(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却物品及び冷却物品を形成する方法が提供される。【解決手段】冷却物品１００は内側領域２０３及び外側領域２０５を分離する本体部分２０１と内側領域２０３及び外側領域２０５を流体連通する、本体部分２０１のアパーチャ１０１と少なくとも部分的に本体部分２０１に沿って延び構築方向に対して方向付けされた補強特徴部１０３とを含む。冷却物品１００を形成する方法は、内側領域２０３及び外側領域２０５を定める本体部分２０１を形成するステップと、本体部分２０１の形成と並行して少なくとも部分的に本体部分２０１に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部１０３を形成するステップと、本体部分２０１に内側領域２０３及び外側領域２０５を流体連通するアパーチャ１０１を形成するステップとを含む。本体部分２０１の形成、アパーチャ１０１の形成、及び少なくとも１つの補強特徴部１０３の形成ステップは付加製造方法から成る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側領域２０３及び外側領域２０５を分離する本体部分２０１と、
前記内側領域２０３及び前記外側領域２０５を流体連通する、前記本体部分２０１のアパーチャ１０１と、
少なくとも部分的に前記本体部分２０１に沿って延び、構築方向に対して方向付けされた補強特徴部１０３と、
を備える冷却物品１００。
【請求項２】
前記補強特徴部は、前記内側領域２０３又は前記外側領域２０５の少なくとも一方に広がる、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項３】
前記補強特徴部１０３は、付加製造時に支持をもたらすように配列及び配置される、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項４】
前記補強特徴部１０３は、前記構築方向に直交する又は実質的に直交する、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項５】
前記構築方向に対する前記補強特徴部１０３の方向は、垂直、角度付き、段状、らせん状、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項６】
前記冷却物品１００は、インピンジメントスリーブ及びインピンジメントプレートからなる群から選択される、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項７】
前記補強特徴部１０３は、その上に形成された少なくとも１つの冷却特徴部を含み、前記冷却特徴部は、冷却孔、冷却路、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項８】
前記補強特徴部１０３は、Ｔ、Ｌ、Ｉ、Ｆ、Ｅ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する、請求項１に記載の冷却物品１００。
【請求項９】
前記補強特徴部１０３は、前記冷却物品１００の表面におけるしわ寄せ部を形成する、請求項１１に記載の冷却物品１００。
【請求項１０】
冷却物品１００を形成する方法であって、
内側領域２０３及び外側領域２０５を定める本体部分２０１を形成するステップと、
前記本体部分２０１の形成と並行して、少なくとも部分的に前記本体部分２０１に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部１０３を形成するステップと、
前記本体部分２０１に、前記内側領域２０３及び前記外側領域２０５を流体連通するアパーチャ１０１を形成するステップと、
を含み、
前記本体部分２０１の形成、前記アパーチャ１０１の形成、及び前記少なくとも１つの補強特徴部１０３の形成ステップは、付加製造方法から成る、方法。
【請求項１１】
前記冷却物品１００を冷却構成要素４００に挿入するステップをさらに含み、前記冷却物品１００は、前記冷却構成要素４００の衝突冷却をもたらす、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの補強特徴部１０３の形成ステップは、前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を前記本体部分２０１の外面に形成すること、前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を前記本体部分２０１の内面に形成すること、前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を前記本体部分２０１の内部に形成すること、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの冷却特徴部を前記少なくとも１つの補強特徴部１０３上に形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
冷却物品１００を形成する方法であって、
内側領域２０３及び外側領域２０５を定める本体部分２０１を形成するステップと、
前記本体部分２０１の形成と並行して、少なくとも部分的に前記本体部分２０１に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部１０３を形成するステップと、
前記本体部分２０１に、前記内側領域２０３及び前記外側領域２０５を流体連通するアパーチャ１０１を形成するステップと、
前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を除去するステップと、
を含み、
前記本体部分２０１の形成、前記アパーチャ１０１の形成、及び前記少なくとも１つの補強特徴部１０３の形成ステップは、付加製造方法から成る、方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を除去するステップは、最終冷却物品１００幾何形状を形成した後で前記少なくとも１つの補強特徴部１０３を機械加工することを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品、及び物品の形成方法に関する。より具体的には、本発明は、冷却物品、及び冷却物品を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンシステムは、効率の向上及びコストの低減を行うよう常に改良されている。タービンシステムの効率を向上させる１つの方法は、タービンシステムの作動温度を上昇させることを含む。温度を上昇させるためには、タービンシステムは、連続稼働中にこのような温度に耐え得る材料から構成する必要がある。
【０００３】
構成要素の材料及びコーティングを改良することに加えて、タービン構成要素の温度性能を向上させる１つの一般的な方法としては、複雑な冷却路を用いることを挙げることができる。複雑な冷却路は、ガスタービンの高温領域に使用される金属及び合金で形成される場合が多い。複雑な冷却路を形成する現在の１つの方法としては、孔加工又は放電加工を挙げることができる。高価なことに加えて、孔加工又は放電加工を用いて複雑な冷却路を形成するのは困難な場合がある。例えば、孔加工又は放電加工のいずれでも、成形孔、特に小さな成形孔を形成するのが困難である。
【０００４】
複雑な冷却路を形成する他の方法としては、付加製造を挙げることができる。しかしながら、物品の付加製造は困難な場合があり、一般に様々な幾何形状に対して制限される。特に、インピンジメントスリーブ等の薄い垂直構造の付加製造は、一般に、製造時に崩壊する可能性がある。従って、大部分のインピンジメントスリーブは、現在、金属薄板を丸めた部品から成形されている。
【０００５】
本技術分野では、従来に比べて１又は２以上の改善を示す物品及び物品を形成する方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８１５２４６８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
実施形態において、冷却物品は、内側領域及び外側領域を分離する本体部分と、内側領域及び外側領域を流体連通する、本体部分のアパーチャと、少なくとも部分的に本体部分に沿って延び、構築方向に対して方向付けされた補強特徴部と、を含む。
【０００８】
他の実施形態において、冷却物品を形成する方法は、内側領域及び外側領域を定める本体部分を形成するステップと、本体部分の形成と並行して、少なくとも部分的に本体部分に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部を形成するステップと、本体部分に、内側領域及び外側領域を流体連通するアパーチャを形成するステップと、を含む。本体部分の形成、アパーチャの形成、及び少なくとも１つの補強特徴部の形成ステップは、付加製造方法から成る。
【０００９】
他の実施形態において、冷却物品を形成する方法は、内側領域及び外側領域を定める本体部分を形成するステップと、本体部分の形成と並行して、少なくとも部分的に本体部分に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部を形成するステップと、本体部分に、内側領域及び外側領域を流体連通するアパーチャを形成するステップと、少なくとも１つの補強特徴部を除去するステップと、を含む。本体部分の形成、アパーチャの形成、及び少なくとも１つの補強特徴部の形成ステップは、付加製造方法から成る。
【００１０】
本発明の他の特徴及び利点は、例証として本発明の原理を示す添付図面を参照しながら、以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態による冷却物品の斜視図。
【図２】本開示の実施形態による冷却物品の断面図。
【図３】本開示の実施形態による冷却物品の断面図。
【図４】本開示の実施形態による構成要素内に位置付けられる物品の断面図。
【図５】本開示の実施形態による冷却物品を形成する方法のプロセス図。
【図６】本開示の実施形態による冷却物品を形成する方法の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
可能な限り、図面全体を通じて同じ要素を示すために同じ参照符号が使用される。
【００１３】
冷却物品及び冷却物品を形成する方法が提供される。本開示の実施形態は、例えば、本明細書で開示される特徴要素の１又は２以上を含まない概念と比較すると、冷却物品の付加製造の促進、垂直方向での冷却物品の付加製造の促進、製造時の冷却物品の支持の向上、製造時の冷却物品の崩壊の低減、効率向上、さらに複雑な冷却特徴部の形成の促進、及びこれらの組み合わせを可能にする。
【００１４】
冷却物品１００は、タービン構成要素の冷却を促進する何らかの適切な物品を含む。１つの実施形態において、図１−３に示すように、冷却物品１００は、１又は２以上のアパーチャ１０１及び／又はその中に形成された１又は２以上の補強特徴部１０３を含む。例えば、他の実施形態において、冷却物品１００は、複数のアパーチャ１０１及び複数の補強特徴部１０３を有するインピンジメントスリーブを含む。本明細書では、主としてインピンジメントスリーブに関連して説明されるが、当業者であれば理解できるように、冷却物品１００は、限定ではないが、インピンジメントプレート、複数のインピンジメントプレート、構成要素の中に挿入するように構成された何らかの他の物品、又はこれらの組み合わせ等の、何らかの他の適切な物品を含むことができる。
【００１５】
図２を参照すると、冷却物品１００の本体部分２０１は、内側領域２０３及び外側領域２０５を定める及び／又はこれを分離する。本体部分２０１は、内側領域２０３に向いた内面２０４、及び外側領域２０５に向いた外面２０６を含む。１又は２以上のアパーチャ１０１及び／又は１又は２以上の補強特徴部１０３は、本体部分２０１の上、及び／又はその中に形成される。１つの実施形態において、１又は２以上のアパーチャ１０１は本体部分２０１の中に形成され、内側領域２０３と外側領域２０５を流体連通し、さらに内側領域２０３と外側領域２０５との間の流体流れをもたらす。例えば、アパーチャ１０１は、内面２０４と外面２０６との間で延びて、内側領域２０３から外側領域２０５への冷却流体の流れを促進することができる。
【００１６】
アパーチャ１０１の各々は、内側領域２０３と外側領域２０５を流体接続するために何らかの適切な幾何形状を含む。適切な幾何形状としては、限定ではないが、円形、実質的に円形、丸みのある形状、実質的に丸みのある形状、楕円、丸みのない形状、方形、三角形、星形、多角形、涙滴様、変化する形状、不規則な形状、他の何れかの幾何形状、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。アパーチャ１０１の幾何形状は、物品１００全体にわたって均一、実質的に均一、又は変化することができ、アパーチャ１０１の各々の幾何形状は、物品１００において１又は２以上の他のアパーチャ１０１と同じ、実質的に同じ、及び／又は異なっている。加えて、アパーチャ１０１は、冷却流を促進させるために何らかの適切な向き及び／又は間隔を含む。アパーチャ１０１間の適切な間隔は、限定ではないが、均等、均一、可変、勾配付き、区分化、又はこれらの組み合わせを含む。アパーチャ１０１の幾何形状及び／又は間隔は、冷却物品１００全体を通して均一、実質的に均一、又は可変とすることができ、アパーチャ１０１の各々の幾何形状及び／又は間隔は、冷却物品１００の１又は２以上の他のアパーチャ１０１と同じ、実質的に同じ、及び／又は異なっている。
【００１７】
１又は２以上の補強特徴部１０３は、本体部分２０１の上、及び／又はその中に形成され、１又は２以上の補強特徴部１０３の各々は、少なくとも部分的に冷却物品１００の第１の端部１０５と第２の端部１０７との間に延びる。例えば、１つの実施形態において、１又は２以上の補強特徴部１０３は、少なくとも部分的に本体部分２０１の内面２０４に沿って延び、内側領域２０３に広がる内部補強特徴部２１１を形成する。他の実施形態において、１又は２以上の補強特徴部１０３は、少なくとも部分的に本体部分２０１の外面２０６に沿って延び、外側領域２０６に広がる外部補強特徴部２１３を形成する。別の実施形態において、１又は２以上の補強特徴部１０３は、本体部分２０１の内部に形成されてこれに沿って少なくとも部分的に延びる一体補強特徴部２１５を含む。適切な一体補強特徴部２１５としては、限定ではないが、しわ寄せ部（ｗｒｉｎｋｌｅ）、肉厚セクション、内面２０４及び／又は外面２０６の波形部、何らかの他の本体部分２０１の改修部、又はこれらの組み合わせを含む。加えて、波形部は、限定ではないが、正弦曲線、鋭角（図２参照）、波状、方形波、鋸歯状、又はこれらの組み合わせ等の任意の１又は２以上の断面形状を含むことができる。
【００１８】
１又は複数の補強特徴部１０３の位置、方向、数量、及び／又は幾何形状は、本体部分２０１の付加製造時に所望の支持を可能にするように選択される。前述したように、補強特徴部１０３の適切な位置は、本体部分２０１の外面２０６上、本体部分２０１の内面２０４上、及び／又は本体部分２０１内部を含むことができる。例えば、図２では内部補強特徴部２１１、外部補強特徴部２１３、及び一体補強特徴部２１５を含むように示されているが、当業者であれば理解できるように、冷却物品１００は、このように限定されず、内部補強特徴部２１１だけ、外部補強特徴部２１３だけ、一体補強特徴部２１５だけ、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００１９】
本体部分２０１を支持するための適切な方向としては、限定ではないが、垂直、角度付き、らせん状、段状、湾曲、構築方向に直交、構築方向に平行、構築方向に対する他の方向、又はこれらの組み合わせを含む。各補強特徴部１０３の方向は、本体部分２０１に沿って及び／又は少なくとも１つの他の補強特徴部１０３に対して、同じ、実質的に同じ、又は異なることができる。例えば、図３に示すように、補強特徴部１０３は、本体部分２０１に沿って及び／又は個々の補強特徴部１０３の間で、実質的に垂直である、湾曲している、又は異なっている。
【００２０】
補強特徴部１０３の適切な配列は、限定ではないが、単一の補強特徴部１０３、複式の補強特徴部１０３、又は複数の補強特徴部１０３を含む。１つの実施形態において、補強特徴部１０３の配列は、本体部分２０１の厚さ及び／又は高さに基づいて選択される。例えば、短い及び／又は厚い本体部分２０１は、相対的に少ない数量の補強特徴部１０３を含むことができるが、長い及び／又は薄い本体部分２０１は、相対的に大きな数量の補強特徴部１０３を含むことができる。加えて、補強特徴部１０３の寸法及び／又は間隔は、本体部分２０１の所望の支持を可能にするように選択することができる。補強特徴部１０３の寸法及び／又は間隔は、少なくとも部分的に提供される補強特徴部１０３の数量に基づいており、本体部分に沿って２０１及び／又は個々の補強特徴部１０３の間で、同じ、実質的に同じ、又は異なることができる。例えば、厚い補強特徴部１０３及び／又は補強特徴部１０３の間の減少した間隔は、相対的に長い及び／又は薄い本体部分２０１のために提供することができるが、薄い補強特徴部１０３及び／又は補強特徴部１０３の間の増大した間隔は、相対的に短い及び／又は厚い本体部分２０１のために提供することができる。
【００２１】
補強特徴部１０３の適切な幾何形状は、限定ではないが、Ｔ形、Ｌ形、Ｉ形、Ｆ形、Ｅ形、何らかの他の規則的又は不規則な幾何形状、又はこれらの組み合わせを含む。追加的に又は代替的に、１又は２以上の補強特徴部１０３の幾何形状は、限定ではないが、中空、多孔性、網状、斜交平行、又はこれらの組み合わせ等の非中実部分及び／又は構成を含むことができる。１又は２以上の補強特徴部１０３の幾何形状は、本体部分２０１に沿って及び／又は個々の補強特徴部１０３の間で、同じ、実質的に同じ、又は異なることができる。
【００２２】
１つの実施形態において、補強特徴部１０３の幾何形状は、内側領域２０３の中の流体流れを変更する。他の実施形態において、図２に示すように、１又は２以上の補強特徴部１０３のうちの少なくとも１つは、その中に形成された１又は２以上の開口２２１を含み、１又は２以上の開口２２１により流体はそこを通過することができる。別の実施形態において、補強特徴部１０３の開口２２１のサイズ、方向、及び／又は数量を変えることで補強特徴部１０３を通る流体流れが変化し、これにより内側領域２０３の中の流体流れが変化する。内側領域２０３の中の流体流れを変えることで、補強特徴部１０３の開口２２１は、アパーチャ１０１を通る流体流れを変化させて、流体流れの強化された制御を促進し、及び／又は衝突冷却流れの強化された制御を促進する。
【００２３】
例えば、図４に示すように、１つの実施形態において、冷却物品１００は、構成要素４００の中に挿入する及び／又は位置するように構成される。構成要素４００の中に挿入及び／又は位置決めされる場合、冷却物品１００の外側領域２０５は、冷却物品の外面２０６と構成要素４００の内面４０４との間に広がる。加えて、冷却物品１００が構成要素４００の中に挿入及び／又は位置決めされる場合、アパーチャ１０１を通る流体の流れは、構成要素４００の冷却を可能にする。例えば、冷却物品１００の内側領域２０３に供給された冷却流体は、アパーチャ１０１を通って外側領域２０５に移動し、ここで冷却流体は構成要素４００の内面４０４と接触して構成要素４００の衝突冷却をもたらす。アパーチャ１０１の方向及び／又は間隔は、少なくとも部分的に、内側領域２０３から外側領域２０５へ移動する流体の量、方向、及び／又は集中度を決定する。
【００２４】
１つの実施形態において、本明細書に開示される実施形態の１又は２以上により形成された補強特徴部１０３により、冷却物品１００の付加製造が可能になる。他の実施形態において、補強特徴部１０３は、補強特徴部１０３なしで形成された冷却物品に比べて、増大した長さ及び／又は減少した厚さを有する本体部分２０１の付加製造を促進する。別の実施形態において、補強特徴部１０３は、付加製造を用いた冷却物品１００の垂直構築を促進する。本明細書で用いる場合、用語「垂直」は、重力方向及び／又は冷却物品１００の構築方向に一致する又は実質的に一致する方向を意味する。例えば、図１を参照すると、構築は、冷却物品１００を、第２の端部１０７から第１の端部１０５に延びる垂直構築方向１０９に形成することを含むことができる。
【００２５】
垂直構築時、及び／又は、増大した長さ及び／又は減少した厚さを有する本体部分２０１の形成時、補強特徴部１０３は、本体部分２０１の安定性を向上させる。補強特徴部１０３がもたらす安定性の向上は、製造時の本体部分２０１の崩壊を低減又は無くし、及び／又は本体部分２０１の所望の幾何形状を維持し、これは冷却物品１００の付加製造を可能にする。加えて、冷却物品１００の付加製造は、冷却物品１００を一体成形品として形成すること、及び／又は付加製造以外で形成された冷却物品に比べてより複雑な冷却特徴部を形成することを可能にする。より複雑な冷却特徴部、例えばアパーチャ１０１は、冷却流体の使用を低減し、高い作動温度での使用を可能にし、スループットを高め、効率を向上させ、衝突熱伝達係数（ＨＴＣ）を高め、及び／又は冷却流の再利用を促進する。
【００２６】
冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を含む本体部分２０１の付加製造は、何らかの適切な付加製造方法５００を含む。図５−６を参照すると、１つの実施形態において付加製造方法５００は、ネットシェイプ又はニアネットシェイプ冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を作る及び／又は形成することを含む。本明細書で用いる場合、成句「ニアネット」は、冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３の最終幾何形状及びサイズに非常に近い幾何形状で形成された冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を意味し、付加製造方法５００の後に僅かな機械加工及び加工処理が必要であるか、又は必要としない。本明細書で用いる場合、成句「ネット」は、機械加工及び加工処理を必要としない幾何形状及びサイズで形成された冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を意味する。
【００２７】
本明細書に開示した実施形態の１又は２以上によれば、付加製造方法５００は、１又は２以上のアパーチャ１０１及び／又は冷却物品１００と一体の１又は２以上の補強特徴部１０３を一体的に形成することを含む。もしくは、当業者であれば理解できるように、少なくとも１つのアパーチャ１０１は、付加製造方法５００の後で、冷却物品１００のネット又はニアネット幾何形状に影響を与えることなく冷却物品１００に機械加工することができる。加えて、補強特徴部１０３を含む冷却物品１００を形成した後、補強特徴部１０３は、例えば研削により除去して、補強特徴部１０３が無い又は実質的に無い冷却物品１００を形成することができる（図６参照）。特定の実施形態において、必要であれば、補強特徴部１０３の除去を容易にするために、補強特徴部１０３は断続的に本体部分２０１に接触する。
【００２８】
付加製造方法５００は、材料層を連続して及び繰り返し堆積及び接合することを通じて、冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を形成する何らかの製造法を含む。適切な製造法は、限定ではないが、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、レーザ技術によるネットシェイプ（ＬＥＮＳ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、熱溶解積層造形（ＦＤＭ）、又はこれらの組み合わせのような当業者に公知のプロセスを含む。１つの実施形態において、例えば、付加製造方法５００は、金属合金粉体６０１を提供するステップ（５０１）と、金属合金粉体６０１を用いて初期層６０２を形成するステップ（５０２）と、金属合金粉体６０１を用いて初期層６０２の上に追加層６２２を連続して形成するステップ（５０３）と、初期層６０２に追加層６２２を接合して冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を形成するステップ（５０４）と、を含む。別の実施形態において、付加製造方法５００は、所定の厚さ及び／又は所定の形状を有する冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３が得られるまで、前に形成されていた層の上に追加層６２２を連続して形成するステップと、前に形成されていた層に追加層６２２を接合するステップとを繰り返すステップ（５０５）を含む。前に形成されていた層は、初期層６０２及び／又は初期層６０２に直接又は間接的に接合される他の何れかの追加層６２２を含む、冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３の何らかの部分６１１を含む。
【００２９】
初期層６０２は、予め選択された厚さ６０３及び予め選択された形状を有する。１又は２以上のアパーチャ１０１を形成する場合、予め選択された厚さ６０３の少なくとも１つの第１の変化部６０４を設けることができ、少なくとも１つの第１の変化部６０４は、１又は２以上のアパーチャ１０１の一部に対応する。追加層６２２の各々は、第２の予め選択された厚さ６２３及び第２の予め選択された形状を含む。第２の予め選択された形状は、初期層６０２の少なくとも１つの第１の変化部６０４に対応した少なくとも１つの第２の変化部６２４、外面２０６に対応した形状、及び／又は１又は２以上の補強特徴部１０３に対応した形状を含む。第２の予め選択された厚さ６２３及び／又は第２の予め選択された形状は、１又は２以上の追加層６２２の間で同じ、実質的に同じ、又は異なることができる。接合されると、初期層６０２の予め選択された厚さ６０３及び追加層６２２の第２の予め選択された厚さ６２３は、部分６１１の複合厚さ６３３を形成する。加えて、少なくとも１つの第１の変化部６０４及び対応する少なくとも１つの第２の変化部６２４は、部分６１１において１又は２以上の複合開口６３４を形成する。物品１００が形成されると、１又はそれ以上の複合開口６３４は、内側領域２０３を冷却物品１００の外側領域２０５に流体接続する１又は２以上のアパーチャ１０１を形成する。
【００３０】
１つの実施形態において、付加製造方法５００は、ＤＭＬＭプロセスを含む。別の実施形態において、ＤＭＬＭプロセスは、金属合金粉体６０１を提供し、金属合金粉体６０１を堆積して、初期粉体層を形成することを含む。初期粉体層は、予め選択された厚さ６０３と、少なくとも１つの第１の変化部６０４を含む予め選択された形状とを有する。別の実施形態において、ＤＭＬＭプロセスは、集束エネルギー源６１０を含み、該集束エネルギー源６１０を初期粉体層に配向して、金属合金粉体６０１を溶融し、初期粉体層を冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３の部分６１１に変える。適切な集束エネルギー源は、限定ではないが、レーザ装置、電子ビーム装置、又はこれらの組み合わせを含む。
【００３１】
次に、ＤＭＬＭプロセスは、冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３の上に追加の金属合金粉体６０１を連続して堆積して、第２の予め選択された厚さ６２３と、第２の予め選択された形状とを有する追加層６２２を形成する。金属合金粉体６０１の追加層６２２を堆積した後、ＤＭＬＭプロセスは、集束エネルギー源６１０を用いて追加層６２２を溶融して複合厚さ６３３を増加させ、冷却物品１００の少なくとも一部を形成することを含む。次いで、金属合金粉体６０１の追加層６２２を連続して堆積するステップ及び追加層６２２を溶融するステップを繰り返して、ネットシェイプ又はニアネットシェイプの冷却物品１００及び／又は補強特徴部１０３を形成することができる。例えば、これらのステップは、所定の厚さ、所定の形状、１又は２以上のアパーチャ１０１、及び／又は１又は２以上の補強特徴部１０３を有する冷却物品１００が得られるまで繰り返し行うことができる。
【００３２】
１又はそれ以上の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ且つ本発明の要素を均等物で置き換えることができる点は、当業者であれば理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになるものとする。加えて、詳細な説明において特定される全ての数値は、正確な値と近似値の両方が明示されるものと解釈すべきである。
【００３３】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
内側領域及び外側領域を分離する本体部分と、
上記内側領域及び上記外側領域を流体連通する、上記本体部分のアパーチャと、
少なくとも部分的に上記本体部分に沿って延び、構築方向に対して方向付けされた補強特徴部と、
を備える冷却物品。
［実施態様２］
上記補強特徴部は、上記内側領域に広がる、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様３］
上記補強特徴部は、上記外側領域に広がる、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様４］
上記補強特徴部は、付加製造時に支持をもたらすように配列及び配置される、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様５］
上記補強特徴部は、上記構築方向に直交する又は実質的に直交する、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様６］
上記構築方向に対する上記補強特徴部の方向は、垂直、角度付き、段状、らせん状、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様７］
上記冷却物品は、インピンジメントスリーブ及びインピンジメントプレートからなる群から選択される、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様８］
上記補強特徴部は、その上に形成された少なくとも１つの冷却特徴部を含む、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様９］
上記冷却特徴部は、冷却孔、冷却路、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様８に記載の冷却物品。
［実施態様１０］
上記補強特徴部は、Ｔ、Ｌ、Ｉ、Ｆ、Ｅ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様１１］
少なくとも１つの追加の補強特徴部をさらに備える、実施態様１に記載の冷却物品。
［実施態様１２］
間隔が、上記補強特徴部、上記少なくとも１つの追加の補強特徴部、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される特徴部の間で変化する、実施態様１１に記載の冷却物品。
［実施態様１３］
上記補強特徴部は、上記冷却物品の表面におけるしわ寄せ部を形成する、実施態様１１に記載の冷却物品。
［実施態様１４］
冷却物品を形成する方法であって、
内側領域及び外側領域を定める本体部分を形成するステップと、
上記本体部分の形成と並行して、少なくとも部分的に上記本体部分に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部を形成するステップと、
上記本体部分に、上記内側領域及び上記外側領域を流体連通するアパーチャを形成するステップと、
を含み、
上記本体部分の形成、上記アパーチャの形成、及び上記少なくとも１つの補強特徴部の形成ステップは、付加製造方法から成る、方法。
【００３４】
［実施態様１５］
上記冷却物品を冷却構成要素に挿入するステップをさらに含み、上記冷却物品は、上記冷却構成要素の衝突冷却をもたらす、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１６］
上記付加製造方法は、直接金属レーザ溶融法から成る、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１７］
上記少なくとも１つの補強特徴部の形成ステップは、上記少なくとも１つの補強特徴部を上記本体部分の外面に形成すること、上記少なくとも１つの補強特徴部を上記本体部分の内面に形成すること、上記少なくとも１つの補強特徴部を上記本体部分の内部に形成すること、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１８］
少なくとも１つの冷却特徴部を上記少なくとも１つの補強特徴部上に形成するステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１９］
冷却物品を形成する方法であって、
内側領域及び外側領域を定める本体部分を形成するステップと、
上記本体部分の形成と並行して、少なくとも部分的に上記本体部分に沿って延びる少なくとも１つの補強特徴部を形成するステップと、
上記本体部分に、上記内側領域及び上記外側領域を流体連通するアパーチャを形成するステップと、
上記少なくとも１つの補強特徴部を除去するステップと、
を含み、
上記本体部分の形成、上記アパーチャの形成、及び上記少なくとも１つの補強特徴部の形成ステップは、付加製造方法から成る、方法。
［実施態様２０］
上記少なくとも１つの補強特徴部を除去するステップは、最終冷却物品幾何形状を形成した後で上記少なくとも１つの補強特徴部を機械加工することを含む、実施態様１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００３５】
１００  冷却物品
１０１  アパーチャ
１０３  補強特徴部
１０５  第１の端部
１０７  第２の端部
１０９  垂直構築方向
２０１  本体部分
２０３  内側領域
２０４  内面
２０５  外側領域
２０６  外面
２１１  内部補強特徴部
２１３  外部補強特徴部
２１５  内部補強特徴部
２２１  開口
４００  構成要素
４０４  内面
５００  付加製造方法
６０１  金属合金粉体
６０２  初期層
６０３  予め選択された厚さ
６０４  第１の変化部
６１０  集束エネルギー源
６１１  部分
６２２  追加層
６２３  第２の予め選択された厚さ
６２４  第２の変化部
６３３  複合厚さ
６３４  複合開口
【図１】
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【図２】
2017072127.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017072127.tif 000008
【外国語明細書】
2017072127000001.pdf