ES2961479T3

ES2961479T3 - Un aparato de procesamiento por láser y procedimiento correspondiente de procesamiento por láser

Info

Publication number: ES2961479T3
Application number: ES20739769T
Authority: ES
Inventors: Paolo Calefati; Gaetano Patrimia; Giuseppe Virgillito
Original assignee: Prima Industrie SpA
Current assignee: Prima Industrie SpA
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: EP3986658B1; PL3986658T3; WO2020254982A1; IT201900009366A1; US20220314366A1; JP2022537371A; EP3986658A1

Abstract

La presente solicitud se refiere a un aparato (10) para procesamiento láser, que comprende al menos dos fuentes láser (12, 14), que son diferentes entre sí y están configuradas para suministrar respectivos haces láser que tienen longitudes de onda diferentes entre sí, un cabezal láser (20), que puede operarse como herramienta final de una máquina herramienta láser (90) que puede configurarse para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento láser que puede seleccionarse entre un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento láser, y un conjunto de componentes ópticos orientables (16) para proporcionar un conjunto de trayectorias ópticas seleccionables para dirigir un rayo láser suministrado por una fuente láser de dichas al menos dos fuentes láser, y una unidad de control (30) acoplada a al menos dos láser fuentes (12, 14), al conjunto de componentes ópticos orientables (16), y al cabezal láser (20) y configurado para controlar las al menos dos fuentes láser (12, 14), el conjunto de componentes ópticos orientables (16)), y el cabezal láser (20) según el tipo de operación de procesamiento láser seleccionado del conjunto de tipos de operaciones de procesamiento láser, es decir, para suministrar y dirigir un rayo láser asociado al tipo respectivo de operación de procesamiento sobre una región de una superficie de trabajo (110). El cabezal láser (20) comprende un conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) configuradas para dirigir al menos un material de procesamiento sobre la región de trabajo (110), que comprende al menos una boquilla (40) configurada para dirigir chorros de polvo de al menos un material, preferiblemente polvo de material metálico (en resumen polvo metálico), así como que comprende al menos uno de los siguientes: a) una primera boquilla (42) configurada para dirigir un alambre metálico hacia la región de trabajo, preferiblemente alambre metálico para soldadura láser; y b) una segunda boquilla (46) configurada para dirigir un gas auxiliar hacia la región de trabajo, preferiblemente un gas auxiliar para soldadura láser, y en donde la unidad de control (30) está acoplada al conjunto de boquillas y está configurada para controlar al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) según el tipo de operación de procesamiento láser asociada y seleccionada para controlar dicha al menos una boquilla de modo que dirija los respectivos materiales de procesamiento hacia la región de trabajo (110).) simultáneamente con la dirección del rayo láser (L) asociada al tipo de operación de procesamiento láser seleccionado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un aparato de procesamiento por láser y procedimiento correspondiente de procesamiento por láser

Campo técnico

La descripción se refiere a un aparato de procesamiento por láser, que comprende un conjunto de al menos dos fuentes de láser diferentes entre sí configuradas para proporcionar respectivos haces láser que tienen longitudes de onda diferentes entre sí, y un cabezal láser, el cual puede ser operado como herramienta final de una máquina herramienta láser que puede ser configurada para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede ser seleccionada a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, comprendiendo dicho cabezal láser un conjunto de componentes ópticos orientables de modo que proporcione un conjunto de trayectos ópticos seleccionables para dirigir un haz láser suministrado por una fuente de láser respectiva de dicho conjunto de al menos dos fuentes de láser, y una unidad de control acoplada a dicho conjunto de al menos dos fuentes de láser, a dicho conjunto de componentes ópticos orientables, y al cabezal láser, el cual puede configurarse para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede ser seleccionada a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, estando dicha unidad de control configurada para controlar dichas al menos dos fuentes de láser, dicho conjunto de componentes ópticos orientables, y dicho cabezal láser de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionado a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser de modo que lleve a cabo el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionado, es decir, de modo que suministre y dirija dicho haz láser asociado al respectivo tipo de operación de procesamiento sobre una región de una superficie de trabajo.

Una o más realizaciones se refieren a un procedimiento para controlar el aparato de procesamiento por láser anterior, y el uso del aparato, por ejemplo, en el contexto de una máquina herramienta o de un robot antropomórfico.

Antecedentes tecnológicos

En el campo del procesamiento por láser existen múltiples sistemas para transportar la radiación electromagnética, los cuales se denominan “cabezales láser” y pueden ser operados como herramientas finales de una máquina herramienta láser, estando cada cabezal especializado para llevar a cabo un número limitado de tipos, normalmente uno o dos, de operaciones de procesamiento por láser al mismo tiempo. La realización de diferentes tipos de operaciones de procesamiento con una y la misma máquina herramienta láser es posible sustituyendo cada vez un cabezal láser especializado en un tipo de operación de procesamiento con otro cabezal láser especializado en el diferente tipo de operación de procesamiento que se va a llevar a cabo. Sin embargo, esta sustitución se realiza a costa de interrupciones en la producción, conduciendo potencialmente, por lo tanto, a intervalos muy largos de tiempo de inactividad de la producción. En efecto, en cada sustitución de un cabezal para una operación de procesamiento de un tipo con otro cabezal para una operación de procesamiento de un tipo diferente, puede ser necesario sustituir también un cono de sensor de cabezal y recalibrar la máquina para que opere correctamente con la nueva herramienta instalada.

En el caso en el que la herramienta con la cual está equipado el cabezal láser es únicamente el haz láser, se conoce un dispositivo para proporcionar una primera herramienta de mecanizado, generada por una primera fuente de radiación, en particular una fuente de láser, en forma de un haz de procesamiento y al menos otra herramienta de mecanizado de una naturaleza u origen diferente, en particular una fuente de radiación diferente de la fuente de radiación de la primera herramienta de mecanizado, en el que las diferentes herramientas de mecanizado pueden ponerse en contacto con una pieza de trabajo de modo que mecanice el material, y el mecanizado de la pieza de trabajo se puede llevar a cabo a través de una sola de las herramientas de mecanizado en cada momento. Un aparato de procesamiento por láser del tipo mencionado anteriormente se describe en el documento Número US 2005/0205537 A1.

Una solución la cual es similar, a partir de determinados puntos de vista, se conoce a partir del documento Número US 9180551 B2 en el cual se describe una máquina herramienta láser para realizar un procesamiento por láser a través de ablación láser, la cual comprende un cabezal láser dual y móvil predispuesto para la emisión de haces láser, donde dicho cabezal láser dual incorpora dos o más fuentes de láser, emitiendo cada fuente de láser un tipo diferente de haz láser, donde las dos o más fuentes de láser incorporadas en el cabezal láser dual no son capaces de llevar a cabo simultáneamente el procesamiento de una pieza de trabajo.

Sin embargo, las soluciones anteriores pueden facilitar la reducción de los tiempos de inactividad de la producción sólo en el caso de las operaciones de procesamiento por láser que utilizan únicamente el haz láser para llevar a cabo el procesamiento. En algunas operaciones específicas de procesamiento por láser, tales como la fabricación aditiva por deposición directa de energía (DED), el revestimiento, o la soldadura (por hilo o polvo) -por citar sólo algunos ejemplos-, las boquillas se utilizan además para suministrar material que se dirigirá sobre una superficie de trabajo junto con el haz láser, por ejemplo, material de metal filiforme en el caso de la soldadura por hilo o polvo en el caso de la fabricación aditiva.

Por lo tanto, existe el problema de proporcionar un aparato de procesamiento por láser que comprenda un conjunto de operaciones de procesamiento que incluyan el uso no sólo de un haz láser, sino también de otras herramientas, en particular boquillas para dirigir materiales sobre la superficie de trabajo.

En el campo de los aparatos de procesamiento por láser del tipo DED de fabricación aditiva existen soluciones que utilizan dos cabezales, cada uno equipado con boquillas y su correspondiente láser, ya sea como sustitución del otro u operando en paralelo, lo cual puede facilitar las operaciones de procesamiento de un tipo DED con características que varían. La presente solución presenta, sin embargo, el inconveniente de que el objeto obtenido presenta trazas que tienen diferentes espesores colocadas una al lado de la otra y una encima de la otra, lo cual conduce a un aumento de la porosidad del objeto producido, dado que es más fácil que queden huecos en el objeto, por ejemplo, huecos de un tamaño dado por la diferencia entre los diferentes espesores.

Además, el uso de múltiples cabezales láser también aumenta los costes, con el consiguiente aumento de las inversiones necesarias para la línea de producción y, en consecuencia, de los costes de fabricación de los objetos.

Además, en el caso donde se utilicen haces láser que tengan características y potencias diferentes como herramientas de procesamiento por láser, surge el problema de mantener un buen rendimiento óptico: si se utiliza un sistema óptico con un recubrimiento para una longitud de onda de, por ejemplo, 1070 nm durante el procesamiento utilizando un láser en una longitud de onda diferente, la calidad del procesamiento podría no cumplir los requisitos.

Además, los aparatos convencionales de fabricación aditiva pueden utilizar una trama proporcionada con boquillas, lo cual puede limitar la libertad de maniobra del cabezal para la dirección del haz láser sobre la superficie de trabajo. Además, este tipo de limitación de la libertad de movimiento puede hacer más problemática la producción de algunas partes, por ejemplo, debido a la afectación de la trama.

Sin embargo, la amplia actividad en esta área, como atestiguan, por ejemplo, mediante los diversos documentos enumerados anteriormente, es deseable mejorar aún más las soluciones.

El documento US 2018/229332 A1 (que describe todas las características definidas en el preámbulo de la reivindicación 1),

Los documentos WO 2018/178387 A1, WO 2018/069809 A1 también son pertinentes para los antecedentes tecnológicos de la solución descrita en la presente memoria.

Objeto de la invención

El objeto de las realizaciones descritas en la presente memoria es mejorar los aparatos y procedimientos de acuerdo con la técnica anterior, como se ha discutido anteriormente.

Otro objeto de la invención es proponer un aparato de procesamiento por láser, y un procedimiento para controlar el propio aparato, el cual podría:

- facilitar la creación de un único centro de trabajo multifuncional, que comprenda, por ejemplo, operaciones de procesamiento aditivo y sustractivo, en el cual se reduzcan los tiempos de inactividad entre una operación de procesamiento y otra, de modo que facilite una alta productividad;

- presentan un cabezal láser que lleve a cabo de forma flexible uno o más tipos de operaciones de procesamiento por láser, por ejemplo, en una y la misma secuencia, sin que se produzcan tiempos de inactividad, por ejemplo, para sustituir un cono de sensor, el cual sigue siendo el mismo para cada operación de procesamiento;

- proporcionar una solución modular, que comprenda un conjunto de módulos que puedan variarse de forma flexible en base a las necesidades de producción; y

- acelerar el procedimiento de fabricación, en particular en el caso de la producción de piezas masivas, gracias a la posibilidad de aumentar una sección de apertura de los diafragmas en las boquillas para la deposición del polvo, o también de mejorar la precisión en el caso en que se pretenda lograr resoluciones más altas en la pieza de trabajo, reduciendo así la sección del diafragma.

Sumario de la invención

El objetivo de una o más realizaciones es contribuir a proporcionar una tal solución mejorada.

Diversas realizaciones logran uno o más de los objetos antes mencionados gracias a un aparato de procesamiento por láser y a un procedimiento correspondiente, que tenga las características definidas en las reivindicaciones 1 y 14.

En particular, el objeto de la invención es un aparato como se define en la reivindicación 1, y que tiene las características referidas al inicio de la presente descripción, en el que:

dicho cabezal láser comprende un conjunto de boquillas configuradas para ser controladas para dirigir al menos un material de procesamiento sobre dicha región de una superficie de trabajo, comprendiendo dicho conjunto de boquillas al menos una boquilla configurada para dirigir de forma controlada chorros de polvo de al menos un material, preferentemente polvo de metal, así como comprendiendo al menos una de las siguientes:

a) una primera boquilla configurada para dirigir de forma controlada un hilo de metal sobre dicha región de una superficie de trabajo, preferentemente hilo de metal para soldadura láser; y

b) una segunda boquilla configurada para dirigir de forma controlada un gas de asistencia sobre dicha región de una superficie de trabajo, preferentemente un gas de asistencia para soldadura,

y en el que dicha al menos una unidad de control está acoplada a dicho conjunto de boquillas y está configurada para controlar al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser asociada a y seleccionada a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser con el fin de controlar dichas boquillas de modo que dirijan los respectivos materiales de procesamiento sobre dicha región de una superficie de trabajo simultáneamente con la dirección de dicho haz láser asociada al tipo de operación de procesamiento por láser seleccionada sobre dicha región de dicha superficie de trabajo.

De este modo, es posible llevar a cabo operaciones de procesamiento de diversos tipos (por ejemplo, soldadura, revestimiento, fabricación aditiva, corte, y ablación) utilizando uno y el mismo cabezal láser, para llevar a cabo tanto procesamiento por láser de tipo aditivo, tal como la fabricación aditiva DED, como el procesamiento por láser de tipo sustractivo, tal como el corte por láser, así como procesamiento por láser de algún otro tipo, tal como la ablación. En particular, esto se ve facilitado por la posibilidad de seleccionar cada vez la activación de la fuente y/o la activación de las herramientas que son más convenientes para llevar a cabo la operación elegida. Por ejemplo, en el sector de la fabricación aditiva, es posible utilizar, en particular de forma alternativa y no necesariamente simultánea, una primera fuente que tenga una primera longitud de onda configurada para tratar materiales con alta reflectividad (por ejemplo, cobre, latón, aluminio) y una segunda fuente que tenga una segunda longitud de onda configurada para materiales con baja reflectividad (por ejemplo, hierro, acero), favoreciendo así salvaguardar las propiedades de los componentes ópticos del aparato de los daños debidos a reflexiones no deseadas.

Una o más realizaciones pueden referirse a un procedimiento correspondiente. Un procedimiento para controlar un aparato de acuerdo con la presente descripción puede ser un ejemplo de un tal procedimiento.

En diversas realizaciones, el conjunto de trayectos ópticos seleccionables comprende al menos dos trayectos ópticos para suministrar un primer haz láser a partir de una primera fuente de láser a dicho cabezal láser, y/o al menos dos tipos de operaciones de procesamiento por láser de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser están asociados a al menos una boquilla respectiva del conjunto de boquillas para hacer uso del cabezal flexible en diferentes contextos.

En particular, al menos una porción de al menos uno de los dos trayectos ópticos se obtiene con fibra óptica de doble núcleo que comprende al menos un núcleo interior y un núcleo exterior, donde dicho al menos uno de dichos al menos dos trayectos ópticos configurados para suministrar un primer haz láser a partir de una primera fuente de láser a dicho cabezal láser comprende un conmutador óptico configurado para dirigir dicho primer haz láser, alternativamente, hacia el núcleo interior o hacia el núcleo exterior de dicha fibra óptica de doble núcleo.

Esta solución ofrece la posibilidad de seleccionar un modo (resonante) del haz láser y, en consecuencia, una distribución de potencia del haz láser, la cual puede ser Gaussiana o en forma dona, haciendo posible esta última, en particular, llevar a cabo operaciones de procesamiento particulares, por ejemplo, durante la soldadura entre juntas de diferentes tamaños o también cortes con un mejor acabado de superficie.

El conjunto de boquillas del cabezal láser es móvil entre una posición saliente y una posición rebajada, y además el cabezal láser comprende:

- una cavidad para recibir las boquillas, la cual está configurada para alojar las boquillas en dicha posición rebajada; y

- un conjunto de actuadores acoplados a dicho conjunto de boquillas;

y la unidad de control está acoplada al conjunto de actuadores y está configurada para controlar dicho conjunto de actuadores para trasladar dichas boquillas entre la posición saliente y la posición rebajada de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionada a partir del conjunto de tipos seleccionables de operaciones de procesamiento por láser.

La solución anterior facilita la reducción de la interferencia entre una pieza de trabajo y las boquillas durante tipos de operaciones de procesamiento que no requieren necesariamente las boquillas antes mencionadas, por ejemplo, durante el corte por láser. Además, ventajosamente, la provisión de boquillas móviles que pueden ser rebajadas en una cavidad cuando no se utilizan evita que las boquillas queden expuestas al calor residual durante un procedimiento en el cual no se utilizan.

En particular, el conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser que se pueden llevar a cabo comprende al menos dos tipos de operaciones de procesamiento por láser, las cuales incluyen la fabricación aditiva por deposición directa con un primer tipo de material de procesamiento en forma de polvo y al menos una de las siguientes: fabricación aditiva por deposición directa, la cual utiliza un segundo tipo de material de procesamiento en forma de polvo diferente del primero; ablación; soldadura por hilo; revestimiento; tratamiento por calor; y corte por láser.

En diversas realizaciones, el conjunto de boquillas del aparato comprende al menos una boquilla que puede articularse sobre una junta articulada propia y un actuador eléctrico configurado para orientar la boquilla con respecto a la junta articulada, y además la unidad de control está configurada para emitir un comando al actuador eléctrico para que haga que dicha al menos una boquilla articulada asuma una primera posición, saliente, o una segunda posición, rebajada.

La solución anterior facilita la reducción de la afectación global del cabezal, en particular en el caso en que la boquilla articulada comprende material con memoria de forma en la proximidad de o en una posición correspondiente a la junta articulada, donde el material con memoria de forma está configurado para llevar la boquilla a una entre la primera orientación y la segunda orientación, alternativamente, en función de un valor de corriente eléctrica aplicada a la junta articulada a través de un cable. En particular, la antes mencionada primera orientación hace que la boquilla forme un ángulo, por ejemplo, un ángulo p obtuso, con un eje óptico de dirección del haz láser hacia dicha región de dicha superficie de trabajo, mientras que la segunda orientación hace que la boquilla sea paralela a dicho eje óptico.

Además, a través de otro actuador eléctrico, por ejemplo, un actuador roto-translacional, accionado por la unidad de control, se reduce o elimina de forma muy eficaz la afectación de las boquillas en el área de procesamiento.

Con el fin de reducir o eliminar la afectación de las boquillas de modo que reduzca cualquier posible interferencia con el cabezal láser, en diversas realizaciones la primera boquilla, la segunda boquilla, y al menos dos boquillas configuradas para dirigir chorros de material en polvo, preferentemente polvo de metal, colocados uno frente al otro en dicho conjunto de boquillas, están ensambladas en una estructura de soporte en el cabezal láser de modo que formen los vértices de un rombo equilátero que tiene su centro en la proximidad de o en una posición correspondiente a un orificio para la salida del haz láser a partir del cabezal de modo que reduzca la afectación de las boquillas.

En diversas realizaciones del aparato, al menos una boquilla para dirigir chorros de material en polvo puede comprender un diafragma iris, formado por un conjunto de láminas pivotadas en un anillo rotativo y un actuador eléctrico acoplado a dicho anillo rotativo y configurado para girar el anillo de modo que varíe un área de una sección de apertura de dicha boquilla en una dirección transversal a una dirección de emisión de dichos chorros de polvo, variando en consecuencia un caudal de dichos chorros de polvo. El actuador anterior puede ser accionado, por ejemplo, por la unidad de control.

El mecanismo anterior de variación de la sección de apertura de al menos una boquilla para dirigir chorros de polvo hace que el procedimiento de producción sea flexible en base a los requisitos de resolución y precisión para la pieza de trabajo individual. Por ejemplo, esta solución facilita ventajosamente, con el uso de un solo cabezal láser:

- mejora de la precisión del procedimiento de fabricación aditiva en el caso de que se quieran obtener piezas con alta resolución, es decir, con la posibilidad de controlar de forma fina las características de la pieza de trabajo reduciendo la sección de apertura de la boquilla; y

- mantenimiento de una alta tasa de producción en el caso de producción de piezas masivas simplemente aumentando la sección de apertura de los diafragmas.

El objeto de la invención es también un procedimiento correspondiente para controlar un tal aparato, véase la reivindicación 14, comprendiendo el procedimiento las operaciones de:

- proporcionar la unidad de control con una tabla de consulta, con la cual asocia a cada tipo de operación de procesamiento por láser que pueda seleccionarse a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, un conjunto de parámetros que comprenda, por ejemplo: un estado de suministro de polvo de al menos una fuente de láser de dichas al menos dos fuentes de láser que sean diferentes entre sí y estén configuradas para suministrar respectivos haces láser que tengan longitudes de onda diferentes entre sí, y una orientación de al menos un componente óptico orientable en dicho conjunto de trayectos ópticos seleccionables, así como un parámetro de activación de al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas.

Además, el procedimiento puede considerar proporcionar la unidad de control con una tabla de consulta con la cual asocia a cada tipo de operación de procesamiento por láser seleccionable a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser un conjunto que comprenda además al menos un parámetro entre una posición de una o más boquillas de dicho conjunto de boquillas y una orientación de una o más boquillas de dicho conjunto de boquillas.

El procedimiento anterior ofrece la posibilidad de controlar el aparato de forma personalizada de acuerdo con los requerimientos de producción, manteniendo así una alta flexibilidad de operación del aparato.

Breve descripción de diversas vistas de los dibujos

A continuación, se describirán una o más realizaciones, simplemente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos anexos, en los que:

- La Figura 1 es un diagrama que ejemplifica un aparato de procesamiento por láser de acuerdo con la presente descripción;

- La Figura 2 ilustra una parte del diagrama de la Figura 1;

- La Figura 3 ilustra un diagrama que ejemplifica la arquitectura de una unidad de control numérico para gestionar el control de los actuadores;

- Las Figuras 3A y 3B ilustran diagramas que ejemplifican posibles distribuciones de potencia de un haz láser que puede utilizarse en un aparato de acuerdo con la presente descripción;

- Las Figuras 4 y 4A, comprendiendo esta última una porción a) y una porción b), representan diversas vistas de un cabezal láser, el cual puede ser operado como herramienta final de una máquina herramienta láser que puede ser configurada para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede ser seleccionada a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser de acuerdo con la presente descripción;

- Las Figuras 5, 5A y 6 son diversas vistas en perspectiva de porciones del cabezal láser, el cual puede operar como herramienta final de una máquina herramienta láser que puede configurarse para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede seleccionarse a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser de acuerdo con la presente descripción; y

- La Figura 7 ilustra un diagrama de una máquina herramienta en la cual puede utilizarse un aparato de acuerdo con la presente descripción.

Descripción detallada de ejemplos de realizaciones

En la descripción que sigue, se ilustran uno o más detalles específicos con el fin de permitir una comprensión en profundidad de ejemplos de realizaciones de la presente divulgación. Las realizaciones pueden obtenerse sin uno o más de los detalles específicos o con otros procedimientos, componentes, materiales, etc. En otros casos, no se ilustran ni describen en detalle operaciones, materiales, o estructuras conocidos de modo de no oscurecer determinados aspectos de las realizaciones.

La referencia a “una realización” o “una realización” en el marco de la presente descripción pretende indicar que una configuración, estructura, o característica particular descrita con referencia a la realización está comprendida en al menos una realización. En consecuencia, frases tales como “en una realización” o “en una realización” que pueden estar presentes en uno o más puntos de la presente descripción no necesariamente se refieren precisamente a una y la misma realización.

Además, las conformaciones, estructuras, o características particulares pueden combinarse de cualquier forma adecuada en una o más realizaciones.

Las referencias utilizadas en la presente memoria se proporcionan únicamente por comodidad y, por lo tanto, no definen el campo de protección ni el ámbito de las realizaciones.

Representado en la Figura 1 es un diagrama de un aparato 10 de procesamiento por láser, que comprende un cabezal 20 láser, el cual puede ser operado como herramienta final de una máquina herramienta láser, por ejemplo, una máquina herramienta con una estructura de movimiento configurada para trasladar el cabezal 20 láser, el cual puede ser del tipo cantiléver 90, como se ejemplifica en la Figura 7, o del tipo brazo de robot antropomórfico o de algún otro tipo.

Como se ha dicho, el cabezal 20 láser puede estar configurado de modo que lleve a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede seleccionarse a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, como se discute en lo que sigue.

En particular, el aparato 10, tal como se ejemplifica en la Figura 1, puede estar predispuesto para llevar a cabo de forma flexible un conjunto de operaciones de procesamiento por láser, entre las cuales se encuentran, en particular, la soldadura, el revestimiento, la fabricación aditiva por deposición directa de energía (DED), y la ablación, tal como se discute en lo que sigue.

Con el fin de poder llevar a cabo las operaciones de procesamiento anteriores de manera que puedan ser seleccionadas por un usuario de modo que obtenga un tipo de “centro de trabajo” con el cual realizar cada vez una o más operaciones de procesamiento por láser, el aparato anterior comprende un conjunto de al menos dos fuentes 12, 14 de láser, en particular fuentes diferentes entre sí (por ejemplo, tanto en lo que respecta a la longitud de onda como a la potencia) y configuradas para suministrar respectivos haces láser que tienen longitudes de onda diferentes entre sí. Por ejemplo, el conjunto de al menos dos fuentes 12, 14 de láser, puede comprender fuentes diferentes entre sí tanto en lo que respecta a la longitud de onda como a la potencia; por ejemplo:

- una primera fuente 12 de láser puede estar configurada para suministrar un primer haz láser que tenga una primera longitud de onda de, por ejemplo, 1070 nm y una potencia de 5 kW (1 kW = 1 kilovatio = 103 vatios), que puede utilizarse en particular para las operaciones de soldadura, revestimiento, fabricación aditiva DED, y corte por láser; y

- una segunda fuente 14 de láser puede estar configurada para suministrar un segundo haz láser que tenga una segunda longitud de onda de, por ejemplo, 532 nm y una potencia de 500 W, lo cual puede utilizarse en particular para las operaciones de fabricación aditiva DED y ablación.

En particular, la segunda fuente 14 de láser puede utilizarse en operaciones (tales como fabricación aditiva DED, corte, y soldadura) en las cuales los materiales por tratar son materiales altamente reflectantes, por ejemplo, cobre, latón, o aluminio.

Por “materiales altamente reflectantes” se entienden aquellos materiales que tienden a reflejar la radiación electromagnética que incide sobre ellos, teniendo una longitud de onda específica, en un porcentaje mucho más alto que 500 de la luz incidente.

Se debe tener en cuenta que la lista anterior de posibles operaciones de procesamiento por láser y las combinaciones anteriores de operaciones para las fuentes se presentan simplemente a modo de ejemplo y no limitan en modo alguno los tipos de procesamiento por láser para los cuales el aparato puede estar predispuesto para operar de forma flexible.

Como se ejemplifica en las Figuras 1 y 2, donde la Figura 2 ilustra una porción del diagrama de la Figura 1, el conjunto de las fuentes 12, 14 de láser puede ser controlado a través de una unidad 30 de control acoplada a las mismas.

Por ejemplo, la unidad 30 de control puede comunicar comandos que provoquen el encendido, con la consiguiente emisión de los respectivos haces láser, o el apagado de una o más fuentes, o bien puede accionar un conmutador óptico dentro de la primera fuente para enviar el haz láser hacia una primera salida o una segunda salida. Los haces láser emitidos por las respectivas fuentes 12, 14 se suministran entonces al cabezal 20 láser, el cual puede operar como herramienta final de una máquina herramienta 90, 80 láser para llevar a cabo al menos una operación de procesamiento por láser.

En particular, como se ejemplifica en las Figuras 1 y 2:

- la primera fuente 12 de láser puede comprender un sistema de transporte realizado de fibra 124 óptica y una lente 126 de colimación y un conmutador 128 óptico, por ejemplo un espejo orientable, los cuales están configurados para dirigir un haz L1 láser alternativamente hacia una primera lente 127 de enfoque acoplada a un primer tramo de fibra 120 óptica, en particular una fibra óptica multicapa, como se discute en lo que sigue, o bien en otra dirección, es decir, hacia otra lente de enfoque acoplada a un tramo de fibra con un solo núcleo 122 (el cual podría estar configurado para emitir el haz láser en modo Gaussiano o, por ejemplo, en modo sombrero de copa); y

- la segunda fuente 14 de láser puede presentar una sola salida configurada para suministrar el haz láser a un tercer tramo de fibra 140 óptica, por ejemplo, fibra óptica “estándar”.

Como se ha dicho, en diversas realizaciones, donde al menos una porción 120 de al menos uno de dichos al menos dos trayectos 120, 122 ópticos para el suministro del primer haz L1 láser a partir de la primera fuente 12 de láser al cabezal 20 láser comprende un tramo de fibra 120 óptica multicapa, el cual incluye un núcleo 120a de guía de luz rodeado por al menos una capa adicional de revestimiento 120b de guía de luz alrededor del núcleo 120a, y en el que al menos uno de los al menos dos trayectos ópticos para el suministro de un primer haz láser a partir de una primera fuente de láser al cabezal 20 láser comprende un conmutador óptico configurado para dirigir el primer haz L1 láser, alternativamente, hacia el núcleo 120a o hacia la capa 120b adicional de revestimiento de guía de luz de dicha fibra 120 óptica multicapa.

En diversas realizaciones, la primera fuente 12 de láser, y en particular el tramo de fibra multicapa, puede comprender un sistema del tipo discutido en la Solicitud de patente italiana número 102018000021538 presentada a nombre del presente solicitante. Un tal sistema o aparato puede comprender: una fibra multicapa, la cual incluye un núcleo de guía de luz rodeado por al menos otra capa de revestimiento de guía de luz alrededor de dicho núcleo de guía de luz; una interfaz de entrada que comprende un primer conjunto de canales para la entrada en dicho núcleo, configurado para recibir al menos una primera fibra óptica, y un segundo conjunto de canales para la entrada en la antes mencionada al menos una capa de revestimiento de guía de luz, configurado para recibir al menos una segunda fibra óptica. El aparato anterior puede comprender además un módulo de conmutación óptica, el cual incluye un puerto de entrada, un primer puerto de salida y un segundo puerto de salida, un primer trayecto óptico entre dicho puerto de entrada y dicho primer canal de entrada de dicho primer conjunto de canales para la entrada en el antes mencionado núcleo a través de dicho primer puerto de salida, y al menos un segundo trayecto óptico entre dicho puerto de entrada y un segundo canal de entrada de dicho segundo conjunto de canales para la entrada en dicha al menos una capa de revestimiento de guía de luz a través de dicho segundo puerto de salida, siendo dicho módulo de conmutación óptica controlable para conmutar entre dicho primer trayecto óptico y dicho segundo trayecto óptico; y comprendiendo un conjunto de módulos láser al menos un primer módulo láser y al menos un segundo módulo láser, estando dichos módulos láser configurados para emitir respectivos haces láser cuando se encuentran en un estado de encendido respectivo, estando dicho al menos un primer módulo láser acoplado a un canal de entrada de dicho primer conjunto de canales de entrada a través de dicha al menos una primera fibra óptica, estando dicho al menos un segundo módulo láser acoplado a dicho módulo de conmutación óptica.

Opcionalmente, el conmutador 128 óptico puede controlarse, por ejemplo, con señales enviadas por la unidad 30 de control, de modo que asuma un número de posiciones, por ejemplo, para que asuma una inclinación que puede estar en el intervalo entre 0 ° y 45 ° con pasos de 5 °, de modo que guíe el haz L1 láser emitido por la fuente 124 de láser de forma “fina” hacia la primera salida. La solución anterior, como se ha dicho, ayuda a hacer flexible el modo (resonante) en el cual se propaga el haz láser, facilitando la formación, por ejemplo, de un perfil en forma de dona del haz láser o de un perfil Gaussiano del haz láser.

En una realización como la ejemplificada en la Figura 1, el conjunto de fuentes 12, 14 está acoplado al cabezal 20 a través de un conjunto de módulos, es decir:

- un módulo 16 de selección óptica, configurado para guiar, alternativamente, un haz L láser de los haces láser emitidos por el conjunto de fuentes 12, 14 en un trayecto óptico seleccionado a partir de un conjunto de trayectos ópticos seleccionables, de tal manera que se suministre cada vez al cabezal 20 láser un solo haz L láser el cual tenga propiedades ópticas (por ejemplo, con un modo del haz láser) adecuadas para un tipo de operación de procesamiento seleccionado;

- un módulo 18 de diagnóstico, configurado para monitorear las propiedades del haz L láser suministrado al cabezal 20 y para suministrar la unidad 30 de control con una señal V que indique las antes mencionadas propiedades, por ejemplo, una imagen de un punto láser.

El módulo 16 de selección óptica, como se ejemplifica en las Figuras 1 y 2, comprende, por ejemplo:

- una primera lente 162 de colimación seguida por un primer conmutador 164 óptico, por ejemplo, un espejo que puede orientarse entre dos posiciones, que están configuradas para colimar y guiar el haz a la salida del segundo tramo de fibra 122 óptica;

- una segunda lente 166 de colimación seguida por un segundo conmutador 168 óptico, por ejemplo, un espejo que puede orientarse entre dos posiciones, las cuales están configuradas para colimar y guiar el haz láser a la salida del segundo tramo de fibra 140 óptica; y

- una tercera lente 160 de colimación, configurada para colimar el haz láser de salida a la salida del tercer tramo de fibra 120 óptica.

Los antes mencionados conmutadores 168, 164 ópticos en el módulo 16 de selección y el conmutador 128 óptico en la primera fuente 12 pueden ser accionados por la unidad 30 de control de modo que asuman:

- una primera posición, cerrada, en la cual el conmutador óptico bloquea la salida del haz láser de la fibra óptica; y

- una segunda posición, abierta, en la cual el conmutador óptico facilita la salida del haz láser de la fibra óptica y determina una dirección de propagación del mismo en el aire.

La unidad de control puede accionar los antes mencionados conmutadores 128, 168, 164 para que asuman sus respectivas posiciones abierta/cerrada en función de los parámetros de la operación de procesamiento seleccionados por un usuario.

Por ejemplo, en el caso en que se vaya a llevar a cabo una operación de soldadura, la unidad de control accionará el conmutador 128 para enviar el haz L1 hacia la primera salida 127, y los conmutadores 168, 164 ópticos de tal manera que ambos estén en estado cerrado de modo que suministren al cabezal 20 láser el haz a la salida de la fibra 120 óptica multicapa.

En otro ejemplo, si la operación de procesamiento seleccionada es el corte por láser, entonces la unidad 30 de control acciona el conmutador 128 para dirigir el haz L1 hacia la segunda salida 129 y el primer conmutador 164 de tal manera que esté abierto, a la vez que acciona el segundo conmutador 168 de tal manera que esté cerrado de modo que suministre al cabezal 20 láser el haz a la salida de la fibra 122 óptica simple.

En otro ejemplo, si la operación de procesamiento seleccionada es la ablación por láser, entonces la unidad 30 de control acciona el conmutador 128 y el conmutador 164 de modo que estén cerrados y el conmutador 168 de modo que esté abierto, de modo que suministre al cabezal 20 láser el haz a la salida de la tercera fibra 140 óptica.

La Tabla 1 de abajo resume lo que se ha discutido anteriormente con respecto a la realización ejemplificada en las Figuras 1 y 2.

Tabla 1

En una o más realizaciones, el uso del procedimiento antes mencionado para dirigir el haz láser a partir del conjunto de al menos dos fuentes, gracias al hecho de proporcionar trayectos ópticos seleccionables para uno de los dos láseres, puede evitar ventajosamente la necesidad de apagar y encender una fuente u otra cada vez para suministrar el haz láser, reduciendo así los tiempos de inactividad del procesamiento y reduciendo la degradación del rendimiento de las fuentes que podrían resultar dañadas por las continuas secuencias de encendido y apagado. En general, una o más realizaciones favorecen una versatilidad mejorada de los procedimientos tecnológicos gracias a la integración de numerosas fuentes de láser en un único sistema.

Como se ejemplifica en las Figuras 1 y 2, el módulo 18 de diagnóstico puede comprender un elemento 180 óptico dicroico, es decir, uno en el cual la longitud de onda de la luz transmitida es diferente a partir de la longitud de onda de la luz reflejada, y un sensor 182 de luz, preferentemente una cámara, colocado después del módulo 16 de selección y a lo largo del trayecto óptico del haz L láser. Específicamente, el elemento 120 óptico dicroico está configurado para desviar una porción Ld del haz L láser que se propaga a lo largo del trayecto óptico seleccionado, es decir, hacia el sensor 182, de modo que el sensor 182 detecte la antes mencionada porción Ld del haz láser desviado y suministre a la unidad de control una señal V que represente la medición de las propiedades de dicha porción Ld del haz láser.

La unidad 30 de control está acoplada a dicho sensor 182 de luz y puede configurarse para accionar las fuentes 12, 14 de láser y/o los conmutadores ópticos del módulo 16 de selección en función de la señal V de medición detectada.

Como se ejemplifica en la Figura 1, después del módulo 18 de diagnóstico, el haz L láser se suministra entonces al cabezal 20 láser.

El antes mencionado cabezal 20 láser está configurado para transmitir el haz L láser a través de un conjunto de componentes 22, 24, 26 ópticos (o módulos) que son orientables (es decir, móviles), de modo de dirigirlo sobre una superficie 110 de trabajo a la vez que se traslada a lo largo de los ejes X, Y, Z a través de una estructura TS de movimiento. La estructura de soporte puede ser una estructura de soporte cantiléver, como se ejemplifica en la Figura 9, o un robot antropomórfico, como se ejemplifica en la Figura 10.

El antes mencionado conjunto de componentes 22, 24, 26 ópticos comprenden, por ejemplo:

- un módulo 22 de orientación del haz láser, configurado para impartir al haz L láser emitido por el cabezal 20 al menos un movimiento dinámico de oscilación u>;

- una óptica 24 de conformación del haz, por ejemplo, una lente difractiva, para variar un modo (resonante) del haz L láser, es decir, configurada para variar selectivamente una distribución de potencia del haz láser dirigido sobre la región de la superficie de trabajo; y

- una lente 26 de enfoque, configurada para dirigir el haz L láser sobre una región de una superficie 110 de trabajo, para formar un punto de enfoque del haz LS láser sobre la antes mencionada región.

Se debe tener en cuenta que el conjunto anterior de componentes 22, 24, 26 ópticos se presentan simplemente a modo de ejemplo no limitativo, quedando por otro lado entendido que en diversas realizaciones uno o más de los elementos 22, 24, 26 podrían ser diferentes o estar ausentes de acuerdo con los requisitos de un usuario. En efecto, es ventajosamente posible disponer previamente una cantidad y tipos variables de módulos ópticos orientables, que comprenden componentes ópticos acoplados a actuadores respectivos, para ser insertados como componentes ópticos en el conjunto 22. Esto implica la posibilidad de predisponer el aparato en base a los requisitos de los tipos de operaciones de procesamiento que un usuario desea poder llevar a cabo con el cabezal 20 láser.

En general, por “superficie de trabajo” se entiende la superficie al nivel de la cual se lleva a cabo el procedimiento, en particular la superficie, ya sea también la superficie del soporte o del elemento sobre el cual se lleva a cabo el procesamiento.

El módulo 22 de orientación del haz láser puede comprender un espejo 220 orientable, en particular un espejo que puede orientarse a través de uno o más actuadores 222, 224 a los cuales está acoplado, por ejemplo actuadores galvanométricos configurados para variar al menos un ángulo de inclinación del mismo a través de un escáner óptico, por ejemplo accionando el actuador 22a, o un procedimiento que permita impartir un movimiento dinámico al haz L láser, por ejemplo variando, con una frecuencia de variación w, al menos un ángulo a entre un eje normal a una superficie reflectante del espejo y una dirección de propagación del haz L láser.

En diversas realizaciones, en particular cuando uno de los tipos de operación de procesamiento seleccionado es la fabricación aditiva DED, por ejemplo, el actuador 222 puede controlarse de acuerdo con un procedimiento de “bamboleo” tal como el descrito en la Solicitud de patente italiana número 102019000004681presentada a nombre del presente solicitante. Un tal procedimiento puede comprender un procedimiento de fabricación aditiva, en el que se proporciona un cabezal de fabricación aditiva configurado tanto para dirigir uno o más chorros de polvo, en particular polvo de metal, sobre una región de una superficie de trabajo, como para dirigir simultáneamente un haz láser sobre dicha región para formar un punto de enfoque del haz láser sobre dicha región, y donde, durante la dirección de dichos chorros de polvo y de dicho haz láser, dicho cabezal de fabricación aditiva se traslada simultáneamente en una dirección transversal a la dirección del haz láser para dar lugar a una traza (MPP) obtenida por fusión de dicho polvo como resultado de la potencia transmitida a dicho polvo por dicho punto de enfoque. Durante el movimiento (V) del cabezal de fabricación aditiva en dicha dirección transversal, el cabezal emite un movimiento dinámico impartido sobre el haz láser, estando dicho movimiento configurado de tal manera que se obtenga un ancho de la traza que es independiente del tamaño del punto de enfoque del haz láser y es equivalente a la producida por un punto aparente que tenga un ancho sustancialmente correspondiente al ancho de la traza, y de tal manera que la distribución de la potencia transmitida por el haz láser a la traza varíe en la dirección del ancho de la traza.

En diversas realizaciones, por ejemplo, el actuador 224 puede ser controlado de acuerdo con un procedimiento modelado en un escáner óptico en sí mismo conocido.

En una o más realizaciones, por ejemplo, la lente 24 de conformación del haz puede variar la distribución de potencia del haz L láser de modo que obtenga un haz que tenga una distribución Gaussiana como se ejemplifica en la Figura 3A, o también otras distribuciones como, por ejemplo, una distribución en forma de sombrero de copa o de dona.

En particular, en diversas realizaciones, la lente 24 de conformación del haz puede comprender:

- un difusor difractivo configurado para separar un haz láser que incide en el mismo en direcciones semialeatorias, de modo que obtenga la forma deseada de la distribución de potencia del haz L láser; y/o

- un axicón difractivo (DA), es decir, un tipo de elemento óptico difractivo que transforma un haz láser en forma de anillo (por ejemplo, que tenga un perfil de intensidad de Bessel).

Por ejemplo, se puede obtener una distribución de potencia, tal como la distribución de sombrero de copa, utilizando una lente 24 de conformación del haz que comprenda óptica difractiva del tipo de óptica “redonda”.

En diversas realizaciones, la óptica de conformación del haz antes mencionada puede facilitar también la formación de un perfil en forma de dona del haz láser, como se ejemplifica en la Figura 3B. En particular, este perfil puede ser el resultado de la utilización de una lente 24 de conformación del haz que comprenda una óptica difractiva de tipo “negativo”.

Como se ha dicho, en diversas realizaciones, por ejemplo, como alternativa al uso de la óptica de conformación del haz, la posición del conmutador 128 óptico puede variarse de tal manera que la radiación emitida por el láser 124 se transporte hacia el núcleo 120b exterior de la fibra 120 multicapa, facilitando la formación de un perfil de dona del haz láser, como se ejemplifica en la Figura 3B.

Cabe señalar que, aunque los componentes ópticos anteriores se han descrito como comprendidos en el cabezal, en diversas realizaciones podrían no estar presentes o estar comprendidos fuera del cabezal; en particular, el módulo de orientación del haz láser podría estar situado en la entrada del cabezal, pero desacoplado mecánicamente del mismo.

En diversas realizaciones, la unidad 30 de control puede comprender una unidad 60 de control numérico, como se ejemplifica en la Figura 3, la cual representa un diagrama de principio de la arquitectura de una unidad 60 de control numérico para gestionar el control de los actuadores, es decir, los motores, tales como los motores de la estructura 90, 80 de movimiento que mueven los ejes X, Y, Z, los motores que mueven el módulo 22 de orientación del haz láser, es decir, el actuador 222, 224 galvanométrico del espejo 220, así como otros actuadores eléctricos, tal como se discute en lo que sigue, en particular en relación con las boquillas del cabezal 20. La antes mencionada unidad 60 comprende dos ordenadores 61 y 62 personales. El ordenador 61 personal opera como interfaz de usuario para enviar instrucciones y comandos al segundo ordenador 62 personal, el cual comprende preferentemente un sistema 62a operativo asociado a extensiones de tipo 62b tiempo real para la gestión de la máquina. El sistema operativo puede ser, por ejemplo, de tipo Linux, de tipo WinCE, u obtenerse a través de soluciones propietarias. Por lo tanto, el ordenador 62 personal suministra los trayectos por seguir a una tarjeta 63 de servocontrol de tipo DSP PCI para el control de los actuadores.

Implementados en el ordenador 62 personal y en la tarjeta 63 de servocontrol están los procedimientos para accionar el aparato 10, como se discute en lo que sigue.

Algunas operaciones de procesamiento por láser requieren, además del uso del haz láser, también la provisión de los materiales para llevar a cabo el procedimiento. En particular, como se ejemplifica en la Figura 4:

- en el caso de la fabricación aditiva DED, se utiliza al menos una boquilla 40, 44 para dirigir chorros de polvo de al menos un material, preferentemente polvo de metal;

- en el caso de la soldadura, se utiliza una primera boquilla 42 configurada para dirigir, es decir, guiar o desenrollar, de forma controlada, un hilo de metal sobre la antes mencionada región de una superficie de trabajo, preferentemente un hilo de metal (una porción 422 de la cual se representa como proyectándose a partir de la boquilla 42) para la soldadura por láser, y opcionalmente se utiliza una segunda boquilla 46 configurada para dirigir de forma controlada un gas de asistencia sobre la antes mencionada región de una superficie de trabajo, preferentemente un gas de asistencia para la soldadura; y

- en el caso del corte por láser, se puede utilizar un conducto para suministrar un gas de soporte que puede introducirse en la parte terminal del cabezal de tal manera que el gas salga por el mismo orificio 70 que el de salida del haz láser o de forma coaxial al mismo.

Para llevar a cabo una pluralidad de operaciones de procesamiento de forma flexible, el cabezal 20 láser puede estar equipado con un conjunto de boquillas 40, 42, 44, 46 para llevar a cabo las operaciones de procesamiento antes mencionadas.

La Figura 4 muestra a modo de ejemplo una vista en perspectiva de un cabezal 20 láser.

Por ejemplo, el cabezal 20 láser incluye:

- un acoplador 202, que comprende un conducto tubular configurado para acoplar mecánicamente el cabezal 20 a una estructura de movimiento, por ejemplo, al brazo robótico de un robot antropomórfico, y para recibir el haz L láser, por ejemplo, después del módulo 18 de diagnóstico o del módulo 22 de orientación del haz láser;

- una estructura 50 de soporte, que comprende un cuerpo 50a central y una parte 50b terminal, comprendiendo la parte terminal un orificio 70 para la salida del haz L láser: por ejemplo, la parte 50b terminal puede tener la forma de un cono invertido (de ahí el término “cono de sensor”) que tiene el orificio 70 de salida situado en la punta del antes mencionado cono, como se ejemplifica en la figura; y

- un conjunto de brazos 450, 452, 454, 456 portaboquillas que comprenden porciones rígidas y porciones 41, 43, 45, 47 articuladas, a las cuales se acoplan las respectivas boquillas de un conjunto de boquillas 40, 42, 44, 46, y las cuales pueden ser trasladadas a través de las respectivas guías 460, 462, 464, 466 por los respectivos actuadores 470, 472, 474, 476, por ejemplo, actuadores lineales roto-translacionales.

Opcionalmente, dos boquillas para la emisión de chorros de polvo 40, 44, las cuales pueden utilizarse para la fabricación aditiva DED pueden colocarse ventajosamente una frente a otra de modo que emitan los respectivos chorros de polvo en la proximidad de o en una región correspondiente a dos puntos situados en los extremos de un segmento que pasa a través del orificio 70 central de modo que facilite la deposición simétrica de polvo en la superficie de trabajo de modo que logre un procesamiento más preciso y mejorado.

La Figura 4A comprende una porción a), representada en la cual es una vista en perspectiva lateral del cabezal láser, y una porción b), representada en la cual es una vista desde abajo hacia arriba, es decir, la vista que tendría un observador fijo con respecto a la superficie 110 de trabajo, mirando hacia arriba.

En diversas realizaciones, como se ejemplifica en la porción b) de la Figura 4A, por ejemplo, la primera boquilla 42, la segunda boquilla 46, un orificio 70 de salida colocado en la parte 50b terminal del soporte 50, y las al menos dos boquillas 40, 44 configuradas para dirigir, es decir, que emitan, chorros de material en polvo, se ensamblan de manera que estén situadas en los vértices de un rombo equilátero centrado en el orificio 70 de salida, de modo que reduzcan la afectación del conjunto de boquillas 40, 42, 44, 46, sin obstruir el trayecto óptico del haz L láser a la salida del orificio 70 en el cabezal 20 láser.

La Figura 5 es otra vista en perspectiva del cabezal 20 láser, mientras que la Figura 5A es una vista en sección transversal a lo largo del eje V-V de la vista en perspectiva de la Figura 5.

Como se ejemplifica en la Figura 5A, un eje central de la segunda porción 202b del conducto 202 tubular puede compartir un eje AO óptico de propagación del haz L láser.

Como se ejemplifica en la Figura 5A, el acoplador 202 puede tener, por ejemplo, la forma de una tubería acodada con sección circular en la que el codo forma un ángulo de 90 ° y comprender una primera porción 202a antes del codo y una segunda porción 202b después del codo. La primera porción 202a puede tener una extensión transversal más pequeña que una extensión longitudinal, es decir, y extensión en la dirección perpendicular a la transversal, de la segunda porción 202b, la cual se extiende dentro del cuerpo 50a central hasta la parte 50b terminal de la estructura 50 de soporte.

En el codo, es decir, en la intersección entre la primera porción 202a y la segunda porción 202b del conducto 202, puede estar presente un espejo 204, el cual puede ser un espejo fijo o un espejo orientable, como se ha discutido anteriormente en relación con el módulo 22 de orientación del haz láser. El espejo 204 puede estar acoplado al conducto 202 de modo que forme un ángulo recto, es decir, un ángulo de 90 °, con un eje R que une los puntos de conexión entre la primera porción 202a y la segunda porción 202b del conducto 202.

La anterior porción 202b después del codo aloja además otros componentes ópticos, por ejemplo, la óptica 24 de conformación del haz. En particular, la óptica 24 de conformación del haz puede estar situada como elemento terminal de la porción después del codo 202b que se extiende hacia el cuerpo 50a central de la estructura 50 de soporte.

Un diámetro exterior del acoplador 202 y un diámetro interior del cuerpo 50a central pueden estar separados por un espaciador 206, por ejemplo, en forma de anillo que rodea la segunda porción 202b del tubo 202 cilíndrico.

Con el fin de llevar a cabo las operaciones de procesamiento de acuerdo con el procedimiento discutido en la presente memoria, el cabezal 20 puede, por ejemplo, estar proporcionado con un cableado, por ejemplo, constituido por fibra óptica, para transportar la radiación emitida por una de las fuentes de radiación láser, colocada a distancia del cabezal.

El cableado antes mencionado puede estar asociado a conductos para suministrar posiblemente también gas de soporte, es decir, gas de asistencia, tal como argón o nitrógeno, el cual soporta el procedimiento de soldadura, corte, o fabricación aditiva. El cableado antes mencionado puede incluir una catenaria que comprenda los conductos respectivos antes mencionados y/o conductos para suministrar material en polvo para la fabricación aditiva suministrado por dispositivos de suministro respectivos dispuestos a distancia del cabezal 20. Además, la antes mencionada catenaria puede comprender el accionamiento y control de cables eléctricos y posibles tuberías de suministro de refrigeración. En diversas realizaciones, los conductos antes mencionados (por ejemplo, los de gas, los de polvo solo, los cables de fibra óptica y los cables eléctricos) pueden estar dentro de una y la misma catenaria, en la cual en cualquier caso permanecerán aislados unos de otros (es decir, el conducto de gas no puede transportar el polvo y está aislado del conducto para el polvo, y lo mismo se aplica a todos los conductos de la catenaria).

En diversas realizaciones, en particular, el dispositivo para suministrar el gas de soporte para el corte por láser puede acoplarse, a través de un conducto respectivo, a la porción 50b terminal del cabezal 20 láser de tal manera que, una vez emitido el antes mencionado gas de soporte, éste salga por un orificio 70 de salida del haz láser situado en la antes mencionada parte 50b terminal del cabezal 20 láser, por ejemplo, de manera coaxial con respecto al haz láser. La unidad de control puede estar acoplada a dicho dispositivo de suministro y configurada para gobernar la emisión del gas de asistencia para el corte por láser a través de la parte 50b terminal del cabezal cuando se selecciona una operación de corte por láser. El cabezal 20 láser comprende además un conjunto de actuadores y guías 400 acoplados a al menos una boquilla, por ejemplo a la boquilla 46 de gas, de un conjunto de boquillas 40, 42, 44, 46 de tal manera que al menos una de las antes mencionadas boquillas, o preferentemente todas ellas, sea móvil o retráctil, es decir, móvil de manera continua o en pasos discretos entre una posición saliente y una posición rebajada, de modo que pueda utilizarse para llevar a cabo una operación de procesamiento por láser cuando está situada en el exterior del cabezal 20 en una posición saliente con respecto a un cuerpo 50a central de una estructura 500 de soporte del cabezal 20, y pueda llevarse de nuevo a la posición rebajada donde se recibe en una cavidad proporcionada a propósito dentro del cuerpo 50a central cuando no se utiliza para llevar a cabo el procesamiento. Ventajosamente, esto evita, en consecuencia, cualquier daño a las características mecánicas de las antes mencionadas boquillas, las cuales, de otro modo, si no fueran móviles o retráctiles, correrían el riesgo de dañarse al ser golpeadas por los reflejos del haz láser durante las operaciones en las cuales no se utilizan directamente. Además, en el caso de que estas boquillas no fueran móviles o retráctiles, también podrían suponer una afectación de tal manera que impacte al rendimiento de la operación de procesamiento.

Las boquillas, las cuales se pueden apreciar en la vista en perspectiva de la Figura 5A, son boquillas configuradas para emitir chorros de polvo 40, 44; por lo tanto, en lo que sigue, se hace referencia a estas últimas para simplificar, quedando por otro lado entendido que, salvo que se especifique lo contrario, lo que se ha discutido en relación con el sistema de traslación de las antes mencionadas boquillas puede aplicarse también a otras boquillas de algún otro tipo, por ejemplo a las boquillas 42, 46.

Como se ejemplifica en la Figura 5A, el cuerpo 50a cilíndrico contiene, en su interior, una cavidad para alojar:

- los actuadores 470, 474 de los respectivos brazos de las boquillas móviles o retráctiles; y

- los brazos de las respectivas boquillas, por ejemplo 450, 454, que comprenden las respectivas juntas 41, 45 articuladas acopladas a las respectivas boquillas 40, 44.

En la vista de la Figura 5A, las boquillas en la posición saliente se representan con una línea continua, mientras que las boquillas en la posición rebajada se representan con una línea discontinua con el fin de ilustrar también esta función.

En diversas realizaciones, la unidad 30 de control está configurada para accionar el conjunto de actuadores 400 de modo que trasladen al menos una boquilla 40, 42, 44, 46 entre la posición saliente y la posición rebajada de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser que puede seleccionarse a partir del conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser.

Como ya se ha mencionado, la unidad de control puede comprender una unidad 60 de control numérico, como se ejemplifica en la Figura 3, la cual, de acuerdo con procedimientos en sí mismos conocidos, genera una secuencia P de instrucciones, correspondiente a un denominado programa de parte, para una máquina “virtual” con especificaciones dadas de aceleración y velocidad. La antes mencionada secuencia P de instrucciones proviene del ordenador 61 personal, y deriva a partir de un programa proporcionado a propósito, para el ajuste fuera de línea de los trayectos y movimientos de la máquina. Se aplica una función de interpolación, la cual, en base a la secuencia P de instrucciones, lleva a cabo la generación de un trayecto de la máquina herramienta. Este trayecto de la máquina herramienta corresponde a las coordenadas cinemáticas que describen en el tiempo el movimiento de un punto de la máquina herramienta, por ejemplo, una junta o un terminal, o TCP (Punto Central de Herramienta), al cual se puede acoplar el cabezal 20 láser. Esta interpolación opera en respuesta a un código de preparación, o G-código, enviado dentro de la secuencia P de instrucciones. La operación de la interpolación se implementa a través del software dentro del ordenador 62 personal.

Cabe señalar que, en la solución descrita en la presente memoria, la unidad 60 está además configurada para enviar otros comandos relativos, por ejemplo, al caudal de los chorros de polvo por fundir, al caudal del gas de soporte, a las características de la radiación láser (potencia, modo continuo/modo pulsado/otro modo, frecuencia y ciclo de trabajo posibles, forma del perfil de radiación, ya sea Gaussiano, de sombrero de copa, o algún otro), y a las características del haz láser (diámetro, enfoque, etc.). Los antes mencionados comandos pueden asociarse a la secuencia P de instrucciones de modo que se produzcan en determinados puntos y en determinados instantes definidos por el trayecto del cabezal a la vez que es trasladado por la estructura de soporte a la cual está acoplado.

Los comandos relativos a las características de la radiación láser y a las características del haz láser pueden controlarse para regular el perfil térmico, por ejemplo, variando la potencia y/o el diámetro y/o el enfoque del punto láser en los tramos de trayecto de procesamiento.

La Tabla 2 presenta a continuación de forma sintética un ejemplo de cómo es posible asociar a diferentes operaciones de procesamiento las diferentes posiciones de las boquillas. La unidad 30 de control puede accionar los actuadores para que asuman una posición entre una posición saliente y una posición rebajada, por ejemplo, de acuerdo con una tabla que aparece más adelante.

Cabe señalar que la antes mencionada lista de asociaciones entre los tipos de procesamiento y la posición de las boquillas se proporciona simplemente a modo de ejemplo, quedando por otro lado entendido que otros tipos de procesamiento y boquillas pueden ser utilizados en diversas realizaciones.

Tabla 2

En diversas realizaciones, como se ejemplifica en las Figuras 5 y 5A, el conjunto de boquillas comprende al menos una boquilla articulada sobre una junta 41, 45 articulada propia. Además, la antes mencionada junta articulada puede controlarse a través de una señal eléctrica, tal como una corriente aplicada a la dicha junta articulada, en particular utilizando un cable eléctrico conectado a la junta articulada y configurado para orientar la boquilla, por ejemplo, la boquilla 44, con respecto a la antes mencionada junta 45 articulada por sí misma, por ejemplo, controlada a través de la unidad 30 de control.

Por ejemplo, la unidad 30 de control puede controlar la antes mencionada junta articulada con memoria de forma aplicando una corriente eléctrica de modo que haga que la boquilla 40 articulada asuma una primera orientación, por ejemplo inclinada de modo que forme un ángulo p, por ejemplo un ángulo obtuso como se ejemplifica en la Figura, con la dirección AO de emisión del haz láser, cuando la boquilla 40 se encuentra en la antes mencionada posición saliente, o una segunda orientación, por ejemplo paralela al tramo del eje AO óptico del haz láser en la segunda porción 202b del conducto 202, cuando la antes mencionada boquilla se encuentra en la posición rebajada.

En particular, la junta 45 articulada puede estar hecha de material con memoria de forma configurado para asumir una forma en función de una corriente aplicada al cable eléctrico accionado por la unidad de control antes mencionada. Las guías situadas justo antes del punto de entrada de la cámara tienen propósito de volver a colocar las boquillas en la posición vertical de modo que permitan su reentrada en sus asientos deformando mecánicamente la junta articulada. De esta manera, ventajosamente, es posible reducir la afectación del actuador debido a la presencia de la junta articulada y proporcionar las aperturas para la reentrada de los brazos mecánicos de las boquillas como simples agujeros circulares que tienen la misma sección que el brazo de la boquilla respectiva.

La parte 50b terminal de la trama 50 comprende un rebaje circular que tiene un diámetro, por ejemplo, aproximadamente igual al diámetro interno del conducto 202 que termina con una ligera conicidad, el cual tiene una pared inferior que es ópticamente transparente a la cual está acoplada la lente 26 de enfoque, la cual puede tener un diámetro más pequeño que el diámetro interno máximo del conducto 202.

La Figura 6 es una vista ampliada de la parte 50b terminal de la trama 50 y muestra también secciones de los brazos y de las boquillas para fabricación 40, 44 aditiva DED. Los antes mencionados brazos, tal como se ejemplifican en la Figura 6, pueden ser huecos de modo que guíen un flujo de polvo, preferentemente polvo de metal, hacia las boquillas. Además, al menos una boquilla para dirigir chorros de material 40 en polvo puede comprender en una sección terminal propia, por ejemplo, colocada entre su propia junta 41 articulada y un orificio para la salida del polvo, comprende un diafragma 480 iris, por ejemplo, formado por un conjunto de láminas pivotadas en un anillo rotativo, y un actuador eléctrico acoplado a dicho anillo rotativo y configurado para hacer girar dicho anillo.

El antes mencionado actuador puede ser accionado a través de la unidad de control de modo que varíe el área de una sección de apertura de la antes mencionada boquilla 40 en una dirección transversal a una dirección de emisión de los chorros de polvo. La antes mencionada variación de la sección de apertura facilita la variación de un caudal del chorro de polvo a la salida, haciendo posible una vez más obtener procesos productivos de fabricación aditiva DED que son precisos y con propiedades del procedimiento, que son controlables de forma fina y, por lo tanto, mejorada.

La Figura 7 es por lo tanto una vista esquemática en perspectiva de una realización de la máquina herramienta láser, designada en su conjunto por el número de referencia 90, la cual comprende una estructura 91 de movimiento, diseñada para desplazar un soporte 91d, el cual está asociado fijamente con respecto al cabezal 20 láser acoplado a un elemento 92 móvil a lo largo de una pluralidad de ejes, específicamente tres ejes X, Y, Z cartesianos. Por ejemplo, la máquina herramienta que tiene la estructura 90 de portal ejemplificada en la Figura 7 puede comprender una estructura 91a de guía, la cual comprende una base 91m y rieles 91h, en la parte superior, los cuales se extienden a lo largo de un eje X horizontal; posicionada sobre estos rieles 91h está una corredera 91c que es libre para deslizarse en la dirección del eje X y Y sobre la cual descansa un extremo de un haz 91b que se extiende en una dirección horizontal, a lo largo del eje Y, ortogonal al eje X. Este extremo del haz 91b es un haz cantiléver y está asociado de manera deslizante a lo largo del eje Y a la corredera 91c, sobre la cual descansa. El otro extremo libre del haz 91b tiene un soporte 91k con guías 91j verticales deslizantes a lo largo del cual, accionado por un motor 91f, a lo largo del eje Z, por lo tanto, el eje vertical ortogonal al plano XY, se encuentra el soporte 91d que lleva el elemento 92 móvil.

Los movimientos del haz 11b con respecto a la corredera 91c y de la corredera 11c con respecto a la estructura 11a de guía también son accionados por motores, los cuales sin embargo no son visibles en la Figura 7.

Como se muestra en la Figura 7, como resultado de la configuración antes mencionada, el desplazamiento del elemento 92 móvil se produce en un volumen 100 de trabajo, básicamente un paralelepípedo cuyas dimensiones están definidas por el desplazamiento del elemento 92 móvil a lo largo de los ejes X y Y horizontales y el eje Z vertical. La Figura 7 muestra además la superficie 110 de trabajo, la cual corresponde, por ejemplo, a la cara inferior del volumen 100 de trabajo.

Se debe tener en cuenta que lo que se ha discutido en relación con la estructura de movimiento de la Figura 7 se proporciona simplemente a modo de ejemplo. Como ya se ha dicho, en diversas realizaciones, la estructura de movimiento de la máquina herramienta puede ser de otro tipo, por ejemplo, un brazo robótico, un robot antropomórfico, una estructura de portal, etc.

Sin perjuicio de los principios subyacentes, los detalles y las realizaciones pueden variar, incluso apreciablemente, con respecto a lo que se ha descrito en la presente memoria, simplemente a título de ejemplo, sin apartarse del ámbito de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (10) de procesamiento por láser, que comprende:

- al menos dos fuentes (12, 14) de láser, las cuales son diferentes entre sí y están configuradas para suministrar respectivos haces láser que tengan longitudes de onda diferentes entre sí,

- un cabezal (20) láser, el cual puede ser operado como herramienta final de una máquina (90) herramienta láser que puede configurarse para llevar a cabo al menos un tipo de operación de procesamiento por láser que puede seleccionarse a partir de un conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser;

- un conjunto de componentes (16) ópticos orientables de modo que proporcione un conjunto de trayectos ópticos seleccionables para dirigir un haz láser suministrado por una fuente de láser de dichas al menos dos fuentes (12, 14) de láser; y

- una unidad (30) de control acoplada a dichas al menos dos fuentes (12, 14) de láser, a dicho conjunto de componentes (16) ópticos orientables, y a dicho cabezal (20) láser y configurada para controlar dichas al menos dos fuentes (12, 14) de láser, dicho conjunto de componentes (16) ópticos orientables, y dicho cabezal (20) láser de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionada a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, de modo que lleven a cabo el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionada, de modo que suministre y dirija un haz láser asociado al respectivo tipo de operación de procesamiento sobre una región de una superficie (110) de trabajo,

siendo dicho aparato (10) de procesamiento por lásercaracterizado porque:

dicho cabezal (20) láser comprende un conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) configuradas para dirigir al menos un material de procesamiento sobre dicha región de una superficie (110) de trabajo, comprendiendo dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) al menos una boquilla (40) configurada para dirigir chorros de polvo de al menos un material, preferentemente polvo de metal, así como comprendiendo al menos una de las siguientes:

a) una primera boquilla (42) configurada para dirigir un hilo de metal sobre dicha región de una superficie de trabajo, preferentemente hilo de metal para soldadura láser;

b) una segunda boquilla (46) configurada para dirigir un gas de asistencia sobre dicha región de una superficie de trabajo, preferentemente un gas de asistencia para soldadura láser,

y en el que dicha al menos una unidad (30) de control está acoplada a dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) y está configurada para controlar al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) de acuerdo con el tipo asociado y seleccionado de operación de procesamiento por láser de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser de modo que controle dicha al menos una boquilla de modo que dirija los respectivos materiales de procesamiento sobre dicha región de una superficie (110) de trabajo simultáneamente con la dirección de dicho haz (L) láser asociado al tipo de operación de procesamiento por láser seleccionado sobre dicha región de dicha superficie de trabajo.

en el que:

- al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) del cabezal (20) láser es móvil entre una posición saliente y una posición rebajada; y

- dicho cabezal (20) láser comprende:

i) una cavidad (50a) de rebaje para dichas boquillas (40, 42, 44, 46) configurada para alojar dichas boquillas en dicha posición rebajada; y

ii) un conjunto de actuadores (470, 472, 474, 476) acoplados a dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46); y

- dicha unidad (30) de control está acoplada a dicho conjunto de actuadores (470, 472, 474, 476) y está configurada para controlar dicho conjunto de actuadores (470, 472, 474, 476) para trasladar dichas boquillas entre dicha posición saliente y dicha posición rebajada de acuerdo con el tipo de operación de procesamiento por láser seleccionada a partir del conjunto de tipos seleccionables de operaciones de procesamiento por láser.

2. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

- dicho conjunto de trayectos ópticos seleccionables comprende al menos dos trayectos (120, 122) ópticos para suministrar un primer haz (L1) láser a partir de una primera fuente (12) de láser a dicho cabezal (20) láser; y/o

- al menos dos operaciones de procesamiento, preferentemente dos operaciones de procesamiento no simultáneas, en dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser están asociadas a al menos una boquilla respectiva del conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46).

3. El aparato de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 2, en el que al menos una porción (120) de al menos uno de dichos al menos dos trayectos (120, 122) ópticos para suministrar dicho primer haz (L1) láser a partir de dicha primera fuente (12) de láser a dicho cabezal (20) láser comprende un tramo de fibra (120) óptica multicapa, el cual comprende un núcleo (120a) de guía de luz rodeado por al menos otra capa de revestimiento (120b) de guía de luz alrededor de dicho núcleo (12) de guía de luz, y en el que dicho al menos uno de dichos al menos dos trayectos (120, 122) ópticos para suministrar dicho primer haz (L1) láser a partir de dicha primera fuente (12) de láser a dicho cabezal (20) láser comprende un conmutador (128) óptico configurado para dirigir dicho primer haz (L1) láser, alternativamente, hacia el núcleo (120a) o hacia la al menos una capa adicional de revestimiento (120b) de guía de luz de dicha fibra (120) óptica multicapa.

4. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende al menos una lente (24) difractiva de conformación de haz configurada para variar un modo del haz (L) láser, es decir, configurada para variar selectivamente una distribución de potencia del haz láser dirigido sobre la región de la superficie de trabajo.

5. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas al menos dos fuentes (12,14) de láser diferentes entre sí comprenden:

- una primera fuente (12) de láser configurada para suministrar un primer haz (L1) láser que tenga una primera longitud de onda de 1070 nm; y

- una segunda fuente (14) de láser configurada para suministrar un segundo haz láser que tenga una segunda longitud de onda de 532 nm.

6. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) comprende al menos una boquilla (40) que puede ser articulada alrededor de una junta (41) articulada propia y un cable eléctrico acoplado a dicha junta (41) articulada propia y a dicha unidad (30) de control, en el que dicha unidad (30) de control está configurada para emitir un comando a dicha al menos una boquilla (40) articulada para que ésta asuma una primera orientación (p) cuando dicha boquilla (40) se encuentra en dicha posición saliente o una segunda orientación cuando dicha boquilla (40) se encuentra en dicha posición rebajada, en el que:

- en dicha primera orientación (p) dicha boquilla (40) forma un ángulo con un eje (AO) óptico con el cual dicho haz láser se dirige hacia dicha región de dicha superficie (110) de trabajo; y

- en dicha segunda orientación, dicha boquilla (40) es paralela con respecto a dicho eje (AO) óptico.

7. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha al menos una boquilla (40) articulada comprende un material con memoria de forma en dicha junta (41) articulada, estando dicho material con memoria de forma configurado para asumir alternativamente una primera forma (p) o una segunda forma, en función de una corriente aplicada a dicha junta articulada a través de dicho cable eléctrico.

8. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) comprende al menos dos boquillas (40, 44) configuradas para dirigir chorros de polvo de al menos un material, preferentemente polvo de metal, las cuales se colocan una frente a otra y son controladas de forma coordinada por dicha unidad (30) de control de modo que dirija al menos un material de procesamiento sobre dicha región de una superficie (110) de trabajo de tal manera que tenga una distribución uniforme.

9. El aparato (10) de procesamiento por láser de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha primera boquilla (42), dicha segunda boquilla (46), y dichas al menos dos boquillas (40, 44), las cuales están configuradas para dirigir chorros de polvo de al menos un material, preferentemente polvo de metal, y se colocan una frente a otra en dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) están ensambladas en una estructura (50) de soporte en el cabezal (20) láser de modo que formen los vértices de un rombo equilátero cuyo centro corresponde a un orificio (70) de salida del haz (LS) láser de modo que reduzca la afectación en el espacio de las boquillas del conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46), sin obstruir el trayecto del haz (LS) láser que sale de dicho cabezal (20) láser.

10. El aparato de procesamiento por láser de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de suministro de un gas de soporte, preferentemente un gas de asistencia para el corte por láser, estando dicho dispositivo de suministro acoplado a una parte (50b) terminal de dicho cabezal (20) láser de tal manera que dicho gas de soporte salga por un orificio (70) de salida del haz (LS) láser, estando el orificio (70) de salida situado en dicha parte (50b) terminal del dicho cabezal (20) láser,

y en el que dicha al menos una unidad (30) de control está acoplada a dicho dispositivo de suministro configurado de modo que suministre dicho gas de asistencia, estando dicha unidad (30) de control configurada para controlar dicho dispositivo de suministro de acuerdo con el tipo asociado y seleccionado de operación de procesamiento por láser de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser.

11. El aparato de procesamiento por láser de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser comprende al menos dos tipos de operaciones de procesamiento por láser, preferentemente dos tipos de operaciones de procesamiento no simultáneas, que comprenden la fabricación aditiva por deposición directa con un primer tipo de material de procesamiento en forma de polvo y al menos una de los siguientes:

- la fabricación aditiva por deposición directa, la cual utiliza un segundo tipo de material de procesamiento en forma de polvo diferente del primero;

- ablación;

- soldadura por hilo;

- revestimiento;

- tratamiento térmico; y

- corte por láser.

12. El aparato de procesamiento por láser de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un elemento (180) óptico dicroico y un sensor (182) óptico, preferentemente una cámara, los cuales están establecidos a lo largo de un tramo común de dichos trayectos (16) ópticos seleccionables, en el que:

i) dicho elemento (180) óptico dicroico está configurado para desviar una porción de dicho haz (L) láser que se propaga en dicho tramo común hacia dicho sensor (182) óptico; y

ii) dicho sensor (182) óptico está configurado para detectar dicha porción de haz láser desviada por dicho elemento (180) óptico dicroico y para suministrar la unidad (30) de control con una señal (V) que representa mediciones de parámetros de dicha porción de haz láser; y

iii) dicha unidad (30) de control está acoplada a dicho sensor (182) óptico y está configurada para controlar dichas fuentes de láser y/o dichos componentes (16) ópticos orientables en función de dicha señal (V) de medición suministrada por dicho sensor (182) óptico.

13. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una boquilla (40) configurada para dirigir chorros de polvo de al menos un material comprende:

- un diafragma (480) iris, que comprende un conjunto de láminas pivotantes en un anillo rotativo; y - un actuador eléctrico acoplado a dicho anillo rotativo y configurado para hacer girar dicha tuerca de anillo del diafragma (480) iris;

- dicha unidad (30) de control está acoplada a dicho actuador eléctrico, el cual a su vez está acoplado a dicho anillo rotativo, y está configurada para controlar dicho actuador eléctrico de modo que varíe un área de una sección de apertura de dicha al menos una boquilla (40) en una dirección transversal a una dirección de emisión de dichos chorros de polvo de modo que varíe un caudal de dichos chorros de polvo.

14. Un procedimiento de procesamiento por láser, que comprende:

- proporcionar un aparato (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13; y

- controlar dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) de modo que dirijan al menos un material de procesamiento sobre dicha región de una superficie (110) de trabajo, seleccionando, a través de dicha unidad (30) de control, al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46) de acuerdo con el tipo asociado y seleccionado de operación de procesamiento por láser de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, para dirigir un material de procesamiento respectivo sobre dicha región de una superficie (110) de trabajo simultáneamente con la dirección de dicho haz (L) láser asociado al tipo de operación de procesamiento por láser seleccionado sobre dicha región de dicha superficie de trabajo.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende:

- proporcionar dicha unidad (30) de control con una tabla de consulta con la cual asocia un conjunto de parámetros a cada tipo de operación de procesamiento por láser que pueda seleccionarse a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, comprendiendo el conjunto de parámetros: - un estado de suministro de potencia de al menos una fuente de láser de dichas al menos dos fuentes (12, 14) de láser, las cuales son diferentes entre sí y están configuradas para suministrar respectivos haces láser que tengan longitudes de onda diferentes entre sí; y

- una orientación de al menos un componente óptico orientable de dicho conjunto de componentes (16) ópticos orientables; y

- un parámetro para la activación de la emisión de al menos una boquilla de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46).

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 o la reivindicación 15, que comprende:

- proporcionar dicha unidad (30) de control con una tabla de consulta con la cual asocia, a cada tipo de operación de procesamiento por láser que pueda seleccionarse a partir de dicho conjunto de tipos de operaciones de procesamiento por láser, al menos un parámetro más de entre:

- una posición entre retraída y saliente de una o más boquillas de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46); y

- una orientación (p) de una o más boquillas de dicho conjunto de boquillas (40, 42, 44, 46).