DE202019004080U1 - Device for laser material processing of a workpiece with laser radiation of several lasers - Google Patents

Device for laser material processing of a workpiece with laser radiation of several lasers Download PDF

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Abstract

Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks (3) mit Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) mehrerer Laser, die mit einer Steuereinrichtung (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Strahlengängen der Laser (1) nacheinander ein angetrieben rotierender Polygonspiegel (2) und das Werkstück (3) befinden, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) auf einen Bereich des Polygonspiegels (2) gerichtet sind, dass die Laser (1) und der Antrieb des Polygonspiegels (2) mit der Steuereinrichtung (8) so verbunden sind, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) jeweils mit einem Winkel auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gelangen und von dieser reflektiert werden, so dass das Werkstück (3) je Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) beaufschlagt wird.Device for laser material processing of a workpiece (3) with laser radiation (4, 5, 6, 7) of a plurality of lasers, which are connected to a control device (8), characterized in that in the beam paths of the laser (1) successively a driven rotating polygon mirror (2) and the workpiece (3) are that the laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1) are directed to a region of the polygon mirror (2) that the laser (1) and the drive of the polygon mirror (2) with the control device (8) are connected so that the laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1) each pass at an angle to a mirror surface of the polygon mirror (2) and are reflected by this, so the workpiece (3) is acted upon by each mirror surface of the polygon mirror (2) by a series of reflected laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1).

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlungen mehrerer Laser, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind.The invention relates to devices for laser material processing of a workpiece with laser radiation of multiple lasers, which are connected to a control device.

Polygonspiegel zur Laserstrahlablenkung sind unter anderem aus der Messtechnik und in der Verwendung in Druckern bekannt.Polygon mirrors for laser beam deflection are known, among other things, from metrology and use in printers.

All diesen Systemen ist gemein, dass die Form des rotierenden Polygonspiegels dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere ebene Spiegelflächen tangential auf einer Kreisbahn mit definiertem Abstand zur Rotationsachse und mit einer Oberflächennormalen senkrecht zur Drehachse angeordnet sind.All these systems have in common that the shape of the rotating polygon mirror is characterized in that a plurality of planar mirror surfaces are arranged tangentially on a circular path with a defined distance to the axis of rotation and with a surface normal to the axis of rotation.

Die Druckschrift US 5 315 428 A offenbart einen optischen Scanner mit einem optischen Modulator. Ein Laserstrahl gelangt über den Modulator auf einen Polygonspiegel. Damit werden winklig zueinander angeordnete Abtastlinien insbesondere für einen Barcode erreicht.The publication US 5,315,428 discloses an optical scanner with an optical modulator. A laser beam passes through the modulator on a polygon mirror. In this way, scanning lines arranged at an angle to one another are achieved, in particular for a barcode.

Durch die Druckschrift US 4 037 920 A ist eine Vorrichtung zur Verwendung in einem optischen Abtastsystem bekannt. Diese kann auch Polygonspiegel aufweisen, deren Rotationsbewegungen sich voneinander unterscheiden können.Through the publication US 4,037,920 A For example, an apparatus for use in a scanning optical system is known. This can also have polygon mirror whose rotational movements can differ from each other.

Die Druckschrift US 5 557 438 A beinhaltet eine Scan-System mit mehreren Polygonen um eine Oberfläche abzutasten. Die Polygone eignene sich insbesondere zum fehlerfreien Abtasten gewölbter Oberflächen.The publication US 5 557 438 A includes a scan system with multiple polygons to scan a surface. The polygons are particularly suitable for error-free scanning of curved surfaces.

Die Druckschrift JP S58-037 616 A zeigt einen rotierenden Spiegel mit sich gegenüberstehenden schräg angeordneten Polygonflächen. Der optische Strahl wird zweifach abgelenkt auf eine Oberfläche gerichtet. Mit einer Änderung des Winkels der Drehachse wird der Strahl über eine parallele Linie geführt.The publication JP S58-037 616 A shows a rotating mirror with opposing inclined polygonal surfaces. The optical beam is deflected twice directed onto a surface. With a change in the angle of the axis of rotation of the beam is guided over a parallel line.

Die Druckschrift DE 10 2015 014 143 A1 offenbart eine Laserstrahlung ablenkende und fokussierende optische Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung. Dazu weist die optische Einrichtung wenigstens zwei angetrieben rotierende Polygonspiegel und eine die reflektierte Laserstrahlung fokussierende Optik im Strahlengang nach den Polygonspiegeln auf. Die zueinander weisenden Facettenflächen der Polygonspiegel sind als gerade Spiegelflächen bezüglich der Drehachse geneigt und weisen zueinander, so dass die einfallende Laserstrahlung nacheinander an zwei Spiegelflächen reflektiert wird. Eine die reflektierte Laserstrahlung fokussierende Optik ist im Strahlengang vor und/oder nach den Polygonspiegeln angeordnet. Damit stellt die optische Einrichtung einen verzerrungsarmen zweidimensional arbeitenden Polygonspiegelscanner zur Lasermaterialbearbeitung dar, in welchem ein komplex geformter mehrfach reflektierender Polygonspiegel zur Minimierung und Kompensation störender optischer Einflüsse eingebracht ist. Die Lösung bezieht sich auf die optische Einrichtung an sich.The publication DE 10 2015 014 143 A1 discloses a laser radiation deflecting and focusing optical device for laser material processing. For this purpose, the optical device has at least two driven rotating polygon mirrors and an optic focusing the reflected laser radiation in the beam path after the polygon mirrors. The mutually facing facet surfaces of the polygon mirrors are inclined as straight mirror surfaces with respect to the axis of rotation and point towards each other, so that the incident laser radiation is reflected successively on two mirror surfaces. An optics focusing the reflected laser radiation is arranged in the beam path in front of and / or behind the polygon mirrors. Thus, the optical device is a low-distortion two-dimensionally working polygon mirror scanner for laser material processing, in which a complex shaped multi-reflective polygon mirror is introduced to minimize and compensate for disturbing optical influences. The solution refers to the optical device itself.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bereiche eines Werkstücks mit mehreren Lasern gleichzeitig zu bearbeiten.The specified in the protection claim 1 invention has for its object to edit areas of a workpiece with multiple lasers simultaneously.

Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the protection claim 1.

Die Einrichtungen zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlungen mehrerer Laser, die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Bereiche des Werkstücks mit mehreren Lasern gleichzeitig bearbeitbar sind.The devices for laser material processing of a workpiece with laser radiation of a plurality of lasers, which are connected to a control device, are characterized in particular by the fact that regions of the workpiece with a plurality of lasers can be processed simultaneously.

Dazu befinden sich in den Strahlengängen der Laser nacheinander ein angetrieben rotierender Polygonspiegel und das Werkstück. Die Laserstrahlungen der Laser sind auf einen Bereich des Polygonspiegels gerichtet. Die Laser und der Antrieb des Polygonspiegels sind mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlungen der Laser jeweils mit einem Winkel auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels gelangen und von dieser reflektiert werden, so dass das Werkstück je Spiegelfläche des Polygonspiegels mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen der Laser beaufschlagt wird.For this purpose, a driven rotating polygon mirror and the workpiece are successively located in the beam paths of the lasers. The laser beams of the lasers are directed to a region of the polygon mirror. The laser and the drive of the polygon mirror are connected to the control device so that the laser radiation of the laser each arrive at an angle to a mirror surface of the polygon mirror and are reflected by this, so that the workpiece per mirror surface of the polygon mirror with a series of reflected laser radiation of the laser is charged.

Die Laserstrahlungen der Laser sind vorteilhafterweise mit zueinander unterschiedlichen Winkeln auf einen Bereich des Polygonspiegels gerichtet. Die Laserstrahlungen bilden so quasi einen Fächer aus. Die an den Spiegelflächen reflektierenden Laserstrahlungen behalten die Fächerform bei, so dass das Werkstück mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen der Laser beaufschlagt wird. Der Bereich des Werkstücks wird damit vorteilhafterweise mit den Laserstrahlungen aller Laser beaufschlagt. Der Energieeintrag ergibt sich durch die Anzahl der Laser. Gleichzeitig ist eine längere Einwirkzeit bei einer hohen Ablenkgeschwindigkeit gegeben. So können beispielsweise Laser mit geringen Leistungen zum Schmelzen von Material verwendet werden.The laser radiations of the lasers are advantageously directed at mutually different angles to a region of the polygon mirror. The laser radiation thus virtually forms a fan. The laser radiations reflecting on the mirror surfaces maintain the fan shape, so that the laser is applied to the workpiece with a series of reflected laser radiations. The area of the workpiece is thus advantageously applied to the laser radiation of all lasers. The energy input results from the number of lasers. At the same time a longer exposure time is given at a high deflection speed. For example, low power lasers can be used to melt material.

Das Werkstück kann auch eine Pulverschicht auf einem Körper oder einem Träger sein. Die Pulverschicht kann dazu ein gerakeltes Pulverbett sein welches schnell und selektiv aufgeschmolzen werden kann. Durch eine verlängerte Einwirkzeit durch die mehreren Laser kann eine Pulverschicht durchgeschmolzen werden.The workpiece may also be a powder layer on a body or a carrier. The powder layer can be a gerakeltes powder bed which can be melted quickly and selectively. By prolonging the exposure time through the multiple lasers, a powder layer can be melted through.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 12 angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the protection claims 2 to 12.

Die Laser und der Antrieb des Polygonspiegels sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2 mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlungen der Laser gleichzeitig auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels gelangen und von dieser auf das Werkstück reflektiert werden, so dass das Werkstück je Spiegelfläche des Polygonspiegels gleichzeitig mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen der Laser beaufschlagt wird.The laser and the drive of the polygon mirror are connected to the development of the protection device so that the laser radiation of the laser simultaneously reach a mirror surface of the polygon mirror and are reflected by this on the workpiece, so that the workpiece per mirror surface of the polygon mirror simultaneously With a series of reflected laser radiation of the laser is applied.

Die Laser und der Antrieb des Polygonspiegels sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlungen in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit zeitlich gesteuert auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels gelangen und von dieser auf das Werkstück reflektiert werden, so dass das Werkstück je Spiegelfläche des Polygonspiegels gleichmäßig mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlfoki der Laser beaufschlagt wird. The laser and the drive of the polygon mirror are connected according to the embodiment of the protection claim 3 with the control device so that the laser radiation depending on the rotational speed timed reach a mirror surface of the polygon mirror and are reflected by this on the workpiece, so that the workpiece per mirror surface of the polygon mirror is evenly applied to a series of reflected Laserstrahlfoki the laser.

Die Laserstrahlfoki in der Reihe reflektierter Laserstrahlungen nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 sind beabstandet zueinander angeordnet oder überlappen sich.The Laserstrahlfoki in the series of reflected laser radiation according to the embodiment of the protection claim 4 are spaced from each other or overlap.

Die Laserstrahlungen der Laser befinden sich nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 in einer Ebene.The laser radiation of the laser are according to the embodiment of the protection claim 5 in a plane.

Die Laser sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 6 gepulste Laser oder ein- und ausschaltbare cw-Laser. Dabei sind cw-Laser Laser mit kontinuierlichen Laserstrahlungen, wobei cw für continius wave steht.The laser are according to the embodiment of the protection claim 6 pulsed laser or on and off cw laser. These are cw laser lasers with continuous laser radiation, where cw stands for continius wave.

In der Laserstrahlung nach den Lasern ist oder sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 jeweils wenigstens ein Strahlschalter und/oder eine Laserstrahlen ablenkende Einrichtung und/oder eine Strahlfalle angeordnet.In the laser radiation after the lasers, at least one beam switch and / or a laser beam deflecting device and / or a beam trap are respectively arranged according to the development of the protection claim 7.

Die Laserstrahlen ablenkende Einrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 ein Galvanometerscanner, welcher mit der Steuereinrichtung verbunden ist.The laser beam deflecting device is according to the embodiment of the protection claim 8, a galvanometer scanner, which is connected to the control device.

Der Polygonspiegel ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 9 ein Doppelpolygonspiegel. Die Anzahl der Spiegelflächen der Polygonspiegel des Doppelpolygonspiegels ist gleich. Weiterhin sind die Facettenflächen des Doppelpolygonspiegels als gerade Spiegelflächen bezüglich der Drehachse geneigt und weisen zueinander.The polygon mirror is according to the embodiment of the protection claim 9 a double polygon mirror. The number of mirror surfaces of the polygon mirrors of the double polygon mirror is the same. Furthermore, the facet surfaces of the double polygon mirror are inclined as straight mirror surfaces with respect to the axis of rotation and face each other.

Der Polygonspiegel und dessen Antrieb sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 als Polygonspiegelscanner mit einer Antriebsvorrichtung verbunden. Der Polygonspiegel und dessen Antrieb bilden eine Einheit, die gegenüber dem Werkstück bewegbar ist. In Fortführung ist die Antriebsvorrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 ein Linearantrieb oder Linearantriebe zur Höhenverstellung und/oder zur Bewegung in einer Ebene. Der Linearantrieb oder die Linearantriebe ist oder sind mit der Steuereinrichtung verbunden.The polygon mirror and its drive are connected according to the embodiment of the protection claim 10 as a polygon mirror scanner with a drive device. The polygon mirror and its drive form a unit that is movable relative to the workpiece. In continuation, the drive device according to the embodiment of the protection claim 11, a linear drive or linear drives for height adjustment and / or movement in a plane. The linear drive or the linear drives is or are connected to the control device.

Das Werkstück ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 mit einer Antriebseinrichtung verbunden, welche zur Bewegung in einer Ebene mit der Steuereinrichtung verbunden ist.The workpiece is connected according to the embodiment of the protection claim 12 with a drive device which is connected for movement in a plane with the control device.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 eine Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks mit mehreren Lasern,
  • 2 ein Polygonspiegel mit Laserstrahlungen mehrerer Laser,
  • 3 ein Ausschnitt einer Oberfläche eines Werkstücks und
  • 4 eine Einrichtung mit einem Doppelpolygonspiegel.
Show it:
  • 1 a device for laser material processing of a workpiece with a plurality of lasers,
  • 2 a polygon mirror with laser radiation of several lasers,
  • 3 a section of a surface of a workpiece and
  • 4 a device with a double polygon mirror.

Eine Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks 3 besteht im Wesentlichen aus mehreren Lasern 1, einem Polygonspiegel 2 und einer Steuereinrichtung 8.A device for laser material processing of a workpiece 3 consists essentially of several lasers 1 a polygon mirror 2 and a control device 8th ,

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks 3 mit mehreren Lasern 1 in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a device for laser material processing of a workpiece 3 with several lasers 1 in a schematic representation.

Die Laser 1 sind gepulste Laser 1 und/oder ein- und ausschaltbare cw-Laser 1. In den Strahlengängen 4, 5, 6, 7 nach den Lasern 1 ist der Polygonspiegel 2 und das Werkstück 3 angeordnet. Als Laser 1 und damit als Laserquellen können beispielsweise vier cw-Laserquellen mit einer Leistung von jeweils 500 W eingesetzt werden. Der Polygonspiegel 2 ist so ausgebildet, dass die Facettenflächen als gerade Spiegelflächen bezüglich der Drehachse des Polygonspiegles 2 geneigt sind. Damit werden die einfallenden Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 an den Spiegelflächen des Polygonspiegels 2 reflektiert.The lasers 1 are pulsed lasers 1 and / or switchable cw-laser 1 , In the beam paths 4 . 5 . 6 . 7 after the lasers 1 is the polygon mirror 2 and the workpiece 3 arranged. As a laser 1 and thus as laser sources, for example, four cw laser sources with a power of 500 W can be used. The polygon mirror 2 is formed so that the facet surfaces as straight mirror surfaces with respect to the axis of rotation of the Polygonspiegles 2 are inclined. This will be the incident laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 at the mirror surfaces of the polygon mirror 2 reflected.

Die 2 zeigt einen Polygonspiegel 2 mit Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 mehrerer Laser 1 in einer prinzipiellen Darstellung.The 2 shows a polygon mirror 2 With laser radiations 4 . 5 . 6 . 7 several lasers 1 in a schematic representation.

Die Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 der Laser 1 sind mit zueinander unterschiedlichen Winkeln auf einen Bereich des Polygonspiegels 2 gerichtet. Die Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 bilden einen Fächer aus. Von der Facettenfläche 7 gelangen die Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 reflektiert auf das Werkstück 3.The laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 the laser 1 are at mutually different angles to a region of the polygon mirror 2 directed. The laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 train a fan. From the facet surface 7 get the laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 reflected on the workpiece 3 ,

Die 3 zeigt einen Ausschnitt einer Oberfläche eines Werkstücks 3 in einer prinzipiellen Darstellung.The 3 shows a section of a surface of a workpiece 3 in a schematic representation.

Das Werkstück 3 wird durch die fächerförmig angeordneten Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 damit je Spiegelfläche des Polygonspiegels 2 gleichzeitig mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlpulse und/oder der cw-Laserstrahlung der Laser 1 beaufschlagt. So können die vier Laser 1 mit der Leistung von jeweils 500 W einwirken. Die erzeugbare Intensität ist von der einzelnen Laserquelle und damit dem Laser 1 vorgegeben. Die Einwirkzeit der Laserstrahlung 4, 5, 6, 7 auf dem Werkstück 3 wird durch eine Fokussierung und die Ablenkgeschwindigkeit der Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 bestimmt. Bei einem Fokusdurchmesser von 40 µm und einer Ablenkgeschwindigkeit von 200 m/s beträgt die mittlere Einwirkzeit nur 200 ns. Durch das Einwirken von Nacheinander vier Laserstrahlungen 4, 5, 6, 7 wird die Einwirkzeit auf 800 ns vervierfacht. Damit kann die Einwirkzeit von der Scangeschwindigkeit in Grenzen entkoppelt werden. Die einwirkende Gesamtleistung beträgt 2 kW. An den Anfangspunkten und den Endpunkten der Linie der einwirkenden Laserstrahlung werden die Laser 1 nacheinander angeschalten und abgeschalten, so dass auch diese Punkte mit der gesamten Leistung und einer Einwirkdauer von 800 ns bestrahlt werden.The workpiece 3 is due to the fan-shaped laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 so that each mirror surface of the polygon mirror 2 simultaneously with a series of reflected laser beam pulses and / or the cw laser radiation of the laser 1 applied. So can the four lasers 1 with the power of 500 W each act. The producible intensity is from the individual laser source and thus the laser 1 specified. The exposure time of the laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 on the workpiece 3 is due to a focusing and the deflection speed of the laser radiation 4 . 5 . 6 . 7 certainly. With a focus diameter of 40 μm and a deflection speed of 200 m / s, the mean exposure time is only 200 ns. By the action of successive four laser beams 4 . 5 . 6 . 7 the exposure time is quadrupled to 800 ns. Thus, the exposure time of the scan speed can be decoupled within limits. The total effective power is 2 kW. At the starting points and the end points of the line of the acting laser radiation are the lasers 1 are switched on and off one after the other, so that these points are also irradiated with the total power and an exposure time of 800 ns.

Der angetriebene Polygonspiegel und dessen Antrieb 9 ist eine kompakte Spiegeleinheit, die mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sein kann. Diese kann insbesondere ein Linearantrieb oder Linearantriebe zur Höhenverstellung und/oder zur Bewegung in einer Ebene sein, die mit der Steuereinrichtung 8 verbunden ist oder sind.The driven polygon mirror and its drive 9 is a compact mirror unit that can be connected to a drive device. This can be in particular a linear drive or linear drives for height adjustment and / or for movement in a plane which is connected to the control device 8th is connected or are.

Das Werkstück 3 kann mit einer Antriebseinrichtung verbunden sein, welche zur Bewegung in einer Ebene mit der Steuereinrichtung 8 verbunden ist.The workpiece 3 can be connected to a drive device, which for movement in a plane with the control device 8th connected is.

Die 4 zeigt eine Einrichtung mit einem Doppelpolygonspiegel 10 in einer prinzipiellen Darstellung.The 4 shows a device with a double polygon mirror 10 in a schematic representation.

In einer Ausführungsform ist der Polygonspiegel 2 als ein Doppelpolygonspiegel 10 ausgebildet. Die Anzahl der Spiegelflächen der Polygonspiegel des Doppelpolygonspiegels 10 ist gleich und die Facettenflächen des Doppelpolygonspiegels 10 als gerade Spiegelflächen sind bezüglich der Drehachse geneigt und weisen zueinander. Zur Zeilenablenkung ist ein zusätzlicher Galvanometerspiegel 11 eingefügt. Die Fokussierung erfolgt mit einer nachgeordneten F-Theta Optik 12. Diese Anordnung kann zur schnellen und selektiven Aufschmelzung eines gerakelten Pulverbettes verwendet werden. Durch die Verlängerung der Einwirkzeit können ausreichend dicke Pulverschichten durchgeschmolzen werden.In one embodiment, the polygon mirror is 2 as a double polygon mirror 10 educated. The number of mirror surfaces of the polygon mirrors of the double polygon mirror 10 is equal and the facet faces of the dual polygon mirror 10 as straight mirror surfaces are inclined with respect to the axis of rotation and point to each other. For line deflection is an additional galvanometer mirror 11 inserted. The focusing is done with a subordinate F-Theta optics 12 , This arrangement can be used for quick and selective melting of a doctored powder bed. By extending the contact time sufficiently thick powder layers can be melted through.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5315428 A [0004]US 5315428 A [0004]
  • US 4037920 A [0005]US 4037920 A [0005]
  • US 5557438 A [0006]US 5557438 A [0006]
  • JP 58037616 A [0007]JP 58037616 A [0007]
  • DE 102015014143 A1 [0008]DE 102015014143 A1 [0008]

Claims (12)

Einrichtung zur Lasermaterialbearbeitung eines Werkstücks (3) mit Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) mehrerer Laser, die mit einer Steuereinrichtung (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Strahlengängen der Laser (1) nacheinander ein angetrieben rotierender Polygonspiegel (2) und das Werkstück (3) befinden, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) auf einen Bereich des Polygonspiegels (2) gerichtet sind, dass die Laser (1) und der Antrieb des Polygonspiegels (2) mit der Steuereinrichtung (8) so verbunden sind, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) jeweils mit einem Winkel auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gelangen und von dieser reflektiert werden, so dass das Werkstück (3) je Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) beaufschlagt wird.Device for laser material processing of a workpiece (3) with laser radiation (4, 5, 6, 7) of a plurality of lasers, which are connected to a control device (8), characterized in that in the beam paths of the laser (1) successively a driven rotating polygon mirror (2) and the workpiece (3) are that the laser beams (4, 5, 6, 7) of the laser (1) are directed to a portion of the polygon mirror (2) that the laser (1) and the drive of the polygon mirror (2) with the control device (8) are connected so that the laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1) each pass at an angle to a mirror surface of the polygon mirror (2) and are reflected by this, so the workpiece (3) is acted upon by each mirror surface of the polygon mirror (2) by a series of reflected laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1). Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser (1) und der Antrieb des Polygonspiegels (2) mit der Steuereinrichtung (8) so verbunden sind, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) gleichzeitig auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gelangen und von dieser auf das Werkstück (3) reflektiert werden, so dass das Werkstück (3) je Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gleichzeitig mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) beaufschlagt wird.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the laser (1) and the drive of the polygon mirror (2) are connected to the control device (8) so that the laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1) simultaneously on a mirror surface of the Polygon mirror (2) and are reflected by this on the workpiece (3), so that the workpiece (3) per mirror surface of the polygon mirror (2) simultaneously with a series of reflected laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1 ) is applied. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser (1) und der Antrieb des Polygonspiegels (2) mit der Steuereinrichtung (8) so verbunden sind, dass die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit zeitlich gesteuert auf eine Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gelangen und von dieser auf das Werkstück (3) reflektiert werden, so dass das Werkstück (3) je Spiegelfläche des Polygonspiegels (2) gleichmäßig mit einer Reihe reflektierter Laserstrahlfoki der Laser (1) beaufschlagt wird.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the laser (1) and the drive of the polygon mirror (2) with the control device (8) are connected so that the laser radiation (4, 5, 6, 7) in response to the rotational speed controlled in time on a mirror surface of Polygon mirror (2) reach and are reflected by this on the workpiece (3), so that the workpiece (3) per mirror surface of the polygon mirror (2) uniformly with a series of reflected Laserstrahlfoki the laser (1) is applied. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlfoki in der Reihe reflektierter Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) beabstandet zueinander angeordnet sind oder sich überlappen.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the Laserstrahlfoki in the series of reflected laser radiation (4, 5, 6, 7) are arranged spaced from each other or overlap. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laserstrahlungen (4, 5, 6, 7) der Laser (1) in einer Ebene befinden.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the laser radiation (4, 5, 6, 7) of the laser (1) are in a plane. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser (1) gepulste Laser (1) oder ein- und ausschaltbare cw-Laser (1) sind.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the lasers (1) are pulsed lasers (1) or switchable cw lasers (1). Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Laserstrahlung (4, 5, 6, 7) nach den Lasern (1) jeweils wenigstens ein Strahlschalter und/oder eine Laserstrahlen ablenkende Einrichtung und/oder eine Strahlfalle angeordnet ist oder sind.Setup after Protection claim 1 , characterized in that in the laser radiation (4, 5, 6, 7) after the lasers (1) each at least one beam switch and / or a laser beam deflecting device and / or a beam trap is or are arranged. Einrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen ablenkende Einrichtung ein Galvanometerscanner ist, welcher mit der Steuereinrichtung (8) verbunden ist.Furnishing according to the Protection claims 1 and 7 , characterized in that the laser beam deflecting device is a galvanometer scanner, which is connected to the control device (8). Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polygonspiegel (2) ein Doppelpolygonspiegel (10) ist, dass die Anzahl der Spiegelflächen der Polygonspiegel des Doppelpolygonspiegels (10) gleich ist und dass die Facettenflächen des Doppelpolygonspiegels (10) als gerade Spiegelflächen bezüglich der Drehachse geneigt sind und zueinander weisen.Setup after Protection claim 1 characterized in that the polygon mirror (2) is a double polygon mirror (10), the number of mirror surfaces of the polygon mirrors of the dual polygon mirror (10) is equal, and the facet faces of the dual polygon mirror (10) are inclined as straight mirror surfaces with respect to the rotation axis and to each other point. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polygonspiegel (2) und dessen Antrieb als Polygonspiegelscanner mit einer Antriebsvorrichtung verbunden sind, welche mit der Steuereinrichtung (8) verbunden ist.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the polygon mirror (2) and its drive are connected as a polygon mirror scanner with a drive device which is connected to the control device (8). Einrichtung nach Schutzanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung ein Linearantrieb oder Linearantriebe zur Höhenverstellung und/oder zur Bewegung in einer Ebene sind und dass der Linearantrieb oder die Linearantriebe mit der Steuereinrichtung (8) verbunden ist oder sind.Setup after Protection claim 10 , characterized in that the drive device is a linear drive or linear drives for height adjustment and / or movement in a plane and that the linear drive or the linear drives with the control device (8) is or are connected. Einrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist und dass die Antriebseinrichtung zur Bewegung in einer Ebene mit der Steuereinrichtung (8) verbunden ist.Setup after Protection claim 1 , characterized in that the workpiece (3) is connected to a drive device and that the drive device for movement in a plane with the control device (8) is connected.
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DE102022000743B3 (en) 2022-02-13 2023-01-26 Hochschule Mittweida (FH), Körperschaft des öffentlichen Rechts Optical device for deflecting and focusing laser radiation for laser material processing and using two connected and driven rotating polygon mirrors, a galvanometer scanner and focusing optics

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