1.一种用于通过利用激光束(102)进行的材料烧蚀而使工件(101)3d成形的设备(100),所述设备(100)包括:
加工单元(103),所述加工单元(103)被配置成将加压的流体射流(104)提供到所述工件(101)上并将所述激光束(102)朝向所述工件(101)耦合至所述流体射流(104)中,
运动控制器(105),所述运动控制器(105)被配置成设定所述工件(101)相对于所述加工单元(103)的x-y-z位置,
测量单元(107),所述测量单元(107)被配置成测量所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)沿z方向的z位置。
2.根据权利要求1所述的设备(100),还包括:
激光控制器(106),所述激光控制器(106)被配置成基于由所述运动控制器(105)设定的x-y-z位置和由所述测量单元(107)测量的所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置来调节所述激光束(102)的功率或能量。
3.根据权利要求1或2所述的设备(100),其中,
所述激光束(102)是脉冲式的,并且所述设备(100)还包括:
激光控制器(106),所述激光控制器(106)被配置成基于由所述运动控制器(105)针对每个激光脉冲(200)设定的x-y-z位置以及由所述测量单元(107)在所述激光脉冲(200)之前测量的所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置,单独地调节每个激光脉冲(200)的能量。
4.根据权利要求3所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成确定每个激光脉冲(200)在由所述测量单元(107)在所述激光脉冲(200)之后测量的所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置处的烧蚀结果,并且所述激光控制器(106)被配置成基于所确定的烧蚀结果来调节下一个激光脉冲(200)的能量。
5.根据权利要求3或4所述的设备(100),其中,
所述激光控制器(106)被配置成通过设定每个激光脉冲(200)的宽度和/或振幅、和/或通过设定脉冲(200)的速率并因此设定连续的脉冲(200)之间的时间延迟、和/或通过执行脉冲猝发(201)来控制每个激光脉冲(200)的能量。
6.根据权利要求5所述的设备(100),其中,
所述激光控制器(106)被配置成控制每个激光脉冲(200)的能量,使得每个激光脉冲(200)在由所述运动控制器(105)针对所述激光脉冲(200)设定的所述工件(101)的x-y-z位置处沿z方向烧蚀1μm至1000μm深度的工件材料。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备(100),还包括:
用于生成所述激光束(102)的激光源(110),所述激光源(110)包括所述激光控制器(106)和用于调制所述激光脉冲(200)的快速开关,所述快速开关优选为q开关(400)。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成在两个接连的激光脉冲(200)之间的时间段内测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的设备(100),其中,
所述运动控制器(105)被配置成在每个激光脉冲(200)之后逐步地或连续地改变所述工件(101)相对于所述加工单元(103)的x-y-z位置。
10.根据权利要求9所述的设备(100),其中,
所述运动控制器(105)被配置成当沿轨迹移动所述工件(101)时,加速或减速所述工件(101)的x-y-z位置的改变,并且
所述激光控制器(106)被配置成相应地增大或减小激光脉冲的频率,使得沿所述轨迹每单位距离的激光脉冲(200)的数量是恒定的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备(100),其中,
所述运动控制器(105)被配置成反复地改变所述工件(101)的x-y-z位置,使得所述激光束(102)在x-y平面中扫描工件表面(109)。
12.根据权利要求11所述的设备(100),所述设备(100)被配置成:
根据由所述运动控制器(105)给出的x-y-z位置,在所述工件表面(109)的扫描期间选择性地激活或停用所述激光束(102)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备(100),所述设备(100)被配置成:
通过利用所述激光束(102)逐层地烧蚀工件材料的多个层(800)来使所述工件(101)成形。
14.根据权利要求13所述的设备(100),其中,
所述多个层(800)中的每个层在x-y平面中占据单独地预先确定的面积,并且具有沿z方向的单独地预先确定的均匀或不均匀的厚度。
15.根据权利要求13或14所述的设备(100),还包括:
处理单元(600),所述处理单元(600)被配置成计算所述工件(101)的待烧蚀体积的分层表示(601),其中,
所述设备(100)被配置成通过基于所计算的分层表示(601)来烧蚀工件材料的所述多个层(800)而使所述工件(101)成形。
16.根据当从属于权利要求2时的权利要求15所述的设备(100),其中,
所述激光控制器(106)被配置成还基于从所述处理单元(600)接收的所述分层表示(601)来控制所述激光束(102)的功率或能量。
17.根据权利要求15或16所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成将测量的所述流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置反馈到所述处理单元(600),并且
所述处理单元(600)被配置成基于来自所述测量单元(107)的反馈来重新计算所述分层表示(601)、特别是所述分层表示(601)的层数。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的设备(100),其中,
所述处理单元(600)被配置成在从所述工件(101)烧蚀的每个工件材料层(800)之后重新计算所述分层表示(601)。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)还被配置成通过在x-y平面中扫描所述工件表面(109)并由此测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的多个入射点(108)的z位置来确定最后烧蚀的工件材料层(900)的第一倾斜部和/或表面不规则部(901),以及确定在所述工件(101)的所述表面(109)上的第二倾斜部和/或表面不规则部(902),并且
所述设备(100)被配置成基于由所述测量单元(107)确定的所述第一倾斜部和/或表面不规则部(901)来至少烧蚀下一个层(800)。
20.根据当从属于权利要求3时的权利要求19所述的设备,其中,
所述激光控制器(106)被配置成至少针对所述下一个层(800),通过在每个激光脉冲(200)之后基于由所述测量单元(107)确定的所述第一倾斜部和/或表面不规则部(901)改变所述x-y-z位置来单独地调整每个激光脉冲(200)的能量和/或所述工件(101)的移动轨迹。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成通过使用电磁辐射或声波来测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成通过测量所述流体射流(104)的特征长度来测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被配置成通过所述流体射流(104)来测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的设备(100),其中,
所述测量单元(107)被集成到所述加工单元(103)中。
25.一种用于通过利用激光束(102)进行的材料烧蚀而使工件(101)3d成形的方法(1000),所述方法(1000)包括:
将加压的流体射流(104)提供(1001)到所述工件(101)上并将所述激光束(102)朝向所述工件(101)耦合至所述流体射流(104)中,
设定(1002)所述工件(101)相对于所述流体射流(104)的x-y-z位置,
测量(1003)所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置。
26.根据权利要求25所述的方法(1000),包括:
将脉冲式的所述激光束(102)耦合(1001)至所述流体射流(104)中,
针对每个激光脉冲(200)设定(1002)所述工件的x-y-z位置,
在每个激光脉冲(200)之前测量(1003)所述流体射流(104)的入射点(108)的z位置,以及
基于针对每个激光脉冲(200)设定的所述x-y-z位置和在所述激光脉冲(200)之前测量的所述加压的流体射流(104)在所述工件(101)上的入射点(108)的z位置来单独地调节每个激光脉冲(200)的能量。
27.根据权利要求25所述的方法(1000),包括:
在x-y平面中扫描所述工件(101)的表面(109),以及
通过测量所述流体射流(104)在所述工件(101)上的多个入射点(108)的z位置来确定所述表面(109)的轮廓,以及
通过基于所确定的所述表面(109)的轮廓在每个激光脉冲(200)之后改变所述x-y-z位置来单独地设定每个激光脉冲(200)的能量和/或所述工件(101)的移动轨迹。