Si tratta di un forno per la rifusione del vetro per produrre oggetti artistici; ma potrebbe essere usato anche per la cottura e/o la ricottura di alcune ceramiche in quanto testato fino a 1000 gradi (finora...)
Forno con quadro di regolazione
La struttura è costituita da 2 cassette uguali in lamiera verniciata e da un anello metallico (quello blu) che fa da distanziatore e da elemento di fissaggio delle due prime parti che si aprono a conchiglia.
Forno aperto
L'isolamento è dato da diversi strati di "feltro" di fibroceramica, sovrapposti fino a raggiungere uno spessore di circa 8 cm.
Gli elementi riscaldanti sono 4 resistenza a spirale in tubi di quarzo per un totale di 2800w massimi, più che sufficienti a riscaldare il volume interno del forno chiuso in circa un'ora; non serve maggiore velocità, è sufficiente arrivare alla temperatura necessaria, anche lentamente.
Gli elementi che sostengono le resistenze sono in lamierino di acciaio inox che sopporta temperature anche superiori ai 1000 gradi.
Soffitto della camera del forno
Il tipo di fibroceramica che ho usato quando è nuovo è di color marrone perchè impregnato di sostanze leganti. Alla prima accensione le sostanze leganti si bruciano producendo fumo, ma dopo questa "cottura" la fibra diventa quasi bianca e più friabile, ma non produce più alcun fumo.
Per gestire il ciclo di fusione del vetro é necessario controllare la temperatura e regolare l'apporto di calore di conseguenza: allo scopo uso una scheda elettronica (una PLC) che permette di impostare un ben preciso ciclo di cottura (per esempio per il vetro è una spezzata a 7 segmenti) con delle fasi di riscaldame lente poi veloci ma soprattutto un raffreddamento molto lento a cavallo di uno specifico intervallo di temperatura, altrimenti il vetro si spezzerebbe inevitabilmente.
Quadro elettrico
Lato posteriore del forno con scatola di ingresso dei cavi e sede del regolatore dimmer
Per gestire le resistenze è presente anche un regolatore dimmer grazie al quale è possibile una regolazione lineare e continua della potenza delle resistenze. La cosa è particolarmente utile nella fase di raffreddamento nella quale sarebbero deleteri continui sbalzi di temperatura. Con la PLC è possibile applicare un colcolo PID che modulando la potenza delle resistenze permette di regolare con sufficiente precisione la temperatura.
Stampo in ceramica per vetrofusione
Preparazione di una semplice vetrofusione per un test di collaudo
Quando la temperatura è al massimo (in questa fusione è arrivata a 880C°) si può anche aprire per qualche breve istante il forno, in questa fase il vetro è un liquido denso e viscoso per nulla fragile, e si vede come si sia adagiato sullo stampo.
Si tratta di una macchina CNC (computer numerical control) che può incidere e/o tagliare vari materiali come legno sottile, carta e alcune materie plastiche, mediante un laser a CO2.
Esistono molti incisori laser fatti in Cina che si possono acquistare già pronti con qualche centinaio di Euro. Allora perchè costruirne uno da zero spendendo probabilmente di più, oltre che dedicandovi molto tempo? Per cercare di ottenere un risultato migliore in termini di precisione, qualità e durata, oltre che per poter sfruttare il laser su una superficie utile maggiore di quella degli incisori lowcost made in Cina.
Inoltre ho scelto di "investire" soprattutto sulla parte meccanica , punto debole degli incisori cinesi, piuttosto che sulla potenza della fonte laser perchè con una meccanica di qualità è possibile sfruttare al meglio il laser, nel senso che, a seconda dell'uso, si può lavorare con grande velocità su tutta superficie (es.: taglio di carta o cartoncino o plasticha sottile per fare scritte, stencil ecc...) o al contrario sfruttare la grande precisione su oggetti molto piccoli ( es.: per modellismo, elettronica...).
Oltretutto la fonte laser (che su questa CNC è un tubo laser al CO2 da 40W, acquistato ovviamente dalla Cina su eBay!) si potrebbe facilmente sostituire con una più potente (anche oltre i 100W...) quando ne avessi necessità.
La struttura è un armadio elettrico in metallo, usato in orizzontale, di 60 x 100cm di fondo che è diventata la base. L'area di lavoro utile è di poco inferiore: circa 50 x 75 cm.
Sulla porta ho aperto una finestra e vi ho incollato un sottile pannello di plexiglass.
Il fatto che il laser operi in un "contenitore" chiuso è praticamente indispensabile, sia per questioni di sicurezza (il laser CO2 è invisibile e pericoloso soprattutto per gli occhi!) sia per i fumi che si liberano durante il suo lavoro; se si taglia del plexiglass l'effetto del laser sullo stesso è quello di vaporizzarlo, è necessario quindi aspirare i fumi ed espellerli all'esterno della stanza.
Il tubo laser é montato all'esterno, sul retro e il raggio entra attraverso una piccola apertura ad ok.
tubo laser con primo specchio, fisso, che invia il raggio all'interno
secondo specchio, mobile, solidale all'asse X
Come in molti tgliolaser CNC (anche in quelli industriali) la fonte laser rimane ferma ed è solo il raggio laser ad essere per così dire "trasportato", mediante degli specchi che lo reinviano fino alla testa mobile. Il raggio laser emesso dal tubo è invisibile e ha un diametro di pochi millimetri. Nella testa mobile si trova la lente che focalizza il raggio concentrando tutto il suo calore in un raggio sottilissimo che riesce a tagliare o incidere. Contemporaneamente dall'ugello esce, oltre al fascio laser, aria compressa che rende molto più rapido il taglio perchè asporta il materiale che il laser brucia (legno...) o vaporizza (plexiglass...)
il tubo spiralato porta aria compressa all'ugello.
supporto regolabile per il terzo specchio, sulla testa mobile
La testa mobile si muove su un sistema di assi cartesiani X e Y. I movimenti avvengono con carrelli a ricircolo di sfere su guide lineari di precisione.
Il movimento è dato da motori passo passo mediante cinghie dentate ma con un passaggio di riduzione di giri per aumentare la risoluzione dei movimenti
specchio nella testa mobile
L'oggetto da tagliare o incidere deve essere messo a una distanza ben precisa dalla lente focalizzatrice e deve essere in piano: la base di appoggio è a griglia e si può alzare o abbassare manualmente.
griglia di apooggio smontata
La griglia di appoggio è nella sua sede
Esempio di oggetti realizzati (per modellismo... legno da 2 e 3 mm)
prova di taglio in miniatura di impiallaccio di legno da 0,5mm
addobbi natalizi, polistirolo da 10mm
Per questioni di spazio (e per non annoiare nessuno) ho omesso molti "particolari" costruttivi...
ma sono a disposizione per condividere esperienze e idee in merito.
Di seguito darò qualche idea su come si può costruire una semplice piegatrice manuale per piegare pannelli in plexiglass e altre materie plastiche termodeformabili.
E' solo uno dei tanti modi in cui si potrebbe costruire, sicuramente si potrebbe migliorare e sono aperto a critiche o consigli in merito.
Raccomando chiunque si cimentasse nella costruzione di qualcosa di simile, di porre la massima attenzione alla realizzazione delle parti elettriche in quanto la resistenza usata è alimentatra con 220 volt, quindi potenzialmente molto pericolosa. Occorre curare con la massima attenzione gli isolamenti e comunque la carcassa della piegatrice deve essere collegata alla messa a terra, per ogni eventualità di rottura della resistenza.
In realtà più che di una piegatrice si dovrebbe parlare di un riscaldatore localizzato, infati il principio che permette di piegare il plexiglass in modo netto è quello di riscaldarlo in modo localizzato lungo una linea e poi piegarlo manualmente (in questo caso) della misura voluta. In pratica una resistenza elettrica è contenuta in un profilato di alluminio che ne scherma la radiazione terrmica ed eccezione di una fessura; appoggiando il pezzo da piegare su questa fessura e facendo scaldare la resistenza per un tempo adeguato si causa un riscaldamento della striscia esposta suficiente a renderlo morbido e piegabile a piacere. Successivamente basta mantenere il pezzo nella posizione voluta per il tempo sufficente a farlo raffreddare e manterrà la piega in modo definitivo.
La "carcassa" è una sezione di canalina in alluminio di sezione circa 10x12 cm. E' in alluminio perchè in plastica non resisterebbe al calore che comunque in parte si trasferisce alla superfice esterna.
La resistenza è del tipo a filo spirale in tubo di quarzo. Questo tipo di resistenza è economico ma sopratttto si riscalda rapidamente.
La resistenza è sospesa in una sezione di tubo quadrato (di 4x4 cm) nel quale è presente una apertura longitudinale uguale ad un'altra fessura uguale sul coperchio della canalina.
il tubo portaresistenza è accoppiato al coperchio della canalina in modo che le aperture siano allineate ma tra i due c'è una strato di isolante termico che in questo caso è una specie di "feltro" in fibroceramica (reperibile nei negozi di edilizia) anche questo con una apertura identica (circa 1cm di larghezza, lunga quanto la resistenza, nel mio caso 45cm). Per tenere il tubo di quarzo in posizione ho usato la stesso feltro in fibroceramica tagliando un quadrato con un foro centrale delle opportune dimensioni.
I collegamenti elettrici alla resistenza sono fatti su degli isolatori che tengono in posizione la resistenza senza fare contatto con la canalina in alluminio.
Tutto lo spazio libero rimasto tra la il tubo quadrato e il corpo della canalina è riempito in "cotone" di fibroceramica, questo trattiene gran perte del calore ed evita che la carcassa diventi mai eccessivamente e pericolosamente calda.
La parte elettrica di controllo è data da un semplice temporizzatore tipo: "luce scale" e da un pulsante per far partire il timer. Facendo delle prove si può trovare il tempo giusto per i diversi spessori che si vogliono piegare.
Per esempio questo ritaglio di plexiglass è spesso 5 mm, la resistenza deve funzionare per circa 60 secondi dopo di chè si può facilmente piegare il pezzo.
Si può vedere come la resistenza lasciata funzionare a lungo diventi incandescente, ma in genere non è necessario arrivare a tale riscaldamento perchè il plexiglass si rovinerebbe in superficie.
