schritt zum Produkt

Legt eure Produktidee fest

Welches Produkt wollt ihr in der Schülerfirma anbieten? Wie groß soll es sein und aus welchem Material soll es bestehen? Am besten fertigt ihr eine Skizze an und zeigt sie euren Mitschüler:innen für Feedback. Auf diese Weise könnt ihr auch bestimmen, welche Geräteeigenschaften des Laser Cutters für euer Vorhaben erforderlich sind.

Erstellt mit einem Grafikprogramm eine Vektordatei

Vektor-Grafikprogramme gibt es online kostenfrei bzw. -pflichtig zum Download. Wählt in Absprache mit einer Lehrkraft eines aus, in das ihr euch gemeinsam einarbeitet. Wenn ihr die Möglichkeit habt, besucht einen Workshop oder fragt bei einem Unternehmen in der Nähe nach Unterstützung.

Mit dem Grafikprogramm legt ihr fest, an welcher Stelle Material abgetragen oder durchtrennt wird. Für das Schneiden und Markieren werden Vektorgrafiken (DXF-, SVG- oder PDF-Dateiformat) erzeugt. Für Gravuren erstellt ihr Rastergrafiken, also Bilddateien (BMP, JPG oder PNG-Dateiformat).

Nutzt einen Converter für die weitere Verarbeitung

Der Converter dient dazu, die Bewegung und Leistung eures Lasers zu programmieren. Entweder fährt der Laser an den Linien der Vektorgrafik entlang und ihr ordnet dieser Bewegung die Geschwindigkeit und Leistung des Lasers zu, oder ihr gebt die Leistung und Geschwindigkeit an, mit der die Rastergrafik graviert wird. Falls ein solches Programm nicht im Lieferumfang des Laser Cutters enthalten ist, gibt es online auch kostenfreie zum Download (z.B. RD Works, VisiCut).

Übertragt die Daten

Ähnlich wie beim Drucken muss nun eine Verbindung zwischen PC und Laser Cutter erfolgen, damit die Schneid- und Gravurdaten übermittelt werden. Dies kann je nach Gerät und Infrastruktur an der Schule über einen USB-Anschluss / -Kabel oder ein eingerichtetes Netzwerk erfolgen.

Setzt das Material ein

Nun könnt ihr das Holz, die Acrylplatte oder ein anderes Material eurer Wahl im Gehäuse auf der Schneidfläche des Laser Cutters platzieren. Die Position ist entweder durch das Converter-Programm vorgegeben oder muss im Vorfeld eingestellt und mithilfe einer Gerätekamera optisch platziert werden.

Nehmt Einstellungen am Laser Cutter vor

Bevor die Bearbeitung startet, habt ihr noch die Möglichkeit, am Laser Cutter die Höhe des Laserkopfes einzustellen und den Fokus zu setzen.

Startet den Laservorgang

Nach dem Einsetzen und Positionieren des Materials könnt ihr bei geschlossener Haube mit dem Lasern beginnen. Falls ihr gravieren und schneiden wollt, solltet ihr mit dem Gravieren beginnen.

Macht den Feinschliff, nehmt Verbesserungen vor und fertigt weitere Produkte

Da Laser Cutter qualitativ hochwertige Produkte mit feinen Konturen ausgeben, ist ein Nachschleifen meist nicht notwendig. Falls ihr die geschnittenen und gravierten Produkte weiterverarbeiten möchtet (zusammensetzen / -kleben, bemalen o. ä.), könnt ihr damit nun fortfahren.

Seid ihr mit dem Produkt noch nicht ganz zufrieden? Passt die Grafikdateien an oder variiert die Geräteeinstellungen, um ein besseres Ergebnis zu erzielen.

Checkliste – Darauf müsst ihr achten

Nutzt den Laser Cutter nur in Anwesenheit einer technisch eingearbeiteten Aufsichtsperson.
Beachtet die Herstellerhinweise.
Lasst das Gerät niemals unbeaufsichtigt laufen. Es besteht Brandgefahr.
Arbeitet am besten nacheinander in kleinen Gruppen.
Aktiviert die Absauganlage während des Schneidens.
Die unsichtbare Laserstrahlung kann zu Schädigungen von Haut und Augen führen. Die Maschinen sind daher mit einem Gehäuse versehen, das sich erst öffnet, wenn der Laserstrahl nicht mehr aktiv ist.
Nutzt nur Material, das von eurer Maschine bearbeitet werden kann. Die Software-Einstellungen müssen auf das Material abgestimmt sein. Beginnt bei der Nutzung neuen Materials am besten mit einem kleinen Testschnitt.

Mit Laser Cuttern lernt ihr folgende Skills

  • Technisches Verständnis
  • Grafisches Vorstellungsvermögen
  • Präzises Arbeiten
  • Räumliches Denken

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