ПРИМЕНЕНИЯ, СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ РАМАНОВСКОГО ЛАЗЕРА ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА

1. Аппарат для лазерного аддитивного производства (ЛАП), включающий:
a. лазер для обеспечения функционального лазерного пучка вдоль траектории пучка, причем функциональный лазерный пучок имеет длину волны менее примерно 750 нм;
b. стол для построения;
c. исходный материал и аппарат подачи исходного материала, причем исходный материал может подаваться к целевой области вблизи стола для построения;
d. аппарат подачи лазерного пучка, включающий в себя формирующую оптику для обеспечения функционального лазерного пучка и формирования пятна лазерного пучка;
e. двигатель и аппарат позиционирования, механически соединенные со столом для построения, аппаратом подачи лазерного пучка или обоими; посредством чего двигатель и аппарат позиционирования способны обеспечивать относительное перемещение аппарата подачи лазерного пучка и стола для построения; и,
f. систему управления, содержащую процессор, устройство памяти и карту ЛАП, причем система управления способна реализовывать карту ЛАП посредством заранее заданного расположения функционального лазерного пучка и исходного материала.
2. Аппарат по п.1, причем лазер включает в себя лазерный диод накачки, имеющий длину волны менее 500 нм, и рамановский волоконный генератор.
3. Аппарат по п.1, причем лазер включает в себя лазерный диод накачки и рамановский генератор, предназначенные для обеспечения рамановской генерации n-го порядка, где n является целым числом.
4. Аппарат по п. 3, причем n выбрано из группы, состоящей из 2, 3, 4, 5 и 6.
5. Аппарат по п.3, причем генерация n-го порядка является стоксовой.
6. Аппарат по п.3, причем генерация n-го порядка является анти-стоксовой.
7. Аппарат по п.1, причем строительный материал выбран из группы, состоящей из магния, алюминия, галлия, олова, свинца, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, циркония, молибдена, родия, палладия, серебра, кадмия, вольфрама, золота, ртути, металлов, сплавов металлов и смесей металлов.
8. Аппарат по п.3, причем строительный материал выбран из группы, состоящей из магния, алюминия, галлия, олова, свинца, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, циркония, молибдена, родия, палладия, серебра, кадмия, вольфрама, золота, ртути, металлов, сплавов металлов и смесей металлов.
9. Аппарат по п.3, причем исходный материал является порошком.
10. Аппарат по п.1, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц менее примерно 1 мкм.
11. Аппарат по п.3, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц от примерно 0,05 мкм до примерно 2,5 мкм.
12. Аппарат по п.8, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц от примерно 0,05 мкм до примерно 2,5 мкм.
13. Аппарат по п.1, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц от примерно 40 мкм и меньше.
14. Аппарат по п.7, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц менее примерно 25 мкм.
15. Аппарат по п.7, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц менее примерно 15 мкм.
16. Аппарат по п.7, причем исходный материал является порошком, имеющим размер частиц менее примерно 0,5 мкм.
2
17. Модули рамановских лазеров (МРЛ) для применения в лазерном аддитивном производстве, причем МРЛ включают в себя: источник лазерного пучка накачки и рамановский генератор для обеспечения функционального лазерного пучка; причем функциональный лазерный пучок имеет длину волны менее примерно 700 нм, М менее 2 и мощность больше 500 Вт.
2
18. Аппарат по п.17, причем рамановский генератор содержит волоконный генератор, содержащий материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, кварца, легированного GeO, кварца, легированного фосфором.
19. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя лазерный диод.
20. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя множество лазерных диодов для получения лазерного пучка накачки, имеющего лучевой параметр продукта менее примерно 10 мм·мрад.
21. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя решетку из по меньшей мере 20 лазерных диодов синего свечения.
22. Аппарат по п.21, причем решетка обеспечивает лазерный пучок накачки, имеющий длину волны в диапазоне от примерно 405 нм до примерно 460 нм.
23. Аппарат по п.17, причем волокно генератора имеет длину, а эта длина составляет примерно 30 м или меньше.
24. Аппарат по п.18, причем волокно генератора имеет длину, а эта длина составляет примерно 20 м или меньше.
25. Аппарат по п.20, причем волокно генератора имеет длину, а эта длина составляет примерно 25 м или меньше.
26. Аппарат по п.22, причем волокно генератора имеет длину, а эта длина составляет примерно 20 м или меньше.
27. Аппарат по п.17, причем функциональный лазерный пучок имеет длину волны от примерно 405 нм до примерно 470 нм.
28. Аппарат по п.18, причем функциональный лазерный пучок имеет длину волны от примерно 405 нм до примерно 470 нм.
29. Аппарат по п.22, причем функциональный лазерный пучок имеет длину волны от примерно 405 нм до примерно 470 нм.
30. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя систему лазерных диодов синего свечения, обеспечивающую лазерный пучок накачки, имеющий длину волны примерно 405 нм - 475 нм, мощность более 100 Вт; и причем рамановский волоконный генератор имеет диаметр сердцевины примерно 10-50 мкм и является волокном с плавным изменением показателя преломления.
31. Система по п.17, причем лазерный источник накачки охлаждается, а охлаждение выбрано из группы, состоящей из воздушного охлаждения, жидкостного охлаждения и водяного охлаждения.
32. Система по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя спектральное устройство сведения пучков.
33. Система, включающая в себя множество МРЛ по п.17, причем лазерные пучки от МРЛ когерентно объединяются для формирования одного функционального лазерного пучка.
34. Система по п.17, причем лазерный источник накачки содержит лазерный диод и интегральную электронную схему возбуждения, чтобы регулировать ток и делать возможной быструю пульсацию диода лазерного источника накачки для обеспечения импульсного лазерного пучка накачки.
35. Система по п.34, и причем частота повторения импульсов составляет от примерно 0,1 МГц до примерно 10 МГц.
36. Аппарат для 3-D печати, включающий в себя аппарат подачи исходного материала, причем исходный материал может подаваться в целевую область вблизи предварительно заданной области построения; формирующую оптику для обеспечения пятна функционального лазерного пучка, имеющего поперечное сечение менее примерно 100 микрон в области построения; и модуль рамановских лазеров (МРЛ).
37. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.17.
38. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.18.
39. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.22.
40. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.29.
41. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.30.
42. Аппарат для 3D-печати по п. 36, причем МРЛ является МРЛ по п.35.
43. Способ лазерного аддитивного производства (ЛАП), содержащий:
a. обеспечение исходного материала, имеющего предварительно заданную максимальную длину волны поглощения;
b. направление функционального лазерного пучка, имеющего предварительно заданную длину волны, на исходный материал, причем длина волны функционального лазерного пучка обоснована по меньшей мере частичным совпадением с максимальной длиной волны поглощения;
c. взаимодействие функционального лазерного пучка с исходным материалом для построения изделия.
44. Способ по п.43, причем длина волны функционального лазерного пучка и максимальная длина волны поглощения совпадают друг с другом c погрешностью в 100 нм.
45. Способ по п.43, причем длина волны функционального лазерного пучка и максимальная длина волны поглощения совпадают друг с другом с погрешностью в 50 нм.
46. Способ по п.43, причем длина волны функционального лазерного пучка и максимальная длина волны поглощения совпадают друг с другом с погрешностью в 10%.
47. Способ по п.43, причем длина волны функционального лазерного пучка и максимальная длина волны поглощения совпадают друг с другом с погрешностью в 20%.
48. Способ по п.43, причем длина волны функционального лазерного пучка и максимальная длина волны поглощения совпадают, причем они имеют одинаковую длину волны.
49. Способ по п.43, причем изделие выстраивают за один этап.
50. Способ по п.45, причем изделие выстраивают за один этап.
3
51. Способ по п.43, причем изделие имеет: коэффициент теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; коэффициент теплопроводности в Вт/(м·К) от 18 до 450; удельное электрическое сопротивление в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; модуль продольной упругости в ГПа от 40 до 220; модуль упругости при сдвиге в ГПа от 15 до 52; модуль объемной упругости в ГПа от 40 до 190; коэффициент Пуассона от 0,2 до 0,5; твердость по Моосу от 1 до 7; твердость по Виккерсу в МПа от 150 до 3500; твердость по Бринелю в МПа от 35 до 2800; плотность в г/см от 1,5 до 21.
3
52. Способ по п.49, причем изделие имеет: коэффициент теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; коэффициент теплопроводности в Вт/(м·К) от 18 до 450; удельное электрическое сопротивление в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; модуль продольной упругости в ГПа от 40 до 220; модуль упругости при сдвиге в ГПа от 15 до 52; модуль объемной упругости в ГПа от 40 до 190; коэффициент Пуассона от 0,2 до 0,5; твердость по Моосу от 1 до 7; твердость по Виккерсу в МПа от 150 до 3500; твердость по Бринелю в МПа от 35 до 2800; плотность в г/см от 1,5 до 21.
3
53. Способ по п.50, причем изделие имеет: коэффициент теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; коэффициент теплопроводности в Вт/(м·К) от 18 до 450; удельное электрическое сопротивление в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; модуль продольной упругости в ГПа от 40 до 220; модуль упругости при сдвиге в ГПа от 15 до 52; модуль объемной упругости в ГПа от 40 до 190; коэффициент Пуассона от 0,2 до 0,5; твердость по Моосу от 1 до 7; твердость по Виккерсу в МПа от 150 до 3500; твердость по Бринелю в МПа от 35 до 2800; плотность в г/см от 1,5 до 21.
3
54. Способ по п.43, причем изделие имеет: коэффициент теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; коэффициент теплопроводности в Вт/(м·К) от 18 до 450; модуль продольной упругости в ГПа от 40 до 220; модуль упругости при сдвиге в ГПа от 15 до 52; модуль объемной упругости в ГПа от 40 до 190; коэффициент Пуассона от 0,2 до 0,5; и плотность в г/см от 1,5 до 21.
55. Способ по п.43, причем изделие имеет: удельное электрическое сопротивление в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; коэффициент Пуассона от 0,2 до 0,5; и твердость по Моосу от 1 до 7.
3
56. Способ по п.43, причем изделие имеет: коэффициент теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; удельное электрическое сопротивление в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; модуль продольной упругости в ГПа от 40 до 220; твердость по Моосу от 1 до 7 и плотность в г/см от 1,5 до 21.
3
57. Способ по п.43, причем изделие имеет физические свойства, выбранные из группы, состоящей из: коэффициента теплового расширения в мкм/(м·К) (при 25°С) от 7,5 до 32; коэффициента теплопроводности в Вт/(м·К) от 18 до 450; удельного электрического сопротивления в нОм·м (при 20°С) от 14 до 420; модуля продольной упругости в ГПа от 40 до 220; модуля упругости при сдвиге в ГПа от 15 до 52; модуля объемной упругости в ГПа от 40 до 190; коэффициента Пуассона от 0,2 до 0,5; твердости по Моосу от 1 до 7; твердости по Виккерсу в МПа от 150 до 3500; твердости по Бринелю в МПа от 35 до 2800; и плотности в г/см от 1,5 до 21.
4
3
2
58. Аппарат по п.17, причем рамановский генератор включает в себя кристаллический генератор, содержащий материал, выбранный из группы, состоящей из алмаза, KGW, YVO и Ba(NO).
59. Аппарат по п.17, причем рамановский генератор содержит газ при высоком давлении.
60. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя множество лазерных диодов для получения лазерного пучка накачки, имеющего лучевой параметр продукта менее примерно 14 мм·мрад.
61. Аппарат по п.17, причем лазерный источник накачки включает в себя множество лазерных диодов для получения лазерного пучка накачки, имеющего лучевой параметр продукта от примерно 9 мм·мрад до примерно 14 мм·мрад.