[发明专利]可见光激光增材制造

说明书

用于增材制造、焊接、接合和其他激光加工应用的高分辨率系统。蓝色激光系统，用于增材制造、焊接、接合和其他激光加工应用以及材料增材制造的操作。

本申请要求2016年4月29日提交的美国临时申请序列号62/329,786的申请日的权益，其全部公开内容通过引用并入本文

技术领域

本发明涉及材料的激光加工，特别是材料的激光构建，包括使用波长为约350nm至约700nm的激光束的激光增材制造过程。

背景技术

基于红外线(IR)(例如，具有大于700nm的波长，并且特别是波长大于1,000nm)的增材制造系统尤其受到两个缺点的限制，这两个缺点限制了构建体积和建构建速度。在这些IR系统中，构建体积受到扫描系统的有限尺寸和可以为给定焦距准直器和f-θ透镜生成的光斑的限制。例如，当使用14mm焦距准直器和500mm F-θ焦距镜头时，对于衍射受限的IR激光束，光斑尺寸约为50μm。这在原始构建材料(例如，大约85mm×85mm的粉末床)上给出了可寻址的覆盖区，其反过来对于给定的分辨率(例如，光斑尺寸)产生或建立对构建体积的有限限制。IR激光系统的构建速度的第二个限制是材料对激光束吸收。大多数原始构建材料对红外光谱中的波长具有适度到低的反射率。由此，红外激光能量耦合到原始构建材料(例如粉末床或颗粒)中受到限制，其中大部分能量被反射离开、向后或更深地进入原始构建材料。这些限制进一步联系或联系在一起，使IR增材系统的问题和缺陷更加复杂。因此，红外激光的有限穿透深度决定了最佳的层厚度，因此限制了该过程的分辨率。因此，IR激光系统由于其对典型的原始构建材料的反射性而具有有限的层厚度并因此具有有限的分辨率。

如这里所用的，除非另有明确说明，否则“UV”，“紫外线”，“UV光谱”和“光谱的UV部分”和类似术语应当给出它们最广泛的含义，并且包括光波长为约10nm至约400nm，以及10nm至400nm。

非另有明确说明，否则本文所用的术语“可见”，“可见光谱”和“光谱的可见部分”和类似术语应给出它们最广泛的含义，并且包括波长为从约380nm至约750nm，以及400nm至700nm。

如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“蓝色激光束”，“蓝色激光”和“蓝色”应给出它们最广泛的含义，并且通常指的是提供激光束、激光束、激光源的系统。例如，激光器和二极管激光器，其提供例如传播激光束或波长为约400nm至约500nm的光。

如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“绿色激光束”，“绿色激光”和“绿色”应给出其最广泛的含义，并且通常指的是提供激光束、激光束、激光源的系统。例如，激光器和二极管激光器，其提供例如传播激光束或波长为约500nm至约575nm的光。

通常，除非另有说明，否则本文所用的术语“约”意指包括±10％的变化或范围、与获得所述值相关的实验或仪器误差以及优选地是这些中的较大者。

本发明背景技术部分旨在介绍本领域的各个方面，其可以与本发明的实施例相关联。因此，本节中的前述讨论提供了用于更好地理解本发明的框架，并且不应被视为对现有技术的承认。

发明内容

本发明利用IR增材制造系统和过程解决了这些问题，并且解决了这些和其他长期需求，以及随着增材制造过程和系统实现更大普遍性的未来需求。本发明尤其通过提供本文教导和公开的制品、装置和方法来解决这些问题和需求。

由此，提供了一种蓝色激光系统，该系统具有能够传播蓝色激光束的蓝色激光源；与所述蓝色激光源进行光通信的X-Y扫描系统，所述X-Y扫描系统能够将蓝色激光束导向并扫描到可寻址区域；以及，容纳可寻址区域的外壳。