УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХМЕРНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ

1. Устройство (100) для трехмерного формирования заготовки (101) посредством абляции материала с помощью лазерного луча (102), содержащее блок (103) механической обработки, выполненный с возможностью подавать струю (104) текучей среды под давлением на заготовку (101) и вводить лазерный луч (102) в струю (104) текучей среды по направлению к заготовке (101), контроллер (105) перемещения, выполненный с возможностью задавать x-y-z-положение заготовки (101) относительно блока (103) механической обработки, измерительный блок (107), выполненный с возможностью измерять z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101) в направлении z.
2. Устройство (100) по п. 1, дополнительно содержащее контроллер (106) лазера, выполненный с возможностью регулировать мощность или энергию лазерного луча (102) на основе x-y-z-положения, задаваемого контроллером (105) перемещения, и z-положения точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101), измеряемого измерительным блоком (107).
3. Устройство (100) по п. 1 или 2, в котором лазерный луч (102) является импульсным, и устройство (100) также содержит контроллер (106) лазера, выполненный с возможностью отдельно регулировать энергию каждого лазерного импульса (200) на основе x-y-z-положения, задаваемого контроллером (105) перемещения для упомянутого лазерного импульса (200), а также на основе z-положения точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101), измеряемого измерительным блоком (107) перед упомянутым лазерным импульсом (200).
4. Устройство (100) по п. 3, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью определять результат абляции от каждого лазерного импульса (200) по z-положению точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101), измеряемому измерительным блоком (107) после указанного импульса (200) лазера, а контроллер (106) лазера выполнен с возможностью регулировать энергию следующего лазерного импульса (200) исходя из указанного определенного результата абляции.
5. Устройство (100) по п. 3 или 4, в котором контроллер (106) лазера выполнен с возможностью управлять энергией каждого лазерного импульса (200) посредством задания его ширины и/или амплитуды, и/или посредством задания частоты импульсов (200) и, вследствие этого, временной задержки между последовательными импульсами (200), и/или посредством выдачи пакета (201) импульсов.
6. Устройство (100) по п. 5, в котором контроллер (106) лазера выполнен с возможностью управлять энергией каждого лазерного импульса (200) так, чтобы он удалял материал заготовки на глубину от 1 до 1000 мкм в z-направлении в x-y-z-положении заготовки (101), задаваемом контроллером (105) перемещения для указанного лазерного импульса (200).
7. Устройство (100) по любому из пп. 3-6, дополнительно содержащее лазерный источник (110) для генерирования лазерного луча (102), причем лазерный источник (110) включает в себя контроллер (106) лазера и скоростной переключатель, предпочтительно лазерный затвор (400), для модуляции лазерных импульсов (200).
8. Устройство (100) по любому из пп. 3-7, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью измерять z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101) в течение периода времени между двумя последовательными лазерными импульсами (200).
9. Устройство (100) по любому из пп. 3-8, в котором контроллер (105) перемещения выполнен с возможностью пошагово или непрерывно изменять x-y-z-положение заготовки (101) относительно блока (103) механической обработки после каждого лазерного импульса (200).
10. Устройство (100) по п. 9, в котором контроллер (105) перемещения выполнен с возможностью ускорять или замедлять изменение x-y-z-положения заготовки (101) при перемещении заготовки (101) вдоль траектории, а контроллер (106) лазера выполнен с возможностью увеличивать или уменьшать частоту лазерных импульсов так, чтобы число лазерных импульсов (200) на единицу расстояния сохранялось постоянным вдоль указанной траектории.
11. Устройство (100) по любому из пп. 1-10, в котором контроллер (105) перемещения выполнен с возможностью многократно изменять x-y-z-положение заготовки (101) так, чтобы лазерный луч (102) сканировал поверхность (109) заготовки в плоскости x-y.
12. Устройство (100) по п. 11, выполненное с возможностью выборочно включать или отключать лазерный луч (102) во время сканирования поверхности (109) заготовки в зависимости от x-y-z-положения, заданного контроллером (105) перемещения.
13. Устройство (100) по любому из пп. 1-12, выполненное с возможностью формировать заготовку (101) посредством абляции, послойной, в виде множества слоев (800) материала заготовки, с помощью лазерного луча (102).
14. Устройство (100) по п. 13, в котором каждый из указанного множества слоев (800) занимает индивидуально заданную область в плоскости x-y и имеет индивидуально заданную одинаковую или неодинаковую толщину вдоль направления z.
15. Устройство (100) по п. 13 или 14, дополнительно содержащее процессор (600), выполненный с возможностью вычислять послойное представление (601) удаляемого посредством абляции объема заготовки (101), при этом устройство (100) выполнено с возможностью формировать заготовку (101) посредством абляции указанного множества слоев (800) материала заготовки на основе вычисленного послойного представления (601).
16. Устройство (100) по п. 15, при зависимости от п. 2, в котором контроллер (106) лазера выполнен с возможностью управлять мощностью или энергией лазерного луча (102) на основе также послойного представления (601), полученного от процессора (600).
17. Устройство (100) по п. 15 или 16, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью отправлять в процессор (600) в качестве обратной связи измеренное z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101), и процессор (600) выполнен с возможностью повторно рассчитывать послойное представление (601), в частности число слоев послойного представления (601) на основе обратной связи от измерительного блока (107).
18. Устройство (100) по одному из пп. 15-17, в котором процессор (600) выполнен с возможностью рассчитывать заново послойное представление (601) после удаления с заготовки (101) посредством абляции каждого слоя (800) материала заготовки.
19. Устройство (100) по любому из пп. 13-18, в котором измерительный блок (107) также выполнен с возможностью определять первый уклон и/или неровность (901) поверхности последнего удаленного слоя (900) материала заготовки путем сканирования поверхности (109) заготовки в плоскости x-y и, таким образом, измерения z-положения множества точек (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101), а также второй уклон и/или неровность (902) поверхности на поверхности (109) заготовки (101), и устройство (100) выполнено с возможностью удалять посредством абляции по меньшей мере следующий слой (800), исходя из первого уклона и/или неровности (901) поверхности, определенного измерительным блоком (107).
20. Устройство по п. 19, при зависимости от п. 3, в котором контроллер (106) лазера выполнен с возможностью индивидуально адаптировать, по меньшей мере для следующего слоя (800), энергию каждого лазерного импульса (200) и/или траекторию перемещения заготовки (101) путем изменения x-y-z-положения после каждого лазерного импульса (200) на основе первого уклона и/или неровности (901) поверхности, определенной измерительным блоком (107).
21. Устройство (100) по любому из пп. 1-20, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью измерять z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101) с использованием электромагнитного излучения или акустических волн.
22. Устройство (100) по любому из пп. 1-21, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью измерять z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101) посредством измерения длины струи (104) текучей среды, определяющей линейный размер.
23. Устройство (100) по любому из пп. 1-22, в котором измерительный блок (107) выполнен с возможностью измерять z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101) через струю (104) текучей среды.
24. Устройство (100) по любому из пп. 1-23, в котором измерительный блок (107) интегрирован в блок (103) механической обработки.
25. Способ (1000) трехмерного формирования заготовки (101) посредством абляции материала с помощью лазерного луча (102), характеризующийся тем, что подают (1001) струю (104) текучей среды под давлением на заготовку (101) и вводят лазерный луч (102) в струю (104) текучей среды по направлению к заготовке (101), задают (1002) x-y-z-положение заготовки (101) относительно струи (104) текучей среды, измеряют (1003) z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101).
26. Способ (1000) по п. 25, в котором в струю (104) текучей среды вводят (1001) импульсный лазерный луч (102), x-y-z-положение заготовки задают (1002) для каждого лазерного импульса (200), измеряют (1003) z-положение точки (108) падения струи (104) текучей среды перед каждым лазерным импульсом (200) и отдельно регулируют энергию каждого лазерного импульса (200) на основе x-y-z-положения, заданного для указанного лазерного импульса (200), а также на основе z-положения точки (108) падения струи (104) текучей среды под давлением на заготовку (101), измеренного перед указанным лазерным импульсом (200).
27. Способ (1000) по п. 25, в котором сканируют поверхность (109) заготовки (101) в плоскости x-y и определяют профиль поверхности (109) путем измерения z-положений множества точек (108) падения струи (104) текучей среды на заготовку (101), а также отдельно задают энергию каждого лазерного импульса (200) и/или траекторию перемещения заготовки (101) путем изменения x-y-z-положения после каждого лазерного импульса (200) на основе указанного определенного профиля поверхности (109).