[发明专利]增材激光加工系统和方法

权利要求书

1.一种增材激光处理系统，包括：

多光纤芯阵列，每个芯被构造为将来自相应激光源的激光束沿路径传播到在下游与激光源间隔开的激光处理头中，并且将所述激光束作为多光束输出阵列中的光束输出；

材料进给机构，其具有中心工具轴线并配置用于将材料导向到工作表面用于材料处理，以及

光学系统，被安装至所述激光处理头并且在上游与所述材料进给机构间隔开，所述光学系统被构造为接收所述多光束输出阵列，以在空间上将多光束输出分离成多个处理光束、将所述多个处理光束布置在围绕所述中心工具轴线分布的处理输出阵列中、并且将每个光束聚焦到工作表面处或工作表面附近的一个或多个处理光斑，

其中所述光学系统以大于50％的效率将每个处理光束从所述光纤芯阵列传输到所述工作表面。

2.根据权利要求1所述的激光处理系统，还包括体光学元件，其中所述芯阵列的每个芯熔合到所述体光学元件。

3.根据权利要求1所述的激光处理系统，还包括至少一个输出块，所述输出块熔合到所述芯阵列的一个或多个芯。

4.根据权利要求1所述的激光处理系统，还包括输出块阵列，其中所述芯阵列的至少一个芯熔合到每个所述输出块，其中所述输出块设置成形成以所述中心工具轴线为轴心的中心空隙以提供用于材料进给机构的同轴进给。

5.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述空间分离的多光束输出是光束的径向阵列。

6.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述光学系统包括Schwarzschild光学系统。

7.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述光学系统包括反射折射光学系统。

8.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述光学系统包括光束重定向光学系统。

9.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述光学系统包括非球面反射器。

10.根据权利要求1所述的激光处理系统，其中所述光学系统包括光束旋转光学系统。

11.一种增材激光处理方法，包括：

在多光纤芯阵列中将多个激光束沿路径传播到在下游与激光源间隔开的激光处理头；

将所述多个激光束作为多光束输出阵列输出；

在光学系统中接收所述多光束输出阵列，所述光学系统被安装至所述激光处理头，所述光学系统被构造为在空间上将多光束输出分离成多个处理光束、将所述多个处理光束布置在围绕中心工具轴线的处理输出阵列中、并且将每个光束聚焦到工作表面处或工作表面附近的一个或多个处理光斑；以及

将材料沿材料进给机构的中心工具轴线导向到所述工作表面处或工作表面附近，所述材料进给机构在下游与所述光学系统间隔开。

12.根据权利要求11所述的激光处理方法，还包括，

沿所述中心工具轴线提供材料进给机构。

13.根据权利要求11所述的激光处理方法，其中所述将所述材料沿所述中心工具轴线导向到所述工作表面处或工作表面附近的步骤包括：

沿所述中心工具轴线向所述工作表面进给金属丝线材；

用处理光斑照射所述工作表面和所述金属丝线材中的一个或多个；以及

熔化所述工作表面处的材料，使得来自金属丝线材的材料被添加到工件中。

14.根据权利要求11所述的激光处理方法，还包括，

提供进入所述中心工具轴线的通路，用于将所述材料进给到所述中心工具轴线。

15.根据权利要求11所述的激光处理方法，还包括，

沿着相对于所述工作表面的第一方向处理材料；以及

沿着相对于所述工作表面的第二方向处理材料。