(57)【要約】【課題】より大きなアスペクト比を可能にした翼形部を製造するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】翼形部を製造するためのシステムは、翼形部の外側表面と、翼形部内部のキャビティと、翼形部の外部にあるコリメータと、を含む。本システムは更に、コリメータから翼形部の外側表面に向けて流れる流体コラムと、流体コラムの内部にて翼形部の外側表面に配向される限局的レーザビームを生成するレーザビームと、を含む。翼形部を製造する方法は、流体コラムの内部にレーザビームを閉じ込めて限局的レーザビームを生成する段階と、翼形部の外側表面に限局的レーザビームを配向する段階と、限局的レーザビームを用いて翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する段階と、を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形部を製造するためのシステムであって、
前記翼形部の外側表面と、
前記翼形部内部のキャビティと、
前記翼形部の外部にあるコリメータと、
前記コリメータから前記翼形部の外側表面に向けて流れる流体コラムと、
前記流体コラムの内部にて前記翼形部の外側表面に配向される限局的レーザビームを生成するレーザビームと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記翼形部に動作可能に接続され、前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を貫通した後に信号を発生するよう構成されたセンサを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記センサが、フォトダイオード又は流体センサの少なくとも一方を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサと通信して前記信号を受けるようになるコントローラを更に備え、前記コントローラが、メモリ内に記憶されて、所定の条件が存在するときに前記レーザの作動を無効にするロジックを実行するよう構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記所定の条件が、前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を貫通した時間を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
翼形部を製造する方法であって、
前記翼形部の外側表面を形成する段階と、
前記翼形部内部にキャビティを形成する段階と、
流体コラムの内部にレーザビームを閉じ込めて限局的レーザビームを生成する段階と、
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向する段階と、
前記限局的レーザビームを用いて前記翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する段階と、
を含む、方法。
【請求項７】
前記翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する前記段階が、幅の大きさの少なくとも３倍の深さを有する通路を生成する段階を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向する段階の前に、前記翼形部の外側表面に熱障壁コーティングを施工する段階を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を完全に貫通した時点を検出する段階を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記検出段階が、前記キャビティ内部の光又は流体の少なくとも一方を検知する段階を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向してから、前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を完全に貫通した時点を検出するまでの時間間隔を測定する段階を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記時間間隔が所定限度を超過した場合には、前記翼形部の外側表面を前記レーザビームに対して移動させる段階を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記時間間隔が所定限度を超過した場合には、前記レーザビームの作動を無効にする段階を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
翼形部を製造する方法であって、
流体コラムの内部にレーザビームを閉じ込めて限局的レーザビームを生成する段階と、
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向する段階と、
前記限局的レーザビームを用いて前記翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する段階と、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する前記段階が、幅の大きさの少なくとも３倍の深さを有する通路を生成する段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向する段階の前に、前記翼形部の外側表面に熱障壁コーティングを施工する段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を完全に貫通した時点を検出する段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記翼形部の外側表面に前記限局的レーザビームを配向してから、前記限局的レーザビームが前記翼形部の外側表面を完全に貫通した時点を検出するまでの時間間隔を測定する段階を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記時間間隔が所定限度を超過した場合には、前記翼形部の外側表面を前記レーザビームに対して移動させる段階を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記時間間隔が所定限度を超過した場合には、前記レーザビームの作動を無効にする段階を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、翼形部を製造するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、産業用及び商用運転において幅広く使用されている。電力を生成するのに使用される典型的な商用蒸気又はガスタービンは、固定及び回転翼形部の交互する段を含む。例えば、固定ベーンは、タービンを囲むケーシングのような固定構成要素に取り付けることができ、回転ブレードは、タービンの軸方向中心線に沿って位置するロータに取り付けることができる。限定ではないが、蒸気、燃焼ガス、又は空気などの加圧作動流体がタービンを通って流れ、固定ベーンは、この加圧作動流体を加速して後続の回転ブレードの段に配向し、回転ブレードに対し運動を与え、すなわち、ロータを転回させて仕事を行う。
【０００３】
タービンの効率は一般に、加圧作動流体の温度の上昇に伴って増大する。しかしながら、タービン内の過剰な温度は、タービンの翼形部の寿命を縮め、従って、タービンに関する補修、保守、及び運転停止期間が増大する可能性がある。その結果、翼形部に冷却を提供する様々な設計及び方法が開発されてきた。例えば、冷却媒体を翼形部内部のキャビティに供給し、翼形部から対流及び／又は伝導的に熱を除去することができる。特定の実施形態において、冷却媒体は、翼形部の冷却通路を通ってキャビティから流出し、翼形部の外側表面にわたってフィルム冷却をもたらすことができる。
【０００４】
温度及び／又は性能基準が引き続き高くなっているので、翼形部に使用される材料は次第に薄くなり、翼形部の信頼性のある製造が益々難しくなっている。例えば、翼形部は、高合金金属から鋳造することができ、熱保護を強化するために翼形部の外側表面に熱障壁コーティングを施すことができる。ウォータージェット加工又は放電加工（ＥＤＭ）を用いて、熱障壁コーティング及び外側表面を貫通する冷却通路を作成することができるが、ウォータージェット又はＥＤＭは、熱障壁コーティングの一部を剥離させる可能性がある。代替として、熱障壁コーティングは、ウォータージェット又はＥＤＭにより冷却通路を作成した後に翼形部の外側表面に施工してもよいが、これには、新しく形成された冷却通路を覆うあらゆる熱障壁コーティングを除去する追加の処理を必要となる。
【０００５】
また、集束レーザビームを用いて、熱障壁コーティングの剥離のリスクを低減して翼形部を貫通する冷却通路を作成することができる。しかしながら、集束レーザビームは、レーザビームの集束点が翼形部の外側表面と一致するように正確な位置決めを必要とし、更に、翼形部の外側表面に関連する法曲率及び製造公差によって、外側表面に対する集束点の正確な位置決めを達成するのが困難になる。その結果として、集束レーザビームが外側表面を完全に貫通しない場合があり、改修又は廃棄しなければならない翼形部損傷をもたらすことになる。加えて、従来の集束レーザビームは、達成できるアスペクト比に限界がある。具体的には、従来の集束レーザビームで作成される冷却通路の深さと幅の比は、通常は３未満である（すなわち、冷却通路の深さは、冷却通路の幅の少なくとも３倍でなければならない）。３未満のアスペクト比は、翼形部のより肥厚の部分を貫通する過度に広い冷却通路を必要とする可能性がある。従って、翼形部の正確な位置決めを必要とせず、及び／又はより大きなアスペクト比を可能にする改善された翼形部の製造システム及び方法が有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，７２８，２５８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる
本発明の１つの実施形態は、翼形部を製造するためのシステムである。本システムは、翼形部の外側表面と、翼形部内部のキャビティと、翼形部の外部にあるコリメータと、を含む。本システムは更に、コリメータから翼形部の外側表面に向けて流れる流体コラムと、流体コラムの内部にて翼形部の外側表面に配向される限局的レーザビームを生成するレーザビームと、を含む。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、翼形部を製造する方法であって、本方法は、翼形部の外側表面を形成する段階と、翼形部内部にキャビティを形成する段階と、流体コラムの内部にレーザビームを閉じ込めて限局的レーザビームを生成する段階と、を含む。本方法は更に、翼形部の外側表面に限局的レーザビームを配向する段階と、限局的レーザビームを用いて翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する段階と、を含む。
【０００９】
本発明の更に別の実施形態において、翼形部を製造する方法は、流体コラムの内部にレーザビームを閉じ込めて限局的レーザビームを生成する段階と、翼形部の外側表面に限局的レーザビームを配向する段階と、限局的レーザビームを用いて翼形部の外側表面を貫通する通路を生成する段階と、を含む。
【００１０】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１１】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の１つの実施形態による、例示的な翼形部の斜視図。
【図２】図１に示す翼形部を鋳造するのに用いることができるコアの平面図。
【図３】本発明の１つの実施形態による、図１に示す翼形部を製造するためのシステムの斜視図。
【図４】本発明の１つの実施形態による、図１に示す翼形部を製造するための方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。加えて、用語「上流側」及び「下流側」は、流体経路における構成要素の相対的位置を示している。例えば、流体が構成要素Ａから構成要素Ｂに流れる場合、構成要素Ａは、構成要素Ｂの上流側にある。逆に、構成要素Ｂが構成要素Ａから流体を受け取る場合、構成要素Ｂは構成要素Ａの下流側にある。
【００１４】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１５】
本発明の種々の実施形態は、翼形部を製造するためのシステム及び方法を含む。本システムは一般に、流体コラムによって閉じ込められたレーザビームを含み、この限局的レーザビームを用いて、翼形部の外側表面を通って特定の角度で正確な孔を作成することができる。特定の実施形態において、本システムは更に、翼形部と動作可能に接続されて、限局的レーザビームが翼形部の外側表面を貫通した後に信号を発生するよう構成されたセンサを含むことができる。センサと通信するコントローラが、信号を受信して、メモリ内に記憶されたロジックを実行することができ、該ロジックは、外側表面をレーザビームに対して移動させる必要があることを示し、所定の条件が存在するときにレーザビームの作動を無効にする。所定の条件は、例えば、レーザビームが翼形部の外側表面を通って翼形部内部のキャビティまで貫通する時間を含むことができる。本発明の例示的な実施形態は、全体的にタービンに組み込まれた翼形部に関連して説明されるが、本発明の実施形態は、請求項に別途記載のない限り、タービンに限定されない点は当業者であれば本明細書の教示から容易に理解されるであろう。
【００１６】
次に、幾つかの図全体を通して同じ参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、タービン又は他の空力的装置に組み込むことができるような、例示的な翼形部１０の斜視図を示す。図１に示すように、翼形部１０は一般に、正圧側面１４及び負圧側面１６を有する外側表面１２を含む。正圧側面１４は凹状曲率を有し、負圧側面１６は、正圧側面１４に対向する凸状曲率を有する。正圧側面１４及び負圧側面１６は、互いに離隔されて翼形部１０内部にキャビティ１８を定める。キャビティ１８は、冷却媒体が翼形部１０内部を流れて該翼形部１０から伝導的及び／又は対流的に熱を除去するための蛇行又は曲がりくねった経路を提供することができる。加えて、正圧側面１４及び負圧側面１６は更に、翼形部１０の上流側部分にて前縁２０と、翼形部１０の下流側部分にてキャビティ１８から下流側に後縁２２とを形成するよう継ぎ合わされる。正圧側面１４、負圧側面１６、前縁２０、及び／又は後縁２２における複数の冷却通路２４は、キャビティ１８から翼形部１０を通る流体連通を提供し、翼形部１０の外側表面１２にわたって冷却媒体を供給することができる。例えば、図１に示すように、冷却通路２４は、前縁２０及び後縁２２及び／又は正圧側面１４及び負圧側面１６の一方又は両方に沿って配置することができる。冷却通路２４の数及び／又は位置は、特定の実施形態に応じて変わることができ、本発明は、請求項に別途記載のない限り、冷却通路２４の特定の数及び／又は位置に限定されない点は当業者であれば本明細書の教示から容易に理解されるであろう。
【００１７】
図１に示す例示的な翼形部１０は、当該技術分野で公知の何らかのプロセスを用いて製造することができる。例えば、翼形部１０は、当該技術分野で周知の鍛造、機械加工、溶接、押し出し、及び／又は鋳造方法によって製造することができる。図２は、インベストメント鋳造によって図１に示す翼形部１０を製造するのに用いることができるコア３０の平面図を示す。図２に示すように、コア３０は、蛇行部分３２と、該蛇行部分３２から延びる複数の長細の分岐部又は突出部３４とを含むことができる。蛇行部分３２は全体的に、翼形部１０のキャビティ１８のサイズ及び位置に対応し、突出部３４は全体的に、翼形部１０の後縁２２を通るより大きな冷却通路２４のサイズ及び位置に対応する。コア３０は、鋳造中にコア３０に必要とされる緊密な位置決めを維持しながら、鋳造材料（例えば、高合金金属）に伴う高温に耐えるのに十分な強度を有するあらゆる材料から製造することができる。例えば、コア３０は、セラミック材料、セラミック複合材、又は他の好適な材料から鋳造することができる。鋳造又は他の方法で製造されると、レーザ、放電加工機、ドリル、ウォータージェット、又は他の好適な装置を用いて、図２に示す蛇行部分３２及び／又は突出部３４を精製又は形成することができる。
【００１８】
次いで、コア３０は、当該技術分野で公知のロストワックスプロセス又は他の鋳造プロセスで利用することができる。例えば、コア３０は、翼形部１０の所望の厚み及び曲率に容易に成形されるワックス又は他の好適な材料でコーティングすることができる。次に、ワックスで覆われたコア３０は、液体セラミック溶液に繰り返し浸漬され、ワックス表面を覆ってセラミックシェルを生成することができる。次に、ワックスを加熱して、コア３０及びセラミックシェル間からワックスを除去し、コア３０とセラミックシェルとの間に翼形部１０の型として機能を果たす空隙を形成することができる。
【００１９】
次いで、溶融高合金金属を型に注入して翼形部を形成することができる。高合金金属は、例えば、ＧＴＤ−１１１、ＧＥＤ−２２２、Ｒｅｎｅ  ８０、Ｒｅｎｅ  ４１、Ｒｅｎｅ  １２５、Ｒｅｎｅ  ７７、Ｒｅｎｅ  Ｎ５、Ｒｅｎｅ  Ｎ６、ＰＷＡ  １４８４、ＰＷＡ  １４８０、第４世代単結晶超合金、ＭＸ−４、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｘ、コバルト基ＨＳ−１８８、及び同様の合金のような、ニッケル、コバルト、及び／又は鉄超合金を含むことができる。高合金金属が冷却及び固化された後、セラミックシェルを破断して取り外し、ワックスの除去によって生成された空隙形状を有する高合金金属を露出させることができる。コア３０は、当該技術分野で公知の方法を用いて翼形部１０内部から取り外すことができる。例えば、コア３０は、浸出プロセスによって溶解してコア３０を除去し、翼形部１０内にキャビティ１８及び冷却通路２４を残すことができる。図３は、翼形部１０を通って追加の冷却通路２４を作成するシステム４０の斜視図を示す。図３に示すように、熱障壁コーティング３６は、翼形部１０の外側表面１２の少なくとも一部にわたって施工することができる。熱障壁コーティング３６は、熱に対する低放射率又は高反射率、滑らかな表面仕上げ、及び／又は下にある外側表面１２に対する良好な接着力を含むことができる。例えば、当該技術分野で公知の熱障壁コーティングは、ジルコニア（ＺｒＯ2）、イットリアにより部分的又は完全に安定化された酸化物（Ｙ2Ｏ3）、マグネシア（ＭｇＯ）、又は他の貴金属酸化物のような金属酸化物を含む。選択した熱障壁コーティング３６は、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、又は電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）などの物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて従来の方法により堆積することができ、歪み耐性柱状粒構造を生じる。選択した熱障壁コーティング３６はまた、前述の方法の何れかの組合せを用いて施工し、例えば、本発明と同一出願人に付与された米国特許第６，１６５，６００号において記載するように、下層の基板に施工するために後で転写されるテープを形成することができる。
【００２０】
システム４０の種々の実施形態は、一般に、レーザ４２、コリメータ４４、及びコントローラ４６を含むことができる。レーザ４２は、非集束レーザビーム４８を発生することができるあらゆるデバイスを含むことができる。例えば、レーザ４２は、光励起型Ｎｄ：ＹＡＧレーザとすることができ、パルス周波数が約１０〜５０ｋＨｚ、波長が約５００〜５５０ｎｍ、及び平均出力が約１０〜１００Ｗの非集束レーザビームを生成することができる。
【００２１】
図３に示す詳細な実施形態において、レーザ４２は、レンズ５０を通してコリメータ４４に非集束レーザビーム４８を配向する。本明細書で使用されるように、コリメータ４４は、粒子又は波のビームを狭め及び／又は整列させてビームの空間断面をより小さくするあらゆるデバイスを含む。例えば、図３に示すように、コリメータ４４は、脱イオン水又はろ過水のような流体５４と共に非集束レーザビーム４８を受けるチャンバ５２を含むことができる。約２０〜１５０ミクロンの直径を有するアパーチャ又はノズル５６は、流体コラム５８内部の非集束レーザビーム４８を翼形部１０に向けて配向する。流体コラム５８は、約７００〜１，５００ポンド／平方インチの圧力を有することができるが、本発明は、請求項に別途記載のない限り、流体コラム５８におけるあらゆる特定の圧力に限定されない。図３において拡大図で示すように、流体コラム５８は、空気によって囲まれ、非集束レーザビーム４８の光ガイドとして働き、翼形部１０に配向される集束又は限局的レーザビーム６０を生成する。
【００２２】
限局的レーザビーム６０は、翼形部１０の外側表面１２を扁平化し、最終的に翼形部１０を通る所望の冷却通路２４を生成する。流体コラム５８及び結果として得られる限局的レーザビーム６０の円筒形幾何形状は、冷却通路２４においてほぼ平行の側部を生成する。結果として、本システム４０によって生成される冷却通路２４のアスペクト比は、従来の集束レーザビームを用いてこれまで得られたものよりも大きくすることができる。例えば、図３に示すシステム４０は、翼形部１０の特性の組成に応じて、１０又はそれ以上の大きさのアスペクト比を有する、翼形部１０の外側表面１２を貫通した冷却通路２４を生成することができる。
【００２３】
コントローラ４６は、何らかの好適なプロセッサベースのコンピュータデバイスとすることができる。例えば、好適なコントローラ４６は、パーソナルコンピュータ、移動電話（スマートフォンを含む）、パーソナルデジタルアシスタント、タブレット、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、ゲーム機、サーバ、他のコンピュータ、及び／又は他の何れかの好適なコンピュータデバイスを含むことができる。図３に示すように、コントローラ４６は、１つ又はそれ以上のプロセッサ６２と関連するメモリ６４とを含むことができる。プロセッサ６２は、一般に、当該技術分野で公知のあらゆる好適なプロセッシングデバイスとすることができる。同様に、メモリ６４は、一般に、限定ではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、又は他のメモリデバイスを含む、何れかの好適なコンピュータ可読媒体とすることができる。一般的に理解されるように、メモリ６４は、プロセッサ６２によって実行できる命令又はロジックを含む、プロセッサ６２がアクセス可能な情報を記憶するよう構成することができる。命令又はロジックは、プロセッサ６２によって実行されたときに、該プロセッサ６２が所望の機能を提供するようにする何らかの命令セットとすることができる。例えば、命令又はロジックは、コンピュータ可読形式にレンダーされたソフトウェア命令とすることができる。ソフトウェアの使用時には、あらゆる好適なプログラミング、スクリプト、又は他のタイプの言語もしくは言語の組み合わせを用いて、本明細書に含まれる教示を実施することができる。或いは、限定ではないが、特定用途向け回路を含む、ハードワイヤードロジック又は他の回路構成によって命令を実施することができる。
【００２４】
図３に示すように、センサ６６は、翼形部１０と動作可能に接続され、限局的レーザビーム６０が翼形部１０の外側表面１２を貫通した後に信号６８を発生するよう構成することができる。センサ６６は、フォトダイオード、流体センサ、又は、限局的レーザビーム６０が翼形部１０の外側表面１２を完全に貫通した時点を検出できる他の何れかの好適なセンサとすることができる。コントローラ４６は、信号６８を受け取るようにセンサ６６と通信状態にある。コントローラ４６は、メモリ６４内に格納されたロジック７０を実行して、所定条件が存在することの有無に基づきレーザビーム４２の動作を命令することができる。例えば、所定条件は、限局的レーザビーム６０が翼形部１０の外側表面１２を貫通する所定の時間間隔とすることができる。所定の時間間隔を超過するまでに限局的レーザビーム６０が翼形部１０の外側表面１２を貫通したことを示す信号６８をコントローラ４６が受け取らなかった場合には、これは、外側表面１２に対するシステム４０の問題又は不整合を示すことができる。その結果、コントローラ４６によって実行されるロジック７０は、システム４０を検査又は調査できるまでレーザビーム４２の作動を無効にするようコントローラ４６に命令することができる。或いは、又はこれに加えて、コントローラ４６は、翼形部１０の外側表面１２をレーザビーム４２に対して移動させてシステム４０の作動を向上させるよう、ユーザに対する指示を提供することができる。
【００２５】
図３に関して説明され例示されるシステム４０は、翼形部１０を製造する方法を提供することができ、図４は、本発明の１つの実施形態による、図１に示す翼形部を製造する方法のフロー図を示していることは、当業者であれば本明細書の教示から容易に理解されるであろう。ブロック８０及び８２において、本方法は、図１及び２に示す翼形部１０及びコア３０に関して上記で説明したように、翼形部１０の外側表面１２を形成する段階と、翼形部１０内部にキャビティ１８を形成する段階とを含むことができる。ブロック８４において、本方法は、任意選択的に、図３に示すように熱障壁コーティング３６を翼形部１０の外側表面１２に施工する段階を含むことができる。或いは、本方法は、図３に示され、ブロック８６で示すような、レーザビーム４８を発生させて流体コラム５８内部に該レーザビーム４８を閉じ込め、限局的レーザビーム６０を生成する段階に進むことができる。ブロック８８において、本方法は、翼形部１０の外側表面１２に限局的レーザビーム６０を配向させ、該限局的レーザビーム６０によって翼形部１０の外側表面１２を通る冷却通路２４を生成する。特定の実施形態において、本方法は、３よりも大きい、場合によっては１０よりも大きいアスペクト比（すなわち、幅に対する深さの比）を有する冷却通路２４を生成することができる。
【００２６】
本方法は更に、ブロック９０で表される、限局的レーザビーム６０が翼形部１０の外側表面１２を完全に貫通した時点を検出する段階を含むことができる。この検出段階は、翼形部１０のキャビティ１８内部の光又は流体の少なくとも一方を検知する段階を含むことができる。加えて、本方法は、ダイアモンド９２で示すように、限局的レーザビーム６０が外側表面１２に配向された時点と、限局的レーザビーム６０が外側表面１２を貫通した時点との間の時間間隔を測定することができる。この時間間隔が所定の時間間隔を超過した場合、本方法は、ライン９４で示すように、レーザビーム４２の作動を無効にすることができる。代替として、又はこれに加えて、本方法は、ブロック９６で示すように、時間間隔が所定の時間間隔を超過した場合に、レーザビーム４２に対して翼形部１０の外側表面１２を移動させ、作動を強化する段階を含むことができる。
【００２７】
本明細書で記載される本システム４０及び方法は、従来の集束レーザよりも優れた１つ又はそれ以上の恩恵又は利点を提供することができる。例えば、流体コラム５８は、外側表面１２に冷却をもたらし、従来の集束レーザで生じる可能性がある熱的損傷を低減又は排除する。加えて、流体コラム５８の円筒形状及び限局的レーザビーム６０により、レーザビーム４２からの種々の距離で外側表面１２の効率的なアブレーションが可能になる。その結果、システム４０が翼形部１０の外側表面１２を通る冷却通路２４の生成に必要な時間は、レーザビーム４２に対する外側表面１２の正確な位置決めにもはや依存しなくなる。加えて、流体コラム５８の円筒形状及び限局的レーザビーム６０により、平行切り溝壁が生成され、従来の集束レーザでこれまで利用可能であったアスペクト比よりも大きなアスペクト比が可能になる。
【００２８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２９】
１０  翼形部
１２  外側表面
１４  正圧側面
１６  負圧側面
１８  キャビティ
２０  前縁
２２  後縁
２４  冷却通路
３０  コア
３２  蛇行部分
３４  突出部
３６  熱障壁コーティング
４０  システム
４２  レーザ
４４  コリメータ
４６  コントローラ
４８  非集束レーザビーム
５０  レンズ
５２  チャンバ
５４  流体
５６  ノズル
５８  流体コラム
６０  限局的  レーザビーム
６２  プロセッサ
６４  メモリ
６６  センサ
６８  信号
７０  ロジック
８０  翼形部の外側表面を形成する
８２  翼形部内部にキャビティを形成する
８４  熱障壁コーティングを施工する
８６  レーザビームを生成し閉じ込める
８８  外側表面に限局的レーザビームを配向する
９０  外側表面を貫通するレーザビームを検出する
９２  時間を測定する
９４  レーザビームの作動を無効にする
９６  外側表面の位置を調整する
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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