[发明专利]用于确定激光射束的射束剖面的方法和加工机

说明书

本发明涉及一种用于确定激光射束(6)的射束轮廓的方法，所述激光射束借助扫描装置(11)在加工区(13)中定位，该方法包括：将至少一个逆反射器(19)布置在所述扫描装置(11)的加工区(13)中，所述加工区优选地构造在用于照射粉末层(3)的加工腔室(15)中；探测在以所述激光射束(6)扫描驶越所述逆反射器(19)时反射回到所述扫描装置(11)中的激光辐射(20)；以及根据在扫描驶越所述逆反射器(19)时探测的激光辐射(20)确定所述激光射束(6)的射束轮廓。本发明也涉及一种对应的加工机(1)，用于通过照射粉末层(3)制造三维构件(2)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定激光射束的射束剖面的方法，该激光射束借助扫描装置在加工区中定位。本发明还涉及一种用于通过照射粉末层制造三维构件的加工机。

背景技术

对于激光加工有利的是，确定或者精确识别出激光射束的射束剖面，即激光射束的垂直于激光射束的传播方向的、与地点相关的强度分布或者说功率分布。对在加工平面上或加工平面附近的射束剖面的认识尤其是有利的，激光射束通常为了加工而被聚焦在所述加工平面中。在加工平面中或加工平面附近，例如在激光加工机的情况下，可以布置工件，或者在用于制造三维构件的加工机的情况下，可以布置待照射的粉末层。在这样的加工机中，激光射束被聚焦到由通常呈金属粉末形式的粉末材料构成的层上，并且通过激光射束在当地熔化，以便产生三维构件的一个层(“激光金属熔合”，LMF)。

为了保证尽可能稳定的加工过程，需要：扫描装置或具有这样的扫描装置的照射装置在粉末床中或者说在借助激光射束照射的粉末层上提供尽可能限定的、可重复的射束剖面(激光光斑)。为此目的，可以借助专门的测量器具在加工机器开始运行时或期间执行射束剖面，所述测量器具在加工平面附近被装入到加工装置中。因为加工腔室正常情况下不能从外部进入，所以用于安装和拆卸测量器具以及用于实际测量所需的时间耗费是巨大的并且可能是几个小时。此外，因为测量器具需要很大的安装空间，所以在加工机运行期间也不能执行射束剖面的确定。

由JP H02-038931 A已知一种用于测量激光射束强度分布的设备，该设备具有布置在激光射束的光路中的部分透射的偏转镜，用于将激光射束的辐射功率的小份额耦出到地点分辨的探测器上。优选地，为此使用本已经设置用于在光路中使射束偏转的偏转镜。

在DE 10 2015 001 421 A1中说明了一种用于确定激光射束的几何参数的设备，该设备包括射束诊断装置以及光学系统，该光学系统构造为用于将激光射束聚焦在加工区域中。反射器元件能够定位在光学系统和加工区域之间的定位区域中并且具有部分反射的第一面，其中，该第一面是弯曲的，并且其中，第一面的曲率等于被光学系统聚焦的激光射束在反射器元件的定位区域中的波前的平均曲率。可以使用具有球面的光学透镜、例如平凸透镜或同心弯月透镜作为反射器元件。射束诊断装置可以包括用于聚焦所耦出的辐射的装置和地点分辨传感器。

发明内容

本发明的任务在于，提供开头所述类型的方法和加工机，该加工机使得能够简单且快速地确定激光射束的射束剖面。

根据本发明，该任务通过开头所述类型的方法来解决，该方法包括以下步骤：将至少一个逆反射器布置在扫描装置的加工区中，该加工区优选地构造在用于照射粉末层的加工腔室中；探测在以激光射束以扫描方式驶越逆反射器时反射回到扫描装置中的激光辐射；以及根据在以扫描方式驶越逆反射器时探测到的激光辐射确定激光射束的射束剖面。