xTool X1 Hybrid Motion™ erklärt: Wie der Zielkonflikt zwischen Geschwindigkeit und Größe beim Lasergravieren überwunden wird

Jeder heute erhältliche Lasergravierer und Laserschneider basiert auf einem von zwei Bewegungssystemen: einem Gantry- oder einem Galvo-System. Beide haben ihre eigenen Stärken, stoßen jedoch irgendwann an ihre Grenzen. Der xTool X1 überwindet diese Grenzen mit einer neuen Architektur namens Hybrid Motion™. Die Technik dahinter ist einen genaueren Blick wert, denn die eigentliche Herausforderung bestand nie darin, Gantry und Galvo einfach im selben Gehäuse unterzubringen. Entscheidend war, zwei grundlegend unterschiedliche Bewegungssysteme wie ein einziges arbeiten zu lassen.

Der Zielkonflikt zwischen Geschwindigkeit und Größe

Herkömmliche gantrybasierte Laserschneider bieten eine große Arbeitsfläche und eignen sich daher ideal zum Schneiden und zur tiefen Bearbeitung von Holz, Acryl und Leder. Bei Aufträgen mit dichtem Text, komplexen Liniengrafiken oder zahlreichen kurzen Pfaden muss der Laserkopf jedoch ständig beschleunigen und abbremsen. Die mechanische Trägheit reduziert dabei den tatsächlichen Durchsatz.

Herkömmliche Galvo-Lasergravierer lenken den Strahl dagegen über schnell bewegliche Ablenkspiegel und eignen sich damit ideal für Logos, QR-Codes und feine Details. Dieser Geschwindigkeitsvorteil ist jedoch auf ein begrenztes Arbeitsfeld beschränkt. Größere Motive müssen daher meist aufgeteilt und das Material zwischen den Durchgängen neu positioniert und ausgerichtet werden.

Das Ergebnis ist ein Zielkonflikt, mit dem Anwender seit Jahren leben: Entweder wählen sie eine Großformatmaschine und nehmen eine langsamere Detailbearbeitung in Kauf, oder sie entscheiden sich für eine schnelle Galvo-Maschine und stoßen bei großformatigen Aufträgen an Grenzen. Zwei separate Maschinen lösen das Problem nicht wirklich – sie benötigen mehr Stellfläche, erzwingen Wechsel im Workflow und erhöhen das Risiko von Ausrichtungsfehlern.

Mechanisches Gantry-XY trifft auf optisches Galvo-XY

Das von xTool selbst entwickelte Hybrid Motion™ System des X1 vereint die mechanische XY-Bewegung eines Gantry-Systems und die optische XY-Bewegung eines Galvo-Systems auf einem einzigen Chassis zu einem koordinierten Vier-Achsen-System.

Die beiden Systeme teilen die Arbeit je nach Pfadtyp untereinander auf:

• Gantry X/Y bringt die Galvo-Scaneinheit über dem Zielbereich in Position.
• Galvo X/Y bearbeitet Texte, feine Linien und komplexe Details mit hoher Geschwindigkeit.

Ein einheitliches Steuerungssystem sorgt für kontinuierliche Bewegungen zwischen den Bereichen und eine durchgängige Strahlführung. So greifen beide Systeme nahtlos ineinander, anstatt nacheinander zu arbeiten.

Der X1 bietet mehr als nur seinen 55-W-CO₂-Laser. Zusätzlich unterstützt er einen optionalen blauen 20-W-Dioden-Galvo-Kopf. Darüber hinaus lassen sich verschiedene Laser-Packs einsetzen, darunter 30 W Faserlaser, 60 W MOPA und 5 W UV, um die Fähigkeiten der Maschine noch gezielter anzupassen.

Dank des Hybrid Motion™ Systems ermöglicht der xTool X1 schnelle und präzise Gravuren auf großen Formaten – ohne Kompromisse zwischen Größe und Geschwindigkeit.

Mehr als nur ein Geschwindigkeitsunterschied

Ein Gantry-System bewegt eine mechanische Struktur mit realer Massenträgheit, während ein Galvo-System einen leichten Spiegel ablenkt. Ihre Geschwindigkeitsprofile, Koordinatensysteme und Fehlereigenschaften unterscheiden sich grundlegend.

Würde man beide Systeme lediglich miteinander verschrauben, würden sich ihre Fehler nur addieren. Die tatsächlichen technischen Herausforderungen reichen deutlich tiefer:

• Vereinheitlichung der Koordinaten — mechanisches und optisches System nutzen denselben Referenzrahmen für die Bearbeitung.
• Pfadzuweisung — jedes Pfadsegment wird dem Bewegungssystem zugewiesen, das sich am besten dafür eignet.
• Zeitsynchronisierung — Neupositionierung und Strahlführung werden präzise aufeinander abgestimmt.
• Bewegungskompensation — unterschiedliche Fehlerquellen verschiedener Pfade und Bereiche werden korrigiert.
• Langzeitstabilität — ein hochsteifes Chassis gewährleistet die Ausrichtungsgenauigkeit beider Pfade über die gesamte Lebensdauer der Maschine.

All das lässt sich nicht lösen, wenn Mechanik, Elektronik, Optik und Steuerungssoftware getrennt betrachtet werden. Sie müssen von Anfang an als ein gemeinsames System entwickelt werden.

Unsere Lösung: Das Zusammenspiel von Algorithmen und Konstruktion

Vier-Achsen-Bewegungssteuerung neu entwickelt

Ein einheitlicher, koordinierter Vier-Achsen-Steuerungsalgorithmus sorgt dafür, dass Gantry und Galvo in Echtzeit gemeinsam denselben Auftrag bearbeiten:

• Aufgabensegmentierung — das Design wird in Bereiche unterteilt, die der Galvo von einer einzigen Gantry-Position aus abdecken kann.
• Pfadplanung — der Verfahrweg des Gantry-Systems wird optimiert, um unproduktive Bewegungen zu minimieren.
• Dual-Pfad-Steuerung — die Bewegungsbahnen von Gantry und Galvo werden synchron erzeugt.
• Zeitsynchronisierung — die Neupositionierung der Bereiche wird zeitlich mit der Strahlführung koordiniert.
• Bewegungskompensation — die Pfade werden in Echtzeit dynamisch kalibriert, um die Detailqualität zu sichern.

In Kombination mit der Flying Galvo Calibration schafft das System einen einheitlichen Referenzrahmen für mechanische und optische Bewegungen. Dadurch werden eine Ausrichtung im Mikrometerbereich und nahtlose Übergaben zwischen den Bereichen erreicht. So verschmelzen großflächige Positionierung und lokales Hochgeschwindigkeitsscannen zu einem einzigen kontinuierlichen Vorgang statt zu zwei getrennten Schritten.

Unicast Frame: einteiliges Chassis aus Aluminiumguss

Der Steuerungsalgorithmus bestimmt, wie beide Systeme zusammenarbeiten – doch das Chassis entscheidet darüber, wie lange diese Präzision erhalten bleibt.

Der xTool X1 basiert auf einem Unicast Frame, einem einteiligen Chassis aus Aluminiumguss, das beiden Strahlengängen eine stabile, hochsteife Referenzstruktur bietet. Da es aus einem Stück gegossen und nicht aus verbundenen Komponenten montiert wird, minimiert es Verformungen und Fehler, die typischerweise an Verbindungsstellen entstehen. Damit bildet es die strukturelle Grundlage für optische Ausrichtung, Bewegungsstabilität und eine lange Lebensdauer.

Diese industrietaugliche Basis ermöglicht die präzise Werkskalibrierung von Hybrid Motion™ und sorgt dafür, dass der X1 auch langfristig stabil bleibt.

Was das für dich bedeutet

Effizienter: Mehr Aufträge in kürzerer Zeit erledigen

Indem Gantry und Galvo die Arbeit untereinander aufteilen – großformatiges Schneiden und tiefe Gravuren auf der einen, schnelle Detailbearbeitung auf der anderen Seite –, vermeidet der X1 Leerlaufzeiten durch ständiges Neupositionieren und manuelles Ausrichten. Aufträge, die kraftvolle Schnitte mit feinen Details kombinieren, erfordern weder einen Maschinenwechsel noch getrennte Bearbeitungsdurchgänge. Einige eingesparte Minuten pro Werkstück mögen wenig erscheinen, summieren sich bei Dutzenden oder Hunderten individueller Aufträge jedoch zu kürzeren Bearbeitungszeiten und deutlich mehr Durchsatz in der Hochsaison.

Vielseitiger: Eine Maschine für den gesamten Workflow

Der 55-W-CO₂-Laser übernimmt das Schneiden und tiefe Gravuren, während der Hochgeschwindigkeits-Galvo Texte, Logos und feine Mikromuster bearbeitet. Zwischen Grob- und Detailbearbeitung müssen Anwender weder die Maschine wechseln noch das Material neu positionieren. Der X1 deckt den gesamten Workflow von der Bearbeitung großer Werkstücke bis zur lokalen Präzisionsgravur in einem Durchgang ab.

Leistungsstärker: Hochwertigere Aufträge realisieren

Das große Format macht Projekte wie Willkommensschilder, große Acrylschilder, Wanddekorationen aus Holz und Hochzeitsschilder nicht nur möglich – sie lassen sich auch schneller und mit gleichbleibender Qualität liefern. Eine einzige Maschine bewältigt sowohl häufige Kleinserien mit individuellen Anpassungen als auch großformatige, hochwertige Werkstücke.

Fazit

Hybrid Motion™ bricht nicht nur einen Geschwindigkeitsrekord, sondern überwindet die Produktionsgrenze, die bisher durch die Maschinenarchitektur vorgegeben war. Der xTool X1 vereint die große Arbeitsfläche und hohe Schnittleistung eines Gantry-Systems, die Geschwindigkeit und Präzision eines Galvo-Systems sowie die langfristige Stabilität eines einteiligen Aluminiumguss-Chassis. Damit wird „groß und schnell“ zu einer realen, reproduzierbaren Produktionsleistung – und nicht länger zu einem Kompromiss.

X1 mit Hybrid Motion™ – Größer denken. Schneller fertig sein. Mehr erschaffen.

Häufig gestellte Fragen

Ist Hybrid Motion™ nur eine Gantry-Maschine mit angebautem Galvo? Nein. Beide Systeme nutzen denselben Regelkreis und Koordinatenrahmen. Das Gantry-System positioniert die Galvo-Einheit neu, und der Galvo scannt innerhalb dieses Bereichs. Die Übergabe wird in Echtzeit berechnet und synchronisiert, nicht nachträglich zusammengesetzt.

Muss ich mein Design weiterhin aufteilen und das Material neu positionieren? Nein. Genau dieses Problem löst Hybrid Motion™. Das System segmentiert das Design automatisch, plant den Verfahrweg des Gantry-Systems und übergibt jeden Bereich an den Galvo – alles innerhalb eines einzigen Auftrags und mit nur einer Einrichtung.

Welche Laserquelle übernimmt das Schneiden und welche die feinen Details? Der 55-W-CO₂-Laser übernimmt Materialschnitte, Durchschnitte und tiefe Gravuren. Der Galvo-Scanner, der mit blauen Dioden-, UV- und MOPA-Modulen kompatibel ist, bearbeitet Texte, Logos und feinste Details.

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