xTool X1 – Ach du Scheiße, was für ein Monster! CO₂, Diode, MOPA, UV und Fiber in einem Lasersystem

Zugegeben, so beginnen unsere Artikel normalerweise nicht. Aber als wir uns genauer angesehen haben, was xTool mit dem X1 gebaut hat, war genau das ziemlich nah an unserer ersten Reaktion.
Denn der X1 ist nicht einfach ein weiterer Laser mit mehr Leistung oder einer größeren Arbeitsfläche. xTool kombiniert hier Technologien, die wir bisher überwiegend aus unterschiedlichen Maschinen kennen, zu einem gemeinsamen System.

xTool X1 – Ein Lasersystem, viele Möglichkeiten

Wer sich intensiver mit Lasern beschäftigt, kennt das Problem: Den einen Laser für alles gibt es eigentlich nicht.

Ein Diodenlaser eignet sich hervorragend für viele klassische Gravur- und Schneidarbeiten. Für Metall ist ein Faser- oder MOPA-Laser die bessere Wahl. Bei Glas und empfindlichen Kunststoffen spielt wiederum ein UV-Laser seine Stärken aus. Und wenn dickere Materialien wie Holz oder Acryl geschnitten werden sollen, führt häufig kaum ein Weg an einem leistungsfähigen CO₂-Laser vorbei.

Die Konsequenz war bisher meist ziemlich eindeutig:

Mehr Möglichkeiten bedeuteten auch mehr Maschinen.

Mit dem neuen xTool X1 versucht xTool genau dieses Prinzip aufzubrechen.

Und dabei geht es nicht einfach darum, mehrere Laserköpfe in ein großes Gehäuse zu packen.

LaserSwap – die Laserquelle wird zum Modul

Eine der interessantesten Entwicklungen des xTool X1 nennt sich LaserSwap™.

Das Grundprinzip klingt zunächst erstaunlich einfach: Laserquelle und eigentliche Bearbeitungseinheit werden voneinander getrennt.
In der Galvo-Bearbeitungseinheit des X1 befindet sich bereits ein 20-W-Diodenlaser. Weitere Laserquellen können als separate Module an der Maschine eingesetzt werden.

Damit deckt der X1 Laserarten ab, für die normalerweise mehrere vollkommen unterschiedliche Maschinen benötigt würden.

Aber wie kann ein Laser an der Rückseite der Maschine gravieren?

Genau hier wird es technisch interessant.

Die zusätzlichen Laserquellen sitzen nicht direkt über dem Werkstück. Sie erzeugen lediglich den jeweiligen Laserstrahl.

Dieser wird über einen von xTool entwickelten Flying-Optikpfad zur gemeinsamen Galvo-Bearbeitungseinheit geführt. Dort übernimmt das Galvo-System die schnelle Ablenkung und Positionierung des Laserstrahls.

Der eigentliche Clou besteht also nicht darin, einen kompletten Laserkopf auszutauschen.

Stattdessen wird lediglich die benötigte Laserquelle gewechselt, während Galvo-System, Positionierung und Koordinatensystem gemeinsam genutzt werden.

Unterschiedliche Laser – aber immer dieselbe Position

Das klingt einfacher, als es technisch tatsächlich ist.

Ein UV-Laser verhält sich optisch völlig anders als ein Diodenlaser. Ein Faserlaser wiederum besitzt andere Eigenschaften als ein MOPA-Laser. Wellenlänge, Strahlqualität, Divergenz und Fokus unterscheiden sich.

Trotzdem müssen am Ende alle Laser exakt dort arbeiten, wo das Motiv innerhalb der Maschine positioniert wurde.

Dafür verwendet der X1 für jede Laserquelle ein eigenes Kalibrierungsmodell. Die unterschiedlichen Strahlen werden anschließend auf ein gemeinsames Bearbeitungskoordinatensystem abgestimmt.

xTool kombiniert dazu unter anderem Multi-Laser-Ausrichtung, Nah- und Fernfeldkalibrierung sowie eine Kompensation des Flying-Galvo-Systems. Laut Hersteller entstanden während der Entwicklung mehr als 50 Varianten des optischen Strahlengangs und es wurden über 1.000 Kalibrierungstests durchgeführt.

Für den Anwender soll davon möglichst wenig sichtbar sein.

Ein Objekt wird positioniert – und unabhängig von der verwendeten Laserquelle soll die Bearbeitung anschließend an derselben Stelle erfolgen.

Gerade bei Projekten, bei denen unterschiedliche Laserarten nacheinander benötigt werden, könnte das ein enormer Vorteil sein.

Galvo und große Arbeitsfläche – eigentlich immer ein Widerspruch

Der X1 löst noch ein zweites bekanntes Problem.

Galvo-Laser sind unglaublich schnell. Statt einen schweren Laserkopf über das Werkstück zu bewegen, lenken kleine Spiegel den Laserstrahl in Sekundenbruchteilen ab.

Der Nachteil:
Der Arbeitsbereich eines klassischen Galvo-Lasers ist begrenzt.
Bei großen Motiven muss das Werkstück deshalb verschoben oder das Motiv in mehrere Bereiche aufgeteilt werden.

Große CO₂- oder Diodenlaser arbeiten dagegen üblicherweise mit einem Gantry-System. Der Laserkopf fährt mechanisch über eine große Arbeitsfläche.
Das ermöglicht große Projekte, ist bei sehr vielen kleinen Bewegungen aber langsamer als ein Galvo.

xTool kombiniert beim X1 deshalb beide Verfahren.

Hybrid Motion – Gantry trifft Galvo

Das von xTool als Hybrid Motion™ bezeichnete System verbindet eine mechanische XY-Bewegung mit der optischen XY-Bewegung des Galvos.

Vereinfacht gesagt:

Das Gantry-System bewegt die komplette Galvo-Einheit an die richtige Stelle innerhalb der großen Arbeitsfläche.

Innerhalb dieses Bereiches übernimmt anschließend der extrem schnelle Galvo die eigentliche Gravur.

Ist der Bereich fertig, bewegt das Gantry-System die Galvo-Einheit weiter.

Das Besondere daran: Der Anwender muss ein großes Motiv nicht selbst in einzelne Bereiche zerlegen. Die Steuerung übernimmt Segmentierung, Pfadplanung und Synchronisation der Bewegungen automatisch.

Damit versucht xTool, zwei bisher gegensätzliche Eigenschaften miteinander zu verbinden:

die Geschwindigkeit eines Galvo-Lasers mit dem großen Arbeitsbereich eines Gantry-Lasers.

Und dann gibt es noch den CO₂-Laser

Interessant ist, dass sich das Konzept nicht auf die modularen Galvo-Laser beschränkt.

Der X1 verfügt zusätzlich über einen 55-W-CO₂-Laser, der vor allem für klassische Schneidarbeiten und tiefere Gravuren vorgesehen ist.

Damit entsteht innerhalb einer Maschine eine ziemlich ungewöhnliche Kombination.

Der CO₂-Laser übernimmt beispielsweise Schneidarbeiten in Holz oder Acryl, während der Galvo anschließend feine Texte, Logos oder andere Details gravieren kann.

Das Werkstück bleibt dabei in derselben Maschine.

Gerade bei aufwendigeren Projekten könnte das einen erheblichen Unterschied machen, weil Materialien nicht mehr von einer Maschine zur nächsten transportiert und erneut exakt positioniert werden müssen.

Warum das Konzept so spannend ist

Natürlich bleibt abzuwarten, wie sich der X1 später im praktischen Einsatz schlägt.

Auf dem Papier ist das Konzept aber tatsächlich außergewöhnlich.

Nicht unbedingt deshalb, weil xTool möglichst viele verschiedene Laser in eine Maschine eingebaut hat.

Die wesentlich spannendere Idee dahinter ist die modulare Architektur.

Wer heute beispielsweise hauptsächlich Holz bearbeitet, benötigt vielleicht noch keinen UV- oder MOPA-Laser. Ändern sich später die Anforderungen, soll eine weitere Laserquelle ergänzt werden können, ohne dafür eine komplett neue Maschine mit eigenem Gehäuse, Galvo-System, Kamera und Steuerung anschaffen zu müssen.

Und genau darin könnte langfristig die eigentliche Stärke des X1 liegen.

Ein Laser, der mit seinen Aufgaben wachsen kann

In den vergangenen Jahren wurden Lasersysteme immer vielseitiger.

Dual-Laser kombinierten bereits zwei verschiedene Laserquellen in einer Maschine. Moderne Kamerasysteme vereinfachten die Positionierung. Galvo-Systeme wurden schneller und die Bearbeitungsflächen größer.

Beim X1 geht xTool jetzt einen deutlichen Schritt weiter.

Die Maschine wird nicht mehr ausschließlich für eine bestimmte Laserquelle konstruiert. Stattdessen entsteht eine Plattform, die unterschiedliche Laserquellen in ein gemeinsames optisches und mechanisches System integriert.

Neue Anforderungen müssen damit nicht zwangsläufig bedeuten:

„Ich brauche einen neuen Laser.“

Vielleicht reicht irgendwann tatsächlich:

„Ich brauche ein anderes Lasermodul.“

Und genau das macht den xTool X1 für uns zu einer der interessantesten Laser-Neuvorstellungen der letzten Zeit.

Wir sind auf jeden Fall sehr gespannt darauf, wie sich dieses Konzept außerhalb der technischen Präsentationen im tatsächlichen Praxiseinsatz bewährt.

Denn am Ende zählt auch beim innovativsten Lasersystem nur eines:

Was lässt sich damit wirklich machen?