WO2025149286A1 - Bearbeitungskopf, laseranlage und verfahren zur multispot-materialbearbeitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf (3) sowie eine damit ausgestattete Laserbearbeitungsanlage (1) und ein Verfahren zur Materialbearbeitung damit. Der Bearbeitungskopf (3) umfasst eine Optik (5) zum gleichzeitigen Ausgeben mehrerer nebeneinander verlaufender Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) und ein dieser nachgeordnetes Prisma (9). Das Prisma (9) ist um eine Rotationsachse (11) rotierbar, die durch zwei schiefe Seitenflächen (20, 22) des Prismas (9) verläuft. Die Optik (5) und das Prisma (9) sind so relativ zueinander angeordnet, dass die mehreren Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) neben der Rotationsachse (11) auf die eine schiefe Seitenfläche (20) treffen und das Prisma (9) neben der Rotationsachse (11) durch die andere schiefe Seitenfläche (22) verlassen, sodass sich bei Rotation des Prismas (9) um die Rotationsachse (11) ausgangsseitig davon ein entsprechend um die Rotationsachse (11) rotierendes Bild (15a, 15b, 15c, 15d) der Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) ergibt.

Description

BEARBEITUNGSKOPF, LASERANLAGE UND VERFAHREN ZUR MULTISPOT¬

MATERIALBEARBEITUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsanlage, insbesondere zum Laserschweißen, und eine solche Laserbearbeitungsanlage. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels einer solchen Laserbearbeitungsanlage.

Laser können grundsätzlich für die Material- oder Werkstückbearbeitung geeignet sein und Vorteile gegenüber anderen Bearbeitungsmethoden bieten. Jedoch kann es dabei auch unerwünschte Effekte, wie beispielsweise einen asymmetrischen Wärmeeintrag in das zu bearbeitende Material oder Werkstück geben. Darüber hinaus werden zunehmend höhere Anforderungen gestellt, beispielsweise an eine möglichst schnelle Bearbeitung, also möglichst kurze Prozesszeiten. Dazu kann eine höhere Laserleistung notwendig sein, wodurch jedoch Nachteile oder Probleme der laserbasierten Materialbearbeitung entstehen oder verstärkt werden können.

Als einen Ansatz um die Nachteile bisheriger laserbasierter Bearbeitungsverfahren, die inhomogene Ergebnisse liefern sowie relativ langsam, aufwendig und kostenintensiv sein können, beschreibt die DE 10 2021 001 770 A1 eine Materialbearbeitungsvorrichtung zur Verwendung bei einer Laserbearbeitung. Darin ist eine Laserstrahlmanipulationsvorrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, um einen Hohl profil- Laserstrahl bereitzustellen. Weiter ist dort eine Materialvorschubvorrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, um ein zu bearbeitendes Material in einer Vorschubrichtung entlang einer Hohlprofil-Achse des Hohlprofil-Laserstrahls durch diesen zu führen. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch nicht für alle Anwendungsfälle geeignet, sodass Bedarf für weitere Verbesserungen auf dem Gebiet der laserbasierten Materialbearbeitung besteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders schnelle und hochqualitative laserbasierte Materialbearbeitung, insbesondere ein entsprechendes Laserschweißen, zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung angegeben. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.

Der erfindungsgemäße Bearbeitungskopf ist für eine Laserbearbeitungsanlage vorgesehen, die insbesondere zur Materialbearbeitung, vor allem zum Laserschweißen, eingerichtet sein kann. Der Bearbeitungskopf umfasst zumindest eine Optik zum Führen und/oder Beeinflussen von Laserstrahlung und ein Prisma. Sowohl die Optik als auch das Prisma sind in einem vorgegebenen bestimmungsgemäßen Strahlengang innerhalb des Bearbeitungskopfes angeordnet. Dabei ist die Optik eingangsseitig angeordnet und das Prisma der Optik in einer vorgegebenen bestimmungsgemäßen Propagationsrichtung der Laserstrahlung entlang des Strahlengangs durch den Bearbeitungskopf der Optik nachgeordnet.

Die Optik weist erfindungsgemäß wenigstens einen Eingang bzw. eine Eingangsseite für wenigstens einen Eingangslaserstrahl auf. Weiter ist die Optik zum gleichzeitigen Ausgeben mehrerer nebeneinander verlaufender Ausgangslaserstrahlen eingerichtet bzw. ausgestaltet. Diese mehreren Ausgangslaserstrahlen können also insbesondere nicht koaxial sein. Beispielsweise können die mehreren Ausgangslaserstrahlen echt parallel zueinander verlaufen bzw. entsprechend nebeneinander oder echt parallel zueinander angeordnete in jeweilige Propagationsrichtung der Ausgangslaserstrahlen längserstreckte Strahlachsen aufweisen. Insbesondere kann der Bearbeitungskopf bzw. die Optik oder die mit dem Bearbeitungskopf ausgestattete Laserbearbeitungsanlage dazu eingerichtet sein, die Ausgangslaserstrahlen so zu erzeugen oder bereitzustellen, dass sie zumindest im Wesentlichen die gleichen Strahleigenschaften aufweisen. Solche Strahleigenschaften können beispielsweise Wellenlänge, Intensität, Leistung, Strahlform, Strahlprofil, Strahldurchmesser, Polarisation und/oder dergleichen mehr sein. Durch solche Ausgangslaserstrahlen mit zumindest im Wesentlichen gleichen bzw. identischen Strahleigenschaften kann letztlich ein besonders homogenes und konsistentes Bearbeitungsergebnis erreicht werden.

Erfindungsgemäß weist der Bearbeitungskopf auch eine Rotationseinrichtung bzw. einen

Rotationsmechanismus zum, insbesondere kontinuierlichen bzw. fortlaufenden, Rotieren des Prismas um eine vorgegebene Rotationsachse auf. Diese vorgegebene Rotationsachse verläuft dabei durch zwei schiefe Seitenflächen des Prismas. Erfindungsgemäß sind die Optik und das Prisma so relativ zueinander angeordnet und eingerichtet, dass die mehreren Ausgangslaserstrahlen neben der Rotationsachse auf die eine schiefe Seitenfläche des Prismas treffen, um dort in das Prisma einzutreten, und das Prisma neben der Rotationsachse durch die andere schiefe Seitenfläche verlassen, sodass sich bei Rotation des Prismas um die Rotationsachse und gleichzeitig hindurchtretenden Ausgangslaserstrahlen ausgangsseitig des Prismas ein entsprechend um die Rotationsachse rotierendes Bild oder Muster der Ausgangslaserstrahlen ergibt. Mit anderen Worten kann mittels des erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes durch Rotation des Prismas also ein entsprechend rotierendes Fleck- oder Spot- oder Laserpunktmuster der Ausgangslaserstrahlen in einem Bearbeitungsfeld bzw. auf einer mit den Ausgangslaserstrahlen bestrahlten Oberfläche, beispielsweise eines zu bearbeitenden Materials oder Werkstücks, erzeugt werden. Dieses rotierende Muster bzw. Bild der Ausgangslaserstrahlen kann dabei insbesondere bei relativ zu dem Bearbeitungsbereich bzw. der bestrahlten Oberfläche stillstehender bzw. nicht rotierender Optik erreicht werden. Mit anderen Worten muss also vor dem Prisma bzw. eingangsseitig des Prismas keinerlei Rotation des wenigstens einen Eingangslaserstrahls oder der mehreren Ausgangslaserstrahlen vorliegen.

Das rotierende Bild oder Muster der Ausgangslaserstrahlen kann dadurch erreicht werden, dass das Prisma und die Rotationsachse so gewählt werden, dass die neben der Rotationsachse auf das Prisma treffenden Ausgangslaserstrahlen einen Strahlversatz, beispielsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur jeweiligen eingangsseitigen Propagationsrichtung erfahren. Beispielsweise können die Ausgangslaserstrahlen zumindest im Wesentlichen echt parallel zu der Rotationsachse auf das Prisma treffen und dieses im gleichen Abstand ebenfalls echt parallel zu der Rotationsachse wieder verlassen. Bei Rotation des Prismas können ausgangsseitig des Prismas die Ausgangslaserstrahlen dann entsprechend in dem konstanten Abstand um die Rotationsachse rotieren. Ebenso kann ein entsprechender Effekt gegebenenfalls bei schräg zu der Rotationsachse stehenden Strahlachsen, also Einfallsrichtungen der Ausgangslaserstrahlen auf oder in das Prisma, erreicht werden.

Es können das Prisma so ausgestaltet und die Rotationsachse so angeordnet bzw. gewählt sein, dass ein vor dem Prisma exakt entlang der Rotationsachse propagierender Laserstrahl auch nach Durchtreten des Prismas wieder exakt entlang der Rotationsachse propagiert. Da bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes eine insgesamt verfügbare Laserleistung sich über die mehreren Ausgangslaserstrahlen verteilt und somit in räumlich voneinander beabstandeten Laserpunkten auf ein jeweils zu bearbeitendes Material oder Werkstück trifft, kann insgesamt eine höhere Gesamtleistung eingesetzt werden als beispielsweise bei der Verwendung nur eines einzigen ausgangsseitigen Laserstrahls. Ebenso kann die Leistung der einzelnen Ausgangslaserstrahlen - bei gleicher oder größerer Gesamtleistung - geringer sein als die in herkömmlichen Ansätzen verwendete Leistung des einzigen Laserstrahls. Dadurch kann beispielsweise beim Laserschweißen mittels des erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes eine Neigung zu bzw. ein Auftreten von Spritzern des geschweißten Materials reduziert werden. Ebenso kann durch die mehreren rotierenden Ausgangslaserstrahlen ein gleichmäßigerer Wärmeeintrag erreicht werden. Dies kann ebenso wie die durch, insbesondere kontinuierliche, Rotation des Prismas bewirkte Bewegung der Laserpunkte bzw. der Ausgangslaserstrahlen über einen Bearbeitungsbereich hinweg eine Reduzierung von Prozess- und Nebenzeiten ermöglichen. Solche Nebenzeiten können bei herkömmlichen Ansätzen beispielsweise durch zum Bewegen des Laserstrahls über den Bearbeitungsbereich notwendige Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten von spiegelbasierten Scannern, beispielsweise Galvoscanner oder einer entsprechenden Antriebseinheit, anfallen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine besonders symmetrische Bestrahlung bzw. Leistungsbeaufschlagung einer zu bearbeitenden Oberfläche erreicht wird, was zu einem besonders hochwertigen Bearbeitungsergebnis führen kann.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Optik einen Strahlteiler zum Aufteilen eines Eingangslaserstrahls in mehrere Ausgangslaserstrahlen. Es kann hier also beispielsweise als nur ein einziger Eingangslaserstrahl verwendet werden, der dann in alle letztlich ausgegebenen Ausgangslaserstrahlen aufgeteilt wird. Ebenso können beispielsweise mehrere Eingangslaserstrahlen verwendet werden, die jeweils in zwei oder mehr Ausgangslaserstrahlen aufgeteilt werden. Eine solche Aufteilung eines Einzellaserstrahls in die mehreren Ausgangslaserstrahlen kann inhärent oder automatisch und damit besonders einfach und zuverlässig sicherstellen, dass die entsprechenden Ausgangslaserstrahlen gleiche oder zumindest nahezu gleiche Strahleigenschaften aufweisen und zeitlich synchronisiert ausgegeben werden bzw. auf das jeweils zu bearbeitende Material oder Werkstück treffen. Zudem kann die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen besonders einfachen Aufbau einer den erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf umfassenden Laserbearbeitungsanlage ermöglichen, beispielsweise im Vergleich zur Verwendung mehrerer parallel betriebener Laserstrahlungsquellen. So kann beispielsweise eine vereinfachte Steuerung und Strahlführung realisiert werden.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst der Strahlteiler eine optische Keilplatte zum Erzeugen eines Multifokus, also einer Gruppe oder Verteilung mehrerer Fokuspunkte oder Fokusbereiche. Ein jeder dieser Fokuspunkte oder Fokusbereiche kann einem der Ausgangslaserstrahlen zugeordnet sein, also ein Fokus genau eines der Ausgangslaserstrahlen sein. Die hier vorgeschlagene Verwendung einer optischen Keilplatte kann eine besonders einfache, robuste, zuverlässige und konsistente Erzeugung des Multifokus bzw. der mehreren Ausgangslaserstrahlen ermöglichen.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Prisma als Dove-Prisma oder als Doppel-Dove-Prisma oder als Dachkantprisma ausgestaltet. Ein Dachkantprisma kann beispielsweise ein Amici-Prisma oder ein komplexer geformtes Prisma, insbesondere ein Umkehrprisma, mit Dachkantflächen sein. Derartige Prismen können ohne Weiteres die beschriebene erfindungsgemäß vorgesehene rotierende Anordnung oder Verteilung der mehreren Ausgangslaserstrahlen um die Rotationsachse ermöglichen. Die Verwendung an sich bekannter Prismenformen kann zudem eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung des erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes ermöglichen.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Bearbeitungskopf, insbesondere die Optik des Bearbeitungskopfes, einen Kollimator zum Parallelisieren des wenigstens einen Eingangslaserstrahls, beispielsweise mit der Rotationsachse des Prismas, und/oder der mehreren Ausgangslaserstrahlen zueinander und/oder zu der Rotationsachse des Prismas auf. Der Kollimator kann entlang der bestimmungsgemäßen Propagationsrichtung der Laserstrahlen in dem Bearbeitungskopf bzw. durch den Bearbeitungskopf insbesondere vor dem an anderer Stelle genannten Strahlteiler der Optik angeordnet sein. Der Kollimator kann beispielsweise eine Kollimationslinse oder eine mehrteilige Kollimationsoptik sein oder umfassen. Die Verwendung eines solchen Kollimators kann eine besonders einfache und präzise Führung und/oder Beeinflussung der ausgangsseitig davon vorliegenden parallelisierten Laserstrahlung ermöglichen. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Bearbeitungskopf eine dem Prisma entlang der bestimmungsgemäßen Propagationsrichtung in dem Bearbeitungskopf bzw. durch den Bearbeitungskopf nachgeordnete Fokussiereinheit zum Fokussieren der Ausgangslaserstrahlen in einen vorgegebenen Bearbeitungsbereich auf. Der Bearbeitungsbereich kann flächig ausgedehnt sein, sodass dort also die fokussierten Ausgangslaserstrahlen bzw. deren Fokuspunkte ebenfalls voneinander beabstandet, beispielsweise gleichmäßig oder symmetrisch um die Rotationsachse herum verteilt angeordnet sein können. Die Rotationsachse kann beispielsweise durch einen Mittelpunkt des Bearbeitungsbereichs verlaufen. Dies kann zumindest oder nur für eine Einstellung oder einen Betriebsmodus des Bearbeitungskopfes gelten, beispielsweise wenn der Bearbeitungskopf weitere verstellbare Einrichtungen zum Ablenken der Ausgangslaserstrahlen bzw. zum Bewegen von deren Fokuspunkten aufweist. Dies ist an anderer Stelle näher beschrieben. Die Fokussiereinheit kann beispielsweise wenigstens eine Fokussierlinse sein oder umfassen. Eine solche Fokussiereinheit, die beispielsweise ausgangsseitig an dem Bearbeitungskopf angeordnet sein bzw. dessen Ausgang zu dem Bearbeitungsbereich hin bilden kann, kann eine besonders präzise Materialbearbeitung ermöglichen.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Bearbeitungskopf wenigstens einen Scanner bzw. wenigstens eine Scanneroptik zum scannenden Ablenken des wenigstens einen Eingangslaserstrahls und/oder der mehreren Ausgangslaserstrahlen über ein vorgegebenes Bearbeitungsfeld. Ein solches scannendes Ablenken kann bedeuten, dass letztlich die Ausgangslaserstrahlen bzw. deren Fokuspunkte, also die genannten Laserpunkte oder Laserspots während des Betriebs, also während eines Bearbeitungsvorgangs das gesamte Bearbeitungsfeld abfahren bzw. überstreichen oder frei in dem Bearbeitungsfeld bewegt oder positioniert werden können. Das Bearbeitungsfeld kann also ein Flächen- oder Raumbereich sein, innerhalb dessen eine bestimmungsgemäße Materialbearbeitung mittels der mehreren Ausgangslaserstrahlen möglich ist. Das Bearbeitungsfeld kann dabei insbesondere sehr viel größer sein als der an anderer Stelle genannte Bearbeitungsbereich. Der Bearbeitungsbereich kann jeweils nur denjenigen Flächen- oder Raumbereich umfassen kann, in dem sich die mehreren Ausgangslaserstrahlen bzw. deren Fokuspunkte allein aufgrund der Rotation des Prismas, also ohne weitere gleichzeitige oder überlagerte Verstellvorgänge rotierend, also entlang einer entsprechenden Kreis- oder Ovalbahn bewegen. Der Scanner kann beispielsweise mit dem an anderer Stelle genannten Strahlteiler bzw. einem optischen Element zur Multifokus- Erzeugung kombiniert oder integriert sein. Beispielsweise kann dazu eine sogenannte programmierbare Fokussieroptik (PFO) verwendet werden. Damit kann mithilfe von zwei Spiegeln des Scanners bzw. der PFO ein Laserstrahl bzw. das Bündel von Ausgangslaserstrahlen an jede vorgegebene Position innerhalb des Bearbeitungsfeldes positioniert und auf beliebigen Naht- oder Liniengeometrien oder Konturen innerhalb des Bearbeitungsfeldes geführt werden. Damit kann innerhalb des Bearbeitungsfeldes also eine Materialbearbeitung durchgeführt werden, ohne dass sich das Material bzw. ein entsprechendes Werkstück oder der Bearbeitungskopf insgesamt bewegen müsste, also ohne Relativbewegung zwischen dem Material oder Werkstück einerseits und dem Bearbeitungskopf oder der Laserbearbeitungsanlage andererseits. Insbesondere kann eine PFO mit einem Abbildungsmaßstab zwischen 1:1 und 5:1 , insbesondere im Bereich von 1 ,7:1 bis 2:1 verwendet werden. Dies hat sich als besonders praxistauglicher Bereich, beispielsweise zum Laserschweißen von Hairpinwicklungen bzw. Hairpinkontakten elektrischer Maschinen herausgestellt.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Laserbearbeitungsanlage, die insbesondere zum Laserschweißen eingerichtet sein kann. Die erfindungsgemäße Laserbearbeitungsanlage weist wenigstens eine Laserstrahlungsquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls und einen dieser in bestimmungsgemäßer Propagationsrichtung des Laserstrahls nachgeordneten erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf auf. Der mittels der Laserstrahlungsquelle erzeugte und ausgegebene Laserstrahl kann also insbesondere den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf genannten Eingangslaserstrahl bilden. Die erfindungsgemäße Laserbearbeitungsanlage kann dementsprechend insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf genannte Laserbearbeitungsanlage sein oder dieser entsprechen. Die wenigstens eine Laserstrahlungsquelle bzw. die Laserbearbeitungsanlage kann insbesondere eine Gesamtlaserleistung von wenigstens 4 kW oder wenigstens 8 kW oder wenigstens 24 kW aufweisen. Damit kann beispielsweise ein effektives und effizientes Laserschweißen ermöglicht werden. Je nach Anwendungsfall oder Anforderungen kann die Laserstrahlungsquelle beispielsweise zum Erzeugen des Laserstrahls mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich (NIR) oder im grünen oder blauen sichtbaren Spektralbereich eingerichtet sein. Weiter kann die Laserbearbeitungsanlage dazu eingerichtet sein, den wenigstens einen Laserstrahl und/oder die Ausgangslaserstrahlen mit einer Strahlqualität bzw. einem Strahlparameterprodukt von höchstens 4 mm mrad zu erzeugen.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die

Laserbearbeitungsanlage wenigstens eine 2-in-1 Faser zum Führen von Laserstrahlung bzw. des wenigstens einen Laserstrahls vor dem Prisma oder vor bzw. bis zu der Optik des Bearbeitungskopfes. Eine solche 2-in-1 Faser kann einen inneren Kern und einen diesen umgebenden Mantel oder Ringkern aufweisen, die beispielsweise aus dem gleichen Material gefertigt sein können und in denen jeweils Laserstrahlung geführt werden kann. Zusätzlich kann die Faser ein zwischen dem inneren Kern und dem Ringkern angeordnetes und/oder den Ringkern außenseitig umgebendes sogenanntes Cladding, also eine Umhüllung beispielsweise aus einem anderen Material aufweisen. Die Laserbearbeitungsanlage ist hier dazu eingerichtet, den inneren Kern und den umgebenden Ringkern der Faser gleichzeitig mit Laserstrahlung zu beaufschlagen. Dabei kann in dem Ringkern beispielsweise ein Anteil von höchstens 10 % der in der Faser geführten Gesamtlaserleistung geführt werden. Die Laserstrahlungsquelle kann beispielsweise ein Faserlaser sein, wobei die 2-in-1 Faser dann als Lasermedium, also sowohl zum Führen als auch zum Verstärken der Laserstrahlung dienen kann. Ebenso kann die Laserstrahlungsquelle von anderer Art sein und die erzeugte Laserstrahlung in die 2-in-1 Faser einkoppeln. Die 2-in-1 Faser kann beispielsweise eine flexible Anordnung der Laserstrahlungsquelle relativ zu dem Bearbeitungskopf bzw. eine besonders einfache und problemlose Bewegbarkeit des Bearbeitungskopfes relativ zu der Laserstrahlungsquelle ermöglichen. Damit muss also bei einem Bewegen oder Verfahren oder Verkippen des Bearbeitungskopfes die Laserstrahlungsquelle selbst nicht mitbewegt werden. Die hier vorgeschlagene Verwendung einer 2-in-1 Faser kann ein für verschiedene Materialbearbeitungsaufgaben besonders nützliches Strahlprofil der Ausgangslaserstrahlen ermöglichen. So kann beispielsweise eine Hauptbearbeitungsaufgabe, wie beispielsweise ein Trennen oder ein Aufschmelzen von Material, durch die in dem inneren Kern geführte Laserstrahlung bewirkt werden. Die in dem Ringkern geführte Laserstrahlung kann hingegen eine günstige Formung von Trennkanten und/oder ein günstigeres Temperaturprofil, insbesondere einen langsameren oder flacheren Temperaturabfall ausgehend vom Zentrum des entsprechenden Laserstrahls ermöglichen.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Laserbearbeitungsanlage eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, jeweils über eine vordefinierte Anfangsphase eines jeweiligen Bearbeitungsvorgangs hinweg eine Leistungsverteilung der Laserstrahlung zwischen dem inneren Kern und dem Ringkern der 2- in-1 Faser ausgehend von einer vorgegebenen Anfangsleistungsverteilung nach und nach, insbesondere kontinuierlich, zu einer vorgegebenen Hauptleistungsverteilung zu verändern. Die Anfangsleistungsverteilung kann also während einer Anfangsphase Bearbeitungsvorgangs verwendet werden, während die Hauptleistungsverteilung dann danach zumindest für den zeitlich mittigen Hauptteil des Bearbeitungsvorgangs verwendet werden kann. Bei der Hauptleistungsverteilung ist der im inneren Kern der 2-in-1 Faser geführte Leistungsanteil der Laserstrahlung größer als bei der Anfangsleistungsverteilung. Die Anfangsphase kann beispielsweise als absolute Zeitdauer oder als prozentualer Anteil an der Gesamtdauer des Bearbeitungsvorgangs definiert, also vorgegeben sein. Durch den hier vorgeschlagenen Übergang von der Anfangsleistungsverteilung zu der Hauptleistungsverteilung während eines Bearbeitungsvorgangs kann die Neigung zu bzw. das Entstehen von Spritzen des bearbeiteten Materials weiter reduziert werden. Dabei können gleichzeitig relativ kurze Prozess- bzw. Bearbeitungszeiten erreicht oder beibehalten werden.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Laserbearbeitungsanlage eine bzw. die an anderer Stelle genannte Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, jeweils über eine vordefinierte Endphase eines jeweiligen Bearbeitungsvorgangs hinweg eine Leistungsverteilung der Laserstrahlung zwischen dem inneren Kern und dem Ringkern der 2-in-1 Faser ausgehend von einer bzw. der an anderer Stelle genannten vorgegebenen Hauptleistungsverteilung nach und nach, insbesondere kontinuierlich, zu einer vorgegebenen Endleistungsverteilung zu verändern. Die Hauptleistungsverteilung kann zumindest für einen bzw. den zeitlich mittigen Hauptteil des jeweiligen Bearbeitungsvorgangs verwendet werden. Im Gegensatz zu dieser Hauptleistungsverteilung ist bei der vorgegebenen Endleistungsverteilung der im Ringkern der 2-in-1 Faser geführte Leistungsanteil der insgesamt in der 2-in-1 Faser geführten Laserleistung größer als bei der Hauptleistungsverteilung. Mit anderen Worten ist die Laserbearbeitungsanlage bzw. deren Steuereinrichtung hier also dazu eingerichtet, zum Ende des jeweiligen Bearbeitungsvorgangs hin einen gewissen Anteil der Laserleistung nach und nach aus dem inneren Kern in den Ringkern zu verlagern bzw. die Laserleistung in dem inneren Kern zu reduzieren und die Laserleistung in dem Ringkern zu erhöhen, bis die vorgegebene Endleistungsverteilung erreicht ist. Die Endphase kann - ähnlich wie die an anderer Stelle genannte Anfangsphase - beispielsweise als absolute Zeitdauer am Ende des jeweiligen Bearbeitungsvorgangs oder als prozentualer Anteil an der Gesamtdauer des Bearbeitungsvorgangs vorgegeben oder definiert sein. Durch die hier vorgeschlagene Steuerung der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Laserleistung kann die Qualität von mittels der Laserbearbeitungsanlage erzielbaren Bearbeitungsergebnissen weiter verbessert werden. Insbesondere kann beispielsweise die Anzahl und/oder Größe von nach der Bearbeitung zurückbleibenden unerwünschten Poren in dem bearbeiteten Material, beispielsweise in einer beim Laserschweißen entstehenden Schmelzperle, reduziert werden. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Laserbearbeitungsanlage eine Sensorik zum Erfassen bzw. Überwachen eines jeweils zu bearbeitenden Werkstücks auf. Damit kann also beispielsweise eine Art und/oder eine jeweilige Position des zu bearbeitenden Werkstücks oder Materials erfasst bzw. überwacht werden. Weiter weist die Laserbearbeitungsanlage hier eine bzw. die an anderer Stelle genannte Steuereinrichtung auf. Diese ist hier zum Steuern der Laseranlage in Abhängigkeit von entsprechenden Sensordaten der Sensorik eingerichtet. Die Sensorik kann beispielsweise eine Kamera bzw. ein kamerabasierte Sensorsystem sein oder umfassen. Ebenso kann die Sensorik eine interferonmetrisch arbeitende bzw. interferometriebasierte Sensorik sein oder umfassen. Mittels der Sensorik und der entsprechenden Steuerung können die Ausgangslaserstrahlen bzw. deren Fokuspunkte, insbesondere automatisch, besonders präzise an eventuelle Verschiebungen oder Bewegungen des Werkstücks relativ zu der Laserbearbeitungsanlage oder dem Bearbeitungskopf angepasst positioniert bzw. bewegt werden. Dies wiederum ermöglicht eine besonders hohe und konsistente Bearbeitungsqualität. Die Sensorik kann beispielsweise an dem Bearbeitungskopf angeordnet sein. Dadurch kann unabhängig von einer Bewegung oder Verkippung oder Verdrehung des Bearbeitungskopfes stets eine zuverlässige sensorische Beobachtung oder Erfassung des Bearbeitungsfeldes ermöglicht werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere Schweißen, eines Materials oder Werkstücks. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das jeweils zu bearbeitenden Werkstück in einem vorgegebenen Bearbeitungsfeld der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsanlage positioniert. Ein solches Werkstück kann beispielsweise wenigstens ein Hairpinpaar einer elektrische Maschine, also miteinander zu verschweißender Enden von Hairpinwicklungen oder Hairpinkonktakten sein. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dann mittels der Laserbearbeitungsanlage ein rotierendes Muster mehrerer Laserpunkte bzw. Laserspots auf dem Werkstück erzeugt. Dies können insbesondere die an anderer Stelle genannten Fokuspunkte der mehreren Ausgangslaserstrahlen sein. Weiter wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren dann damit das jeweilige Werkstück bearbeitet, insbesondere geschweißt. Weitere im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf und/oder im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsanlage genannte Maßnahmen, Abläufe, Vorgänge oder Steuerungen können weitere, gegebenenfalls optionale, Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden. Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer laserbasierten Werkstückbearbeitung mittels mehrerer rotierender Laserspots; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zum Erzeugen der rotierenden Laserspots verwendeten Prismas.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine ausschnittweise schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsanlage 1 , die hier zur Materialbearbeitung, insbesondere zum Laserschweißen eingerichtet ist. Die Laserbearbeitungsanlage 1 umfasst eine Laserstrahlungsquelle 2 und einen dieser nachgeordneten Bearbeitungskopf 3. Die Laserstrahlungsquelle 2 kann Laserstrahlung erzeugen, die hier als ein Eingangslaserstrahl 4 angedeutet ist. Dieser Eingangslaserstrahl 4 ist so bezeichnet, da er eingangsseitig in den Bearbeitungskopf 3 eintritt. Die Laserstrahlungsquelle 2 kann dazu beispielsweise ein Scheiben Laser oder ein Diodenlaser oder ein Faserlaser oder dergleichen sein.

Der Eingangslaserstrahl 4 kann von der Laserstrahlungsquelle 2 bis zu dem Bearbeitungskopf 3 beispielsweise in einer Wellenleiterfaser, insbesondere einer 2-in-1 Faser, geführt werden. Eine solche Faser kann zur Führung der Laserstrahlung beispielsweise einen inneren Kern mit einem Durchmesser von etwa 50 pm und einen diesen umgebenden Ringkern mit einem Durchmesser von etwa 200 pm aufweisen. Ebenso können andere Konfigurationen möglich sein. Durch Verwendung einer solchen Faser kann sich ein Laserstrahl- oder Intensitätsprofil mit einem inneren Bereich und einem ringförmigen äußeren Bereich ergeben. Mittels einer solchen 2-in-1 Faser können also zwei koaxial überlagerte Laserstrahlen bzw. Laserstrahlanteile des Eingangslaserstrahls 4 bzw. zwei entsprechende Fokuszonen, beispielsweise eine punktförmige oder kreisflächenförmige innere Fokuszone und eine diese umgebende ringförmige Fokuszone, erzeugt werden. Dies kann beispielsweise im Vergleich zur ausschließlichen Verwendung eines Faserkerns einer Einzelkernfaser bei gleicher Laserleistung eine schnellere Materialbearbeitung, insbesondere ein schnelleres Schneiden oder Trennen, ermöglichen. Gleichzeitig kann dabei in einem Arbeitsgang eine zumindest im Wesentlichen gratfreie Schnittkante erzeugt werden. Damit können beispielsweise gratfreie Konturschnitte mit relativ langsamem Vorschub in Eckbereichen oder Radien und höherem Vorschub auf geraden Strecken- oder Konturabschnitten ermöglicht werden. Ebenso kann damit eine Prozessfensterlücke vermieden werden. Der äußere ringförmige Bereich der Laserstrahlung kann an einem Eintritt bzw. oberen Ende eines entsprechenden Schnittspalts oder einer entsprechenden Schnittfuge einen Radius oder eine Phase erzeugen. Dadurch kann gegebenenfalls verwendetes Prozess- oder Schneidgas besonders effizient in den Schnittspalt bzw. die Schnittfuge eingekoppelt werden oder einströmen.

Für die hier beispielhaft gezeigte Anwendung der Laserbearbeitungsanlage 1 zum Laserschweißen bzw. Wärmeleitschweißen kann die Laserstrahlungsquelle 2 beispielsweise Laserstrahlung im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im grünen oder blauen Spektralbereich, erzeugen. Dies kann Spritzer und/oder Poren des jeweils bearbeiteten Materials vermeiden oder im Vergleich zu anderen Möglichkeiten reduzieren.

Der Bearbeitungskopf 3 umfasst eine mehrteilige Strahlvorbereitungsoptik 5. Diese kann beispielsweise optische Elemente wie Spiegel und/oder Linsen und/oder diffraktive Elemente und/oder refraktive Elemente umfassen. Beispielsweise kann die Strahlvorbereitungsoptik 5 hier eine Umlenkeinheit zum Umlenken oder Ausrichten des Eingangslaserstrahls 4 in Richtung eines jeweils zu bearbeitenden Materials umfassen. Weiter kann die Strahlvorbereitungsoptik 5 wenigstens einen Scanner, beispielsweise einen Galvoscanner zum Führen der letztlich aus dem Bearbeitungskopf 3 ausgegebenen Laserstrahlung über ein vorgegebenes Bearbeitungsfeld umfassen. Darin können zur Verkürzung von Nebenzeiten beim Wechsel zu einer anderen Bearbeitungsstelle ultraleichte Spiegel verwendet werden. Weiter umfasst die Strahlvorbereitungsoptik 5 hier einen Kollimator 7 und ein optisches Element zum Erzeugen eines Multifokus bzw. einer Multifokuslaserstrahlverteilung bzw. Multifokusintensitätsverteilung der Laserstrahlung. Als solches optisches Element ist hier beispielhaft eine Keilplatte 8 vorgesehen, die nur in einen Teil eines Strahlengangs innerhalb des Bearbeitungskopfes 3 eingebracht ist. Somit kann also ein Teil der in dem Bearbeitungskopf 3 geführten Laserstrahlung durch die Keilplatte 8 hindurchtreten, während ein anderer Teil der Laserstrahlung innerhalb des Bearbeitungskopfes 3 an der Keilplatte 8 vorbeitreten kann. Ebenso können mehrere solche optischen Elemente bzw. Keilplatten 8 verwendet werden.

Die Strahlvorbereitungsoptik 5 kann einen Strahlteiler umfassen oder die Funktion eines Strahlverteilers aufweisen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Keilplatte 8 als Strahlteiler fungieren, um den Eingangslaserstrahl 4 in mehrere Teilstrahlen aufzuteilen. Ebenso kann die Strahlvorbereitungsoptik 5 einen separaten Strahlteiler umfassen. Ausgangsseitig der Strahlvorbereitungsoptik 5 können dann mehrere nebeneinander, beispielsweise echt parallel zueinander verlaufende, Laser- bzw. Teilstrahlen vorliegen, die hier schematisch als Teilstrahlenbündel 6 angedeutet sind.

Entlang des Strahlengangs in dem Bearbeitungskopf 3 der Keilplatte 8 nachgeordnet befindet sich auch ein Prisma 9. Dieses Prisma 9 kann von dem Teilstrahlenbündel 6 durchstrahlt werden. Der Bearbeitungskopf 3 weist auch eine, beispielsweise elektrisch betriebene, Rotationseinrichtung 10 auf. Damit kann im Betrieb der Laserbearbeitungsanlage 1 kann das Prisma 9, insbesondere kontinuierlich bzw. fortlaufend in der gleichen Richtung, um eine hier angedeutete Rotationsachse 11 rotiert werden. Diese Rotationsachse 11 kann mittig in dem Strahlengang liegen und sich in dessen Längsrichtung erstrecken. Zur weiteren Veranschaulichung ist eine resultierende Rotationsbewegung des Prismas 9 um die Rotationsachse 11 hier durch einen Pfeil angedeutet. Durch die Rotation des Prismas 9 können die einzelnen Laserstrahlen bzw. Teilstrahlen des Teilstrahlenbündels 6 ausgangsseitig des Prismas 9 entsprechend um die Rotationsachse 11 rotieren.

Ausgangsseitig umfasst der Bearbeitungskopf 3 eine Fokussiereinheit 12 zum Fokussieren des Teilstrahlenbündels 6 in einen jeweiligen Bearbeitungsbereich 13. Im hier dargestellten Beispiel bedeckt der Bearbeitungsbereich 13 nebeneinander angeordnete Stirnseiten eines ersten Fügepartners 14a und eines zweiten Fügepartner 14b, die hier miteinander verschweißt werden sollen. Die Fügepartner 14a, 14b können beispielsweise Hairpinwicklungen sein. Ebenso kann die Laserbearbeitungsanlage 1 aber für andere Anwendungen oder Bearbeitungsaufgaben einsetzbar sein.

In dem Bearbeitungsbereich 13 sind beispielhaft ein erster Laserpunkt 15a, ein zweiter Laserpunkt 15b, ein dritter Laserpunkt 15c und ein vierter Laserpunkt 15d dargestellt. Diese Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d stellen Fokuspunkte einzelner Teilstrahlen des Teilstrahlenbündels 6 der. Es ist hier insbesondere erkennbar, dass die einzelnen Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15c räumlich voneinander beabstandet sind. Zudem ist hier die durch die Rotation des Prismas 9 erzeugte, beispielsweise kreisförmige, Bewegung der Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d innerhalb des Bearbeitungsbereichs 13 durch entsprechende Pfeile angedeutet.

Der Abstand der Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d zueinander, also deren Verteilung oder Anordnung kann beispielsweise jeweils in Abhängigkeit von einer Größe des zu bearbeitenden Werkstücks oder der zu bearbeitenden Werkstücke angepasst werden. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Verlagerung oder Steuerung der Fokussiereinheit 12 und/oder wenigstens eines Teils der Strahlvorbereitungsoptik 5 erreicht werden. So kann durch entsprechende Einstellung oder Anpassung der Abstände oder Anordnung bzw. Verteilung der Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d beispielsweise die Ausdehnung einer damit erzeugten Schweißnaht entsprechend bauteil- oder werkstückspezifisch angepasst oder eingestellt werden.

Insbesondere kann ein Abstand des Bearbeitungsbereichs 13, in dem sich die Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d bewegen so eingestellt werden, zum Rand einer mit der Laserstrahlung beaufschlagten Fläche des jeweils zu bearbeitenden Werkstücks, hier also beispielsweise der Fügepartner 14a, 14b, wenigstens dem jeweiligen Durchmesser der Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d entspricht. Damit kann ein Verlaufen einer erzeugten Schmelze vermieden oder reduziert werden. Beispielsweise kann hier eine Prozess- oder Schneidgasdüse mit Laval-Innengeometrie verwendet werden. Eine solche Prozess- bzw. Schneidgasdüse kann beispielsweise ausgangsseitig an dem Bearbeitungskopf 3 angeordnet sein. Die Laserbearbeitungsanlage 1 kann dementsprechend also ein Prozess- oder Schneidgassystem umfassen. Mit der beschriebenen Einstellung kann ein besonders hoher Abstand zwischen der Prozess- oder Schneidgasdüse und dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück ermöglicht werden. Dadurch kann beispielsweise die Gefahr reduziert werden, das von dem jeweils bearbeiteten Werkstück oder Material ausgehende Spritzer sich an der Prozess- oder Schneidgasdüse ablagern.

Sofern die Strahlvorbereitungsoptik 5 bzw. der Bearbeitungskopf 3 den beschriebenen Scanner aufweist, können sich eine damit bewirkte Bewegung des Teilstrahlenbündels 6 und eine durch die Rotation des Prismas 9 bewirkte Rotationsbewegung des Teilstrahlenbündels 6 überlagern. Durch entsprechende Steuerung dieser Bewegungen kann eine besonders flexible Anpassung oder Einstellung einer Bearbeitungskontur oder Bearbeitungsgeometrie, beispielsweise einer Schweißnahtgeometrie oder Schweißnahtform erreicht werden.

Um dies zu ermöglichen oder zu unterstützen kann der jeweilige Bearbeitungsbereich 13 mittels einer Sensorik 16 erfasst und überwacht werden. Zudem können die Laserstrahlungsquelle 2 und/oder die Strahlvorbereitungsoptik 5 und/oder die Rotationseinrichtung 10 in Abhängigkeit von entsprechenden Beobachtungs- bzw. Sensordaten der Sensorik 16, insbesondere aufeinander abgestimmt oder miteinander koordiniert oder synchronisiert, gesteuert werden. Dazu weist die Laserbearbeitungsanlage 1 eine entsprechend eingerichtete Steuereinrichtung 17 auf. Diese umfasst hier schematisch angedeutet beispielhaft einen Prozessor 18, also etwa einen Mikrochip oder Mikroprozessor oder Mikrocontroller, und einen damit gekoppelten computerlesbaren Datenspeicher 19. In diesem Datenspeicher 19 kann dann beispielsweise ein entsprechendes Betriebs- oder Steuerprogramm gespeichert sein, das mittels des Prozessors 18 ausführbar ist. Die Steuerungseinrichtung 17 kann damit also beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit des Prismas 9 und gegebenenfalls damit synchronisiert den Scanner, also dessen Spiegelstellungen steuern.

Zur weiteren Veranschaulichung der Strahlführung durch das Prisma 9 zeigt Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prismas 9 mit zwei durch dieses hindurchtretenden Teilstrahlen des Teilstrahlenbündels 6. Das Prisma 9 ist hier als Dove-Prisma mit einer ersten schiefen Seitenfläche 20, einer Basis- oder Grundfläche 21 und einer zweiten schiefen Seitenfläche 22 ausgestaltet. Die Rotationsachse 11 verläuft dabei parallel zu der Grundfläche 21 und durch die beiden schiefen Seitenflächen 20, 22 hindurch. Konkret sind hier ein erster Teilstrahl 6a und ein zweiter Teilstrahl 6b angedeutet, die beispielhaft auf unterschiedlichen Seiten der Rotationsachse 11 und parallel zu dieser auf die erste schiefe Seitenfläche 20 des Prismas 9 treffen. An dieser ersten schiefen Seitenfläche 20 werden die Teilstrahlen 6a, 6b in Richtung der Basis- oder Grundseite 21 des Prismas 9 gebrochen. Dort werden Sie intern reflektiert in Richtung der zweiten schiefen Seitenfläche 22 des Prismas 9. An dieser werden die Teilstrahlen 6a, 6b erneut gebrochen werden, sodass sie ausgangsseitig des Prismas 9 dann wieder parallel zu der Strahlachse 11 verlaufen. In der hier dargestellten Rotationsstellung des Prismas 9 ist bereits erkennbar, dass die Teilstrahlen 6a, 6b ausgangsseitig des Prismas 9 auf der jeweils anderen Seite der Rotationsachse 11 verlaufen. Dies verändert sich jedoch mit der Rotation des Prismas 9 um die Rotationsachse 11. Bei der Rotation des Prismas 9 rotieren also die ausgangsseitigen Abschnitte der Teilstrahlen 6a, 6b entsprechend mit um die Rotationsachse 11, obwohl die eingangsseitigen Abschnitte der Teilstrahlen 6a, 6b vor dem Prisma 9 statisch sind, also ihre Position und Lage nicht verändern, insbesondere nicht rotieren.

Im hier gezeigten Beispiel ist das Prisma 9 als Dove-Prisma ausgestaltet. Ebenso können jedoch andere Prismenformen möglich sein, um den beschriebenen Effekt der mit der Rotation des Prismas 9 in dem jeweiligen Bearbeitungsbereich 13 rotierenden Laserpunkte 15a, 15b, 15c, 15d zu erreichen.

Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine verbesserte laserbasierte Materialbearbeitung, insbesondere ein verbessertes Laserschweißen mittels eines Multifokus und beispielsweise eines rotierenden Dove-Prismas realisiert werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Laserbearbeitungsanlage

2 Laserstrahlungsquelle

3 Bearbeitungskopf

4 Eingangslaserstrahl

5 Strahlvorbereitungsoptik

6 Teilstrahlenbündel

6a erster Teilstrahl

6b zweiter Teilstrahl

7 Kollimator

8 Keil platte

9 Prisma

10 Rotationseinrichtung

11 Rotationsachse

12 Fokussiereinheit

13 Bearbeitungsbereich

14a erster Fügepartner

14b zweiter Fügepartner

15a erster Laserpunkt

15b zweiter Laserpunkt

15c dritter Laserpunkt

15d vierter Laserpunkt

16 Sensorik

17 Steuerungseinrichtung

18 Prozessor

19 Datenspeicher

20 erste schiefe Seitenfläche

21 Grundseite

22 zweite schiefe Seitenfläche

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Bearbeitungskopf (3) für eine Laserbearbeitungsanlage (1), in dem entlang eines vorgegebenen bestimmungsgemäßen Strahlengangs eine Optik (5) und dieser in bestimmungsgemäßer Propagationsrichtung von Laserstrahlung durch den Bearbeitungskopf (3) nachgeordnet ein Prisma (9) angeordnet sind, wobei

- die Optik (5) wenigstens einen Eingang für wenigstens einen Eingangslaserstrahl (4) aufweist und zum gleichzeitigen Ausgeben mehrere nebeneinander verlaufender Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) eingerichtet ist,

- der Bearbeitungskopf (3) eine Rotationseinrichtung (10) zum Rotieren des Prismas (9) um eine vorgegebene Rotationsachse (11), die durch zwei schiefe Seitenflächen (20, 22) des Prismas (9) verläuft, aufweist,

- die Optik (5) und das Prisma (9) so relativ zueinander angeordnet sind, dass die mehreren Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) neben der Rotationsachse (11) auf die eine schiefe Seitenfläche (20) des Prismas (9) treffen und das Prisma (9) neben der Rotationsachse (11) durch die andere schiefe Seitenfläche (22) verlassen, sodass sich bei Rotation des Prismas (9) um die Rotationsachse (11) ausgangsseitig des Prismas (9) ein entsprechend um die Rotationsachse (11) rotierendes Bild (15a, 15b, 15c, 15d) der Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) ergibt.

2. Bearbeitungskopf (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (5) einen Strahlteiler zum Aufteilen eines Eingangslaserstrahls (4) in mehrere Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) umfasst.

3. Bearbeitungskopf (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler eine optische Keilplatte (8) zum Erzeugen eines Multifokus (15a, 15b, 15c, 15d) umfasst.

4. Bearbeitungskopf (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (9) als Dove-Prisma (9) oder als Doppel-Dove-Prisma oder als Dachkantprisma ausgestaltet ist.

5. Bearbeitungskopf (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (3), insbesondere die Optik (5), einen Kollimator (7) zum Parallelisieren des wenigstens einen Eingangslaserstrahls (4) oder der mehreren Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) vor dem Prisma (9) aufweist.

6. Bearbeitungskopf (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (3) eine dem Prisma (9) nachgeordnete Fokussiereinheit (12) zum Fokussieren der Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) in einen vorgegebenen Bearbeitungsbereich (13) aufweist.

7. Bearbeitungskopf (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (3) einen Scanner zum scannenden Ablenken des wenigstens einen Eingangslaserstrahls (4) und/oder der mehreren Ausgangslaserstrahlen (6, 6a, 6b) über ein vorgegebenes Bearbeitungsfeld umfasst.

8. Laserbearbeitungsanlage (1), insbesondere zum Laserschweißen, aufweisend eine Laserstrahlungsquelle (2) zum Erzeugen wenigstens eines Laserstrahls (4) und einen dieser in bestimmungsgemäßer Propagationsrichtung des Laserstrahls (4) nachgeordneten Bearbeitungskopf (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Laserbearbeitungsanlage (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsanlage (1) eine 2-in-1 Faser zum Führen von Laserstrahlung

(4) vor dem Prisma (9) umfasst und dazu eingerichtet ist, einen inneren Kern der Faser und einen diesen umgebenden Ringkern der Faser gleichzeitig mit Laserstrahlung (4) zu beaufschlagen, insbesondere mit einem Anteil von höchstens 10 % der Gesamtlaserleistung in dem Ringkern.

10. Laserbearbeitungsanlage (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsanlage (1) eine Steuereinrichtung (17) umfasst, die dazu eingerichtet ist, jeweils über eine vordefinierte Anfangsphase eines Bearbeitungsvorgangs hinweg eine Leistungsverteilung der Laserstrahlung (4) zwischen dem inneren Kern und dem Ringkern der 2-in-1 Faser ausgehend von einer vorgegebenen Anfangsleistungsverteilung, insbesondere kontinuierlich, zu einer vorgegebenen Hauptleistungsverteilung zu verändern, die für den zeitlich mittigen Hauptteil des Bearbeitungsvorgangs verwendet wird und bei der der im inneren Kern der 2-in-1 Faser geführte Leistungsanteil größer ist als bei der Anfangsleistungsverteilung.

11. Laserbearbeitungsanlage (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsanlage (1) eine Steuereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, jeweils über eine vordefinierte Endphase eines Bearbeitungsvorgangs hinweg eine Leistungsverteilung der Laserstrahlung (4) zwischen dem inneren Kern und dem Ringkern der 2-in-1 Faser ausgehend von einer vorgegebenen Hauptleistungsverteilung, die für den zeitlich mittigen Hauptteil des Bearbeitungsvorgangs verwendet wird, insbesondere kontinuierlich, zu einer vorgegebenen Endleistungsverteilung zu verändern, bei der der im Ringkern der 2-in- 1 Faser geführte Leistungsanteil größer ist als bei der Hauptverteilung.

12. Laserbearbeitungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsanlage (1) eine Sensorik (16) zum Erfassen eines jeweils zu bearbeitenden Werkstücks (14a, 14b) und eine Steuereinrichtung (17) zum Steuern der Laserbearbeitungsanlage (1) in Abhängigkeit von entsprechenden Sensordaten der Sensorik (16) aufweist.

13. Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere Schweißen, eines Werkstücks (14a, 14b), bei dem

- das jeweils zu bearbeitende Werkstück (14a, 14b) in einem vorgegebenen Bearbeitungsfeld einer Laserbearbeitungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 positioniert wird,

- mittels der Laserbearbeitungsanlage (1) ein rotierendes Muster mehrerer Laserpunkte (15a, 15b, 15c, 15d) auf dem Werkstück (14a, 14b) erzeugt wird, und

- damit das Werkstück (14a, 14b) bearbeitet, insbesondere geschweißt, wird.