Fraunhofer IWS测试新型激光器，可快速生成不同的能量模式

日前，来自德国萨克森州和以色列科学家组建的一支研究团队正在Fraunhofer IWS联合测试一种用于工业加工的新型激光器。该系统基于“相干光束集成”（Coherent Beam Combining）方法，这对于现在的高功率激光器而言是全新的。

这台13kW激光器可以在运行过程中快速产生不同的能量分布模式，从而能够非常精确和快速地加工材料。研究团队希望这项技术最终推广至全球激光器供应商，并让行业分享成果。

■动态光束激光器近照

Fraunhofer IWS的这台“动态光束”（Dynamic Beam）激光器，是以色列科学家最新的创新成果。研究所也是世界上首个采用该激光解决方案的研究机构。研究团队与项目合作伙伴Civan Lasers公司，希望在测试中拓展更多新的应用场景。

“新型激光器将推动材料加工的极限，例如在医疗技术和航空航天领域，”Fraunhofer IWS研究所切割和连接技术领域负责人Andreas Wetzig博士对此谈到。

快一千倍

以色列Civan Lasers公司的“动态光束”激光器将数十个单独的光束组合成高质量的强大激光束。通过部分光束中波谷和波峰的小相移（光相控阵），激光器可以在激光束中快速生成不同的能量分布模式，而典型激光器仅在光束中心聚焦能量。新激光器系统可在工件上产生例如环形、八字形或马蹄形的能量聚焦模式。

要想达到新系统同样的能量分布模式，过去往往需要通过光束偏转光学器件或快速振荡反射镜实现。但即使是最快的振荡反射镜，仍然需要几毫秒时间重新调整激光束的能量模式。研究团队的测试内容包括评估将动态光束整形用于金属增材制造的可能性。作为“ShapeAM”项目的一部分，研究人员测试新激光器系统以实现材料特性的改进。

■研究团队成员正在对新型激光器进行测试

具体而言，研究团队的目标是钛、铝合金的增材制造，这些材料将应用于空间部件、植入物和移动轻质部件。测试过程中，Civan Lasers公司计划使用动态光束整形技术消除工艺加工中可能出现的缺陷，从而获得更高质量的3D打印效果。公司首席执行官Eyal Shekel博士表示，“ShapeAM项目使我们能够探索动态光束整形在金属增材制造中的优势。”

德国与以色列的合作交流

该联合项目有望发展成为以色列和德国之间的科学交流。测试结束后，Fraunhofer IWS将把测试结果传回给耶路撒冷。此外，研究所还计划临时向以色列派遣交换科学家。作为回报，Civan Lasers公司专家可以在激光实验室进行其他测试。

■13kW激光器可以在运行过程中以数千倍的速度生成能量分布模式

联合测试旨在确定“动态光束”激光器的可能性和局限性。最初，研究团队计划使用各种光束轮廓、材料和工艺进行基本测试。之后他们将评估新系统的具体应用，例如难以加工的材料和材料复合材料切割、连接或增材制造。

“动态光束”使加工速度翻倍

可以预见的是，新型激光器在增材和连接工艺中将实现不熔池表面和熔池深度的快速精确控制。研究团队期待在无毛刺切割和高边缘质量方面，新型激光器能继续显现出激光切割的优势。他们估计，与传统光纤激光器相比，“动态光束”激光器的加工速度可以提升两倍。

无论如何，一旦新型激光器测试成功，将预示着这项技术有望在未来的金属加工、医疗技术、电动汽车以及航空航天工业中有着广阔的应用前景。