(57)【要約】【課題】内部に画成された内部通路（８２）を有する部品（８０）の形成に使用するための鋳型アセンブリ（３０１）を提供する。【解決手段】この部品は、部品材料（７８）から形成される。鋳型アセンブリは、内部に鋳型キャビティ（３０４）を画成する鋳型（３００）を含んでいる。鋳型アセンブリは、少なくとも部分的に鋳型キャビティ内に、選択的に配置された格子構造（３４０）をも含んでいる。格子構造は、この格子構造の１以上の領域（３８０）において選択的に変更された組成を有する第１の材料（３２２）から形成される。チャネル（３４４）は、格子構造を通して画成され、コア（３２４）が、このコアの少なくとも一部（３１５）が鋳型キャビティ内に延在し、部品が鋳型アセンブリ内に形成される場合に内部通路を画成するように、チャネル内に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に内部通路が画成された部品を形成するのに使用するための鋳型アセンブリであって、部品は部品材料で形成され、鋳型アセンブリは、
内部に鋳型キャビティを画成する鋳型と、
鋳型キャビティ内に少なくとも部分的に、選択的に配置された格子構造であって、格子構造が第１の材料で形成され、第１の材料が、格子構造の１以上の領域において選択的に変更された組成を有する、格子構造とを備え、
チャネルが格子構造を通して画成され、コアが、部品が鋳型アセンブリ内に形成される場合、コアの少なくとも一部が鋳型キャビティ内に延在し、内部通路を画成するようにチャネル内に配置された、鋳型アセンブリ。
【請求項２】
部品材料が溶融状態である場合に、格子構造の１以上の領域の各々が、部品材料によって局所的に吸収可能であり、それにより、部品が鋳型アセンブリ内に形成される場合に、格子構造の１以上の領域の各々の、選択的に変更された組成の第１の材料が、部品内の部品材料の選択的に変更された組成の対応する領域を画成する、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項３】
部品材料が合金であり、第１の材料が合金のベース要素を含んでおり、格子構造の１以上の領域が、割合が比較的低減されたベース要素を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された第１の領域を備えている、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項４】
第１の領域が、チャネルの近位に画成されている、請求項３に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項５】
鋳型が鋳型材料で形成され、部品材料が、鋳型材料と反応性の１以上の構成成分を含む合金であり、第１の材料は、１以上の反応性の構成成分を含み、格子構造の１以上の領域は、組成が低減された１以上の反応性構成成分を含むように選択的に変更された第１の材料で形成された第２の領域を含む、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項６】
第２の領域は、格子構造の外周の近位に画成されている、請求項５に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項７】
内部に内部通路が画成された部品を形成するための方法であって、
鋳型のキャビティ内に少なくとも部分的に格子構造を選択的に配置することであって、
格子構造が第１の材料で形成され、第１の材料が、格子構造の、１以上の領域における選択的に変更された組成を有し、
コアが、格子構造を通して画成されたチャネル内に配置され、それにより、コアの少なくとも一部がキャビティ内に延在する、
選択的に配置することと、
溶融状態の部品材料をキャビティ内に導入することと、
キャビティ内の部品材料を冷却して、部品を形成することであって、コアの少なくとも一部が、部品内の内部通路を画成する、冷却することとを含む、方法。
【請求項８】
溶融状態の部品材料のキャビティ内への導入は、格子構造の１以上の領域の各々における選択的に変更された組成の第１の材料により、部品内の部品材料の組成が選択的に変更された対応する領域が画成されるように、部品材料を導入することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
部品材料が合金であり、第１の材料が合金のベース要素を含み、格子構造を選択的に配置することは、割合が比較的低減されたベース要素を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された、１以上の領域の第１の領域を含む格子構造を選択的に配置することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
鋳型が、鋳型材料で形成され、部品材料は、鋳型材料と反応性の１以上の構成成分を含む合金であり、第１の材料は、１以上の反応性の構成成分を含み、格子構造を選択的に配置することは、成分が低減された１以上の反応性の構成成分を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された１以上の領域の第２の領域を含む格子構造を選択的に配置することを含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は概して、内部に内部通路が画成された部品に関し、より詳細には、内部通路を画成するコアを配置するために格子構造を使用してかかる部品を形成するための鋳型アセンブリ及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの部品は、例えば、意図された機能を実施するために、その内部に画成される内部通路を必要とする。例えば、限定ではないが、いくつかの部品、例えば、ガスタービンの高音部の部品は、高温にさらされる。かかる部品の少なくともいくつかは、冷却流体を受領するための、内部に画成された内部通路を有しており、それにより、部品が高温によりよく耐えることができる。別の例については、限定ではないが、いくつかの部品は、別の部品との界面において摩擦を受ける。かかる部品の少なくともいくつかは、摩擦の低減を促進する潤滑剤流を受領するための、内部に画成された内部通路を有している。
【０００３】
内部に内部通路が画成された、少なくともいくつかの既知の部品は、鋳型内に形成され、セラミック材料のコアが、内部通路のために選択される位置において鋳型キャビティ内に延在している。溶融合金が鋳型内のセラミックコア周りに導入され、冷却されて部品を形成した後に、化学的浸出などによりセラミックコアが除去されて、内部通路が形成される。しかし、少なくともいくつかの既知のコアは、鋳型キャビティに対して適切に配置することが困難であり、形成された部品に関する歩留り率が少なくなることになる。例えば、かかる部品を形成するために使用される鋳型のいくつかは、インベストメント鋳造によって形成される。インベストメント鋳造では、限定ではないが、ワックスなどの材料が、インベストメント鋳造プロセスのための部品のパターンを形成するのに使用される。そして、少なくともいくつかの既知のコアは、パターンを形成するのに使用されるマスタダイのキャビティに対して適切に配置することが困難である。さらに、少なくともいくつかの既知のセラミックコアは割れやすく、結果として、コアを損傷なしで提供し処理することが困難かつ高価になる。例えば、少なくともいくつかの既知のセラミックコアは、パターンを形成するためのパターンの材料の注入、鋳型を形成するためのパターンの繰返しのディッピング、及び／又は溶融合金の導入に確実に耐える十分な強度がない。
【０００４】
さらに、少なくともいくつかの部品は、鋳造のための材料特性の要請及び／又は部品を通して局所的に変化する操作上の使用を有し、部品を形成するのに使用される合金の化学的性質は、かかる局所的な材料特性の要請のバランスに基づいて選択される。しかし、部品の第１のエリアにおける第１の局所的な材料特性の要請を満たすように選ばれた、選択される合金の化学的性質は、部品の第２のエリアにおける所望の第２の局所的な材料特性の養成を潜在的に低減する。
【０００５】
代替的又は追加的に、内部に内部通路が画成された既知の部品の少なくともいくつかは、最初に内部通路なしで形成され、それに続くプロセスにおいて内部通路が形成される。例えば、少なくともいくつかの既知の内部通路は、限定ではないが、電気化学的穴開けプロセスを使用するなどして、部品にドリルで穴を開けることによって形成される。しかし、少なくともいくつかのかかる穴開けプロセスは、比較的時間がかかり、高価である。さらに、少なくともいくつかのかかる穴開けプロセスは、特定の部品の設計に必要な内部通路の湾曲を提供することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許９０７９８０３号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一態様では、内部に内部通路が画成された部品の形成に使用するための鋳型アセンブリが提供される。この部品は、部品材料から形成される。鋳型アセンブリは、内部に鋳型キャビティを画成する鋳型を含んでいる。鋳型アセンブリは、少なくとも部分的に鋳型キャビティ内に、選択的に配置された格子構造をも含んでいる。格子構造は、この格子構造の１以上の領域において変更された組成を有する第１の材料から形成される。チャネルは、格子構造を通して画成され、コアは、このコアの少なくとも一部が鋳型キャビティ内に延在し、部品が鋳型アセンブリ内に形成される場合に内部通路を画成するように、チャネル内に配置される。
【０００８】
別の態様では、内部に内部通路が画成された部品を形成する方法が提供される。本方法は、少なくとも部分的に鋳型のキャビティ内に、選択的に格子構造を配置することを含んでいる。格子構造は、この格子構造の１以上の領域において選択的に変更された組成を有する第１の材料から形成される。コアは、格子構造を通して画成されたチャネル内に配置され、それにより、コアの少なくとも一部が鋳型キャビティ内に延在する。本方法は、溶融状態の部品の材料をキャビティ内に導入し、キャビティ内の部品の材料を冷却して部品を形成することも含んでいる。コアの少なくとも一部は、部品内に内部通路を画成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、例示的回転機械の概略図である。
【図２】図２は、図１に示す回転機械をともに使用するための例示的部品の概略斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す部品を形成するための例示的鋳型アセンブリの概略斜視図である。
【図４】図４は、図３に示す鋳型アセンブリ及び図５に示すパターンダイアセンブリとともに使用するための例示的格子構造の概略斜視図である。
【図５】図５は、図２に示す部品のパターン、図３に示す鋳型アセンブリの形成に使用するためのパターンを形成するための例示的パターンダイアセンブリを示す概略斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すパターンダイアセンブリ及び図３に示す鋳型アセンブリとともに使用され得る例示的な被覆コアの概略斜視図である。
【図７】図７は、図６に示す線７−７に沿って取られた、図６に示す被覆コアの概略断面図である。
【図８】図８は、図３に示す鋳型アセンブリ及び図５に示すパターンダイアセンブリとともに使用するための別の例示的格子構造の概略斜視図である。
【図９】図９は、図１に示す回転機械をともに使用するための別の例示的部品の概略斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示す部品を形成するための例示的鋳型アセンブリの概略斜視破断図である。
【図１１】図１１は、図２に示す部品などの、内部に内部通路が画成された部品を形成する例示的方法のフロー図である。
【図１２】図１２は、図１１からのフロー図の続きを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の明細書及び特許請求の範囲には、複数の用語を参照するが、これら用語は以下の意味を有するように規定されるものとする。
【００１１】
単数の形態「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、別様に明確に指示されていなければ、複数に関する参照を含むものとする。
【００１２】
「任意選択（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」又は「任意選択的に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、次いで記載される事象又は状況が生じる場合があるか、生じない場合があることと、その記載には、その事象が生じる場合と、事象が生じない場合が含まれることとを意味する。
【００１３】
明細書及び特許請求の範囲を通して本明細書に使用される近似の用語は、それが関連する基本的機能を変更する結果となることなく、差し支えない程度に変化することができるあらゆる数値的表現を変更するために適用され得る。したがって、「約（ａｂｏｕｔ）」、「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、及び「（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語又は各用語によって変更される値は、特定される明確な値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似の用語は、値を測定するための器具の精度に対応する場合がある。ここで、並びに、明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限定が認定される場合がある。かかる範囲は、組合せられ得、かつ／又は相互変更され得、前後の文脈又は用語が別用に示唆していなければ、その内に含まれるサブレンジすべてを含む。
【００１４】
本明細書に記載の例示的部品及び方法は、内部に内部通路が画成された部品を形成するための既知のアセンブリ及び方法に関する欠点の少なくともいくつかを克服する。本明細書に記載の実施形態により、鋳型キャビティ内に選択的に配置された格子構造が提供される。チャネルは、格子構造を通して画成され、コアは、部品が鋳型内に形成される場合に、このコアの少なくとも一部が部品内に内部通路の位置を画成するように、チャネル内に配置される。格子構造は、この格子構造の１以上の領域において変更された組成を有する第１の材料から形成される。格子は、溶融した部品材料が鋳型に加えられた場合に、少なくとも部分的に同化し、それにより、格子構造の１以上の領域の各々における、組成が選択的に変更された第１の材料が、選択的に変更された部品の組成の対応する領域を画成する。したがって、コアをも配置し、かつ／又は支持するのにも使用される格子構造は、部品内における材料の性能の局所的変化を得るために、部品の材料の組成を局所的に変更するように使用される。
【００１５】
図１は、本開示の実施形態が使用され得る部品を有する例示的回転機械１０の概略図である。例示的実施形態では、回転機械１０は、インテークセクション１２と、インテークセクション１２から下流側に結合されたコンプレッサセクション１４と、コンプレッサセクション１４から下流側に接続された燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６から下流側に接続されたタービンセクション１８と、タービンセクション１８から下流側に接続された排気セクション２０とを含むガスタービンである。ほぼ筒状のケーシング３６は、インテークセクション１２、コンプレッサセクション１４、燃焼器セクション１６、タービンセクション１８、及び排気セクション２０の１以上を少なくとも部分的に包含している。代替的実施形態では、回転機械１０は、本明細書に記載の内部通路を有して形成された部品が適切である任意の回転機械である。さらに、本開示の実施形態が、説明の目的のために回転機械の文脈で記載されるが、本明細書に記載の実施形態は、内部に画成される内部通路を有して適切に形成された部品を伴う任意の文脈において適用可能であることを理解されたい。
【００１６】
例示的実施形態では、タービンセクション１８は、ロータシャフト２２を介してコンプレッサセクション１４に結合されている。本明細書において使用される場合、「結合（ｃｏｕｐｌｅ）」との用語は、部品間の直接的な機械的、電気的、及び／又は通信の接続に限定されず、複数の部品間の間接的な機械的、電気的、及び／又は通信の接続をも含み得ることに留意されたい。
【００１７】
回転機械１０の動作の間、インテークセクション１２がコンプレッサセクション１４に空気を送る。コンプレッサセクション１４は、高圧高温に空気を圧縮する。より具体的には、ロータシャフト２２が回転エネルギを、コンプレッサセクション１４内のロータシャフト２２に結合されたコンプレッサブレード４０の１以上の周列に伝える。この例示的実施形態では、コンプレッサブレード４０の各列が、ケーシング３６から径方向内側に向かって延在する、空気流をコンプレッサブレード４０に向けるコンプレッサステータベーン４２の周列の前に置かれている。コンプレッサブレード４０の回転エネルギにより、空気の圧力及び温度が上昇する。コンプレッサセクション１４により、圧縮空気が燃焼器セクション１６に排出される。
【００１８】
燃焼器セクション１６では、圧縮空気が燃料と混合され、点火されて、タービンセクション１８に送られる燃焼ガスを生成する。より詳細には、燃焼器セクション１６が１以上の燃焼器２４を含み、この燃焼器２４の中で、燃料、例えば天然ガス及び／又は燃料オイルが空気流の中に注入され、燃料−空気の混合物が点火されて、タービンセクション１８に送られる高温の燃焼ガスを生成する。
【００１９】
タービンセクション１８は、燃焼ガス流からの熱エネルギを機械的回転エネルギに変換する。より具体的には、燃焼ガスが回転エネルギを、タービンセクション１８内のロータシャフト２２に結合されたロータブレード７０の１以上の周列に伝える。この例示的実施形態では、ロータブレード７０の各列が、ケーシング３６から径方向内側に向かって延在する、燃焼ガスをロータブレード７０に向けるタービンステータベーン７２の周列の前に置かれている。ロータシャフト２２は、限定ではないが、発電機及び／又は機械的駆動用途などの負荷（図示せず）に結合され得る。排気された燃焼ガスは、タービンセクション１８から下流に、排気セクション２０に向かって流れる。回転機械１０の部品は、部品８０と呼ばれる。燃焼ガスの通路に近い部品８０は、回転機械１０の動作の間、高温にさらされる。追加的又は代替的に、部品８０は、内部に画成された内部通路を有して適切に形成された任意の部品を含んでいる。
【００２０】
図２は、回転機械１０（図１に示す）を伴う使用に関して示された、例示的部品８０の概略斜視図である。部品８０は、内部に画成された１以上の内部通路８２を含んでいる。例えば、部品８０を高温の燃焼ガスの温度より下に維持することを促すために、回転機械１０の動作の間、冷却流体が内部通路８２に提供される。１つの内部通路８２のみが図示されているが、部品８０は、本明細書に記載のように形成された、任意の数の内部通路８２を含むことを理解されたい。
【００２１】
部品８０は、部品材料７８から形成されている。例示的実施形態では、部品材料７８は、適切なニッケル基超合金である。代替的実施形態では、部品材料７８は、コバルト基超合金、鉄基合金、及び、チタニウム基合金の内の少なくとも１つである。他の代替的実施形態では、部品材料７８は、部品８０を本明細書に記載のように形成することができる任意の適切な材料である。
【００２２】
例示的実施形態では、部品８０は、ロータブレード７０又はステータベーン７２の１つである。代替的実施形態では、部品８０は、本明細書に記載のように内部通路とともに形成されることが可能である、回転機械１０の別の適切な部品である。さらに他の実施形態では、部品８０は、内部に画成された内部通路とともに適切に形成された任意の適切な用途のための任意の部品である。
【００２３】
例示的実施形態では、ロータブレード７０、又は代替的にはステータベーン７２が、圧力サイド７４と、反対側の吸引サイド７６とを含んでいる。圧力サイド７４と吸引サイド７６との各々は、前縁８４から、反対側の後縁８６に延在している。さらに、ロータブレード７０、又は代替的にはステータベーン７２が、ルート端部８８から、反対側の先端部９０に延在し、ブレード長９６を画成する。代替的実施形態では、ロータブレード７０、又は代替的にはステータベーン７２は、本明細書に記載のように内部通路を伴って形成されることが可能である任意の適切な構成を有している。
【００２４】
特定の実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約２５．４センチメートル（ｃｍ）（１０インチ）である。さらに、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約５０．８ｃｍ（２０インチ）である。特定の実施形態では、ブレード長９６は、約６１ｃｍ（２４インチ）から約１０１．６ｃｍ（４０インチ）の範囲にある。代替的実施形態では、ブレード長９６は、約２５．４ｃｍ（１０インチ）未満である。例えば、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、約２．５４ｃｍ（１インチ）から約２５．４ｃｍ（１０インチ）の範囲にある。他の代替的実施形態では、ブレード長９６は、約１０１．６ｃｍ（４０インチ）より大である。
【００２５】
例示的実施形態では、内部通路８２はルート端部８８から先端部９０に延在している。代替的実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、任意の適切な範囲に、部品８０内で延在する。特定の実施形態では、内部通路８２は非線形である。例えば、部品８０は、ルート端部８８と先端部９０との間の軸８９周りに、所定のねじれを伴って形成され、内部通路８２は、軸のねじれと相補的である湾曲形状を有する。いくつかの実施形態では、内部通路８２が、圧力サイド７４から内部通路８２の長さに沿ってほぼ一定の距離９４に配置されている。代替的又は追加的に、部品８０の弦はルート端部８８と先端部９０との間でテーパが付けられており、内部通路８２が非線形に、このテーパと相補的に延在し、それにより、内部通路８２が、後縁８６からほぼ一定の距離９２に、内部通路８２の長さに沿って配置されている。代替的実施形態では、内部通路８２は、部品８０の任意の適切な輪郭と相補的である非線形形状を有している。他の代替的実施形態では、内部通路８２は、部品８０の輪郭と相補的ではない、非線形形状を有している。いくつかの実施形態では、非線形形状を有する内部通路８２により、部品８０に関する、予め選択される冷却基準を満たすことが促される。代替的実施形態では、内部通路８２は、線形に延在する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、内部通路８２は、ほぼ円形の断面を有する。代替的実施形態では、内部通路８２は、ほぼ卵形の断面を有する。他の代替的実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な形状の断面を有する。さらに、特定の実施形態では、内部通路８２の断面形状は、内部通路８２の長さに沿ってほぼ一定である。代替的実施形態では、内部通路８２の断面形状は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な方式で内部通路８２の長さに沿って変化する。
【００２７】
部品８０は、部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０をも含んでいる。例えば、組成が選択的に変更された１以上の領域１１０は、部品材料７８の組成が、部品材料７８の構造的強度を向上させるために変更された第１の領域１１２を含んでいる。例えば、いくつかの実施形態では、部品材料７８は超合金であり、第１の領域１１２は、主要成分金属の成分が低減され、超合金の１以上の他の構成成分の成分が相対的に増大した部品材料７８を含んでいる。代替的実施形態では、部品材料７８は任意の適切な合金であり、第１の領域１１２は、部品材料７８の構造的強度を向上させる部品材料７８の任意の組成の適切な選択的代替形態を含んでいる。
【００２８】
例示的実施形態では、第１の領域１１２は、規定された近位の内部通路８２である。例えば、内部通路８２の非線形形状及び／又は非円形断面により、第１の領域１１２内の部品８０における応力集中を生じ、第１の領域１１２内の部品材料７８の向上した構造的強度により、部品８０が特定の構造的強度の基準を満たすことが促される。代替的実施形態では、第１の領域１１２は、部品８０の任意の適切な領域である。
【００２９】
別の例に関して、例示的実施形態では、組成が選択的に変更された１以上の領域１１０が第２の領域１１４を有し、この第２の領域１１４において、部品材料７８の組成が、部品材料７８と、内部で部品８０が形成される鋳型３００の鋳型材料３０６（図３に示す）との間の反応性を低減するように変更される。例えば、いくつかの実施形態では、部品材料７８はハフニウムを組成として含むニッケル基超合金であり、第２の領域１１４は、ハフニウムの成分が低減され、超合金の１以上の他の構成成分の成分が相対的に増大した部品材料７８を含んでいる。代替的実施形態では、部品材料７８は任意の適切な合金であり、第２の領域１１４は、部品材料７８と鋳型材料３０６との間の反応性を低減する部品材料７８の組成の任意の適切な選択的代替形態を含んでいる。
【００３０】
例示的実施形態では、第２の領域１１４が部品８０の外側表面の近位に画成される。例えば、部品８０の外側表面は、部品８０が鋳型３００内に形成されている場合に鋳型材料３０６と接触し、第２の領域１１４の部品材料７８が鋳型材料３０６との潜在的な反応にさらされる。代替的実施形態では、第２の領域１１４は、部品８０の任意の適切な領域である。
【００３１】
図３は、部品８０（図２に示す）を形成するための鋳型アセンブリ３０１の概略斜視図である。鋳型アセンブリ３０１は、鋳型３００に対して選択的に配置された格子構造３４０と、格子構造３４０によって受領されるコア３２４とを含んでいる。図４は、格子構造３４０の概略斜視図である。図５は、部品８０（図２に示す）のパターン（図示せず）を形成するためのパターンダイアセンブリ５０１の概略斜視図である。パターンダイアセンブリ５０１は、パターンダイ５００に対して選択的に配置された格子構造３４０と、格子構造３４０によって受領されるコア３２４とを含んでいる。
【００３２】
図２及び５を参照すると、パターンダイ５００の内壁５０２がダイキャビティ５０４を画成している。格子構造３４０の少なくとも一部は、ダイキャビティ５０４内に配置されている。内壁５０２は、部品８０の外形に対応する形状を画成し、それにより、流入可能な状態のパターンの材料（図示せず）がダイキャビティ５０４内に導入され得、部品８０のパターン（図示せず）を形成するために硬化される。コア３２４は、格子構造３４０により、パターンダイ５００に対して配置され、それにより、コア３２４の部分３１５がダイキャビティ５０４内で延在する。したがって、格子構造３４０及びコア３２４の少なくとも一部は、パターンがパターンダイ５００内に形成された場合に、パターンによって包含されるようになる。
【００３３】
特定の実施形態では、コア３２４は、コア材料３２６で形成されている。例示的実施形態では、コア材料３２６は部品８０を形成するのに使用される溶融状態の部品材料７８に関連する高温環境に耐えるように選択される耐熱セラミック材料である。例えば、限定ではないが、内側コア材料３２６は、シリカ、アルミナ、及びムライトの内の少なくとも１つを含んでいる。さらに、例示的実施形態では、コア材料３２６は、内部通路８２を形成するために、部品８０から選択的に除去可能である。例えば、限定ではないが、コア材料３２６は、部品材料７８の品質を実質的に下げない適切なプロセスによって部品８０から除去可能である。この適切なプロセスは、限定ではないが、適切な化学的浸出プロセスなどである。特定の実施形態では、コア材料３２６は、部品材料７８との互換性、及び／又は部品材料７８からの除去性に基づいて選択される。代替的実施形態では、コア材料３２６は、部品８０を本明細書に記載のように形成することができる任意の適切な材料である。
【００３４】
格子構造３４０は、ダイキャビティ５０４内に予め選択される向きで選択的に配置される。さらに、チャネル３４４は、格子構造３４０を通して画成され、コア３２４を受領するように構成され、それにより、部品８０が鋳型３００内に形成された場合（図３に示す）、チャネル３４４内に配置されたコア３２４の部分３１５が、次いで、部品８０内の内部通路８２を画成する。例えば、限定ではないが、チャネル３４４は、コア３２４を受領するように整列された格子構造３４０内の一連の開口として、格子構造３４０を通して画成されている。
【００３５】
格子構造３４０は、外周３４２を画成する。特定の実施形態では、外周３４２は、内壁５０２に対して結合するような形状であり、それにより、格子構造３４０が選択的にダイキャビティ５０４内に配置される。より詳細には、外周３４２は、ダイキャビティ５０４に対する予め選択される向きで格子構造３４０を配置し、かつ／又は格子構造３４０を維持するように、内壁５０２の形状に適合する。追加的又は代替的に、格子構造３４０は、パターンダイアセンブリ５０１が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式でダイキャビティ５０４内の予め選択される向きで選択的に配置され、かつ／又は維持される。例えば、限定ではないが、格子構造３４０は、適切な外部の取付け具（図示せず）によってダイキャビティ５０４に対してしっかりと配置される。
【００３６】
特定の実施形態では、格子構造３４０は、間に複数のオープンスペース３４８を画成する複数の相互接続した細長い部材３４６を含んでいる。細長い部材３４６は、格子構造３４０に構造的強度及び剛性を与えるように配置され、それにより、格子構造３４０がダイキャビティ５０４内の予め選択される向きに配置された場合に、格子構造３４０を通して画成されたチャネル３４４も、選択される向きでコア３２４を配置して、次いで部品８０内に内部通路８２の位置を画成する。いくつかの実施形態では、限定ではないが、パターン材料（図示せず）が格子構造３４０及びコア３２４の周りのダイキャビティ５０４に加えられる間などに、パターンダイアセンブリ５０１は、コア３２４を選択される向きで維持するように構成された適切な追加の構造を含んでいる。
【００３７】
例示的実施形態では、細長い部材３４６は、部分的な細長い部材３４７を含んでいる。部分的な細長い部材３４７は、各々が、ダイキャビティ５０４の対応する断面内に配置されるような形状になっているグループ３５０に配置されている。例えば、限定ではないが、いくつかの実施形態では、各グループ３５０は、各グループ３５０を予め選択される向きに維持するために、ダイキャビティ５０４の対応する断面に適合するような形状の外周３４２の各々の断面位置を画成している。さらに、チャネル３４４は、コア３２４を受領するように整列された格子構造３４０内の一連の開口の１つとして、部分的な細長い部材３４７の各グループ３５０を通して画成されている。追加的又は代替的に、細長い部材３４６は、縦通材の細長い部材３５２を含んでいる。縦通材の細長い部材３５２の各々は、予め選択される向きでの各グループ３５０の配置及び／又は維持を促進するために、部分的な細長い部材３４７の２以上のグループ３５０間に延在している。いくつかの実施形態では、縦通材の細長い部材３５２はさらに、内壁５０２に適合する外周３４２を画成する。追加的又は代替的に、１以上のグループ３５０は、限定ではないが、外部の取付け具などの、適切な追加の構造に結合されている。この取付け具は、限定ではないが、パターン材料（図示せず）がコア３２４周りのダイキャビティ５０４に加えられる間など、グループ３５０を予め選択される向きに維持するように構成されている。
【００３８】
代替的実施形態では、細長い部材３４６は、格子構造３４０が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で配置されている。例えば、細長い部材３４６は、一定ではなく、かつ／又は繰返しではない構成で配置されている。他の代替的実施形態では、格子構造３４０は、本明細書に記載のようにコア３２４を選択的に配置することができる任意の適切な構造である。
【００３９】
いくつかの実施形態では、複数のオープンスペース３４８は、格子構造３４０の各領域が、格子構造３４０の実質的に相互の領域と流体連通しているように、配置されている。したがって、流入可能なパターンの材料がダイキャビティ５０４に加えられた場合、格子構造３４０は、パターンの材料が格子構造３４０を通り、格子構造３４０の周りに流れて、ダイキャビティ５０４を満たすことを可能にする。代替的実施形態では、格子構造３４０は、格子構造３４０の１以上の領域が実質的に、格子構造３４０の１以上の他の領域と流体連通していないように配置されている。例えば、限定ではないが、パターンの材料が、格子構造３４０周りのダイキャビティ５０４の充填を促進するために、複数の位置においてダイキャビティ５０４内に注入される。
【００４０】
図２から５を参照すると、鋳型３００は鋳型材料３０６で形成されている。例示的実施形態では、鋳型材料３０６は部品８０を形成するのに使用される溶融状態の部品材料７８に関連する高温環境に耐えるように選択される耐熱セラミック材料である。代替的実施形態では、鋳型材料３０６は、部品８０を本明細書に記載のように形成することができる任意の適切な材料である。さらに、例示的実施形態では、鋳型３００は、適切なインベストメント鋳造プロセスによってパターンダイ５００内に形成されたパターンで形成されている。例えば、限定ではないが、ワックスなどの適切なパターン材料がパターンダイ５００内の格子構造３４０及びコア３２４周りに注入されて、部品８０のパターン（図示せず）を形成する。このパターンは、鋳型材料３０６のスラリ内に繰返し浸される。鋳型材料３０６は、鋳型材料３０６のシェルを形成するために硬化されることが許容されている。シェルは、ワックスが除去され、火で焼かれて、鋳型３００を形成する。ワックスの除去の後に、格子構造３４０及びコア３２４が少なくとも部分的に鋳型３００を形成するのに使用されるパターン内に包含されているために、格子構造３４０及びコア３２４は、上述のように、鋳型アセンブリ３０１を形成するように、鋳型３００に対して配置されたままである。代替的実施形態では、鋳型３００は、鋳型３００が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方法により、パターンダイ５００内に形成されたパターンから形成される。
【００４１】
鋳型３００の内壁３０２は、鋳型キャビティ３０４を画成する。鋳型３００がパターンダイアセンブリ５０１内に形成されたパターンから形成されるため、内壁３０２は、部品８０の外形に対応する形状を画成し、それにより、溶融状態の部品材料７８が鋳型キャビティ３０４内に導入され、冷却されて部品８０を形成する。例示的な実施形態では、部品８０はロータブレード７０、又は代替的にはステータベーン７２であるが、代替的実施形態では、部品８０は、本明細書に記載のように、内部に画成された内部通路を有して適切に形成可能な任意の部品であることを思い出されたい。
【００４２】
さらに、格子構造３４０の少なくとも一部は、鋳型キャビティ３０４内に選択的に配置されている。より詳細には、格子構造３４０は、ダイキャビティ５０４に対しての格子構造３４０の予め選択される向きと実質的に同じである、鋳型キャビティ３０４に対して予め選択される向きに配置されている。さらに、コア３２４は、格子構造３４０を通して画成されたチャネル３４４内に配置されたままであり、それにより、部品８０が鋳型３００内に形成された場合（図３に示す）、コア３２４の部分３１５が、部品８０内の内部通路８２を実質的に画成する。
【００４３】
様々な実施形態では、格子構造３４０の実施形態の前述した要素の少なくともいくつかは、対応する実施形態で上述したそれら要素をパターンダイ５００のダイキャビティ５０４に対して配置するのに対応する方式で、鋳型キャビティ３０４に対して配置される。例えば、パターンダイ５００内に形成されたパターンのシェリング、パターン材料の除去、及び、鋳型アセンブリ３０１を形成するために火で焼いた後に、格子構造３４０の実施形態の前述の要素の各々は、それらがパターンダイ５００のダイキャビティ５０４に対して配置されたように、鋳型キャビティ３０４に対して配置されることを理解されたい。
【００４４】
代替的に、格子構造３４０及びコア３２４は、鋳型３００を形成するのに使用されるパターンには埋め込まれないが、むしろ、鋳型アセンブリ３０１を形成するために、次いで鋳型３００に対して配置され、それにより、様々な実施形態では、外周３４２、チャネル３４４、細長い部材３４６、部分的な細長い部材３４７、複数のオープンスペース３４８、部分的な細長い部材３４７のグループ３５０、及び／又は縦通材の細長い部材３５２が、内壁５０２及びダイキャビティ５０４に関して上述した関係に対応する、内壁３０２と、鋳型３００の鋳型キャビティ３０４とに対する関係で配置される。
【００４５】
したがって、特定の実施形態では、外周３４２は、内壁３０２に対して結合するような形状であり、それにより、格子構造３４０が選択的に鋳型キャビティ３０４内に配置され、より詳細には、外周３４２が、鋳型キャビティ３０４に対する予め選択される向きで格子構造３４０を配置するように、内壁３０２の形状に適合する。追加的又は代替的に、細長い部材３４６は、格子構造３４０に構造的強度及び剛性を与えるように配置され、それにより、格子構造３４０が鋳型キャビティ３０４内の予め選択される向きに配置された場合に、コア３２４が選択される向きに維持されて、次いで部品８０内に内部通路８２の位置を画成する。追加的又は代替的に、複数のオープンスペース３４８は、格子構造３４０の各領域が格子構造３４０の他の領域と実質的に相互に流体連通するように配置されている。追加的又は代替的に、部分的な細長い部材３４７の１以上のグループ３５０は、鋳型キャビティ３０４の対応する断面内に配置されるような形状になっている。例えば、限定ではないが、いくつかの実施形態では、各グループ３５０は、鋳型キャビティ３０４の対応する断面に適合するような形状の外周３４２の各々の断面の部分を画成している。いくつかの実施形態では、縦通材の細長い部材３５２の各々は、部分的な細長い部材３４７の２以上のグループ３５０間に延在し、いくつかのかかる実施形態では、予め選択される向きでの各グループ３５０の配置及び／又は維持を促進する。さらに、いくつかのかかる実施形態では、１以上の縦通材の細長い部材３５２はさらに、内壁３０２に適合する外周３４２を画成する。追加的又は代替的に、いくつかの実施形態では、１以上のグループ３５０は、限定ではないが、外部の取付け具などの、適切な追加の構造に結合されている。この取付け具は、限定ではないが、溶融状態の部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に、内側コア３２４周りに加える間など、グループ３５０を予め選択される向きに維持するように構成されている。
【００４６】
特定の実施形態では、１以上の格子構造３４０及びコア３２４は、鋳型３００に対してさらに固定され、それにより、部品８０を形成するプロセスの間、コア３２４が鋳型３００に対して固定されたままになっている。例えば、１以上の格子構造３４０及びコア３２４は、溶融した部品材料７８の鋳型キャビティ３０４内のコア３２４の周りへの導入の間、格子構造３４０及びコア３２４の移動を抑制するために、さらに固定されている。いくつかの実施形態では、コア３２４は、直接鋳型３００に結合している。例えば、例示的実施形態では、コア３２４の先端部分３１２が、鋳型３００の先端部分３１４内にしっかりと包含されている。追加的又は代替的に、コア３２４のルート部分３１６は、先端部分３１４とは反対側の鋳型３００のルート部分３１８内にしっかりと包含されている。例えば、限定ではないが、先端部分３１２及び／又はルート部分３１６は、パターンダイ５００のダイキャビティ５０４の外に延在し、したがって、パターンダイ５００内に形成されたパターンの外に延在し、そして、インベストメントプロセスにより、鋳型３００が先端部分３１２及び／又はルート部分３１６を包含することになる。追加的又は代替的に、外周３４２の近位の格子構造３４０は、同様の方式で鋳型３００に直接結合されている。追加的又は代替的に、格子構造３４０とコア３２４との少なくとも１つは、鋳型３００に対するコア３２４の位置が、部品８０を形成するプロセスの間、固定されたままとなることを可能にする任意の他の適切な方式で鋳型３００に対してさらに固定されている。
【００４７】
特定の実施形態では、格子構造３４０は、パターンダイアセンブリ５０１及び／又は鋳型アセンブリ３０１内のコア３２４を支持するように構成されている。例えば、限定ではないが、コア材料３２６は比較的もろいセラミック材料であり、かつ／又は、コア３２４は、内部通路８２の選択される非線形形状に対応する非線形形状を有している。より具体的には、コア３２４の非線形形状は、ダイキャビティ５０４及び／又は鋳型キャビティ３０４内に浮遊するセラミックコア３２４の少なくとも一部を伸長させる傾向にあり、パターンダイ５００内におけるパターンの形成、鋳型アセンブリ３０１の形成（図３に示す）、及び／又は鋳型３００内の部品８０の形成の前、又はその間にセラミックコアにひびが入るか破損するリスクを高める。格子構造３４０は、パターンの形成、インベストメント鋳造、及び／又は部品の形成の間、少なくとも部分的にコア３２４の重量を支持するように構成されており、それにより、コア３２４のひび及び破損のリスクを低減している。代替的実施形態では、格子構造３４０は、コア３２４を実質的に支持しない。
【００４８】
格子構造３４０は、少なくとも部分的に、溶融した部品材料７８によって吸収可能であるように選択される第１の材料３２２で形成される。特定の実施形態では、第１の材料３２２は、溶融した部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に加えられ、第１の材料３２２が少なくとも部分的に、溶融した部品材料７８によって吸収された後に、それに続く固体状態の部品材料７８の性能が低減されないように選択される。一例では、部品８０はロータブレード７０であり、格子構造３４０からの第１の材料３２２の吸収によっては、部品材料７８の融点及び／又は高温における強度が実質的に低減されず、それにより、回転機械１０（図１に示す）の動作の間、ロータブレード７０の性能が低減されない。
【００４９】
固体状態の部品材料７８の性能が実質的に低減されないように、第１の材料３２２が少なくとも部分的に、溶融状態の部品材料７８によって吸収可能であるため、格子構造３４０は、溶融した部品材料７８を鋳型キャビティ３０４内に導入する前に、鋳型アセンブリ３０１から除去する必要はない。したがって、機械的又は化学的に除去されるコア３２４のための位置決め構造を必要とする方法に比べ、ダイキャビティ５０４に対してコア３２４を配置するための、パターンダイアセンブリ５０１内における格子構造３４０の使用により、プロセスのステップの数が低減され、したがって、内部通路８２を有する部品８０を形成するのに必要とされる時間及びコストが低減される。
【００５０】
例示的実施形態では、鋳型キャビティ３０４内への導入の前の部品材料７８がほぼ一様な組成を有している。部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０は、本明細書に記載するように、部品８０が鋳型３００内に形成される場合、格子構造３４０からの第１の材料３２２の少なくとも部分的な吸収を通して、部品８０内に形成されている。
【００５１】
いくつかの実施形態では、部品材料７８は合金であり、第１の材料３２２は、合金の１以上の構成材料である。例えば、部品材料７８はニッケル基超合金であり、第１の材料３２２は実質的にニッケルであり、それにより、溶融状態の部品材料７８が鋳型キャビティ３０４内に導入される場合に、第１の材料３２２が実質的に部品材料７８によって吸収可能である。別の例に関して、第１の材料３２２は、超合金に見られるのとほぼ同じ割合で存在する、超合金の複数の構成成分を含んでおり、それにより、比較的大量の第１の材料３２２を吸収することによる部品材料７８の成分の局所的変更が、部品材料７８の成分が選択的に変更された１以上の領域１１０とは別の領域で低減される。
【００５２】
代替的実施形態では、部品材料７８は任意の適切な合金であり、第１の材料３２２は、溶融合金によって少なくとも部分的に吸収可能である１以上の材料である。例えば、部品材料７８はコバルト基超合金であり、第１の材料３２２は、限定ではないが、コバルトなどの、コバルト基超合金の１以上の構成成分である。別の例に関して、部品材料７８は鉄基合金であり、第１の材料３２２は、限定ではないが、鉄などの、鉄基超合金の１以上の構成成分である。別の例に関して、部品材料７８はチタン基合金であり、第１の材料３２２は、限定ではないが、チタンなどの、チタン基超合金の１以上の構成成分である。別の例に関して、部品材料７８は任意の適切な合金であり、第１の材料３２２は、合金の構成成分ではないが、溶融合金によって少なくとも部分的に吸収可能である１以上の材料である。
【００５３】
特定の実施形態では、格子構造３４０は、溶融状態の部品材料７８が鋳型キャビティ３０４内に導入される場合、部品材料７８によって実質的に吸収されるように構成されている。例えば、細長い部材３４６の厚みは、鋳型キャビティ３０４内の格子構造３４０の第１の材料３２２が、溶融状態の部品材料７８が鋳型キャビティ３０４内に導入された場合に、部品材料７８によって実質的に吸収されるように、十分に薄く選択されている。いくつかのかかる実施形態では、第１の材料３２２は、別個の境界のいずれによっても、部品材料７８が冷却された後に、部品材料７８から格子構造３４０が明確に示されないように、部品材料７８によって実質的に吸収される。さらに、いくつかのかかる実施形態では、第１の材料３２２は、部品材料７８が冷却された後に、第１の材料３２２が部品材料７８内にほぼ一様に分配されるように、実質的に吸収される。例えば、格子構造３４０の最初の位置に近い第１の材料３２２の濃度は、部品８０内の他の位置における第１の材料３２２の濃度よりも、検出可能であるほど高くはない。例えば、限定ではないが、第１の材料３２２はニッケルであり、部品材料７８はニッケル基超合金であり、部品材料７８が冷却された後は、検出可能な高さのニッケルの濃度は、格子構造３４０の最初の位置の近位には残されておらず、形成された部品８０のニッケル基超合金を通してほぼ一様なニッケルの分布となる。
【００５４】
代替的実施形態では、細長い部材３４６の厚みは、第１の材料３２２が部品材料７８によってはほぼ吸収されないように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、部品材料７８が冷却された後に、第１の材料３２２が部品材料７８内にほぼ一様ではないように分配されている。例えば、細長い部材３４６の各々の第１の材料３２２は、各々の細長い部材３４６の近位の部品材料７８に局所的に散らされている。別の例に関して、格子構造３４０の最初の位置に近い第１の材料３２２の濃度は、部品８０内の他の位置における第１の材料３２２の濃度よりも、検出可能であるほど高い。いくつかのかかる実施形態では、第１の材料３２２は、別個の境界により、部品材料７８が冷却された後に、部品材料７８から格子構造３４０が明確に示されるように、部品材料７８によって部分的に吸収される。さらに、いくつかのかかる実施形態では、第１の材料３２２は、格子構造３４０の少なくとも一部が、部品材料７８が冷却された後に、影響を受けていない状態で残っているように、部品材料７８によって部分的に吸収される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、格子構造３４０は、部品８０内の部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０に対応する、第１の材料３２２の組成が選択的に変更された１以上の領域３８０を含んでいる。より詳細には、格子構造３４０の組成が選択的に変更された各領域３８０は、部品８０が鋳型３００内に形成された場合に、溶融した部品材料７８によって局所的に吸収され、それにより、領域３８０内の、組成が変更された第１の材料３２２が、部品８０内の、部品材料７８の組成が選択的に変更された対応する領域１１０を画成する。
【００５６】
例えば、例示的実施形態では、組成が選択的に変更された第１の材料３２２の１以上の領域３８０は、第１の領域３８２を含んでいる。格子構造３４０が、鋳型キャビティ３０４内に少なくとも部分的に、予め選択される向きで配置される場合、第１の領域３８２は、部品８０が鋳型３００内に形成された後に、第１の領域１１２の位置に対応する。より詳細には、例示的実施形態では、第１の領域３８２は、チャネル３４４の近位に画成され、部品８０内の内部通路８２の近位の第１の領域１１２の位置に対応する。例えば、部品材料７８は超合金であり、第１の材料３２２は、超合金のベース要素を含んでいる。第１の材料３２２は、比較的割合が低減されたベース要素を含み、かつ、部品材料７８の超合金の、割合が増大した１以上の他の構成成分を含むように、格子構造３４０の第１の領域３８２において変更されている。したがって、第１の領域３８２が少なくとも部分的に部品材料７８によって吸収された後には、第１の領域１１２も、ベース金属の組成が比較的低減され、１以上の他の構成成分の成分の割合が増大する。
【００５７】
代替的実施形態では、組成が選択的に変更された第１の材料３２２の１以上の領域３８０は、割合が比較的増大したベース要素と、成分の割合が低減された１以上の他の構成成分とを含むように変更された第１の材料３２２を含んでいる。
【００５８】
別の例に関して、例示的実施形態では、組成が選択的に変更された第１の材料３２２の１以上の領域３８０は、第２の領域３８４を含んでいる。格子構造３４０が、鋳型キャビティ３０４内に少なくとも部分的に、予め選択される向きで配置される場合、第２の領域３８４は、部品８０が鋳型３００内に形成された後に、第２の領域１１４の位置に対応する。より詳細には、例示的実施形態では、第２の領域３８４は外周３４２の近位に画成され、部品８０の外側表面の近位の第２の領域１１４の位置に対応する。例えば、部品材料７８は、構成成分としてハフニウムを含むニッケル基超合金であり、第１の材料３２２は、部品材料７８とほぼ同じハフニウムの割合のニッケル基超合金である。第１の材料３２２は、ハフニウムの成分が低減され、部品材料７８の組成に比べて、成分の割合が増大した１以上の他の構成成分を有するように、格子構造３４０の第２の領域３８４が変更されている。したがって、第２の領域３８４が少なくとも部分的に部品材料７８によって吸収された後には、第２の領域１１４も、ハフニウムの組成が比較的低減され、１以上の他の構成成分の成分の割合が増大する。代替的実施形態では、部品材料７８は、鋳型材料３０６と反応する任意の構成成分を含む任意の適切な合金であり、第１の材料３２２は、第２の領域３８４において、１以上の反応性構成成分の成分が低減され、部品材料７８の成分に対して、１以上の他の構成成分の成分の割合が増大するように変更されている。
【００５９】
特定の実施形態では、格子構造３４０は、適切な添加物製造プロセスを使用して形成される。例えば、格子構造３４０は、第１の端部３６２から反対側の第２の端部３６４に延在し、格子構造３４０のコンピュータ設計モデルは、第１の端部３６２と第２の端部３６４との間で一連の薄い平行な面に切られ、それにより、各面内の変更されていない第１の材料３２２と変更された第１の材料３２２との分布が規定される。計算機数値制御（ＣＮＣ）マシンにより、格子構造３４０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３６２から第２の端部３６４に、第１の材料３２２の連続した層が堆積される。例えば、添加物製造プロセスは、複数の材料の各々の堆積を変更するのに適切に構成され、堆積の変更は、各層における変更された第１の材料３２２と変更されていない第１の材料３２２との所定の分布を提供するように、コンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。３つのかかる代表的な層は、層３６６、３６８、及び３７０として示されている。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２の連続した層は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、及び、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）プロセスの内の少なくとも１つを使用して堆積される。追加的又は代替的に、格子構造３４０は、別の適切な添加物製造プロセスを使用して形成される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる格子構造３４０の形成により、格子構造３４０の他の形成方法によって提供するのが困難であり、かつ／又は比較的費用が高くなることになる、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０における変更された第１の材料３２２と、格子構造３４０の他の領域における変更されていない第１の材料３２２の分布を有して、格子構造３４０が形成されることが可能になる。したがって、添加物製造プロセスによる格子構造３４０の形成により、部品８０が、部品８０の他の形成方法によって提供するのが困難であり、かつ／又は比較的費用が高くなることになる、部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０を有して形成されることが可能になる。
【００６１】
代替的には、格子構造３４０は、個別に形成された細長い部材３４６を組み立てることによって形成される。例えば、第１の複数の細長い部材３４６は、変更された第１の材料３２２で個別に形成され、第２の複数の細長い部材３４６は、変更されていない第１の材料３２２で個別に形成される。第１の複数の細長い部材は、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０を組み立てるのに使用され、一方、第２の複数の細長い部材は、格子構造３４０の残りの部分を組み立てるのに使用される。
【００６２】
代替的実施形態では、格子構造３４０は、本明細書に記載のように、組成が選択的に変更された第１の材料３２２の１以上の領域３８０の形成を可能にする任意の適切な方式で形成されている。
【００６３】
特定の実施形態では、格子構造３４０は、最初にコア３２４なしで形成され、次いで、コア３２４がチャネル３４４内に挿入される。しかし、いくつかの実施形態では、コア３２４は、破断、ひび、及び／又は他の損傷の比較的高いリスクにさらされる、比較的もろいセラミック材料である。図６は、内部に画成された内部通路８２（図２に示す）を有する部品８０を形成するために、パターンダイアセンブリ５０１（図５に示す）及び鋳型アセンブリ３０１（図３に示す）を伴ってコア３２４の位置で使用され得る例示的な被覆コア３１０の概略斜視図である。図７は、図６に示す線７−７に沿って取られた、被覆コア３１０の概略断面図である。被覆コア３１０は、中空構造３２０と、コア材料３２６で形成され、中空構造３２０内に配置されたコア３２４とを含んでいる。かかる実施形態では、格子構造３４０を通って延在する中空構造３２０は、格子構造３４０のチャネル３４４を画成する。
【００６４】
いくつかの実施形態では、被覆コア３１０は、中空構造３２０をコア材料３２６で充填することによって形成される。例えば、限定ではないが、コア材料３２６は、スラリとして中空構造３２０内に注入され、コア材料３２６が中空構造３２０内で乾燥されて、被覆コア３１０を形成する。さらに、特定の実施形態では、中空構造３２０は、実質的に構造的にコア３２４を強化しており、したがって、いくつかの実施形態では、部品８０を形成するための強化されていないコア３２４の製造、処理、及び使用に関する潜在的問題を低減している。したがって、いくつかのかかる実施形態では、被覆コア３１０の形成及び移送により、被覆されていないコア３２４を使用する場合に比べ、コア３２４に対する損傷のリスクがかなり低減される。同様に、いくつかのかかる実施形態では、パターンダイアセンブリ５０１内（図５に示す）の被覆コア３１０周りに適切なパターンを形成することにより、被覆されていないコア３２４を使用する場合に比べ、中空構造３２０内に包含されたコア３２４への損傷のリスクがかなり低減される。したがって、特定の実施形態では、被覆コア３１０の使用により、被覆コア３１０よりむしろ、被覆されていないコア３２４を使用して実施された場合の同じステップに比べ、内部に画成された内部通路８２を有する、許容可能な部品８０を提供することの失敗のリスクがかなり低減される。したがって、被覆コア３１０により、内部通路８２を画成するために、鋳型３００に対してコア３２４を配置することに関する利点を得ることが促進され、一方、コア３２４に関連するもろさの問題を低減するか、除去する。
【００６５】
中空構造３２０は、コア３２４の長さに沿ってコア３２４を実質的に包含するような形状である。特定の実施形態では、中空構造３２０は、ほぼ筒状の形状を画成する。例えば、限定ではないが、中空構造３２０は最初は、内側コア３２４の選択される非線形形状、及び、ひいては内部通路８２の選択される非線形形状を画成する必要に応じて、湾曲しているか、角度が付けられた形状などの、非線形形状に適切に操作されることになる、ほぼ直線状の金属製チューブで形成される。代替的実施形態では、中空構造３２０は、本明細書に記載のように、内側のコア３２４が内部通路８２の形状を画成することができる任意の適切な形状を画成する。
【００６６】
例示的実施形態では、中空構造３２０は、第１の材料３２２と、やはり溶融した部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収可能であるように選択される第２の材料（図示せず）と、の少なくとも１つで形成されている。したがって、格子構造３４０のように、溶融した部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に添加され、第１の材料３２２及び／又は第２の材料が少なくとも部分的に、溶融した部品材料７８によって吸収された後に、それに続く固体状態の部品材料７８の性能が実質的に低減されない。固体状態の部品材料７８の性能が実質的に低減されないように、第１の材料３２２及び／又は第２の材料が少なくとも部分的に、溶融状態の部品材料７８によって吸収可能であるため、中空構造３２０は、溶融した部品材料７８を鋳型キャビティ３０４内に導入する前に、鋳型アセンブリ３０１から除去する必要はない。代替的実施形態では、中空構造３２０は、被覆コア３１０が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な材料で形成される。
【００６７】
例示的実施形態では、中空構造３２０は、コア３２４の特有の幅３３０よりも小である壁の厚み３２８を有している。特有の幅３３０は、本明細書において、コア３２４と同じ断面積を有する円の直径として規定される。代替的実施形態では、中空構造３２０は、特有の幅３３０よりも小ではない壁の厚み３２８を有している。コア３２４の断面の形状は、図６及び７に示す例示的実施形態では、円形である。代替的には、コア３２４の断面の形状は、内部通路８２が本明細書に記載のように機能することができる、内部通路８２（図２に示す）の任意の適切な断面の形状に対応する。
【００６８】
例えば、限定ではないが、部品８０がロータブレード７０である実施形態などの特定の実施形態では、コア３２４の特有の幅３３０が約０．０５０ｃｍ（０．０２０インチ）から約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）の範囲内にあり、また、中空構造３２０の壁の厚み３２８が、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）の範囲内にあるように選択される。より詳細には、いくつかのかかる実施形態では、特有の幅３３０は、約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）から約０．５０８ｃｍ（０．２００インチ）の範囲内にあり、壁の厚み３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の範囲内にあるように選択される。別の例に関して、限定ではないが、部品８０が、限定ではないが、ステータベーン７２などの固定部品である実施形態などの実施形態では、コア３２４の特有の幅３３０が約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）より大であり、かつ／又は、壁の厚み３２８が約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）より大であるように選択される。代替的実施形態では、特有の幅３３０は、結果として得られる内部通路８２が、その意図された機能を発揮することができる任意の適切な値であり、壁の厚み３２８は、被覆コア３１０が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な値になるように選択される。
【００６９】
さらに、特定の実施形態では、コア材料３２６を中空構造３２０内に導入して被覆コア３１０を形成する前に、中空構造３２０が、内部通路８２の選択される非線形形状に対応するように予め形成される。例えば、第１の材料３２２は、コア材料３２６の充填の前に比較的容易に形成され金属材料であり、したがって、コア３２４を非線形形状に別々に形成及び／又は機械加工する必要性を低減するか除去する。さらに、いくつかのかかる実施形態では、中空構造３２０によって与えられる構造的な補強により、それに続く、被覆されていないコア３２４として形成及び処理することが困難である非線形形状のコア３２４の形成及び処理が可能になる。したがって、被覆コア３１０により、湾曲した、かつ／もしくは複雑さが増した別様に非線形の形状を有し、かつ／又は時間及び費用が低減された、内部通路８２の形成が促進される。特定の実施形態では、中空構造３２０は、部品８０の輪郭と相補的である内部通路８２の非線形形状に対応するように予め形成されている。例えば、限定ではないが、上述のように、部品８０はロータブレード７０であり、中空構造３２０は、ロータブレード７０の軸方向のねじれ及びテーパの少なくとも１つと相補的な形状に予め形成されている。
【００７０】
特定の実施形態では、中空構造３２０は、適切な添加物製造プロセスを使用して形成される。例えば、中空構造３２０は、第１の端部３２１から反対側の第２の端部３２３に延在し、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルは、第１の端部３２１と第２の端部３２３との間で一連の薄い平行な面に切られている。計算機数値制御（ＣＮＣ）マシンにより、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３２１から第２の端部３２３に、第１の材料３２２の連続した層が堆積される。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２の連続した層は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、及び、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）プロセスの内の少なくとも１つを使用して堆積される。追加的又は代替的に、中空構造３２０は、別の適切な添加物製造プロセスを使用して形成される。
【００７１】
いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる中空構造３２０の形成により、他の方法では達成不可能である構造的な複雑さ、精度、及び／又は繰返し性を伴って中空構造３２０が形成されることが可能になる。したがって、添加物製造プロセスによる中空構造３２０の形成により、内部に配置されるコア３２４の対応する形状の形成が可能になり、それにより、相対的に増大した構造的な複雑さ、精度、及び／又は繰返し性を伴って内部通路８２が画成される。さらに、上述のように、添加物製造プロセスによる中空構造３２０の形成により、中空構造３２０が、限定ではないが、部品材料７８の複数の構成成分などの材料の組合せである第１の材料３２２を使用して形成されることが可能になる。例えば、添加物製造プロセスには、複数の材料の各々の交互の堆積が含まれ、この交互の堆積は、各々の選択される割合の複数の構成成分を有する中空構造３２０を提供するように適切に制御される。代替的実施形態では、中空構造３２０は、被覆コア３１０が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で形成される。
【００７２】
特定の実施形態では、限定ではないが、コア３２４の高度の非線形性などのコア３２４の特性により、別々に形成されたコア３２４、又は、別々に形成された被覆コア３１０の、予め形成された格子構造３４０のチャネル３４４内への挿入が、コア３２４又は格子構造３４０への損傷の許容不可能なリスクなしでは困難であるか、不可能になる。図８は、格子構造３４０と一体に形成された、すなわち、単一のユニットと同じプロセスで形成された中空構造３２０を含む、格子構造３４０の別の例示的実施形態の概略斜視図である。いくつかの実施形態では、中空構造３２０を格子構造３４０と一体に形成することにより、高度の非線形性を有するコア３２４が内部に形成されることを可能にし、したがって、上述の格子構造３４０と被覆コア３１０との両方の利点を提供し、一方、別々に形成された格子構造３４０内へのコア３２４又は被覆コア３１０の続いての挿入の必要性を除去する。
【００７３】
より具体的には、中空構造３２０と格子構造３４０とが一体にともに形成された後に、コア３２４が、中空構造３２０をコア材料３２６で充填することによって形成される。例えば、限定ではないが、コア材料３２６は、スラリとして中空構造３２０内に注入され、コア材料３２６が中空構造３２０内で乾燥されて、コア３２４を形成する。特定の実施形態では、やはり、格子構造３４０を通って延在する中空構造３２０は、格子構造３４０を通るチャネル３４４を画成し、中空構造３２０は実質的に構造的にコア３２４を強化しており、したがって、いくつかの実施形態では、部品８０を形成するための強化されていないコア３２４の製造、処理、及び使用に関する潜在的問題を低減している。
【００７４】
様々な実施形態では、中空構造３２０と一体に形成された格子構造３４０は、上述のように、別々に形成された格子構造３４０の対応する実施形態とほぼ同一の特徴を含んでいる。例えば、格子構造３４０は、ダイキャビティ５０４内に予め選択される向きで選択的に配置可能である。いくつかの実施形態では、格子構造３４０は、パターンダイ５００の内壁５０２に対して結合するような形状の外周３４２を画成し（図５に示す）、それにより、格子構造３４０が、ダイキャビティ５０４内の予め選択される向きで選択的に配置される。いくつかのかかる実施形態では、外周３４２は、ダイキャビティ５０４に対する予め選択される向きで格子構造３４０を配置するように、内壁５０２の形状に適合する。
【００７５】
例示的実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０との各々は、上述したように、溶融した部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収可能であるように選択される第１の材料３２２で形成されている。さらに、特定の実施形態では、格子構造３４０は、上述したように、第１の材料３２２の組成が選択的に変更された１以上の領域３８０を含んでいる。したがって、溶融した部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に加えられ（図３に示す）、かつ、第１の材料３２２が、溶融した部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収された後に、コア３２４の部分３１５が部品８０内の内部通路８２を画成し、部品８０内の部品材料７８の、組成が選択的に変更された１以上の領域１１０（図２に示す）が、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０に対応して画成される。例えば、例示的実施形態では、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０は、上述のように第１の領域３８２及び第２の領域３８４を含み、それにより、部品８０が再び、上述のように、第１の領域１１２及び第２の領域１１４で形成される。
【００７６】
上述のように、固体状態の部品材料７８の性能が実質的に低減されないように、第１の材料３２２が少なくとも部分的に、溶融状態の部品材料７８によって吸収可能であるため、格子構造３４０及び中空構造３２０は、溶融した部品材料７８を鋳型キャビティ３０４内に導入する前に、鋳型アセンブリ３０１から除去する必要はない。
【００７７】
いくつかの実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０との一体形成により、パターンダイ５００及び／又は鋳型３００に対するコア３２４のための一体的な配置及び支持構造の使用が可能である。さらに、いくつかの実施形態では、格子構造３４０の外周３４２は、パターンダイ５００の内壁５０２、及び／又は鋳型３００の内壁３０２に対して結合して、比較的迅速で正確な、パターンダイ５００及び／又は鋳型キャビティ３０４の各々に対するコア３２４の配置を促進するために、適切な向きで格子構造３４０を選択的に配置する。追加的又は代替的に、一体に形成された格子構造３４０及び中空構造３２０は、パターンダイアセンブリ５０１及び鋳型アセンブリ３０１が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で、パターンダイ５００及び／又は鋳型３００に対して選択的に配置される。
【００７８】
特定の実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０とは、適切な添加物製造プロセスを使用して一体に形成される。例えば、格子構造３４０と中空構造３２０との組合せは、第１の端部３７１から反対側の第２の端部３７３に延在し、格子構造３４０と中空構造３２０との組合せのコンピュータ設計モデルは、第１の端部３７１と第２の端部３７３との間で一連の薄い平行な面に切られ、それにより、各面内の変更されていない第１の材料３２２と変更された第１の材料３２２との分布が規定される。計算機数値制御（ＣＮＣ）マシンにより、中空構造３２０と格子構造３４０とを同時に形成するモデルスライスに従って、第１の端部３７１から第２の端部３７３に、第１の材料３２２の連続した層が堆積される。例えば、添加物製造プロセスは、複数の材料の各々の堆積を変更するのに適切に構成され、堆積の変更は、各層における変更された第１の材料３２２と変更されていない第１の材料３２２との所定の分布を提供するように、コンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。３つのかかる代表的な層は、層３７６、３７８、及び３７９として示されている。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２の連続した層は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、及び、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）プロセスの内の少なくとも１つを使用して堆積される。追加的又は代替的に、格子構造３４０と中空構造３２０とは、別の適切な添加物製造プロセスを使用して一体に形成される。
【００７９】
いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、他の方法では達成不可能である構造的な複雑さ、精度、及び／又は繰返し性を伴って格子構造３４０と中空構造３２０との組合せが形成されることが可能になる。さらに、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、それに続く分離ステップにおいて格子構造３４０内に非線形性のコア３２４を挿入することが必要であることによる設計上の制限なしに、中空構造３２０が高度の非線形性を伴って形成され、必要であれば、相対的に非線形の内部通路８２を画成し、同時に格子構造３４０によって支持されることが可能になる。いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、相対的に高められた構造的な複雑さ、精度、及び／又は繰返し性を伴って、外周３４２と中空構造３２０を形成すること、及び、ひいては、コア３２４と内部通路８２の配置が可能になる。追加的又は代替的に、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、やはり、格子構造３４０の他の形成方法によって提供するのが困難であり、かつ／又は比較的費用が高くなることになる、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０における変更された第１の材料３２２と、格子構造３４０の他の領域における変更されていない第１の材料３２２の分布を有して、格子構造３４０が形成されることが可能になる。
【００８０】
代替的実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０とは、格子構造３４０及び中空構造３２０が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で一体に形成される。
【００８１】
図９は、回転機械１０（図１に示す）を伴う使用に関して示された、別の例示的部品８０の概略斜視図である。部品８０はやはり、部品材料７８で形成され、内壁１００によって内部に画成された１以上の内部通路８２を含んでいる。再び、１つの内部通路８２のみが図示されているが、部品８０は、本明細書に記載のように形成された、任意の適切な数の内部通路８２を含み得ることを理解されたい。
【００８２】
例示的実施形態では、部品８０はやはり、ロータブレード７０又はステータベーン７２の１つであり、圧力サイド７４、吸引サイド７６、前縁８４、後縁８６、ルート端部８８、及び先端部９０を含んでいる。代替的実施形態では、部品８０は、本明細書に記載のように内部通路とともに形成されることが可能である、回転機械１０の別の適切な部品である。さらに他の実施形態では、部品８０は、内部に画成された内部通路とともに適切に形成された任意の適切な用途のための任意の部品である。
【００８３】
例示的実施形態では、内部通路８２は、ルート端部８８から延在し、先端部９０の近位のターンを通り、ルート端部８８に戻る。代替的実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、任意の適切な範囲に、部品８０内で延在する。いくつかの実施形態では、内部通路８２は、ほぼ円形の断面を有する。代替的実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な形状の断面を有する。さらに、特定の実施形態では、内部通路８２の断面形状は、内部通路８２の長さに沿ってほぼ一定である。代替的実施形態では、内部通路８２の断面形状は、内部通路８２が本明細書に記載のように形成されることを可能にする任意の適切な方式で内部通路８２の長さに沿って変化する。
【００８４】
特定の実施形態では、部品８０はやはり、部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０を含んでいる。例えば、例示的実施形態では、組成が選択的に変更された１以上の領域１１０はやはり、内部通路８２の近位の部品材料７８の構造的強度を向上させるために部品材料７８の組成が変更された第１の領域１１２と、部品８０の外側表面の近位の、部品材料７８と鋳型３００の鋳型材料３０６（図３に示す）との間の反応性を低減するために部品材料７８の組成が変更された第２の領域１１４とを含んでいる。代替的実施形態では、１以上の領域１１０は、部品８０がその意図された目的のために機能することができる部品材料７８の任意の適切な組成に選択的に変更された部品８０の任意の適切な領域を含んでいる。
【００８５】
図１０は、図９に示す部品８０を形成するための別の例示的鋳型アセンブリ３０１の概略斜視破断図である。より詳細には、直接鋳型キャビティ３０４内を見ることを可能にするために、鋳型３００の一部分が図１０において切り取られている。鋳型アセンブリ３０１はやはり、少なくとも部分的に鋳型キャビティ３０４内に選択的に配置された格子構造３４０と、格子構造３４０によって受領されたコア３２４とを含んでいる。特定の実施形態では、鋳型３００はやはり、例えばパターンダイアセンブリ５０１（図２に示す）に類似の、適切なパターンダイアセンブリ内に形成されたパターン（図示せず）で形成されている。代替的実施形態では、鋳型３００は、鋳型アセンブリ３０１が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で形成される。
【００８６】
特定の実施形態では、格子構造３４０はやはり、間に複数のオープンスペース３４８を画成する相互接続した複数の細長い部材３４６を含んでおり、これら複数のオープンスペース３４８は、格子構造３４０の各領域が格子構造３４０の他の各領域と実質的に相互に流体連通するように配置されている。さらに、例示的実施形態では、格子構造３４０はやはり、格子構造３４０と一体に形成された、すなわち、単一のユニットと同じプロセスで形成された中空構造３２０を含んでいる。格子構造３４０内に延在する中空構造３２０は、やはり、格子構造３４０を通るチャネル３４４を画成する。中空構造３２０と格子構造３４０とが一体にともに形成された後に、上述したように、コア３２４が、中空構造３２０をコア材料３２６で充填することによって形成される。
【００８７】
いくつかの実施形態では、格子構造は、鋳型３００の開口端部３１９を通して鋳型キャビティ３０４内に挿入するための形状の外周３４２を画成し、それにより、格子構造３４０及び中空構造３２０が、少なくとも部分的に鋳型キャビティ３０４内に、予め選択される向きで選択的に配置可能である、挿入可能なカートリッジ３４３を画成する。例えば、限定ではないが、挿入可能なカートリッジ３４３は、適切な外部の取付け具（図示せず）によって鋳型キャビティ３０４に対してしっかりと配置される。代替的又は追加的に、格子構造３４０は、鋳型キャビティ３０４内の予め選択される向きにカートリッジ３４３を選択的に配置することをさらに促進するために、鋳型３００の内壁３０２に対して結合するようにされに形成された外周３４２を画成する。
【００８８】
いくつかの実施形態では、挿入可能なカートリッジ３４３としての格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、鋳型アセンブリ３０１の組立ての繰返し性及び精度が向上し、組立ての複雑さ及び組立てに必要な時間が低減される。
【００８９】
いくつかの実施形態では、格子構造３４０はやはり、上述したように、部品８０内の部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０に対応する、第１の材料３２２の組成が選択的に変更された１以上の領域３８０を含んでいる。例えば、例示的実施形態では、上述したように、第１の材料３２２の選択的に変更された組成の１以上の領域３８０は、部品８０の内部通路８２の近位の第１の領域１１２の位置に対応する、チャネル３４４の近位に画成された第１の領域３８２と、部品８０の外側表面の近位の第２の領域１１４の位置に対応する、外周３４２の近位に画成された第２の領域３８４とを含んでいる。代替的実施形態では、格子構造３４０の組成が選択的に変更された各領域３８０は、鋳型３００内に部品８０が形成された後に、部品８０の対応する領域１１０内の部品材料７８の対応する変更された組成を生じる、任意の適切に変更された組成を有する第１の材料３２２を含んでいる。
【００９０】
例示的実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０との各々はやはり、上述したように、溶融した部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収可能であるように選択される第１の材料３２２で形成されている。したがって、溶融した部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に加えられ、かつ、第１の材料３２２及び／又は第２の材料が、溶融した部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収された後に、コア３２４の部分３１５が部品８０内の内部通路８２を画成し、部品８０内の部品材料７８の、組成が選択的に変更された１以上の領域１１０（図２に示す）が、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０に対応して画成される。上述のように、固体状態の部品材料７８の性能が実質的に低減されないように、第１の材料３２２及び／又は第２の材料が少なくとも部分的に、溶融状態の部品材料７８によって吸収可能であるため、格子構造３４０及び中空構造３２０は、溶融した部品材料７８を鋳型キャビティ３０４内に導入する前に、鋳型アセンブリ３０１から除去する必要はない。
【００９１】
特定の実施形態では、上述したように、格子構造３４０と中空構造３２０とはやはり、適切な添加物製造プロセスを使用して一体に形成される。例えば、格子構造３４０と中空構造３２０との組合せのコンピュータ設計モデルは、第１の端部３７１と第２の端部３７３との間で一連の薄い平行な面に切られ、それにより、各面内の変更されていない第１の材料３２２と変更された第１の材料３２２との分布が規定され、計算機数値制御（ＣＮＣ）マシンにより、中空構造３２０と格子構造３４０とを同時に形成するモデルスライスに従って、第１の端部３７１から第２の端部３７３に、第１の材料３２２の連続した層が堆積される。例えば、添加物製造プロセスは、複数の材料の各々の堆積を変更するのに適切に構成され、堆積の変更は、各層における変更された第１の材料３２２と変更されていない第１の材料３２２との所定の分布を提供するように、コンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２の連続した層は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、及び、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）プロセスの内の少なくとも１つを使用して堆積される。追加的又は代替的に、格子構造３４０と中空構造３２０とは、別の適切な添加物製造プロセスを使用して一体に形成される。
【００９２】
いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、やはり、格子構造３４０と中空構造３２０との組合せが、他の方法によっては達成不可能である構造的な複雑さ、精度、及び／又は繰返し性を伴って形成されることを可能にし、中空構造３２０が高度の非線形性を伴って形成されることを可能にし、必要であれば相対的に非線形の内部通路８２を画成し、また、コア３２４が同時に格子構造３４０によって支持されることを可能にする。いくつかの実施形態では、添加物製造プロセスによる格子構造３４０と中空構造３２０との一体的な形成により、やはり、格子構造３４０の他の形成方法によって提供するのが困難であり、かつ／又は比較的費用が高くなることになる、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０における変更された第１の材料３２２と、格子構造３４０の他の領域における変更されていない第１の材料３２２の分布を有して、格子構造３４０が形成されることが可能になる。代替的実施形態では、格子構造３４０と中空構造３２０とは、格子構造３４０及び中空構造３２０によって画成される挿入可能なカートリッジ３４３が本明細書に記載のように機能することができる任意の適切な方式で一体に形成される。
【００９３】
内部通路８２などの、内部に内部通路が画成された、部品８０などの部品を形成する例示的方法１１００は、図１１及び１２のフロー図に示されている。図１から１０をも参照すると、例示的方法１１００には、鋳型３００の鋳型キャビティ３０４などの、鋳型のキャビティ内に少なくとも部分的に、格子構造３４０などの格子構造を選択的に配置すること１１０２が含まれている。格子構造は、第１の材料３２２などの第１の材料から形成されている。第１の材料は、組成が選択的に変更された１以上の領域３８０などの、格子構造の１以上の領域に、選択的に変更された組成を有する。コア３２４などのコアは、チャネル３４４などの格子構造を通して画成されたチャネル内に配置され、それにより、部分３１５などのコアの少なくとも一部がキャビティ内に延在する。
【００９４】
方法１１００は、溶融状態の、部品材料７８などの部品の材料をキャビティ内に導入すること１１０４と、キャビティ内の部品の材料を冷却すること１１０６によって部品を形成する。コアの少なくとも一部は、部品内に内部通路を画成する。
【００９５】
いくつかの実施形態では、部品材料を導入するステップ１１０４は、格子構造の１以上の領域の各々における組成が選択的に変更された第１の材料により、部品材料７８の組成が選択的に変更された１以上の領域１１０などの、部品内の部品材料の組成が選択的に変更された対応する領域を画成するように部品材料を導入すること１１０８が含まれている。
【００９６】
特定の実施形態では、部品材料が合金であり、第１の材料が合金のベース要素を含んでおり、格子構造を選択的に配置するステップ１１０２には、割合が比較的低減されたベース要素を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された、第１の領域１１２などの、１以上の領域の第１の領域を含む格子構造を選択的に配置すること１１１０が含まれている。いくつかのかかる実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１１０には、チャネルの近位に画成された第１の領域を含む格子構造を選択的に配置すること１１１２が含まれている。
【００９７】
いくつかの実施形態では、部品材料が合金であり、第１の材料が合金のベース要素を含んでおり、格子構造を選択的に配置するステップ１１０２は、割合が比較的増加されたベース要素を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された、第１の領域１１２などの、１以上の領域の第１の領域を含む格子構造を選択的に配置すること１１１４を含んでいる。
【００９８】
特定の実施形態では、鋳型は、鋳型材料３０６などの鋳型材料で形成され、部品材料は、鋳型材料と反応性の１以上の構成成分を含む合金であり、第１の材料は、１以上の反応性の構成成分を含んでいる。格子構造を選択的に配置するステップ１１０２は、成分が低減された１以上の反応性の構成成分を含むように選択的に変更された第１の材料から形成された、例えば第２の領域１１４などの、１以上の領域の第２の領域を含む格子構造を選択的に配置すること１１１６を含んでいる。いくつかのかかる実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１１６は、外周３４２などの、格子構造の外周の近位に画成された第２の領域を含む格子構造を選択的に配置すること１１１８を含んでいる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１０２は、パターンの形成、鋳型のシェリング、及び／又は部品の形成の１以上の間に、コアの重量を少なくとも部分的に支持するように構成された格子構造を選択的に配置すること１１２０を含んでいる。
【０１００】
特定の実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１０２は、コアを包含する、中空構造３２０などの、中空構造によって画成されたチャネル含む格子構造を選択的に配置すること１１２２を含んでいる。いくつかのかかる実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１２２は、格子構造と一体の中空構造を含む格子構造を選択的に配置すること１１２４を含んでいる。さらに、いくつかのかかる実施形態では、格子構造を選択的に配置するステップ１１２４は、格子構造及び中空構造が、挿入可能なカートリッジ３４３などの挿入可能なカートリッジを画成するように、開口端部３１９などの鋳型の開口端部を通して鋳型キャビティ内に挿入されるための形状の、外周３４２などの外周を含む格子構造を選択的に配置すること１１２６を含んでいる。
【０１０１】
上述の格子構造の実施形態により、部品を鋳造するのに使用される部品材料の組成を局所的に変更するための方法が提供され、部品内の材料の性能における選択される局所的変化を可能にする。この実施形態は、内部に内部通路が画成された部品を形成するためのパターンダイアセンブリ及び鋳型アセンブリで使用されるコアの配置及び／又は支持のためのコスト効果の高い方法をも提供する。具体的には、格子構造は、部品のためのパターンを形成するのに使用されるパターンダイ内に少なくとも部分的に選択的に配置可能である。それに次いで、又は代替的に、格子構造は、パターンのシェリングによって形成される鋳型のキャビティ内に少なくとも部分的に、選択的に配置可能である。格子構造を通して画成されるチャネルにより、コアが鋳型キャビティ内に配置されて、部品内の内部通路の位置を画成する。格子構造は、この格子構造の１以上の領域において変更された組成を有する材料で形成される。格子は、溶融した部品材料が鋳型に加えられた場合に、少なくとも部分的に同化し、それにより、格子構造の１以上の領域の各々における、組成が選択的に変更された第１の材料が、選択的に変更された部品の組成の対応する領域を画成する。したがって、格子構造は、部品内における材料の性能の局所的変化を得るために、部品の材料の組成を局所的に変更するように選択的に形成される。格子構造の使用によっても、部品の鋳造の前に、コア支持構造の除去、及び／又は、鋳型キャビティの洗浄の必要性が除去される。
【０１０２】
さらに、上述の格子構造の実施形態により、コアを形成及び支持するためのコスト効果の高い方法が提供される。具体的には、特定の実施形態は、溶融した部品材料によって少なくとも部分的に吸収可能である材料でやはり形成された中空構造によって画成されたチャネルを含んでいる。コアは中空構造内に堆積され、それにより、中空構造がコアにさらなる構造的補強を与えるようになっており、例えば、限定ではないが、内部に内部通路が画成された部品を形成するための慣習的なコアに比べ、より長く、より重く、より薄く、かつ／又はより複雑なコアの信頼性の高い処理及び使用が可能になる。また、具体的には、いくつかの実施形態では、中空コアが格子構造と一体に形成されて、パターンダイ内、及び、それに次いで、又は代替的に、部品お形成するのに使用される鋳型内にコアを配置及び支持するために、単一の一体のユニットを形成する。
【０１０３】
本明細書に記載の方法、システム、及び装置の例示的な技術的効果には、（ａ）内部に内部通路が画成された部品の形成に使用されるコアの形成、処理、移送、及び／又は貯蔵に関連するもろさの問題を低減又は除去することと、（ｂ）部品の内部通路を形成するための慣習的なコアに比べ、より長く、より重く、より薄く、かつ／又はより複雑なコアの使用を可能にすることと、（ｃ）部品を形成するために使用されるパターンダイ及び鋳型に対するコアの配置の速度及び精度を向上させることと、（ｄ）部品を鋳造するのに使用される部品材料の組成を局所的に変更し、部品内の材料の性能を選択的に、局所的に変化させることを可能にすることと、の内の少なくとも１つが含まれる。
【０１０４】
パターンダイアセンブリ及び鋳型アセンブリのための格子構造の例示的実施形態は、上に詳細に記載されている。格子構造、並びに、かかる格子構造を使用する方法及びシステムは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムの部品及び／又は方法の各ステップは、個別に、かつ、本明細書に記載の他の部品及び／又はステップとは別に利用され得る。例えば、例示的実施形態は、パターンダイアセンブリ及び鋳型アセンブリ内のコアを使用するために近年構成された多くの他の用途とともに実施及び利用され得る。
【０１０５】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴がいくつかの図に示されており、他の図には示されていない場合があるが、これは単に利便性のためである。本開示の原理に従って、図の任意の特徴が、任意の他の図の任意の特徴と組合せて参照され、かつ／又は主張され得る。
【０１０６】
記載の説明では、ベストモードを含み、実施形態を開示するため、並びに、やはり、いずれの当業者も、あらゆるデバイス又はシステムの形成及び使用、並びに、組み入れられているあらゆる方法の実施を含み、実施形態を実施することができるために、例を使用している。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に生じる他の例を含み得る。かかる他の例は、それら例が、特許請求の範囲の文字通りの語と異なっていない構成要素を有するか、それら例が、特許請求の範囲の文字通りの語との実質的ではない差異を有する均等の構成要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものと意図されている。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  回転機械
１２  インテークセクション
１４  コンプレッサセクション
１６  燃焼器セクション
１８  タービンセクション
２０  排気セクション
２２  ロータシャフト
２４  燃焼器
３６  ケーシング
４０  コンプレッサブレード
４２  コンプレッサステータベーン
７０  ロータブレード
７２  ステータベーン
７４  圧力サイド
７６  吸引サイド
７８  部品材料
８０  部品
８２  内部通路
８４  前縁
８６  後縁
８８  ルート端部
８９  軸
９０  先端部
９２  ほぼ一定の距離
９４  ほぼ一定の距離
９６  ブレード長さ
１００  内壁
１１０  領域
１１２  第１の領域
１１４  第２の領域
３００  鋳型
３０１  鋳型アセンブリ
３０２  内壁
３０４  鋳型キャビティ
３０６  鋳型材料
３１０  被覆コア
３１２  先端部分
３１４  先端部分
３１５  部分
３１６  ルート部分
３１８  ルート部分
３１９  開口端部
３２０  中空構造
３２１  第１の端部
３２２  第１の材料
３２３  第２の端部
３２４  セラミックコア、内側コア
３２６  内側コア材料
３２８  壁の厚み
３３０  特有の幅
３４０  格子構造
３４２  外周
３４３  カートリッジ
３４４  チャネル
３４６  細長い部材
３４７  部分的な細長い部材
３４８  オープンスペース
３５０  グループ
３５２  細長い部材
３６２  第１の端部
３６４  第２の端部
３６６  層
３６８  層
３７０  層
３７１  第１の端部
３７３  第２の端部
３７６  層
３７８  層
３７９  層
３８０  領域
３８２  第１の領域
３８４  第２の領域
５００  パターンダイ
５０１  パターンダイアセンブリ
５０２  内壁
５０４  ダイキャビティ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
2017109241000001.pdf