(57)【要約】      （修正有）【課題】修理する部品の正確な位置決めと確実な固定を可能にする、電磁放射線または粒子放射線を複数の原料粉末層に照射することによって複数の部品を同時に修理する方法において用いられるキャリアを提供する。【解決手段】キャリア３０において、キャリア面３６を有するキャリア部３４と、キャリア部３４に取り付けられ、それぞれがキャリア部３４のキャリア面３６から延伸し、修理される部品の第１の表面と相互に作用するように適合された支持面４０を有する複数の支持部３８を有する。その後、該部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、該部品を修理する装置に搬送されることができ、累積的な積層造形法によって修理部分を形成することによって複数の部品を同時に修理できる。【選択図】図２
2016117942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア（３０）であって、
キャリア面（３６）を有するキャリア部（３４）と、
前記キャリア部（３４）に取り付けられ、それぞれが前記キャリア部（３４）のキャリア面（３６）から延伸し、修理される部品（３２）の第１の表面（４２）と相互に作用するように適合された支持面（４０）を有する複数の支持部（３８）と、
複数のクランプ部（４４）であって、該複数のクランプ部（４４）のクランプ面（４６）が前記修理される部品（３２）の第２の表面（４８）と相互に作用するように適合され、前記クランプ面（４６）が関連する支持部（３８）の支持面（４０）に対向し、かつ、前記部品（３２）の修理箇所（５０）を前記キャリア部（３４）のキャリア面（３６）から離して対向させながら前記キャリア部（３４）に固定した前記修理される部品（３２）を前記クランプ面と支持面の間に挟んだ状態で、前記複数のクランプ部（４４）の少なくとも一部がキャリア部（３４）に取り外し可能に装着される複数のクランプ部（４４）と、
前記部品（３２）の修理箇所（５０）に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、該部品（３２）を修理する装置（１０）の固定装置（７４）と相互に作用する固定装置（７２）と、を具備するキャリア。
【請求項２】
前記固定装置（７２）は、前記修理される部品（３２）の修理箇所（５０）を加工する工作機械の固定装置とも相互に作用するものであることを特徴とする請求項１に記載のキャリア。
【請求項３】
前記複数の支持部（３８）の少なくとも一部は、列のパターンで前記キャリア部（３４）に取り付けられ、前記複数のクランプ部（４４）の少なくとも一部は、前記クランプ面（４６）が前記列のパターンの隣接する列（Ｒ２）に配置された関連する支持部（３８）の支持面（４０）に対向するように、前記列のパターンの第１の列（Ｒ１）に配置された前記支持部（３８）にそれぞれ取り外し可能に装着できるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャリア。
【請求項４】
前記複数のクランプ部（４４）の少なくとも一部は、取り付け装置（５２）によって前記支持部（３８）にそれぞれ取り外し可能に装着でき、かつ、前記取り付け装置（５２）が固定されるときに、前記クランプ部（４４）のクランプ面（４６）を前記関連する支持部（３８）の支持面（４０）の方向に向って動かすための、前記支持部（３８）に形成された表面（６０）と相互に作用するように適合された傾斜面（５８）を有することを特徴とする請求項３に記載のキャリア。
【請求項５】
前記取り付け装置５２は、前記クランプ部（４４）に形成された穴（５４）を通って延伸し、前記支持部（３８）に設けられたねじ山（５６）に係合するように適合されたものであることを特徴とする請求項４に記載のキャリア。
【請求項６】
さらに、第１の縁部領域において前記キャリア部（３４）に取り付けられ、前記キャリア部（３４）のキャリア面（３６）から延伸して前記修理される部品（３２）の第１の表面（４２）と相互に作用するように適合された少なくとも１つの支持面（６８）を有する第１の端部（６４）を具備することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のキャリア。
【請求項７】
さらに、第２の縁部領域において前記キャリア部（３４）に取り付けられ、前記クランプ面（４６）が前記関連する支持部（３８）の支持面（４０）に対向するようにして、少なくとも１つのクランプ部（４４）を取り外し可能に装着できるようにする第２の端部（６６）を具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のキャリア。
【請求項８】
前記複数の支持部（３８）の少なくとも一部と前記第１の端部（６４）の少なくともいずれか一方は、該支持部（３８）の支持面（４０、６８）と該第１の端部（６４）の少なくともいずれか一方を加熱する加熱部（７０）を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のキャリア。
【請求項９】
複数の部品（３２）を修理する方法であって、
前記複数の部品（３２）の少なくとも一部の第１の表面（４２）が、キャリア（３０）のキャリア部（３４）のキャリア面（３６）から延伸する支持部（３８）の支持面（４０）と相互に作用するようにして、前記キャリア部（３４）上に前記修理される複数の部品（３２）を配置する工程と、
クランプ部（４４）のクランプ面（４６）と、関連する支持部（３８）の支持面（４０）との間に前記部品（３２）を挟み、それによって、該部品（３２）の修理箇所（５０）を前記キャリア部（３４）のキャリア面（３６）から離して該部品（３２）を前記キャリア部（３４）に固定するようにして、複数の前記クランプ部（４４）を、それぞれのクランプ部（４４）のクランプ面（４６）が前記修理される部品（３２）の第２の表面（４８）と相互に作用するようにキャリア部（３４）に装着する工程と、
前記部品（３２）の修理箇所（５０）に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、該部品（３２）を修理する装置（１０）に前記キャリア（３０）を固定する工程と、
前記部品（３２）の修理箇所（５０）に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、該部品（３２）を修理する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記部品（３２）の修理箇所（５０）に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を照射することによって、該部品（３２）を修理する装置（１０）に前記キャリア（３０）を固定する前に、前記修理される部品（３２）を固定した前記キャリアを、前記部品（３２）の修理箇所（５０）を加工する工作機械に固定することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の支持部（３８）の少なくとも一部を、列のパターンで前記キャリア部（３４）に取り付け、前記複数のクランプ部（４４）の少なくとも一部を、前記クランプ面（４６）が前記列のパターンの隣接する列（Ｒ２）に配置された前記関連する支持部（３８）の支持面（４０）に対向するように、前記列のパターンの第１の列（Ｒ１）に配置された前記支持部（３８）にそれぞれ取り外し可能に装着することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のクランプ部（４４）の少なくとも一部を、取り付け装置（５２）によって前記支持部（３８）にそれぞれ取り外し可能に装着し、かつ、前記取り付け装置（５２）を固定するときに、前記クランプ部（４４）のクランプ面（４６）を前記関連する支持部（３８）の支持面（４０）の方向に向って動かすための、前記支持部（３８）に形成された表面（６０）と相互に作用する傾斜面（５８）を設けることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記キャリア部（３４）のキャリア面（３６）から延伸し、第１の縁部領域において前記キャリア部（３４）に取り付けられた第１の端部（６４）の支持面（６８）と前記第１の表面（４２）が相互に作用するようにして、前記修理される少なくとも１つの部品（３２）を前記キャリア（３０）のキャリア部（３４）に配置するか、
前記クランプ面（４６）を前記関連する支持部（３８）の支持面（４０）に対向させるようにして、少なくとも１つの前記クランプ部（４４）を、第２の縁部領域において前記キャリア部（３４）に取り付けられた第２の端部（６６）に取り付けるか、の少なくともいずれか一方を行うことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の支持部（３８）の少なくとも一部の支持面（４０、６８）と前記第１の端部（６４）の少なくともいずれか一方を加熱することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
複数の部品（３２）を修理するシステム（１００）であって、
請求項１から８のいずれか１項に記載のキャリア（３０）と、
前記部品（３２）の修理箇所（５０）に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、該部品（３２）を修理する装置（１０）であって、前記キャリア（３０）の固定装置（７２）と相互に作用するように適合された固定装置（７４）と、前記キャリア（３０）上に原料粉末を塗布して、固定された前記修理される部品（３２）の修理箇所（５０）を前記原料粉末で覆うように適合された粉末塗布装置（１４）と、前記キャリア部（３０）に塗布された前記原料粉末に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射して、累積的な積層造形法によって前記部品（３２）の修理箇所（５０）に修理部分を形成する照射装置（１８）を有する装置と、を具備するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁放射線または粒子放射線を複数の原料粉末層に照射することによって複数の部品を同時に修理する方法において用いられるキャリアに関する。また、本発明は、このようなキャリアを用いて、電磁放射線または粒子放射線を複数の原料粉末層に照射することによって複数の部品を同時に修理する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
厳しい機械的および／または熱的負荷環境で動作する、例えば、タービン翼、他のターボ機械部品、および他の構造部品のような航空機部品は通常摩耗する。タービン翼の場合、特に先端領域、すなわちタービン翼の半径方向の最外周領域は、ターボ機械の運転中に亀裂を誘発し得る熱応力を受け、これによりタービン翼の機械強度を著しく低下させる。また、タービン翼は、特にその先端領域において、例えば鳥との衝突などの外部衝撃によってダメージを受けやすい。
【０００３】
粉末層融解は、粉末の、特に、金属、及び／又は、セラミックの原材料を複雑な形状の三次元ワークピースに加工することができる累積的な積層プロセスである。この目的のために、原材料粉末の層がキャリア上に塗布され、製造されるワークピースの所望の幾何学的形状に応じて、位置選択的な方法でレーザー放射される。粉末層の中に浸透したレーザー放射線は、原材料粉末粒子を加熱し、その結果として、融解又は焼結を引き起こす。さらに、ワークピースが所望の形状と大きさになるまで、原材料粉末の複数の層が、既にレーザー処理された、キャリア上の層に連続的に塗布される。選択的なレーザー溶融によって、粉末の原材料から成形体を製造する装置については、例えば、ＥＰ１７９３９７９Ｂ２に記載されている。
【０００４】
粉末層融解は、ＣＡＤデータに基づいて、試作品、工具、交換部品、又は医療人工器官などの製造に使用され得る。さらに、粉末層融解は、例えば摩耗するターボ機械部品や他の構造部品のような部品を修理するのに使用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、修理する部品の正確な位置決めと確実な固定を可能にする、電磁放射線または粒子放射線を複数の原料粉末層に照射することによって複数の部品を同時に修理する方法において用いられるキャリアを提供することを目的とする。また、本発明は、このようなキャリアを用いて、電磁放射線または粒子放射線を複数の原料粉末層に照射することによって複数の部品を同時に修理する方法およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１のキャリア、請求項９の方法、および請求項１５のシステムによって達成される。
【０００７】
キャリアは、キャリア面を有するキャリア部を具備する。キャリアの好ましい態様において、キャリア部は、実質的に板状で平坦なキャリア面を有するように設計される。複数の支持部がこのキャリア部に取り付けられる。それぞれの支持部は、キャリア部から延伸し、修理される部品の第１の表面と相互に作用するように適合された支持面を有する。特に、それぞれの支持部の支持面は、修理される部品の第１の表面と接触して支持するように適合される。支持部の支持面は、キャリア部のキャリア面に接触する必要はない。支持部の支持面は、キャリア面に接触する、またはキャリア面から距離を置いて配置されつつ、キャリア部のキャリア面側から延伸してもよい。
【０００８】
また、キャリアは、複数のクランプ部を有する。複数のクランプ部の少なくとも一部はキャリア部に取り外し可能に装着される。装着されたとき、クランプ部のクランプ面が修理される部品の第２の表面と相互に作用するように適合される。また、クランプ部のクランプ面は、関連する支持部の支持面に対向するが、修理される部品は、その修理箇所がキャリア部のキャリア面から離れて対向しながらキャリア部に固定されるようにして、クランプ面と支持面の間に挟まれる。支持部の支持面のように、クランプ部のクランプ面もキャリア面に接触する、またはキャリア面から距離を置いて配置されつつ、キャリア部のキャリア面側から延伸してもよい。いずれの場合も、支持部および複数のクランプ部の少なくとも一部は、クランプ部のクランプ面がそれぞれ関連する支持部の支持面に所定の距離を置いて対向するように、キャリア部上に配置される。修理される部品は、例えば機械部品のような部品であってよいが、好ましくは、高い機械的負荷および熱的負荷を受けて運転するのに適した高価な部品である。特に、部品はタービン翼である。
【０００９】
複数のクランプ部の少なくとも一部はキャリア部に取り外し可能に装着されるので、修理される部品は、関連するクランプ部がまだキャリア部の適切な場所に取り付けられないうちに、その第１の表面が支持部の支持面に当接した状態でキャリア部上に配置されることが可能である。具体的には、クランプ部は、修理される部品がキャリア部に配置されている間、キャリア部に全く取り付けられていなくてもよい。しかし、修理される部品をクランプ部によって妨げることなくキャリア部上の適切な位置に容易に配置できるようにするために、既にキャリア部に接続されているクランプ部が、キャリア部及び関連する支持部に対して移動可能であるということも考えられる。次の段階で、クランプ部のクランプ面が部品の第２の表面に接触し、支持部の支持面に対して部品を押しつけるようにして、クランプ部をキャリア部に取り付けることによって、部品はキャリア部に確実に固定されることができる。
【００１０】
支持部の支持面の形状は、修理される部品の第１の表面の形状に合わせて調整してもよい。同様に、クランプ部のクランプ面の形状は、修理される部品の第２の表面の形状に合わせて調整してもよい。例えば、支持部の支持面は、修理される部品の第１の表面の輪郭に近い輪郭を有してもよい。同様に、クランプ部のクランプ面は、修理される部品の第２の表面の輪郭に近い輪郭を有してもよい。しかし、好ましくは、クランプ部のクランプ面は、修理される部品の第２の表面と線状の接触領域を形成するように設計される。基本的に、キャリアの支持部は全て同じ形状を有してもよい。同様に、キャリアのクランプ部は全て同じ形状を有してもよい。その場合、キャリアは、同様の形状の複数の修理部品を取り付けるのに特に適している。しかし、異なる形状の第１の表面および／または第２の表面を有す部品を固定するためのキャリアを用いる場合、支持面がそれぞれ異なる形状の複数の支持部および／またはクランプ面がそれぞれ異なる形状の複数のクランプ部を有するキャリアを提供することも考えられる。
【００１１】
キャリアの支持部とそれに関連するクランプ部によって、修理される部品は、その部品の修理箇所がキャリア部のキャリア面から離れて対向するようにキャリア部上の適切な位置で固定される。支持部およびクランプ部は、修理される部品が支持部やクランプ部よりもキャリア面からさらに延びるように設計されることが好ましい。この場合、修理される部品の修理箇所は、キャリア部のキャリア面に対して、クランプ部のクランプ面よりも上に配置される。修理される部品がタービン翼の形態で設計される場合、例えば、特に外部衝撃によって摩耗したりダメージを受けたりするタービン翼の先端領域がキャリア面から離れて対向し、キャリア部のキャリア面に対して、支持部やクランプ部より上に配置されるように、部品をキャリア上に配置してもよい。反対に、ターボ機械のタービン翼の動作中にはターボ機械の軸車（ローター）に取り付けてあるタービン翼の基部は、キャリア部のキャリア面に対向してもよい。
【００１２】
キャリアは、部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、その部品を修理する装置の固定装置と相互に作用する固定装置を有する。部品を修理する装置では、累積的な積層造形法によってそれぞれの部品の修理箇所に修理部が形成される。固定装置は、例えば、位置決めピンを有してもよく、その第１端は、キャリア部のキャリア面の反対側に位置するキャリア部の底面に形成された穴に収容されてもよい。位置決めピンの第２端は、装置のキャリアを支持するよう設計された、部品を修理する装置のベアリング部に形成された穴に収容されてもよい。また、固定装置は、キャリアのキャリア部に形成され、対応する装置の固定装置のレールや溝と相互に作用するレールや溝の少なくともどちらか一方を有してもよい。最後に、固定装置は、例えば、キャリアを装置に確実に固定するために装置の固定手段に対応して相互に作用することができる、キャリアのキャリア部上に設けられる適切な固定手段を有してもよい。
【００１３】
このようにして、キャリアは複数の修理される部品を確実に、かつ正確にキャリアのキャリア部の適切な位置に適切な方位で容易に固定することができる。部品を固定したキャリアは、その後、部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、その部品を修理する装置に搬送されることができ、累積的な積層造形法によって修理部分を形成することによって複数の部品を同時に修理できる。
【００１４】
部品の修理箇所は、それぞれの部品のダメージ部分を取り除くことによって処理されてもよい。例えば、部品のダメージ部分は機械加工、特に部品を削ることによって取り除くことができる。部品のダメージ部分を取り除けば、修理部分を無傷の修理箇所上に形成でき、その結果、修理後の部品は機械的および熱的負荷に対して高い耐性を有する。基本的に、部品の修理箇所は、部品がキャリアのキャリア部に固定される前に部品のダメージ部分を取り除くことによって処理されてもよい。しかし、特に効率的な修理プロセスは、部品がキャリアのキャリア部に固定された後に部品のダメージ部分が取り除かれた場合に達成できる。したがって、キャリアの好ましい態様において、固定装置は、修理される部品の修理箇所を機械加工する工作機械の固定装置に対応して相互に作用するように適合される。この場合、キャリアは、工作機械でダメージ部分を取り除き、累積的な積層造形法によってダメージ部分を修理部分に置き換える際に、部品を支持するのに用いられることができる。
【００１５】
複数の支持部の少なくとも一部は、列のパターンでキャリア部に取り付けられてもよい。複数のクランプ部の少なくとも一部は、クランプ面が列のパターンの隣接する列に配置された関連する支持部の支持面に対向するように、列のパターンの第１の列に配置された支持部にそれぞれ取り外し可能に装着されてもよい。クランプ部は、列のパターンの第１の列に配置された支持部にそれぞれ取り外し可能に装着され、その取り外し可能に装着された支持部の支持面からクランプ面が離れて対向するようにすることが好ましい。この場合、クランプ部のクランプ面は自動的に列のパターンの第２の列に配置された関連する支持部の支持面に対向することになり、修理される部品をキャリアのキャリア部に固定するために関連する支持部の支持面と相互に作用する準備ができる。
【００１６】
その後、支持部は、修理される部品を支持すること、およびクランプ部のための支持部として作用することの２つの機能を実現する。これにより、クランプ部をキャリア部上で位置決めし、固定するための支持部を新たに追加する必要をなくすことができる。クランプ部は、例えば、ねじのような適切な固定具（取り付け装置）によってそれぞれの支持部に取り外し可能に装着されてもよい。いずれの場合も、修理される部品が、その第１の表面と支持部の支持面を接触させることでキャリア部上の適切な位置に配置されるとき、クランプ部が支持部およびキャリア部に対して移動できるのであれば、取り付け装置によって、クランプ部をそれぞれの支持部から完全に取り外す、またはクランプ部をそれぞれの支持部から少なくとも外すことが可能になる。
【００１７】
複数のクランプ部の少なくとも一部は、取り付け装置によって支持部にそれぞれ取り外し可能に装着可能としてもよい。取り付け装置は、例えば、ねじの形態で設計されてもよい。複数のクランプ部の少なくとも一部は、取り付け装置が固定されるとき、クランプ部のクランプ面を関連する支持部の支持面の方向に向って動かすために、支持部に形成された表面と相互に作用するように適合される傾斜面を有してよい。クランプ部とそれに関連する支持部の間に配置された修理される部品が確実にキャリア部に固定されることができるように、この支持部の表面とクランプ部の傾斜面とを相互に作用させることによって、クランプ部およびそのクランプ面を関連する支持部およびその支持面の方向に移動してもよい。クランプ部の傾斜面と相互に作用する支持部の表面は、平坦な表面であることが好ましい。
【００１８】
取り付け装置は、クランプ部に形成された穴を通って延伸し、支持部に設けられたねじ山に係合するように適合されたものであってもよい。これにより、クランプ部と、結果的に修理される部品を容易に確実に固定できる。
【００１９】
キャリアは、さらに、その第１の縁部領域においてキャリア部に取り付けられた第１の端部を有してもよい。この第１の端部は、キャリア部のキャリア面から延伸して修理される部品の第１の表面と相互に作用するように適合された少なくとも１つの支持面を有する。第１の端部には複数の支持面が設けられることが好ましく、この第１の端部に設けられる複数の支持面の数は、第１の端部に隣接するキャリア部上の列に配置されたクランプ部の数に一致することが好ましい。
【００２０】
キャリアは、さらに、その第２の縁部領域においてキャリア部に取り付けられる第２の端部を有してもよい。この第２の端部と第１の端部は、キャリア部のそれぞれ反対側の縁部領域に設けられることが好ましい。第２の端部は、クランプ面がこれに関連する支持部の支持面に対向するようにして、少なくとも１つのクランプ部を取り外し可能に装着できるように構成されてもよい。第２の端部は、複数のクランプ部を取り外し可能に取り付けることを可能にするように構成されることが好ましく、第２の端部に取り外し可能に取り付けられるクランプ部の数は、第２の端部に隣接するキャリア部上の列に配置される支持部の数に一致することが好ましい。
【００２１】
複数の支持部の少なくとも一部、および／または、第１の端部は、支持面を加熱する加熱部を有してもよい。加熱部を支持部および／または第１の端部に統合することによって、キャリア部上に別の加熱部を設ける必要をなくすことができる。支持部の支持面および／または第１の端部を加熱する加熱部は、支持部および／または第１の端部上で支持された修理される部品を加熱することができ、累積的な積層造形法によって部品の修理箇所に修理部分を形成するときに部品内に発生する熱応力を低減できる。これにより、例えば、ターボ機械部品、特にタービン翼のような高価な部品を破損することなく（クラックの発生なしに）高品質で修理できる。
【００２２】
複数の部品を修理する方法において、複数の部品の少なくとも一部の第１の表面が、キャリア部のキャリア面から延伸する支持部の支持面と相互に作用するようにして、キャリアのキャリア部上にその修理される複数の部品を配置する。
クランプ部のクランプ面とこれに関連する支持部の支持面の間に部品を挟み、それによって、その部品の修理箇所をキャリア部のキャリア面から離して該部品をキャリア部に固定するようにして、クランプ部のクランプ面が、修理される部品の第２の表面と相互に作用するように複数のクランプ部をキャリア部に装着する。具体的には、修理される部品が、その第１の表面が支持部の支持面に接触した状態で、キャリア部上で位置決めされた後に、クランプ部をキャリア部に取り付ける。
【００２３】
キャリアのキャリア部に修理される部品を固定した後、部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、その部品を修理する装置にキャリアを固定する。この装置では、例えば累積的な積層造形法によって、部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、部品を修理する。
【００２４】
部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を照射することによってその部品を修理する装置にキャリアを固定する前に、修理される部品を固定したキャリアを、部品の修理箇所を加工する工作機械に固定してもよい。
【００２５】
複数の支持部の少なくとも一部を、列のパターンでキャリア部に取り付けてもよい。さらに、複数のクランプ部の少なくとも一部を、クランプ面が列のパターンの隣接する列に配置された関連する支持部の支持面に対向するように、列のパターンの第１の列に配置された支持部にそれぞれ取り外し可能に装着してもよい。
【００２６】
複数のクランプ部の少なくとも一部を、取り付け装置によって支持部にそれぞれ取り外し可能に装着できることが好ましい。複数のクランプ部の少なくとも一部は、取り付け装置が固定されるときに、クランプ部のクランプ面をこれに関連する支持部の支持面の方向に向って動かすための、支持部に形成された表面と相互に作用する傾斜面を有してもよい。取り付け装置は、クランプ部に形成された穴を通って支持部に形成されたねじ山と係合してもよい。
【００２７】
キャリア部のキャリア面から延伸し、第１の縁部領域においてキャリア部に取り付けられた第１の端部の支持面と第１の表面とを相互に作用するようにして、修理される少なくとも１つの部品をキャリアのキャリア部に配置してもよい。その代わりに、又はそれに加えて、クランプ面をこれに関連する支持部の支持面に対向させるようにして、少なくとも１つのクランプ部を第２の縁部領域においてキャリア部に取り付けられた第２の端部に取り付けてもよい。
【００２８】
支持部上に支持された修理する部品を加熱して、累積的な積層造形法によって部品の修理箇所上に修理部分を形成するときに部品内に発生する熱応力を低減するために、複数の支持部の少なくとも一部の支持面、および／または、第１の端部を加熱してもよい。
【００２９】
複数の部品を修理するシステムは、上記のキャリアを有する。システムはさらに、部品の修理箇所に塗布された複数の原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、その部品を修理する装置を有する。この装置は、キャリアの固定装置と相互に作用するように適合された固定装置を有する。キャリアの固定装置と装置の固定装置とを相互に作用させることによって、修理される部品が固定されたキャリアを装置内で正確に位置決めでき、装置に確実に固定できる。
【００３０】
この装置の固定装置は、例えば、キャリアの固定装置の位置決めピンを収容するのに適する、装置のベアリング部のベアリング面に形成された穴を有してもよい。また、この固定装置は、例えば、ベアリング部に形成され、キャリアの固定装置のレールおよび／または溝に対応して相互に作用するレールおよび／または溝を有してもよい。最後に、この固定装置は、例えば、キャリアを装置に確実に固定するためにキャリアの固定手段に対応して相互に作用する、ベアリング部に形成された適切な固定手段を有してもよい。装置のベアリング部は、装置のプロセスチャンバーに配置されてもよく、強固に固定されたベアリング部であってもよい。しかし、ベアリング部は、垂直方向に配置可能なように設計されることが好ましい。プロセスチャンバー内で制御された雰囲気、特に不活性雰囲気を維持するため、ベアリング部を収容するプロセスチャンバーは、周囲雰囲気、すなわち、プロセスチャンバーの周りの環境に対して密閉可能とされてもよい。
【００３１】
この装置は、さらに、キャリアに固定された修理される部品の修理箇所が原料粉末で覆われるように、キャリア上に原料粉末を塗布する粉末塗布装置を有する。特に、粉末塗布装置は、修理される部品が固定されたキャリアが原料粉末内に埋もれるように原料粉末を塗布してもよい。しかし、粉末塗布装置によって塗布された更なる粉末層が既に部品の修理箇所を覆っているならば、修理される部品が固定されたキャリアが原料粉末内に埋もれる高さまでキャリア上に原料粉末を手動で塗布することも考えられる。原料粉末は、修理される部品の材料であってもよい。原料粉末は、修理される部品と同じ材料であることが好ましい。修理される部品がタービン翼の形態で設計される場合、原料粉末は、金属粉末、特に、金属合金粉末であることが好ましく、Ｔｉ、Ｎｉ、またはＦｅ系（超）合金、またはタングステン、モリブデン合金粉末が好ましい。しかし、セラミック粉末、または他の材料を含む粉末を原料粉末として用いることも考えられる。原料粉末は、適切な粒子径または粒度分布を有してよい。しかし、粒子径が１００μｍ未満の粉末を処理することが好ましい。
【００３２】
最後に、装置は、キャリアに塗布された原料粉末に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射して、累積的な積層造形法によって部品の修理箇所に修理部分を形成するための照射装置を有してもよい。キャリア上に塗布された原料粉末には、部品の修理箇所に形成される修理部分の望ましい形状に応じて、位置選択的に電磁放射線または粒子放射線が照射されてもよい。照射装置は、好ましくは原料粉末粒子に位置選択的な溶融を引き起こす放射線を原料粉末に照射するように適合されてもよい。照射装置は、少なくとも１つの照射源、特にレーザー源と、その照射源によって放射される放射線のビームを導くおよび／または処理する少なくとも１つの光学ユニットを有してもよい。この光学ユニットは、対物レンズ、特にｆθレンズのような光学素子と、スキャナを有してよい。スキャナは、回折光学素子および偏向ミラーを有することが好ましい。
【００３３】
部品の修理箇所に塗布された１つの原料粉末層に電磁放射線または粒子放射線を選択的に照射することによって、修理部分の第１層が部品の修理箇所に形成される。修理部分を形成するのに用いられる累積的な積層造形法は、さらに、修理部分の既に形成された層の高さを相殺するように、キャリアが支持された状態で装置のベアリング部を繰り返し垂直方向に配置する工程と、修理部分の既に形成された層を含む部品が原料粉末によって覆われるようにキャリア上に原料粉末の更なる層を塗布する工程と、修理部分の既に形成された層を含む部品上に塗布された原料粉末層に選択的に照射して、修理部分の更なる層を形成する工程を有してもよい。
【００３４】
添付された概略図を参照して本発明の好ましい態様を以下で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】累積的な積層造形法によって複数の部品を同時に修理するシステムを示す図である。
【図２】図１のシステムで用いられるキャリアの詳細な３次元表示の図である。
【図３】図２のキャリアの側面図である。
【図４】図２のキャリアの上面図である。
【図５】図４のＥ−Ｅ線に沿った図２のキャリアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に、累積的な積層造形法によって部品を製造する装置１０を有するシステム１００を示す。装置１０は、プロセスチャンバー１２を有する。プロセスチャンバー１２内に設けられた粉末塗布装置１４は、下記で詳細に説明するように、ベアリング部１６、部品、またはその上に位置する構造物の上に原料粉末を塗布する機能を有す。プロセスチャンバー１２は、周囲雰囲気、すなわち、その周りを取り囲む環境に対して密閉される。ベアリング部１６は、垂直方向に変位可能に設計され、これにより、ベアリング部１６上で原料粉末から複数の層を積み上げるとき、製造される部品の高さが増加するのに伴い、ベアリング部１６を垂直方向に下方に移動させることができる。
【００３７】
装置１０は、さらに、ベアリング部１６、部品、またはその上に位置する構造物の上に塗布された原料粉末にレーザー放射線を選択的に照射する照射装置１８を有する。照射装置１８によって、製造される部品の所望の形状に応じて、位置選択的に原料粉末をレーザー放射線にさらしてもよい。照射装置１８は、密閉可能なハウジング２０を有する。放射源２４、特にレーザー源によって提供される放射ビーム２２、特にレーザービームは、開口部２６を介してハウジング２０に向けられる。この放射源は、例えば、約１０７０から１０８０ｎｍの波長のレーザー光を放射するダイオード励起イッテルビウムファイバーレーザーを有してよい。
【００３８】
照射装置１８は、さらに、放射ビーム２２を導き、処理する光学ユニット２８を有する。光学ユニット２８は、放射ビーム２２を拡大するビームエキスパンダー、スキャナ、対物レンズを有してもよい。その代わりに、光学ユニット２８は、集束光学部品およびスキャナユニットを含むビームエキスパンダーを有してもよい。スキャナユニットによって、ビーム路の方向とビーム路に垂直な面内の両方における放射ビーム２２の焦点の位置が、変化され、調整されることができる。スキャナユニットは、ガルバノメータースキャナの形態で設計されてよいし、対物レンズはｆ−θレンズでもよい。
【００３９】
装置１０のベアリング部１６は、複数の修理される部品３２が固定された状態で、システム１００のキャリア３０を支持する。キャリア３０の詳細を、図２から図５に示す。キャリア３０は、キャリア部３４を有し、これら図に示されるキャリア３０の態様では、キャリア部３４は板状で、平坦なキャリア面３６を有するように設計される。複数の支持部３８が、キャリア部３４に取り付けられている。これら図に示されるキャリア３０の態様では、これらの支持部３８は、キャリア部３４から離れるように設計され、ねじ３９によってキャリア部３４に取り外し可能に装着される。位置決めピンが、支持部３８をキャリア部上で位置決めし、方位を定めることを簡略化するために用いられてもよい。しかし、キャリア部３４と一体化して形成された、または、キャリア部３４に固定された支持部３８をキャリア３０に設けることも考えられる。
【００４０】
支持部３８は、支持部３８の基盤部分４１に形成され、キャリア部３４のキャリア面３６から延伸する支持面４０をそれぞれ有する。支持部３８の支持面４０は、修理される部品３２の第１の表面４２と相互に作用するように適合され、この支持面４０の形状は、特に図３に示すように、部品３２の第１の表面４２の輪郭に近い輪郭を有する。このようにして、修理される部品３２は、キャリア３４に配置されるとき、その第１の表面を介して支持部３８の支持面４０によって支持される。
【００４１】
さらに、キャリア３０は複数のクランプ部４４を有する。図３に示すように、クランプ部４４の大部分は、修理される部品３２の第２の表面４８と相互に作用するように適合されたクランプ面４６が、それに関連する支持部３８の支持面４０に対向するようにして、キャリア部３４に取り外し可能に装着される。クランプ部４４のクランプ面４６は、修理される部品３２の第２の表面４８と線状の接触領域を形成するように設計される。このようにして、関連する支持部３８とクランプ部４４とを相互に作用させることによって、クランプ部４４のクランプ面４６とそれに関連する支持部３８の支持面４０との間に修理される部品を挟む。これによって、修理箇所５０がキャリア部３４のキャリア面３６から離れて対向した状態で、部品３２がキャリア部３４に確実に固定される。
【００４２】
支持部３８とクランプ部４４は、修理される部品３２が支持部３８とクランプ部４４よりもキャリア部３４のキャリア面３６からさらに延伸するように設計される。すなわち、部品３２の修理箇所５０は、キャリア部３４に対して、支持部３８とクランプ部４４より上に配置される。
【００４３】
支持部３８は、列のパターンでキャリア部３４上に配置される。図に示されキャリア３０の態様では、支持部３８の６つの列Ｒ１からＲ６がキャリア３４上に配置されている。特に図２、３、５から明らかなように、多数のクランプ部４４が、クランプ面４６が列のパターンの隣接する列に配置された関連する支持部３８の支持面４０に対向するように、列のパターンの第１の列に配置された支持部３８に取り外し可能に取り付けられている。例えば、列のパターンの第１の列Ｒ１に位置する支持部３８にそれぞれ取り付けられたクランプ部４４は、それらのクランプ面４６が列のパターンの第２の列Ｒ２に位置する関連する支持部３８の支持面４０に対向するように、方向が定められる。クランプ部４４は、ねじの形態で設計された取り付け装置５２によって、支持部３８に取り外し可能に取り付けられる。取り付け装置５２は、それぞれクランプ部４４に形成された穴５４を通って延伸し、支持部３８に設けられたねじ山５６に係合する。これにより、クランプ部４４を支持部３８から取り除くことができ、または、クランプ部が支持部３８およびキャリア部３４に対して移動できるのであれば、少なくとも支持部３８への固定から解放されることができる。
【００４４】
特に、図５に示すように、クランプ部４４は、クランプ部４４が取り付けられる支持部３８に形成された平坦面６０と相互に作用するように適合された傾斜面５８を有す。取り付け装置５２が固定されるとき、クランプ部４４の傾斜面５８と支持部３８の表面６０との相互作用により、クランプ部４４とそのクランプ面４６は、これに関連する支持部３８とその支持面４０の方向に移動される。その結果、クランプ部４４とこれに関連する支持部３８の間に配置された修理される部品３２は、キャリア部３４に確実に固定される。
【００４５】
さらに、キャリア３０は、その第１の縁部領域においてキャリア部３４に取り付けられた第１の端部６４を有する。第２の端部６６は、第１の縁部領域の反対側に位置する第２の縁部領域において、キャリア部３４にとりつけられる。第１の端部６４には、キャリア部３４のキャリア面３６から延伸し、修理される部品３２の第１の表面４２とそれぞれ相互に作用するように適合された複数の支持面６８が設けられる。第２の端部６６は、修理される部品３２をキャリア部３４に取り付けるために列のパターンの第１の列Ｒ１に配置された支持部３８と相互に作用するクランプ部４４が、クランプ面４６がそれに関連する支持部３８の支持面４０に対向するようにして、キャリア部３４に取り外し可能に装着されることを可能にする。
【００４６】
図２に示すように、支持部３８は、支持部３８の支持面４０と第１の端部６４に形成された支持面６８を加熱する加熱部７０を有する。これにより、第１の表面４２を介して支持部３８と第１の端部６４に密着した、修理される部品３２を加熱することができる。
【００４７】
最後に、図１、２、３及び５に示すように、キャリア３０は、装置１０の固定装置７４と相互に作用するように適合された固定装置７２を有する。固定装置７２は、キャリア部３４に形成された穴７８と、ベアリング部１６に設けられた穴８０の両方に収容される位置決めピンを有する。さらに、キャリア３０は、キャリア３０が例えば工作機械から装置１０まで搬送されるときに、キャリア部３４の側面に形成され、（図示しない）輸送車両に設けられるレールと相互に作用するように適合された溝８２を有する。
【００４８】
図に示すように、キャリア３０の固定装置７２とこれに対応する装置１０の固定装置７４との相互作用によって、修理される部品３２が固定されたキャリア３０を装置１０のプロセスチャンバー１２内で正確に位置決めでき、適切な位置で確実に固定できる。しかし、固定装置７２は、修理する部品３２の修理箇所５０を機械加工する（図示しない）工作機械の固定装置と相互に作用するようにも適合される。工作機械の固定装置は、装置１０の固定装置７４と同様に設計されてもよい。
【００４９】
部品３２を修理するために、まず、部品３２は、その第１の表面４２が支持部３８の支持面４０、または第１の端部６４の支持面６８と接触するようにして、キャリア３０のキャリア部３４に配置される。このとき、部品３２はキャリア部３４上に位置しているが、クランプ部４４はまだ最終的な位置になく、すなわち、クランプ部４４は支持部３８や第２の端部６６から完全に取り外されているか、または、クランプ部４４が支持部３８、第２の端部６６、およびキャリア部３４に対して移動可能であるならば、少なくとも支持部３８や第２の端部６６に固定されていない。
【００５０】
次に、クランプ部４４を、クランプ面４６がこれに関連する支持部３８の支持面４０、または第１の端部６６に設けられた支持面６８に対して部品３２を押しつけるような適切な位置に取り付ける。その結果、部品３２は、その修理箇所５０がキャリア部３４のキャリア面３６から離れて対向した状態で、キャリア部３４に確実に固定される。
【００５１】
その後、部品３２が取り付けられたキャリア３０を工作機械に搬送し、キャリア３０の固定装置７２と工作機械の固定装置を係合させることで、そこに固定する。工作機械において、修理箇所５０を切削工具で加工することによって処理する。修理箇所５０は、キャリア部３４に対して、キャリア３０の支持部３８、クランプ部４４、端部６４、６６より上に配置されているので、切削工具の操作はキャリア３０の部材によって影響を受けない。
【００５２】
この加工工程の終了後、キャリア３０を工作機械から外し、装置１０に搬送する。キャリア３０を装置１０のベアリング部１６上で位置決めし、装置１０の固定装置７４とキャリア３０の固定装置７２の相互作用によって、そこに固定する。その後、修理する部品３２が固定されたキャリア３０が原料粉末に埋もれる高さまで、原料粉末を手動でキャリア３０上に塗布する。その後、粉末塗布装置１４で、キャリア３０および修理箇所５０が覆われた部品３２の上に１つの原料粉末層を塗布する。この原料粉末層を、放射ビーム２２で選択的に照射する。特に、形成される修理部分のＣＡＤデータに応じて、放射ビーム２２を原料粉末上に導く。修理部分の第１層を部品３２の修理箇所５０に形成した後、ベアリング部１６とキャリア３０を垂直方向に下降させ、これによって、粉末塗布装置１４によって次の粉末層を塗布することが可能となる。その後、次の粉末層が照射装置１８によって照射される。このようにして、層毎に、修理部分が部品３２の修理箇所５０の上に積み上げられる。
【００５３】
累積的な積層造形法によって、修理部分を積み上げていく間、修理される部品３２を、支持部３８および第１の端部６４に統合された加熱部７０により加熱する。これにより、修理部分を形成するときに部品３２内に発生する熱応力を低減できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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