LENS成形系统如图9-26所示，主要由数控系统、激光系统、送粉系统和气氛控制系统等组成。

图9-26　LENS成形系统结构组成

1.数控系统

数控系统控制零件成形全部过程，对系统中各部件（包括激光器光闸、校正光开关、保护器气阀、铺粉电动机、活塞电动机以及XY工作台电动机等）进行统一指令下的有序控制，以完成金属零件的加工过程。

2.激光系统

激光系统由激光器及其辅助设施（如气体循环系统、冷却系统、充排气系统等）组成。高功率激光器作为LENS的核心部分，其性能将直接影响成形的效果。目前最为常用的主要是CO2激光器、YAG激光器和光纤激光器等，能量范围从百瓦级到万瓦级不等。

YAG激光波长为1 064 nm，比CO2激光波长小一个数量级，因此金属及陶瓷材料对其吸收系数更高；同时YAG激光器能够以脉冲和连续两种方式工作，可获得超短脉冲，加工范围比CO2激光器更加广泛；YAG激光与CO2激光相比，一个最大的优势是能用光纤传输，还可以通过功率分割技术和时间分割技术，将一束激光传递到多个工位或远距离工位，使得加工更加柔性化。

YAG激光器的主要缺点是：①转换效率较低（1%～3%）；②YAG激光器每瓦输出功率的成本费比CO2激光器高；③YAG激光器在工作过程中存在内部温度梯度，这将会引起热应力效应和热透镜效应，限制了YAG激光器平均功率以及光束质量的进一步提高。

光纤激光器以其优异的光束质量和更小的光斑直径在精细结构加工方面得到快速发展。其波长为1.074 μm，因此材料对它的吸收率也较高，也可通过光纤进行传输，加工的柔性与YAG激光相同。(www.daowen.com)

3.送粉系统

送粉系统是LENS中最为关键和核心的部分，其性能的好坏直接决定了成形零件的最终质量，包括成形精度和性能。送粉系统包括送粉器、粉末传输通道和喷嘴三部分。

送粉器是送粉系统的基础，要求其能够连续均匀地输送粉末，粉末流不能出现忽大忽小和暂停的现象。送粉器的送粉原理通常有重力送粉、机械送粉、载气式送粉等几种。其中，依靠重力进行送粉时对粉末的流动性要求较高；机械送粉工具主要有刮板式送粉器、螺旋式送粉器等，粉末和送粉元件之间摩擦、挤压严重，粉末易堵塞，造成送粉不稳定；载气式送粉器由于其送粉稳定，调节方便，是目前世界上激光成形和熔覆系统的主流送粉器。

喷嘴是送粉系统中另一个核心部件，按照喷嘴与激光束之间的相对位置关系，主要分为两种：侧向喷嘴和同轴喷嘴，如图9-27所示。

图9-27　LENS送粉方式

（a）侧向喷嘴；（b）同轴喷嘴

侧向喷嘴的使用和控制比较简单，特别是在对粉末流约束和定向上较为容易，因而多用于激光熔覆领域，但它难以成形复杂形状零件，而且由于其无法在熔池附近区域形成一个稳定的惰性保护气氛，在成形过程的氧化防护方面不足。同轴喷嘴粉末流呈对称形状，整个粉末流分布均匀、粉末流与激光束完全同心，因此同轴喷嘴没有成形方向性问题，能够完成复杂形状零件的成形。同时，惰性气体能在熔池附近形成保护性气氛，能够较好地解决成形过程中的材料氧化问题。

4.气氛控制系统

气氛控制系统是控制成形过程中环境气氛的装置，它能防止金属粉末在激光加工过程中发生氧化，降低沉积层的表面张力，提高层与层之间的浸润性，同时有利于提高工作的安全性能。它创造了一个通常以惰性气体为主的保护环境，降低了加工过程中的材料氧化反应，因而对性质活泼的材料是必需的。