三维激光打标机的出现是激光打标领域的一次重大跳跃，它对加工对象的表面形状不再局限在类平面上，可以扩展到三维立体表面，实现对三维曲面物体高效率的激光图文打标和表面微结构制造。与传统的二维激光打标机相比，三维激光打标机具有以下优点：
一、更大的范围和更精细的光效。
3D打标可分为前聚焦和后聚焦两种，采用前聚焦模式时，主要目的是实现更大的打标范围，一般使用较大的Ｘ，Ｙ轴偏转镜片，可以允许入射的激光光斑更大，而得到更小的聚焦光斑，能量密度更高；从而满足更大区域的达标要求。
二、可变焦距，实现三维立体打标。
由于3D打标可以迅速的改变激光焦距和激光束位置，因此以往2D不能实现的曲面打标成为可能。使用3D打标以后，在光投射范围的圆柱打标可以一次完成，大大提升了加工效率。再者，工业产品许多零件的表面形状并不只是平面，对2D打标加工来说就真的无能为力了，此时，3D打标就较容易实现。
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。
其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。
用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。
激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。上述过程的所有这一切发生得如此快，使焊接速度很容易达到每分钟数米。
