(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の製造方法であって、前記方法が、
ニアネットシェイプで、所望の完成した構成と比較して、最大１５体積％の余分の材料を有するように部品を付加製造することと、
前記部品をシェルモールドで覆うことと、
前記シェルモールドを硬化処理することと、
前記覆われた部品を炉に入れて、前記部品を溶融させることと、
溶融物を前記シェルモールド内で再度凝固させることと、
前記シェルモールドを前記凝固した部品から取り除くことと、
を備えた、部品の製造方法。
【請求項２】
前記部品が、ブレードまたはベーンであり、かつ前記最大１５体積％の余分の材料が、前記部品の付け根または翼の先端に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部品をシェルモールドで覆うことが、前記部品の外表面全体が前記シェルモールドによって包まれるように、前記部品の全体を前記シェルモールドで覆うことを備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記部品を前記シェルモールドで覆うことが、
（ａ）前記部品の全体の上にセラミックの層からなる前記シェルモールドの層を形成させるように、前記部品の全体をセラミックスラリーに浸漬し、
（ｂ）前記シェルモールドの前記層を乾燥させ、
（ｃ）前記部品の全体を覆うように、許容可能なシェルモールドの厚さが形成されるまで、前記ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返す、
工程を備えた、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記部品が、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、直接金属堆積、直接金属レーザー焼結、直接金属レーザー溶融、および電子ビーム溶融のうちの少なくとも１つを使用して、付加製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記部品が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびその混合物から成る群から選択された金属となるように付加製造される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記部品が、前記ニアネットシェイプで、多結晶微細構造を有するように付加製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記溶融物を再度凝固させることが、柱状粒子微細構造を形成させるように前記部品を指向性凝固させることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶融物を再度凝固させることが、単結晶微細構造を形成させるように前記部品を指向性凝固させることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記単結晶微細構造が、前記部品の初期の指向性凝固に影響を及ぼすために使用される、スターターシードおよび粒子セレクタのうちの少なくとも１つを使用して形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
スターターシードを前記付加製造された部品に融着することをさらに備えた、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記単結晶構造が、前記部品上でピグテール粒子セレクタを使用して形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ピグテールが、前記部品の残りの部分と完全かつ一体的に形成されるように付加製造される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
内部流路を備えた部品の作製方法であって、前記方法が、
ニアネットシェイプで、所望の完成した構成と比較して、最大１５体積％の余分の材料を有するように、内部流路を備えた部品を付加製造することと、
前記内部流路をスラリーで充填することと、
コアを形成させるように前記スラリーを硬化処理することと、
前記部品をシェルモールドで覆うことと、
前記シェルモールドを硬化処理することと、
前記覆われた部品を炉に入れて、前記部品を溶融させることと、
溶融物を前記シェルモールド内で再度凝固させることと、
前記シェルモールドおよびコアを前記凝固した部品から取り除くことと、
を備えた、内部流路を備えた部品の作製方法。
【請求項１５】
前記部品が、多結晶構造を有するように付加製造されており、前記溶融物を再度凝固させることが、単結晶または柱状粒子の微細構造を形成させるように、前記部品を指向性凝固させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記単結晶微細構造が、前記部品上でピグテール粒子セレクタを使用して形成される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年４月１９日に出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐａｒｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｒｅｍｅｌｔ」という名称の米国仮出願第６１／８１３，８７１号に対する優先権を主張し、その開示が参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本実施形態は、一般に、付加製造の分野に関し、より詳細には、欠陥を直し、かつ／または単結晶微細構造もしくは柱状粒子微細構造を、付加製造された部品内に形成させることに関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造は、部品が一層ずつ、その部品の３次元（３Ｄ）コンピュータモデルに従って各層を作成するマシンによって作成できる工程である。粉末床付加製造では、粉末の層がプラットフォーム上に拡げられ、選択的な領域が、指向性エネルギー光線によって焼結または溶融することにより結合される。プラットフォームは、割送りで下げられて、粉末の別の層が適用され、選択された領域が同様に結合される。その工程が、完成した３Ｄ部品が製造されるまで繰り返される。直接堆積付加製造技術では、少量の溶融材料または半固体材料が、部品の３Ｄモデルに従い、押出し、注入、またはワイヤー供給によってプラットフォームに塗布され、エネルギー光線によって通電され、材料を接着させて部品を形成する。一般的な付加製造工程は、選択的レーザー焼結、直接レーザー溶融、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融、レーザー粉末堆積、電子ビームワイヤー堆積などを含む。
【０００４】
付加製造作業では、部品は、連続工程で製造されるので、機械加工、鍛造、溶接、鋳造などの、従来の製造工程と関連付けられた特徴が取り除かれて、費用、材料、および時間の節約をもたらし得る。その上、付加製造は、複雑な形状の部品が、従来の製造工程と比較して、比較的容易に形成されるのを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、その利点にも関わらず、付加製造には限界がある。付加製造の１つの制約は、単結晶微細構造（single crystal microstructure）または柱状粒子微細構造（columnar grain microstructure）を備える部品を確実に製造できないことである。むしろ、付加製造された部品の固有の特徴は、多結晶微細構造である。単結晶または柱状粒子部品を付加製造できないことは、問題であり得る。例えば、いくつかのガスタービンエンジン部品（例えば、高温のガス流内に配置される部品）は、一般に、高温、高応力の動作環境に耐えるために単結晶微細構造を持つ必要がある。その上、いくつかのガスタービンエンジン部品に対しては、柱状粒子微細構造が有益であり得る。
【０００６】
付加製造の第２の制約は、付加的に形成される部品の品質管理である。一般に、部品の表面下欠陥は、付加製造工程に内在的である。１つの部品を付加的に形成するために何十時間（またはそれ以上）もかかり得るが、それにも関わらず、少なくともいくつかの完成した付加的に形成された部品が、汚れおよび／または空隙などの、表面下欠陥を有することは免れない。結果として、かかる欠陥品は、これらの部品を形成するためにかなりの資源を費やした後に、はねられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態は、部品を製造する方法を含む。本方法は、部品の少なくとも一部が完成に近い形状を有する部品を付加製造することを含む。部品がシェルモールドで覆われ、シェルモールドが硬化処理され、覆われた部品が炉に入れられて部品が溶融され、部品がシェルモールド内で凝固されて、シェルモールドが凝固した部品から取り除かれる。
【０００８】
別の実施形態は、内部流路を備える部品を作製する方法を含む。本方法は、部品の少なくとも一部が完成に近い形状を有する、内部流路を備える部品を付加製造することを含む。内部流路がスラリーで充填され、スラリーが硬化処理されてコアを形成する。部品がシェルモールドで覆われて、シェルモールドが硬化処理される。覆われた部品が炉に入れられて、部品が溶融される。部品がシェルモールド内で凝固されて、シェルモールドおよびコアが凝固した部品から取り除かれる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コアおよびシェルモールドを有する、内部流路のある中間部品の断面図である。
【図２】粒子セレクタを有する部品の斜視図である。
【図３】付加製造された部品を作製するための方法を示す流れ図である。
【図４】単結晶または柱状粒子の付加製造された中間部品を作製するための方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図５】単結晶または柱状粒子の付加製造された中間部品を作製するための方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図６】単結晶または柱状粒子の付加製造された中間部品を作製するための方法のさらなる実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上で特定した図は、本発明の１つ以上の実施形態を説明するが、他の実施形態も検討される。いかなる場合でも、本開示は、限定ではなく、説明を目的として、本発明を提示する。多数の他の修正および実施形態が当業者によってなされ、それらは、本発明の原理の範囲および精神に含まれることが理解されるべきである。図は、縮尺通りに描かれていない場合があり、本発明の適用および実施形態は、図に具体的に示されていない特徴および構成要素を含み得る。
【００１１】
一般に、本実施形態は、単結晶または柱状粒子の微細構造を部品内に作り出すため、および／または部品が意図した通りに使用できて、はねられる必要がないように、部品の欠陥を直すために、付加製造された部品を作成または再形成（regenerate）させるために提供される。従来のインベストメント鋳造法におけるシェルモールドと同様にシェルモールドを作製するための原型として、付加製造された部品を使用することにより、単結晶または柱状粒子の微細構造が形成され、かつ／または欠陥が直される。部品は、シェルモールドで完全に覆われて、溶融され、次いで、指向性凝固されて、実質的に単結晶または柱状粒子の微細構造で、同じ、潜在的に複雑な形状の欠陥のない部品を製造することができる。添付の図を含め、本開示の全体を見ると、他の特徴および利益が認識されよう。
【００１２】
図１は、付加製造された中間部品１０の概略断面図である。中間部品１０は、翼１２、プラットフォーム１４、付け根１６、および内部流路１８を含む、タービン翼であり得る。図１に示すような中間部品１０は、限定的ではなく、例示として提供された、一例に過ぎない。付加製造された部品１０は、付加製造が可能な任意の部品であり、例えば、燃料ノズルまたはタービンのブレードまたはベーンを含み得る。中間部品１０に含まれていて、図１に示されているのは、内側のコア２０および外側のシェルモールド２２である。図１に示すような一例では、コア２０はセラミックコアであり、シェルモールド２２は、セラミックシェルモールドである。他のコア２０およびシェルモールド２２の材料も検討される。
【００１３】
中間部品１０は、完成に近い形状に付加製造されて、翼１２、プラットフォーム１４、付け根１６および内部流路１８が、部品１０の一部をなす。しかし、セラミックコア２０およびセラミックシェルモールド２２は、付加製造工程中に、部品１０の一部として形成されない。部品１０は、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、直接金属堆積、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザー溶融、電子ビーム溶融、電子ビームワイヤー溶融および当技術分野で知られたその他を含むが、それらに限定されない、多層構造を利用する、任意のタイプの付加製造工程を使用して、付加製造できる。部品１０は、完成に近い形状で（すなわち、図１に示すような中間部品１０）、部品１０の所望の完成した構成（すなわち、実質的に欠陥がなく、かつ／または単結晶もしくは柱状粒子の微細構造となるように再形成された後の部品１０）と比較して、殆ど完成した形で、最大１５体積％の余分の材料を有するように付加製造され得る。余分の材料は、部品１０の一部として付加製造できる。部品１０の任意の余分の材料も、余分の材料が機械加工できる任意の位置に配置することができる。一例では、余分の材料は、付け根１６および／または翼１２の先端に配置することができる。さらに、部品１０は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびその混合物などの、金属から付加製造できる。
【００１４】
付加製造された結果として、部品１０は、欠陥を有し得る。欠陥（例えば、表面下）は、汚れおよび／または空隙などの、望ましくない欠陥を含み得る。空隙は、例えば、孔および／または亀裂を含み得る。例えば、部品１０は、０体積％より多いが、約１５体積％未満の空隙を有し得る。多くの場合、部品１０は、０体積％より多いが、約１体積％未満の空隙を有し得、さらにいくつかの場合には、約０．１体積％未満の空隙しか有していない。部品１０は、望ましくないレベルの空隙を含む場合、意図した通りの使用に適していないと考えられ得るが、それは、多くの用途では、容量でほんのわずかな割合であり得る。このため、部品１０は、表面下欠陥を直すために再形成できる。加えて、部品１０は、付加製造されるので、部品１０は、通常、多結晶微細構造を有する。部品１０は、部品１０が多結晶微細構造を有する場合、ある用途（例えば、高温、高応力環境）での使用に適していないとも考えられ得る。むしろ、部品１０は、部品１０が単結晶または柱状粒子の微細構造を有する場合に、かかる用途に対してより良く適し得る。このため、部品１０は、単結晶または柱状粒子の微細構造を有するようにも再形成できる。
【００１５】
実質的に欠陥がなく、かつ／または単結晶もしくは柱状粒子の微細構造となるように部品１０を再形成させるための工程の一部として、部品１０は、部品１０が付加製造された後に、部品１０に付加されたセラミックコア２０およびセラミックシェルモールド２２を有する。他の実施形態では、部品１０は、セラミック以外の材料のコア２０およびシェルモールド２２を有し得る。セラミックコア２０が実質的に内部流路１８の形状に一致するように、セラミックコア２０は、内部流路１８内に形成される。セラミックコア２０は、内部流路１８をセラミックスラリーで充填することにより形成でき、その結果、内部流路１８の容積がセラミックスラリーで占められる。セラミックスラリーは、インベストメント鋳造用にコア材料として一般に使用されるセラミック、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、コバルト、ムライト、カオリン、およびそれらの混合物など、であり得る。一旦、内部流路１８がセラミックスラリーで充填されるか、または実質的に充填されると、セラミックスラリーが硬化処理されて（概ね固形で剛性特性を有する）セラミックコア２０を形成する。部品が付加製造されていて、内部流路１８を有していない、代替実施形態では、部品は、セラミックコア２０を使用することなく、欠陥を実質的に直し、かつ／または単結晶もしくは柱状粒子の微細構造を有するために再形成できる。
【００１６】
セラミックシェルモールド２２も、部品１０に付加される。部品１０の外表面全体がセラミックシェルモールド２２によって包まれて、セラミックシェルモールド２２が実質的に部品１０の形状に一致するように、セラミックシェルモールド２２は、部品１０の全体を覆うことができる。部品１０は完成に近い形状を有しているので、中間部品１０は、セラミックシェルモールド２２を作製するための原型として役立つ。セラミックシェルモールド２２は、部品１０の全体をセラミックスラリーに浸して、部品１０の全体の上に未硬化の（すなわち、硬化処理されていない）セラミックシェルモールドの層を形成することにより、部品１０を覆うように形成できる。層が乾燥され、そして、許容可能な厚さの未硬化のセラミックシェルモールドを形成するのに必要な回数だけ、部品が繰り返し、浸漬されて乾燥される。未硬化のセラミックシェルモールドの厚さは、約５ｍｍ〜約３２ｍｍに及び得る。未硬化のセラミックシェルモールドは次いで、硬化処理されて、（概ね固形で剛性特性を有する）セラミックシェルモールド２２を形成する。セラミックスラリー、従って、セラミックシェルモールド２２は、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、コバルト、ムライト、カオリン、およびそれらの混合物など、であり得る。代替として、一例では、セラミックシェルモールド２２およびセラミックコア２０は、セラミックシェルモールド２２が部品１０の外表面全体を覆い、セラミックコア２０が内部流路１８の表面全体を覆うように、同時に形成できる。
【００１７】
図２は、部品３０の斜視図である。部品３０は、付加製造されたブレードであり、翼１２、プラットフォーム１４、付け根１６、シェルモールド２２、およびシュラウド３２を含む（部品３０は、内部流路１８およびコア２０も有するが、それらは図２に示されていない）。付加製造された結果として、部品３０は、多結晶構造を有する。部品３０は、単結晶もしくは柱状粒子の微細構造を有するように、再形成できるか、または作成できる。部品３０を再形成させる工程の一部として、部品３０は、図１に関して示されて説明されたものと同様に、コア２０およびシェルモールド２２を有するように作られる。図２には、粒子（grain）セレクタ３４およびスターターブロック（starter block）３６も示されている。粒子セレクタ３４は、例示した実施形態では、ピグテール（すなわち、螺旋）タイプの粒子セレクタである。しかし、粒子セレクタ３４は、角のある粒子セレクタまたは絞り（restrictor）粒子セレクタなどの、任意の他のタイプの粒子セレクタにできる。粒子セレクタ３４は、部品３０に連結され、スターターブロック３６は粒子セレクタ３４に連結される。図２に示すように、粒子セレクタ３４は、シュラウド３２で、またはその近くで、部品３０に連結されるが、他の実施形態では、粒子セレクタ３４は、他の部品３０の位置で部品３０に連結できる。粒子セレクタ３４およびスターターブロック３６は、部品３０を再形成させて、指向性凝固（directionally solidify）するための方法の一実施形態で使用されて、部品３０が単結晶または柱状粒子の微細構造を有するように作成できるようにする。
【００１８】
粒子セレクタ３４およびスターターブロック３６は、部品３０の完成した形状の一部ではない。粒子セレクタ３４およびスターターブロック３６は、部品３０が付加製造された後に、部品３０に連結できる。部品３０を完成に近い形状に付加製造することは、部品３０の一部をなす、翼１２、プラットフォーム１４、付け根１６、内部流路１８、および／またはシュラウド３２を付加製造することを含み得る。従って、図２に示すような部品３０は粒子セレクタ３４およびスターターブロック３６を含むが、部品３０の少なくとも一部は完成に近い形状である。
【００１９】
図３は、付加製造された部品の再形成方法４０の一実施形態を示す流れ図である。方法４０は、部品１０が要望通りに使用できるように、欠陥のある付加製造された部品１０を直し、かつ／または単結晶もしくは柱状粒子の微細構造になるように部品１０を形成するために使用できる。以下の説明は中間部品１０に言及するが、部品３０を含む、他の部品にも同様に適用できる。
【００２０】
まず、任意選択で、内部流路１８を含み得る、中間部品１０の本体が、完成に近い形状に付加製造される（ステップ４２）。選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、直接金属堆積、直接金属レーザー焼結、直接金属レーザー溶融、電子ビーム溶融、電子ビームワイヤー溶融、および当技術分野で知られたその他を含むが、それらに制限されない、任意のタイプの付加製造工程が、部品１０を付加製造するために使用できる。さらに、部品１０は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびその混合物などの、金属となるように付加製造できる。付加製造された部品１０は、多結晶構造および望ましくない欠陥を有し、それは、０体積％より多いが、約１５体積％未満の空隙（例えば、孔および／または亀裂）を有し得る（他の望ましくない欠陥は汚れおよび／または亀裂を含み得る）。一実施形態では、部品１０は、０体積％より多いが、約１体積％未満、さらには、約０．１体積％未満の、望ましくない空隙を有し得る。その上、部品１０は、完成に近い形状で、所望の完成した構成と比較して、最大１５体積％の余分の材料を有するように付加製造され得る。これは、付加的に形成されたような部品１０は、所望の完成した構成を形成するために必要なものを超えた、余分の材料を含み得ることを意味する。余分の材料は、使用される場合のスターターまたは粒子セレクタを勘定に入れない。この余分の材料は、余分の材料が機械加工され得る任意の位置で、部品１０上に配置することができる。一例では、余分の材料は、別々の湯口位置などの、付け根１６および／または翼１２の先端に配置することができる。一実施形態では、部品１０は、付加製造工程が時間を食わないように、中空部分（例えば、所望のサイズ、形状などの、孔隙に似た中空部分）を含むように意図的に付加製造される。
【００２１】
次に、少なくとも１つの内部流路１８が、存在する場合には、セラミックスラリーまたは他の適切なコア材料で充填できる（ステップ４４）。内部流路１８をスラリーで充填すると、内部流路１８の容積がスラリーによって占められる。各内部流路１８がスラリーで充填できる。スラリーは、シリカ、アルミナ、ジルコン、コバルト、ムライト、およびカオリンを含むが、それらに限定されない、従来の鋳造工程でコア材料として一般に使用されるセラミック材料であり得る。
【００２２】
一旦、内部流路１８がセラミックスラリーで充填されると、セラミックスラリーは硬化処理されて、内側のコア２０を形成する（ステップ４６）。スラリーは、適切な熱処理によって部品１０内でその場で硬化できる。コア２０は、コア２０が部品１０の内部流路１８の形状に実質的に一致するように、内部流路１８を占める。ステップ４４および４６は、内部流路１８が存在しない場合には、省略できる。
【００２３】
次いで、部品１０が未硬化の（硬化処理されていない）シェルモールドで覆われる（ステップ４８）。部品１０の外表面全体が未硬化のシェルモールドによって包まれて、未硬化のシェルモールドが実質的に部品１０の形状に一致するように、未硬化のシェルモールドは、部品１０の全体を覆うことができる（すなわち、実質的に部品１０を密封する）。コア２０が部品１０の外表面またはその近くにあって、コア２０がその結果、シェルモールド２２の一部を形成し、コア２０の部分の上のシェルモールド２２内に間隙が生じる状況があり得る。未硬化のシェルモールドは、部品１０の全体をセラミックスラリーに浸して、部品１０の全体の上に未硬化のセラミックシェルモールドの層を形成することにより、部品１０を覆うように形成できる。層が乾燥され、そして、許容可能な厚さの未硬化のシェルモールドを形成するのに必要な回数だけ、部品が繰り返し、浸されて乾燥される。部品１０をセラミックスラリーに浸すことに対する一代替手段として、セラミックスラリーが、部品１０にかけられて、乾燥され得る。未硬化のシェルモールドの許容可能な厚さは、約５ｍｍ〜約３２ｍｍに及び得る。未硬化のシェルモールドは、中間温度で加熱されて、セラミック（または他のシェル材料）を部分的に焼結し、未硬化のシェルモールド内の任意のバインダー剤も熱して除き得る。
【００２４】
未硬化のシェルモールドは、次いで、硬化処理されて、外側のシェルモールド２２を形成する（ステップ５０）。シェルモールド２２は、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、コバルト、ムライト、カオリン、およびそれらの混合物であり得る。セラミックシェルモールド２２は、約６４９°Ｃ（１２００°Ｆ）〜約９８２°Ｃ（１８００°Ｆ）の間の範囲の温度で、約１０〜約１２０分間、硬化処理されて、セラミックシェルモールド２２を完全な密度に硬化できる。未硬化のセラミックシェルモールドが部品１０の全体を覆って、実質的に部品１０の形状に一致するので、部品１０は、（従来のインベストメント鋳造工程で使用されるろう型の代わりに）セラミックシェルモールド２２内の原型としての役割を果たす。
【００２５】
次に、部品１０は、今や部品１０の原型を有するセラミックシェルモールド２２内で溶融される（ステップ５２）。セラミックシェルモールド２２内で部品１０を溶融する一方法は、部品１０の少なくとも一部を炉に入れることである。しかし、部品１０がセラミックシェルモールド２２内で溶融されるように熱を加える他の手段を使用してもよい。例えば、二重チルブロックおよび炉組立体が使用できる。部品１０が作られる材料は、一般に、コア２０およびシェルモールド２２が形成される材料の溶融点より低い溶融点を有する。これは、部品１０の材料をコア２０および／またはシェルモールド２２の材料で汚すことなく、部品１０が、シェルモールド２２の内部で溶融するのを可能にできる。シェルモールド２２内で部品１０を溶融すると、部品１０の材料が、重力または他の手段の助けを受けて、密度を高め、部品１０内に元々存在した望ましくない空隙を実質的に取り除くことを可能にする。部品１０が、容量で、最大１５％の余分な材料を有するように付加製造された場合、この余分な材料も溶融されて、部品１０内の孔隙および／または亀裂を充填する（それにより、部品１０内の孔隙および／または亀裂を充填する余分な材料が、元々あった場所にもはや存在しなくなる）。シェルモールド２２内で部品１０を溶融する（かつ、再凝固させる）と、部品１０から汚れを取り除くのにも役立ち得、汚れは、一般に、固相の部品１０よりも液相の部品１０における方が溶解しやすい。
【００２６】
一旦、部品１０が溶融されると、部品１０が、単結晶または柱状粒子の形成された微細構造を有するかどうかが判断され得る（ステップ５４）。例えば、部品１０が高温にさらされる用途では、高応力環境部品１０は、単結晶微細構造を有し得る。他方、単結晶微細構造および柱状粒子微細構造のいずれも要求されない部品１０の用途があり得る。
【００２７】
単結晶微細構造も柱状粒子微細構造も要求されない場合、溶融された部品１０は、シェルモールド２２内で凝固される（ステップ５６）。部品１０は、チルブロック、または部品１０を、部品１０が凝固できる温度まで冷却する任意の他の手段を使用して、凝固できる。部品１０をシェルモールド２２内で凝固すると、部品１０を、部品１０が元々付加製造されたのと同じ形状に形成するが、今や、部品１０は、密度が高まって、空隙もしくは他の欠陥が減っているか、または実質的に除去さえ（すなわち、所望の完成した構成に）されている。多結晶微細構造は、ステップ５６から生じ得る。
【００２８】
単結晶または柱状粒子の微細構造が要求される場合、溶融された部品１０が、シェルモールド２２内で指向性凝固される（ステップ５８）。溶融された部品１０は、任意の適切な指向性凝固手段を使用して、指向性凝固でき、指向性凝固手段は、スターターシードまたは粒子セレクタ３４を使用して、単結晶または柱状粒子の方向が形成されるのを可能にすることを含み得る（以下でさらに説明する）。スターターシードまたは粒子セレクタ３４は、単結晶または柱状粒子の微細構造が要求されるかどうかに基づいて選択できる。シェルモールド２２内で部品１０を指向性凝固すると、部品１０を、単結晶（または柱状粒子）構造と、部品１０が元々製造されたのと同じ形状と、の両方に成形する。加えて、部品１０は密度が高まって、空隙、汚れ、または他の欠陥が実質的に直される。例えば、スターターシードまたは粒子セレクタ３４を使用して部品１０を指向性凝固する場合、部品１０内の汚れが、凝固界面により、部品１０の共通の領域に押されるか、または集められて、それは、その後、除去されて廃棄できる。
【００２９】
最後に、一旦、部品１０が凝固されるか、または指向性凝固されると、コア２０およびシェルモールド２２が部品１０から取り除かれる（ステップ６０）。例えば、コア２０は、エッチアウト（etched out）できるか、または腐食性の溶出（caustic leaching）により取り除くことができ、また、シェルモールド２２は、破壊することができる。完成した部品１０は、空隙などの、望ましくない欠陥が減っているか、または実質的に取り除かれていること、部品１０が必要に応じて、単結晶または柱状粒子の微細構造を有すること、および完成した部品１０が付加製造された部品１０と同じ形状を有することを確認するために、検査もできる。方法４０は、次いで、必要に応じて、繰り返すことができる。
【００３０】
部品が付加製造されていて、内部の流路１８を有していない場合、その部品は、欠陥を実質的に直し、かつ／または、方法４０に対して説明したものに類似した、単結晶もしくは柱状粒子の微細構造を形成するために、再形成できる。しかし、内部の流路１８がないので、ステップ４４および４６は実行する必要がない。
【００３１】
部品１０は、いくつかの代替実施形態を使用して再形成または作成でき、そのいくつかの例が、図４〜図６に関して説明されている。また、以下の説明は、中間部品１０に言及するが、部品３０を含む、他の部品に同様に適用できる。
【００３２】
図４は、単結晶または柱状粒子の付加製造された中間部品１０を作製するための方法７０を示す流れ図である。最初に、付加製造された部品１０が、単結晶または柱状粒子の微細構造であることが要求されるかどうかを判断する必要がある（ステップ７２）。部品１０が単結晶微細構造であることも柱状粒子微細構造であることも要求されない場合、部品１０は従来の方法で付加製造できる（ステップ７４）。前述のように、従来の方式で付加製造する部品１０は、本質的に多結晶微細構造の部品１０となる。
【００３３】
しかし、部品１０が、単結晶または柱状粒子の微細構造であることを要求される場合、追加のステップが実行できる。まず、部品１０が付加製造され、従って、多結晶微細構造となる（ステップ７６）。部品１０が付加製造された後、スターターシードが取り付けられる（ステップ７８）。スターターシードは、融着を含み得る、任意の適切な取付け手段によって部品１０に付加できる。スターターシードは、スターターシードがシェルモールド２２内に入れられるように、部品１０をシェルモールド２２で覆う前に取り付けられ得る。スターターシードは次いで、図３に関して説明したように、部品１０がシェルモールド２２内で溶融された後に部品１０が指向性凝固される、単結晶または柱状粒子の方向を提供する。部品１０の溶融時にスターターシードが完全に溶融するのを防ぐためにチルブロックを置くことができる（ステップ７９）。スターターシードが完全に溶融すると、それは、その後に続く凝固時に、部品１０に対して単結晶または柱状粒子の方向を提供する働きをしない可能性があるので、スターターシードが完全に溶融するのを防ぐことは、重要である。
【００３４】
図５は、単結晶または柱状粒子の付加製造された部品３０を作製するための方法８０を示す流れ図である（この説明は、部品１０を含む、他の部品に同様に適用できる）。この場合も同様に、部品３０が、単結晶または柱状粒子の微細構造であることを要求されるかどうかを判断する必要がある（ステップ８２）。部品３０が、単結晶または柱状粒子以外の微細構造であることを要求される場合、部品３０は、付加製造でき（ステップ８４）、従って、多結晶微細構造となる。
【００３５】
しかし、部品３０が、単結晶または柱状粒子の微細構造であることを要求される場合、追加のステップが実行できる。まず、部品３０が付加製造され、従って、多結晶微細構造となる（ステップ８６）。部品３０が付加製造された後、粒子セレクタ３４が部品３０に取り付けられ得る（ステップ８８）。粒子セレクタ３４は、融着を含み得る、任意の適切な取付け手段によって部品３０に取り付けられる、別々に製造された部品であり得る。粒子セレクタ３４は次いで、図３に関して説明したように、部品３０がシェルモールド２２内で溶融された後に部品３０が指向性凝固される、単結晶または柱状粒子の方向を提供する。
【００３６】
図６は、単結晶または柱状粒子の付加製造された部品１０を作製するための代替方法９０を示す流れ図である（この説明は、部品３０を含む、他の部品に同様に適用できる）。ステップ９２および９４は、図５に対して説明したものと同様である。しかし、ステップ９６は異なる。図５に対して説明したように、粒子セレクタ３４を部品１０に別々に取り付ける代わりに、方法９０では、粒子セレクタ３４が部品１０と完全かつ一体的に形成されるように、粒子セレクタ３４は、部品１０の一部として付加製造される（ステップ９６）。一体型粒子セレクタ３４は、その他の点では、部品１０を指向性凝固する場合に単結晶または柱状粒子の方向を提供するために、同様な方法で働く。
【００３７】
従って、本開示の実施形態は、（潜在的に複雑な形状の）部品を製造するために付加製造を使用することと、単結晶もしくは柱状粒子の部品および／または実質的に欠陥のない部品を得ることとの間の橋渡しを行うことである。結果として、付加製造の利点を保ちながら、付加製造の制限が取り除かれる。
【００３８】
（考えられる実施形態の説明）
以下は、本発明の考えられる実施形態の非排他的な記述である。
【００３９】
部品を製造するための方法であって、その方法は、部品の少なくとも一部が完成に近い形状の部品を付加製造すること；部品をシェルモールドで覆うこと；シェルモールドを硬化処理すること；覆われた部品を炉に入れて、部品を溶融すること；部品をシェルモールド内で凝固させること；およびシェルモールドを凝固した部品から取り除くこと；を含む。
【００４０】
前項の方法が、任意選択で、追加および／または代替として、以下の技術、ステップ、特徴および／または構成のいずれか１つ以上を含み得る：
部品が、０体積％より多いが、約１５体積％未満の空隙を有するように付加製造される。
【００４１】
部品が、完成に近い形状で、所望の完成した構成と比較して、最大１５体積％の余分の材料を有するように付加製造される。
【００４２】
部品が、ブレードまたはベーンであり、最大１５体積％の余分の材料が、部品の付け根または翼の先端に配置される。
【００４３】
部品をシェルモールドで覆うことが、部品の外表面全体がシェルモールドによって包まれるように、部品の全体をシェルモールドで覆うことを含む。
【００４４】
部品をシェルモールドで覆うことが、（ａ）部品の全体をセラミックスラリーに浸漬して、部品全体の上にシェルモールドの層を形成し、その層がセラミック層となるようにすること；ならびに（ｂ）シェルモールドの層を乾燥すること；ならびに、（ｃ）部品の全体を覆うために、許容可能なシェルモールドの厚さが形成されるまで、ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返すこと；の工程を含む。
【００４５】
部品が、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、直接金属堆積、直接金属レーザー焼結、直接金属レーザー溶融、および電子ビーム溶融のうちの少なくとも１つを使用して、付加製造される。
【００４６】
部品が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金、およびその混合物から成る群から選択された金属となるように付加製造される。
【００４７】
部品が、完成に近い形状で、多結晶微細構造を有するように付加製造される。
【００４８】
部品を凝固させることが、単結晶微細構造を形成するために部品を指向性凝固させることを含む。
【００４９】
部品を凝固させることが、単結晶微細構造を形成するために部品を指向性凝固させることを含む。
【００５０】
単結晶構造が、部品の初期の指向性凝固に影響を及ぼすために使用される、スターターシード（starter seed）および粒子セレクタ（grain selector）のうちの少なくとも１つを使用して形成される。
【００５１】
スターターシードが付加製造された部品に融着される。
【００５２】
単結晶微細構造が、部品上でピグテール（pigtail）粒子セレクタを使用して形成される。
【００５３】
ピグテールが、部品の残りの部分と完全かつ一体的に形成されるように付加製造される。
【００５４】
内部流路を備える部品を作製する方法であって、その方法は、部品の少なくとも一部が完成に近い形状を有する、内部流路を備えた部品を付加製造すること；内部流路をスラリーで充填すること；スラリーを硬化処理してコアを形成すること；部品をシェルモールドで覆うこと；シェルモールドを硬化処理すること；覆われた部品を炉に入れて、部品を溶融させること；部品をシェルモールド内で凝固させること；ならびにシェルモールドおよびコアを凝固した部品から取り除くこと；を含む。
【００５５】
前項の方法が、任意選択で、追加および／または代替として、以下の技術、ステップ、特徴および／または構成のいずれか１つ以上を含み得る：
部品が、０体積％より多いが、約１５体積％未満の空隙を有するように付加製造される。
【００５６】
部品が、完成に近い形状で、所望の完成した構成と比較して、最大１５体積％の余分の材料を有するように付加製造される。
【００５７】
部品が、多結晶微細構造を有するように付加製造されており、部品を凝固させることが、単結晶または柱状粒子の微細構造を形成させるように、部品を指向性凝固することを含む。
【００５８】
単結晶微細構造が、部品上でピグテール粒子セレクタを使用して形成される。
【００５９】
本発明は好ましい実施形態を参照して説明されているが、当業者は、形式および詳細における変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、行われ得ることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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