(57)【要約】【課題】所定の厚さの外壁を有する部品をより優れた精度及び再現性にて製造することのできる。【解決手段】所定の厚さの外壁を有する部品の形成において用いられる鋳型アセンブリが、鋳型及びジャケット付き中子を含む。ジャケット付き中子は、鋳型の内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを含むジャケットを備える。１以上のジャケット付きキャビティは、溶融状態の部品材料を受け入れるように構成される。更に、ジャケット付き中子は、第２のジャケット外壁の内側に配置された中子を備える。中子は、第２のジャケット外壁に結合した周囲を含む。ジャケットは、周囲と内壁との間に外壁を形成できるように、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品材料から所定の厚さの外壁を有する部品を形成するのに使用される鋳型アセンブリであって、当該鋳型アセンブリが、
内壁を備える鋳型であって、内壁が鋳型内に鋳型キャビティを画成する鋳型と、
鋳型に対して配置されたジャケット付き中子と
を備えており、
ジャケット付き中子が、
内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを備え、１以上のジャケット付きキャビティは溶融状態の部品材料を受け入れるように構成されているジャケットと、
第２のジャケット外壁の内側に配置され、第２のジャケット外壁に結合した周囲を備えている中子と
を備えており、
ジャケットは、周囲と内壁との間に外壁を形成できるように、周囲を内壁から所定の厚さだけ離している、鋳型アセンブリ。
【請求項２】
第１のジャケット外壁は、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す１以上の離間構造を画成するように第２のジャケット外壁に局所的に結合している、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項３】
ジャケットは、第１のジャケット外壁の形状が１以上の離間構造の近傍において部品の外形に対応するよう、１以上の離間構造の各々へと挿入されたフィラーを更に含む、請求項２に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項４】
第１のジャケット外壁、第２のジャケット外壁及び１以上のジャケット付きキャビティの組合せの厚さが、所定の厚さに対応する、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項５】
ジャケットは、第２のジャケット外壁の内側に配置された対向するジャケット内壁を更に備え、対向するジャケット内壁は、それらの間に１以上の内壁ジャケット付きキャビティを画成しおり、１以上の内壁ジャケット付きキャビティは、溶融状態の部品材料を受け入れ、該キャビティにおいて部品の内壁を形成するように構成されている、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項６】
中子は、ジャケット内壁のうちの第１のジャケット内壁と第２のジャケット外壁との間に位置する１以上のチャンバ中子部分を含む、請求項５に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項７】
中子は、ジャケット内壁のうちの第２のジャケット内壁の内側に位置する１以上のプレナム中子部分を含む、請求項６に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項８】
中子は、部品内に１以上の流体戻りチャネルを画成するように構成された１以上の戻りチャネル中子部分を含み、１以上の流体戻りチャネルは、１以上のチャンバ中子部分によって画成される部品のチャンバに連通する、請求項６に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項９】
中子は、各々が１以上の内壁ジャケット付きキャビティを貫いて延在している複数の内壁開口中子部分を含む、請求項６に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項１０】
部品材料は、合金であり、ジャケットは、合金の１以上の構成材料を含むジャケット材料から形成される、請求項１に記載の鋳型アセンブリ。
【請求項１１】
所定の厚さの外壁を有する部品を形成する方法であって、
溶融状態の部品材料を鋳型アセンブリ内に画成された１以上のジャケット付きキャビティへと導入するステップと、
部品材料を冷却して部品を形成するステップと
を含んでおり、
鋳型アセンブリは、鋳型に対して配置されたジャケット付き中子を含み、鋳型は、該鋳型内に鋳型キャビティを画成する内壁を備えており、
ジャケット付き中子が、
内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを備えるジャケットと、
第２のジャケット外壁の内側に配置され、第２のジャケット外壁に結合した周囲を備えている中子と
を備えており、
ジャケットは、周囲を内壁から所定の厚さだけ離しており、
周囲及び内壁は、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する、方法。
【請求項１２】
周囲を内壁から所定の厚さだけ離す１以上の離間構造を画成するように第１のジャケット外壁を第２のジャケット外壁に局所的に結合させるステップ、を更に含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ジャケットを前駆体部品の周囲に形成するステップを更に含み、前駆体部品は、部品の少なくとも一部分の形状に対応するように形作られている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前駆体部品の外壁は、該外壁に画成されて該外壁を貫いて延在する１以上の外壁開口を備え、ジャケットを形成するステップは、１以上の外壁開口に１以上の離間構造を形成するステップを更に含み、１以上の離間構造は、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数の前駆体部品部分を別々に形成するステップと、
複数の部分を一体に結合させて前駆体部品を形成するステップと
を更に含む、請求項１３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、広義には、所定の厚さの外壁を有する部品に関し、特に、ジャケット付き中子を用いたそのような部品の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの部品は、例えば所期の機能を果たすために、外壁を所定の厚さに形成することを必要とする。例えば、これに限られるわけではないが、ガスタービンの高温ガス経路部品など、いくつかの部品は、高い温度に曝される。少なくともいくつかのそのような部品では、これに限られるわけではないがプレナム及び通路のネットワークなど、外壁に隣接する冷却用流体の流れを受け入れるための内部ボイドが内部に画成されており、もたらされる冷却の効率は、外壁の厚さに関係する。
【０００３】
所定の外壁厚さを有する少なくともいくつかの公知の部品は、鋳型において、セラミック材料の中子を鋳型キャビティに配置して形成される。溶融状態の金属合金が、部品を形成するためにセラミック中子の周囲へと導入されて冷まされ、部品の外壁は、セラミック中子と鋳型キャビティの内壁との間に画成される。しかしながら、鋳造部品について一貫した所定の外壁厚さを生じる能力は、中子と鋳型との間にキャビティ空間を画成するために中子を鋳型に対して正確に配置する能力に依存する。例えば、中子は、複数の白金製の位置決めピンによって鋳型キャビティに対して配置される。例えば複数のピンを使用するそのような正確且つ一貫した配置は、少なくともいくつかの場合において複雑且つ労働集約的であり、これに限られるわけではないがとくには部品の所定の外壁厚さが比較的薄い場合に、成功裏に鋳造される部品の歩留まり率の低下につながる。加えて、少なくともいくつかの場合では、中子及び鋳型が、注型前の最終的な焼成の際にお互いに対してずれ、収縮し、更には／或いはねじれることで、中子と鋳型との間の当初のキャビティ空間の寸法が変化し、結果として鋳造される部品の外壁の厚さが変化する。更に、少なくともいくつかの公知のセラミック中子は壊れやすく、複雑且つ労働集約的なプロセスにおいて損傷させることなく製造及び取り扱うことが、困難且つ高価な中子となっている。
【０００４】
これに代え、或いはこれに加えて、所定の外壁厚さを有する少なくともいくつかの公知の部品は、これに限られるわけではないが電気化学的な加工プロセスの使用など、外壁厚さを得るための穿孔及び／又は他の方法による部品の加工によって形成される。しかしながら、少なくともいくつかのそのような加工プロセスは、比較的時間がかかり、高価である。更に、少なくともいくつかのそのような加工プロセスは、特定の部品の設計において必要とされる所定の厚さ、形状及び／又は曲率を有する外壁を生じることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９１７４２７１号
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、部品材料から部品を形成するのに使用される鋳型アセンブリが提供される。部品は、所定の厚さの外壁を有する。鋳型アセンブリは、内壁を備える鋳型を含み、内壁は、鋳型内に鋳型キャビティを画成する。鋳型アセンブリは、鋳型に対して配置されたジャケット付き中子を更に含む。ジャケット付き中子は、ジャケットを備えている。ジャケットは、内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを含む。１以上のジャケット付きキャビティは、溶融状態の部品材料を受け入れるように構成される。ジャケット付き中子は、第２のジャケット外壁の内側に位置する中子を更に備える。中子は、第２のジャケット外壁に結合した周囲を含む。ジャケットは、周囲と内壁との間に外壁を形成できるように、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す。
【０００７】
別の態様では、所定の厚さの外壁を有する部品を形成する方法が提供される。本方法は、溶融状態の部品材料を鋳型アセンブリ内に画成された１以上のジャケット付きキャビティへと導入するステップを含む。鋳型アセンブリは、鋳型に対して配置されたジャケット付き中子を含む。鋳型は、鋳型内に鋳型キャビティを画成する内壁を備えている。ジャケット付き中子は、内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを含むジャケットを備える。ジャケット付き中子は、第２のジャケット外壁の内側に位置する中子を更に備える。中子は、第２のジャケット外壁に結合した周囲を含む。ジャケットは、所定の厚さによって周囲を内壁から隔てる。本方法は、部品を形成するために部品材料を冷却するステップを更に含む。周囲及び内壁が、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】典型的な回転機械の概略図である。
【図２】図１に示す回転機械に使用するための典型的な部品の概略の斜視図である。
【図３】図２に示す線３−３に沿って得た図２に示す部品の概略の断面である。
【図４】図３に部位４として示された図２及び図３に示す部品の一部分の概略の斜視断面図である。
【図５】図２〜図４に示す部品の形成に用いることができる典型的な前駆体部品の概略の斜視図である。
【図６】図４に示す典型的な部品の一部分に対応する図５の線６−６に沿って得た図５に示す典型的な前駆体部品の一部分の概略の斜視断面図である。
【図７】図６に示す典型的な前駆体部品に結合した典型的なジャケットを含む典型的なジャケット付き前駆体部品の一部分の概略の斜視断面図である。
【図８】図７に示すジャケット付き前駆体部品内に典型的な中子を含む典型的なジャケット付き中子入り前駆体部品の一部分の概略の斜視断面図である。
【図９】図８に示す典型的なジャケット付き中子入り前駆体部品の図５に示す前駆体部品以外の部分を含む典型的なジャケット付き中子の一部分の概略の斜視断面図である。
【図１０】図９に示す典型的なジャケット付き中子を含んでおり、図２〜図４に示す典型的な部品を形成するために使用することができる典型的な鋳型アセンブリの概略の斜視図である。
【図１１】図９に示す典型的なジャケット付き中子の図９に示す一部分を含む図１０の線１１−１１に沿って得た図１０に示す鋳型アセンブリの一部分の概略の斜視断面図である。
【図１２】図２に示す部品の形成に用いることができる別の典型的なジャケット付き前駆体部品の一部分の概略の斜視分解図である。
【図１３】図２に示す典型的な部品などの所定の厚さの外壁を有する部品を形成する典型的な方法のフロー図である。
【図１４】図１３のフロー図の続きである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明及び特許請求の範囲において、いくつかの用語への言及がなされるが、それらは以下の意味を有するように定義されるべきである。
【００１０】
単数形は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、指示対象が複数である場合を含む。
【００１１】
「適宜」は、この語に続けて記載される事象又は状況が生じても、生じなくてもよく、そのような事象が生じる事例及び生じない事例が説明に含まれることを意味する。
【００１２】
本明細書及び特許請求の範囲の至る所に使用される近似の表現は、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許され得る量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」、「おおよそ」及び「実質的に」などの１つ以上の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの事例において、近似の表現は、その値を測定する計器の精度に対応することができる。ここで、本明細書及び特許請求の範囲の至る所において、範囲の限界が特定されることがある。そのような範囲は、組合せ及び／又は入れ替えが可能であり、文脈又は文言によってとくに示されない限り、そのような範囲に含まれるすべての部分範囲を含む。
【００１３】
本明細書で説明される典型的な部品及び方法は、所定の厚さの外壁を有する部品を形成するための公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。本明細書で説明される実施形態は、部品の少なくとも一部分の形状に対応するように形作られた前駆体部品を形成することと、前駆体部品の周囲にジャケットを形成することとを含む。中子が、ジャケット付きの前駆体部品へと追加され、前駆体部品の材料が除去されてジャケット付き中子が形成される。或いは、ジャケット付きの中子は、前駆体部品を伴わずに形成されたジャケット及び／又は別途の中子形成プロセスで形成された中子を含む。ジャケットによって中子の周囲が鋳型の内壁から所定の厚さだけ離されるように、ジャケット付き中子が鋳型に対して配置され、部品がジャケット外壁の間に画成された１以上のジャケット付きキャビティにおいて鋳造される。溶融状態の部品材料が鋳型へと加えられるとき、中子の周囲及び鋳型の内壁が、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する。
【００１４】
図１が、本開示の実施形態を使用することができる部品を有している典型的な回転機械１０の概略図である。典型的な実施形態では、回転機械１０は、吸気セクション１２と、吸気セクション１２の下流に結合した圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に結合した燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６の下流に結合したタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に結合した排気セクション２０とを備えるガスタービンである。おおむね管状のケーシング３６が、吸気セクション１２、圧縮機セクション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のうちの１つ以上を少なくとも部分的に囲んでいる。別の実施形態では、回転機械１０は、本明細書に記載の内部通路を備えて形成された部品が好適な任意の回転機械である。更に、本開示の実施形態は、説明の目的のために回転機械の文脈において説明されるが、本明細書に記載の実施形態が、所定の外壁の厚さを備えて適切に形成される部品に関係するあらゆる文脈において適用可能であることを理解すべきである。
【００１５】
典型的な実施形態では、タービンセクション１８は、ロータシャフト２２を介して圧縮機セクション１４に結合する。本明細書に使用されるとき、用語「結合」が、構成要素間の直接の機械的接続、電気的接続及び／又は通信接続に限られず、複数の構成要素の間の間接的な機械的接続、電気的接続及び／又は通信接続も含み得ることに、注意すべきである。
【００１６】
ガスタービン１０の動作の際に、吸気セクション１２は、圧縮機セクション１４に向かって空気を導く。圧縮機セクション１４は、空気をより高い圧力及び温度へと圧縮する。より具体的には、ロータシャフト２２が、圧縮機セクション１４においてロータシャフト２２に結合した圧縮機ブレード４０の１以上の周状の列へと回転エネルギを与える。典型的な実施形態では、圧縮機ブレード４０の各列の前方に、空気の流れを圧縮機ブレード４０へと導くケーシング３６から半径方向内側へと延在している圧縮機ステータベーン４２の周状の列が位置している。圧縮機ブレード４０の回転エネルギが、空気の圧力及び温度を高める。圧縮機セクション１４は、圧縮された空気を燃焼器セクション１６へと吐出する。
【００１７】
燃焼器セクション１６において、圧縮された空気は、燃料と混合されて燃やされ、タービンセクション１８へと導かれる燃焼ガスを生む。より具体的には、燃焼器セクション１６は、１以上の燃焼器２４を備え、燃焼器２４において、例えば天然ガス及び／又は燃料油などの燃料が空気の流れへと注入され、燃料−空気混合物が燃やされてタービンセクション１８へと導かれる高温の燃焼ガスを生成する。
【００１８】
タービンセクション１８は、燃焼ガスの流れからの熱エネルギを機械的な回転エネルギへと変換する。より具体的には、燃焼ガスが、タービンセクション１８においてロータシャフト２２に結合したロータブレード７０の１以上の周状の列へと回転エネルギを与える。典型的な実施形態では、ロータブレード７０の各列の前方に、燃焼ガスをロータブレード７０へと導くケーシング３６から半径方向内側へと延在しているタービンステータベーン７２の周状の列が位置している。ロータシャフト２２をこれらに限られるわけではないが発電機及び／又は機械的な駆動の用途などの負荷（図示されていない）へと結合させることができる。使い尽くされた燃焼ガスは、タービンセクション１８から排気セクション２０へと下流に流れる。回転機械１０の構成部品が、部品８０として示されている。燃焼ガスの経路に最も近い部品８０は、回転機械１０の動作の際に高温に曝される。これに加え、或いはこれに代えて、部品８０は、所定の外壁の厚さを備えて適切に形成されるあらゆる部品を含む。
【００１９】
図２は、回転機械１０（図１に示す）での使用に関して例示される典型的な部品８０の概略の斜視図である。図３が、図２に示す線３−３に沿って得た部品８０の概略の断面である。図４が、図３に部位４として示された部品８０の一部分の概略の斜視断面図である。図２〜図４を参照すると、部品８０は、所定の厚さ１０４を有する外壁９４を備えている。更に、典型的な実施形態では、部品８０には、１以上の内部ボイド１００が画成されている。例えば、冷却用流体が、部品８０を高温の燃焼ガスよりも低い温度に保つうえで助けとなるように、回転機械１０の動作の最中に内部ボイド１００へと供給される。
【００２０】
部品８０は、部品材料７８から形成される。典型的な実施形態では、部品材料７８は、適切なニッケル基超合金である。別の実施形態では、部品材料７８は、コバルト基超合金、鉄基合金及びチタン基合金の１種以上である。他の代案の実施形態では、部品材料７８は、部品８０を本明細書に記載の通りに形成することのできる任意の適切な材料である。
【００２１】
典型的な実施形態では、部品８０は、ロータブレード７０又はステータベーン７２のうちの１つである。別の実施形態では、部品８０は、本明細書に記載の通りに所定の外壁の厚さを備えて形成されることができる回転機械１０の他の適切な部品である。更に別の実施形態では、部品８０は、所定の外壁の厚さを備えて適切に形成される任意の適切な用途のための任意の部品である。
【００２２】
典型的な実施形態では、ロータブレード７０又はステータベーン７２は、正圧側７４と、反対側の負圧側７６とを備える。正圧側７４及び負圧側７６の各々は、前縁８４から反対側の後縁８６まで延在している。加えて、ロータブレード７０又はステータベーン７２は、根元端８８から反対側の先端９０まで延在している。部品８０の長手軸８９が、根元端８８と先端９０との間に画成される。別の実施形態では、ロータブレード７０又はステータベーン７２は、本明細書に記載の所定の外壁の厚さを備えて形成されることができる任意の適切な構成を有する。
【００２３】
外壁９４は、部品８０の外面９２を少なくとも部分的に画成する。典型的な実施形態では、外壁９４は、前縁８４と後縁８６との間を周状に延在するとともに、根元端８８と先端９０との間を長手方向に延在している。別の実施形態では、外壁９４は、部品８０が部品８０の所期の目的に機能することのできる任意の適切な範囲まで延在する。外壁９４は、部品材料７８から形成される。
【００２４】
加えて、特定の実施形態では、部品８０は、所定の厚さ１０７を有する内壁９６を備える。内壁９６は、外壁９４の内側に配置され、１以上の内部ボイド１００は、内壁９６によって少なくとも部分的に画成され、内壁９６の内側にある１以上のプレナム１１０を含む。典型的な実施形態では、各々のプレナム１１０は、根元端８８から先端９０のすぐ近くまで延在する。別の実施形態では、各々のプレナム１１０は、部品８０を本明細書に記載の通り形成することのでき適切な範囲まで、部品８０内に延在する。典型的な実施形態では、１以上のプレナム１１０は、複数のプレナム１１０を含み、各々のプレナム１１０は、内壁９６と、正圧側７４と負圧側７６との間を延在する１以上の仕切り壁９５とによって画成されている。別の実施形態では、１以上の内部ボイド１００は、適宜画成される任意の数のプレナム１１０を含む。内壁９６は、部品材料７８から形成される。
【００２５】
更に、ある実施形態では、１以上の内部ボイド１００が、内壁９６と外壁９４との間に画成される１以上のチャンバ１１２も含むように、内壁９６の少なくとも一部分が、外壁９４の少なくとも一部分に隣接して周方向及び長手方向に延在し、オフセット距離９８によって外壁９４の少なくとも一部分から離れている。
【００２６】
典型的な実施形態では、１以上のチャンバ１１２は、各々が外壁９４、内壁９６及び１以上の仕切り壁９５によって画成される複数のチャンバ１１２を含む。別の実施形態では、１以上のチャンバ１１２は、適宜画成される任意の数のチャンバ１１２を含む。典型的な実施形態では、内壁９６には、各々のチャンバ１１２が１以上のプレナム１１０に連通するように、内壁９６を貫いて延在する複数の開口１０２が画成される。
【００２７】
典型的な実施形態では、オフセット距離９８は、プレナム１１０を通って供給されて内壁９６に画成された開口１０２を通って放射される冷却用流体による外壁９４の効果的な衝突冷却を促進するように選択される。例えば、これに限られるわけではないが、オフセット距離９８は、外壁９４のそれぞれの部分における局所的な冷却の要件を促進するために、部品８０に沿って周方向及び／又は長手方向において変化する。別の実施形態では、部品８０は、衝突冷却のための構成ではなく、オフセット距離９８は、適宜選択される。
【００２８】
特定の実施形態では、１以上の内部ボイド１００は、内壁９６によって少なくとも部分的に画成される１以上の戻りチャネル１１４を更に含む。各々の戻りチャネル１１４は、各々の戻りチャネル１１４が外壁９４の衝突冷却に用いられた流体のための戻りの流体の流路を提供するように、１以上のチャンバ１１２に連通する。典型的な実施形態では、各々の戻りチャネル１１４は、根元端８８から先端９０のすぐ近くまで延在する。別の実施形態では、各々の戻りチャネル１１４は、部品８０を本明細書に記載の通り形成することのでき適切な範囲まで、部品８０内に延在する。典型的な実施形態では、１以上の戻りチャネル１１４は、各々がチャンバ１１２のうちの１つに隣接する内壁９６によって画成される複数の戻りチャネル１１４を含む。別の実施形態では、１以上の戻りチャネル１１４は、適宜画成される任意の数の戻りチャネル１１４を含む。
【００２９】
例えば、ある実施形態では、冷却用流体は、部品８０の根元端８８を通ってプレナム１１０へと供給される。冷却用流体がおおむね先端９０に向かって流れるとき、冷却用流体の一部が、開口１０２を通ってチャンバ１１２へと押し出され、外壁９４に衝突する。その後に、使用後の冷却用流体は、戻りチャネル１１４へと流入し、おおむね根元端８８に向かって流れ、部品８０から流出する。いくつかのそのような実施形態では、１以上のプレナム１１０、１以上のチャンバ１１２及び１以上の戻りチャネル１１４の配置は、使用後の冷却用流体が燃焼器セクション１６（図１に示す）の上流において回転機械１０を通過する作動流体の流れへと戻されるように、回転機械１０の冷却回路の一部分を形成する。プレナム１１０及びチャンバ１１２を通過する衝突の流れ、並びにチャネル１１４を通過する戻りの流れが、部品８０がロータブレード７０及び／又はステータベーン７２である実施形態に関して説明されているが、本開示が、回転機械１０の任意の適切な部品８０、並びに閉回路である流体の流れが部品を通過するために適した任意の他の用途向けの任意の適切な部品８０のためのプレナム１１０、チャンバ１１２及び戻りチャネル１１４からなる回路を想定していることを理解すべきである。そのような実施形態は、使用後の冷却用流体を部品８０からタービンセクション１８における作動流体へと直接排出する冷却システムと比べ、回転機械１０の動作効率の向上をもたらす。別の実施形態では、１以上の内部ボイド１００は、戻りチャネル１１４を含まない。例えば、これに限られるわけではないが、外壁９４が、外壁９４を貫いて延在する開口（図示せず）を備え、冷却用流体が、外壁の開口を通って作動流体へと排出され、外面９２のフィルム冷却を促進する。他の代案の実施形態では、部品８０が、戻りチャネル１１４及び外壁９４を貫いて延在する開口（図示せず）の両方を備え、冷却用流体の第１の部分が、燃焼器セクション１６（図１に示す）の上流において回転機械１０を通過する作動流体の流れへと戻され、冷却用流体の第２の部分が、外壁の開口を通って作動流体へと排出され、外面９２のフィルム冷却を促進する。
【００３０】
１以上の内部ボイド１００は、ロータブレード７０又はステータベーン７２のうちの１つである部品８０の冷却に用いられるプレナム１１０、チャンバ１１２及び戻りチャネル１１４を含むものとして示されているが、別の実施形態では、部品８０は、任意の適切な用途のための任意の適切な部品であり、部品８０が部品８０について意図された目的に機能することのできる任意の適切な数、種類及び配置の内部ボイド１００を含むことを理解すべきである。
【００３１】
とくに図４を参照すると、特定の実施形態では、外壁９４は、より厚い外壁を有する部品と比べて少ない量の冷却用流体の流れで外壁９４の衝突冷却を促進するように所定の厚さ１０４を有する。別の実施形態では、外壁の厚さ１０４は、部品８０が部品８０の所期の目的に機能することのできる任意の適切な厚さである。特定の実施形態では、外壁の厚さ１０４は、外壁９４に沿って変化する。別の実施形態では、外壁の厚さ１０４は、外壁９４に沿って一定である。
【００３２】
ある実施形態では、開口１０２は各々、実質的に円形の断面を有する。別の実施形態では、開口１０２は各々、実質的に卵形の断面を有する。他の代案の実施形態では、開口１０２は各々、開口１０２が本明細書に記載の通りに機能することのできる任意の適切な形状を有する。
【００３３】
図５が、図２〜図４に示す部品８０の形成に用いることができる典型的な前駆体部品５８０の概略の斜視図である。図６が、図４に示す部品８０の一部分に対応する図５の線６−６に沿って得た前駆体部品５８０の一部分の概略の斜視断面図である。図２〜図６を参照すると、前駆体部品５８０は、前駆体材料５７８から形成され、部品８０の少なくとも一部分の形状に対応する形状を有する。より具体的には、特定の実施形態では、前駆体部品５８０は、前駆体部品５８０の外壁５９４にこの外壁５９４を貫いて延在する１以上の外壁開口５２０が画成されている点を除き、部品８０の形状に対応する形状を有する。換言すると、外壁５９４は、他の点では部品８０の外壁９４の形状に対応しているが、１以上の外壁開口５２０は、部品８０の外壁９４の特徴に対応していない。別の実施形態では、外壁９４は、例えば上述のように部品８０の外面９２のフィルム冷却を促進するために、外壁９４を貫いて延在する開口（図示せず）を備え、前駆体部品の外壁開口５２０は、外壁９４を貫いて画成される開口に対応するような位置及び形状とされる。他の代案の実施形態では、前駆体部品５８０が、１以上の外壁開口５２０を含まない。
【００３４】
更に、ある実施形態では、外壁５９４の厚さ５０４が、本明細書で説明されるように外壁５９４へと適用されるジャケット７００の厚さ７０６の２倍だけ外壁９４の厚さ１０４よりも減らされる。或いは、厚さ５０４は、厚さ１０４と比べて減らされない。加えて、ある実施形態では、内壁５９６の厚さ５０７が、本明細書で説明されるように内壁５９６へと適用されるジャケット７００の厚さ７０６の２倍だけ内壁９６の厚さ１０７よりも減らされる。或いは、厚さ５０７は、厚さ１０７と比べて減らされない。
【００３５】
例えば、部品８０が（図１に示される）ロータブレード７０又はステータベーン７２のうちの１つである典型的な実施形態では、前駆体部品５８０は、部品８０の正圧側７４、負圧側７６、根元端８８、先端９０、前縁８４及び後縁８６に対応するように形作られた正圧側５７４及び反対側の負圧側５７６、第１の端部５８８及び反対側の第２の端部５９０、並びに前縁５８４及び反対側の後縁５８６を備える。
【００３６】
加えて、前駆体部品５８０は、部品８０の１以上のボイド１００に対応する形状を有する１以上の内部ボイド５００を含む。例えば、典型的な実施形態では、前駆体部品５８０は、部品８０の１以上のプレナム１１０、１以上のチャンバ１１２及び１以上の戻りチャネル１１４に対応する１以上のプレナム５１０、１以上のチャンバ５１２及び１以上の戻りチャネル５１４を含む。更に、前駆体部品５８０は、部品８０の内壁９６に対応する内壁５９６と、部品８０の開口１０２に対応する内壁５９６に画成された内壁開口５０２とを備える。別の実施形態では、内壁５９６は、内壁開口５０２を含まない。例えば、これに限られるわけではないが、部品８０が、当初は内壁開口１０２を備えずに形成され、内壁開口１０２は、これらに限られるわけではないが機械的な穿孔、電気放電加工、又はレーザ穿孔などの後続のプロセスで部品８０へと追加される。ある実施形態では、前駆体部品５８０は、部品８０の１以上の仕切り壁９５に対応する正圧側５７４と負圧側５７６との間を少なくとも部分的に延在する１以上の仕切り壁５９５を更に備える。例えば、図示の実施形態では、各々の仕切り壁５９５は、正圧側５７４の外壁５９４から負圧側５７６の外壁５９４まで延在している。別の実施形態では、１以上の仕切り壁５９５が、正圧側５７４の内壁５９６から負圧側５７６の内壁５９６まで延在する。これに加え、或いはこれに代えて、１以上の仕切り壁５９５は、正圧側５７４の内壁５９６から外壁５９４まで延在し、更には／或いは負圧側５７６の内壁５９６から外壁５９４まで延在する。
【００３７】
加えて、前駆体部品５８０は、前駆体部品５８０の外面５９２を少なくとも部分的に画成する外壁５９４を備える。内壁５９６が、外壁５９４の少なくとも一部分に隣接して周方向及び長手方向に延在し、部品８０のオフセット距離９８に対応するオフセット距離５９８だけ外壁５９４の少なくとも一部分から離れている。外壁５９４及び外面５９２の形状は、典型的な実施形態では外壁５９４が外壁５９４に画成されて外壁５９４を貫いて延在する１以上の外壁開口５２０を更に含む点を除き、部品８０の外壁９４及び外面９２の形状に対応する。上述のように、外壁９４が外壁９４を貫いて延在する開口を備える別の実施形態では、外壁開口５２０は、外壁９４を貫いて延在する開口に位置及び形状に関して対応する。特定の実施形態では、１以上の外壁開口５２０は、本明細書で説明される通り、部品８０の形成に用いられる中子８００（図８に示される）と鋳型１０００（図１０に示される）との間のオフセットの維持を促進する１以上の離間構造７２０（図７に示される）の形成を促進する。別の実施形態では、前駆体部品５８０は、外壁開口５２０を含まず、１以上の離間構造は、本明細書で説明される通り、他の適切な方法によって形成される。
【００３８】
別の実施形態では、部品８０は、任意の適切な用途のための任意の適切な部品であり、前駆体部品５８０は、特定の実施形態では外壁５９４が部品８０の外壁９４の特徴に対応しない１以上の外壁開口５２０を備える点を除き、そのような部品８０の形状に対応する形状を有する。
【００３９】
典型的な実施形態では、外壁開口５２０は各々、外面５９２に画成された第１の端部５２２から、外壁５９４の外面５９２の反対側の第２の表面５９３に画成された第２の端部５２４まで延在している。特定の実施形態では、第２の端部５２４における外壁開口５２０の直径５２６は、本明細書で説明されるように、外壁５９４へと適用されたジャケット７００（図７に示す）が外壁開口５２０の第２の端部５２４において蓋７２２（図７に示す）を形成することができるように選択される。或いは、第１の端部５２２における外壁開口５２０の直径５２６が、外壁５９４へと適用されたジャケット７００が外壁開口５２０の第１の端部５２２において蓋７２２を形成することができるように選択される。典型的な実施形態では、外壁開口５２０は各々、外壁５９４を貫いておおむね円錐台の形状を画成する。別の実施形態では、各々の外壁開口５２０は、外壁開口５２０が本明細書に記載の通りに機能することのできる任意の適切な形状を画成する。蓋７２２は、部品８０が形成されるときに開口５２０に対応する開口が外壁５９４に形成されることを防止する。上述のように、外壁５９４が外壁５９４を貫いて延在する開口を備える別の実施形態では、外壁開口５２０は、蓋７２２が形成されないように開口に対応するサイズを有し、外壁５９４を貫いて延在する開口を後で形成できる。
【００４０】
ある実施形態では、前駆体部品５８０は、少なくとも一部分が適切な付加製造プロセスを使用して形成され、前駆体材料５７８は、前駆体部品５８０の付加製造を促進するように選択される。例えば、前駆体部品５８０のコンピュータ設計モデルが、部品８０のコンピュータ設計モデルから作り出され、ある実施形態では、前駆体部品５８０のコンピュータ設計モデルにおいて上述のように外壁の厚さ５０４が減らされ、且つ／又は外壁開口５２０が追加される。前駆体部品５８０のためのコンピュータ設計モデルが、前駆体部品５８０の第１の端部５８８と第２の端部５９０との間の一連の薄い平行な平面へとスライスされる。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、前駆体部品５８０を形成するために、モデルのスライスに従って第１の端部５８８から第２の端部５９０へと前駆体材料５７８の順次の層を堆積させる。３つのそのような代表的な層が、層５６６、５６７及び５６８として示されている。
【００４１】
いくつかのそのような実施形態では、前駆体材料５７８は、フォトポリマーであるように選択され、前駆体材料５７８の順次の層は、ステレオリソグラフィプロセスを使用して堆積させられる。或いは、前駆体材料５７８は、熱可塑性物質であるように選択され、前駆体材料５７８の順次の層は、融合フィラメント製造プロセス、インクジェット／粉末床プロセス、選択的熱焼結プロセス及び選択的レーザ焼結プロセスの１以上を使用して堆積させられる。これに加え、或いはこれに代えて、前駆体材料５７８は、任意の適切な材料であるように選択され、前駆体材料５７８の順次の層は、本明細書に記載の前駆体部品５８０を形成できる任意の適切なプロセスを使用して堆積させられる。特定の実施形態では、前駆体部品５８０が、図１２に関して本明細書で広く説明されるように、別々に付加製造された後に適宜一体に結合させられる複数の部分から形成されることを理解すべきである。
【００４２】
特定の実施形態では、付加製造プロセスによる前駆体部品５８０の形成は、他の方法では達成することができない非線形性、構造的な複雑さ、精密さ及び／又は再現性を有する前駆体部品５８０を形成できる。したがって、付加製造プロセスによる前駆体部品５８０の形成は、対応する高い非線形性、構造的な複雑さ、精密さ及び／又は再現性を有する中子８００（図８に示す）、したがって部品８０の相補的な形成を可能にする。これに加え、或いはこれに代えて、付加製造プロセスを用いた前駆体部品５８０の形成は、鋳型での部品８０の初期の形成後の別途のプロセスでは部品８０に確実に追加することが不可能である内部ボイド５００を形成できる。更に、ある実施形態では、フォトポリマー又は熱可塑性物質である前駆体材料５７８を用いた付加製造プロセスによる前駆体部品５８０の形成は、金属の部品材料７８を用いた付加製造による部品８０の直接的な形成と比べて、部品８０の製造に必要なコスト及び／又は時間を削減する。
【００４３】
別の実施形態では、前駆体部品５８０は、前駆体部品５８０が本明細書に記載の通りに機能することのできる適宜形成される。例えば、これに限られるわけではないが、ろうなどの適切なパターン材料が、前駆体部品５８０を形成するために適切なパターンダイへと注入される。やはり、特定の実施形態では、前駆体部品５８０が、図１２に関して本明細書で広く説明されるように、別々に形成された後に適宜一体に結合させられる複数の部分から形成されることを理解すべきである。
【００４４】
図７が、前駆体部品５８０に結合した典型的なジャケット７００を含む典型的なジャケット付き前駆体部品７８０の一部分の概略の斜視断面図である。図４〜図７を参照すると、特定の実施形態では、ジャケット７００は、前駆体部品５８０の表面の少なくとも一部分に隣接したジャケット材料７７８の１以上の層を含む。例えば、典型的な実施形態では、ジャケット７００は、外壁５９４の外面５９２に隣接した第１のジャケット外壁７９２と、反対側の第２の表面５９３に隣接した第２のジャケット外壁７９３とを含み、第２のジャケット外壁７９３は、第１のジャケット外壁７９２よりも内側に位置する。ジャケット外壁７９２及び７９３は、それぞれ前駆体部品の外壁５９４の外面５９２及び第２の表面５９３に対応する形状を有する。更に、ジャケット外壁７９２及び７９３は、本明細書で説明される通り、中子８００の周囲８０６を部品８０の形成に使用される鋳型１０００（図１１に示す）の内壁１００２から外壁９４の厚さ１０４だけ離すように構成されている。
【００４５】
例えば、典型的な実施形態では、第１のジャケット外壁７９２は、第１のジャケット外壁７９２が外壁開口５２０の第２の端部５２４において第２のジャケット外壁７９３に局所的に結合するように、外壁開口５２０に隣接するジャケット材料７７８を含む。第１の端部５２２における外壁開口５２０の直径５２６が、外壁開口５２０の第１の端部５２２に蓋７２２が形成されるように選択されている別の実施形態では、第１のジャケット外壁７９２が、外壁開口５２０の第１の端部５２２において第２のジャケット外壁７９３に局所的に結合する。各々のジャケット付きの外壁開口５２０は、周囲８０６を内壁１００２から厚さ１０４だけ離すように構成されたジャケット７００の離間構造７２０をそれぞれ画成する。ジャケット外壁７９２及び７９３は、各々の外壁開口５２０の第１の端部５２２又は第２の端部５２４のいずれかにそれぞれの蓋７２２を画成するように協働し、蓋７２２は、対応する離間構造７２０を更に画成する。上述のように、外壁５９４が外壁５９４を貫いて延在する開口を備える別の実施形態では、外壁開口５２０は、蓋７２２が離間構造７２０の一部として形成されることがないように外壁５９４の開口に対応するサイズを有する。
【００４６】
より具体的には、第１のジャケット外壁７９２及び第２のジャケット外壁７９３は、離間構造７２０の近傍以外の位置において外壁５９４の厚さ５０４だけ離される。特定の実施形態では、上述したように、第１のジャケット外壁７９２、第２のジャケット外壁７９３及び外壁５９４の組合せの厚さ７０４が、部品８０の外壁９４の厚さ１０４に対応するように、外壁５９４の厚さ５０４が、ジャケット７００の厚さ７０６の２倍だけ外壁９４の厚さ１０４よりも減らされる。或いは、厚さ５０４が厚さ１０４と比べて減らされず、第１のジャケット外壁７９２、第２のジャケット外壁７９３及び外壁５９４の組合せの厚さ７０４が、部品８０の外壁９４の厚さ１０４にほぼ対応するように、ジャケット７００の厚さ７０６が、厚さ５０４と比べて比較的小さい。同様に、特定の実施形態では、上述したように、第１のジャケット内壁７９７、第２のジャケット内壁７９９及び内壁５９６の組合せの厚さが、部品８０の内壁９６の厚さ１０７に対応するように、内壁５９６の厚さ５０７が、ジャケット７００の厚さ７０６の２倍だけ内壁９６の厚さ１０７よりも減らされる。或いは、厚さ５０７が厚さ１０７と比べて減らされず、第１のジャケット内壁７９７、第２のジャケット内壁７９９及び内壁５９６の組合せの厚さが、部品８０の内壁９６の厚さ１０７にほぼ対応するように、ジャケット７００の厚さ７０６が、厚さ５０７と比べて比較的小さい。
【００４７】
別の実施形態では、１以上の離間構造７２０は、任意の適切な構造を有する。例えば、これに限られるわけではないが、１以上の離間構造７２０は、前駆体部品５８０の外壁開口５２０を交差するチャネルとして形成するなどにより、ジャケット外壁７９２及び７９３の間の格子として形成される。別の例では、これに限られるわけではないが、前駆体部品５８０は、外壁開口５２０を含まない。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット外壁７９２及び７９３は、第１のジャケット外壁７９２がそれぞれの離間構造７２０を形成すべく第２のジャケット外壁７９３に局所的に結合するように、外壁５９４を局所的につぶす金属スタンプ（図示せず）を使用して互いに局所的に結合させられる。第１のジャケット外壁７９２及び第２のジャケット外壁７９３は、離間構造７２０の近傍以外の位置において、外壁５９４の厚さ５０４だけ離され、すなわち部品８０の外壁９４の厚さ１０４へと離される。いくつかの他のそのような実施形態では、ジャケット外壁７９２及び７９３は、第１のジャケット外壁７９２をそれぞれの離間構造７２０を形成すべく第２のジャケット外壁７９３に局所的に結合させるように、外壁５９４を局所的につぶす金属リベット（図示せず）を使用して互いに局所的に結合させられる。第１のジャケット外壁７９２及び第２のジャケット外壁７９３は、離間構造７２０の近傍以外の位置において、外壁５９４の厚さ５０４だけ離され、したがって上述のように、組合せの厚さ７０４が、少なくともほぼ部品８０の外壁９４の厚さ１０４に対応する。他の代案の実施形態では、ジャケット７００は、ジャケット７００が本明細書に記載の通りに機能することのできる適宜、周囲８０６を内壁１００２（図１１に示す）から厚さ１０４だけ離すように構成される。
【００４８】
やはり典型的な実施形態では、ジャケット材料７７８は、第２のジャケット外壁７９３よりも内側に位置する反対向きのジャケット内壁７９７及び７９９を形成するために、内壁５９６の反対向きの表面５９７及び５９９に隣接して位置する。更に典型的な実施形態では、ジャケット材料７７８は、ジャケット材料７７８によって覆われる内壁の開口５０２が内壁５９６を貫いて延在するように、内壁の開口５０２に隣接する内壁５９６に隣接して位置する。更に、特定の実施形態では、ジャケット付き前駆体部品７８０は、部品８０の１以上のボイド１００に対応する形状を有する１以上の内部ボイド５００を依然として画成する。例えば、典型的な実施形態では、ジャケット付き前駆体部品７８０は、１以上のプレナム５１０、１以上のチャンバ５１２及び１以上の戻りチャネル５１４（図５に示す）を含む。ある実施形態では、ジャケット７００は、仕切り壁５９５（図５に示す）の反対向きの表面にも隣接して位置する。これに加え、或いはこれに代えて、ジャケット７００は、ジャケット付き前駆体部品７８０が本明細書に記載の通りに機能することのできる前駆体部品５８０の表面の任意の適切な部分に隣接して位置する。
【００４９】
典型的な実施形態では、ジャケット７００は、実質的に一様な厚さ７０６を有する。別の実施形態では、厚さ７０６は、ジャケット７００の少なくともいくつかの部分において異なる。特定の実施形態では、厚さ７０６は、外壁の厚さ５０４と比べて小さくなるように選択される。ある実施形態では、厚さ７０６は、本明細書で説明される通り、第１のジャケット外壁７９２と第２のジャケット外壁７９３とによって画成される組合せの厚さ７０４が、それらの間に前駆体材料５７８が位置しない場合にも維持されるように、離間構造７２０及び／又はジャケット７００の他の部分が少なくとも最小限の選択された構造的剛性をもたらすようにも選択される。
【００５０】
特定の実施形態では、ジャケット材料７７８は、溶融状態の部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収されることが可能であるように選択される。例えば、部品材料７８は合金であり、ジャケット材料７７８は、この合金の１以上の構成材料である。更に、ある実施形態では、ジャケット材料７７８は、本明細書で説明される通り、順次の層にて前駆体部品５８０上に配置された複数の材料を含む。
【００５１】
例えば、典型的な実施形態では、部品材料７８は、ニッケル基超合金であり、ジャケット材料７７８は、溶融状態の部品材料７８が鋳型１０００（図１０に示す）へと導入されたときにジャケット材料７７８が部品材料７８に適合するように、実質的にニッケルである。別の実施形態では、部品材料７８は、任意の適切な合金であり、ジャケット材料７７８は、溶融状態の合金に適合する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、ジャケット材料７７８が、実質的にコバルトである。別の例として、部品材料７８は、鉄基合金であり、ジャケット材料７７８が、実質的に鉄である。別の例として、部品材料７８は、チタン基合金であり、ジャケット材料７７８が、実質的にチタンである。
【００５２】
特定の実施形態では、厚さ７０６は、溶融状態の部品材料７８が鋳型１０００へと導入されたときにジャケット材料７７８が部品材料７８によって実質的に吸収されるように充分に薄い。例えば、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット材料７７８は、部品材料７８が冷めた後にジャケット材料７７８を部品材料７８から境界付ける不連続の境界が存在しないように、部品材料７８によって実質的に吸収される。更に、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット７００は、部品材料７８が冷めた後にジャケット材料７７８が部品材料７８内に実質的に一様に分布するように、実質的に吸収される。例えば、中子８００（図８に示す）の付近のジャケット材料７７８の濃度が、部品８０内の他の位置におけるジャケット材料７７８の濃度と比べて、検知可能なほどには高くない。例えば、これに限られるわけではないが、ジャケット材料７７８がニッケルであり、部品材料７８がニッケル基超合金であり、部品材料７８が冷めた後に中子８００の付近により高いニッケル濃度が検出可能に残ることがなく、形成された部品８０のニッケル基超合金の全体にわたって実質的に一様なニッケルの分布がもたらされる。
【００５３】
別の実施形態では、厚さ７０６は、ジャケット材料７７８が部品材料７８によって実質的に吸収されるのではないように選択される。例えば、ある実施形態では、ジャケット材料７７８は、部品材料７８が冷めた後にジャケット材料７７８が部品材料７８内に実質的に一様には分布していないように、部品材料７８によって部分的に吸収される。例えば、中子８００の付近のジャケット材料７７８の濃度が、部品８０内の他の位置におけるジャケット材料７７８の濃度と比べて、検知可能に高い。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット材料７７８は、部品材料７８によって非実質的に吸収され、すなわち最大でもわずかにしか吸収されず、したがって部品材料７８が冷めた後に、不連続な境界がジャケット材料７７８を部品材料７８から境界付けている。これに加え、或いはこれに代えて、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット材料７７８が、部品材料７８によって非実質的に吸収され、すなわち最大でもわずかにしか吸収されず、したがって少なくとも中子８００に近いジャケット７００の一部分及び／又は少なくとも内壁１００２に近いジャケット７００の一部分が、部品材料７８が冷めた後も元のままである。
【００５４】
ある実施形態では、ジャケット７００は、ジャケット７００の選択された厚さ７０６が達成されるまでジャケット材料７７８が前駆体部品５８０上に堆積させられるように、めっきプロセスによって前駆体部品５８０の表面の少なくとも一部分に形成される。例えば、ジャケット材料７７８は、金属であり、適切な金属めっきプロセスで前駆体部品５８０上に堆積させられる。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット材料７７８は、無電解めっきプロセスで前駆体部品５８０上に堆積させられる。これに加え、或いはこれに代えて、ジャケット材料７７８は、電気めっきプロセスで前駆体部品５８０上に堆積させられる。別の実施形態では、ジャケット材料７７８は、任意の適切な材料であり、ジャケット７００は、ジャケット７００が本明細書に記載の通りに機能することのできる任意の適切なめっきプロセスによって前駆体部品５８０上に形成される。
【００５５】
特定の実施形態では、ジャケット材料７７８は、順次の層にて前駆体部品５８０上に配置された複数の材料を含む。例えば、前駆体材料５７８が、熱可塑性物質であり、ジャケット材料７７８の最初の層が、前駆体材料５７８への無電解めっきの付着を促進するように選択された第１の金属合金であり、ジャケット材料７７８の後続の層が、ジャケット材料７７８の先行の層への電気めっきを促進するように選択された第２の金属合金である。いくつかのそのような実施形態では、第１及び第２の金属合金の各々は、ニッケルの合金である。他の実施形態では、前駆体材料５７８は、任意の適切な材料であり、ジャケット材料７７８は、任意の適切な複数の材料であり、ジャケット７００は、ジャケット７００が本明細書に記載の通りに機能することのできる任意の適切なプロセスによって前駆体部品５８０上に形成される。
【００５６】
特定の実施形態では、ジャケット付き前駆体部品７８０は、単一の前駆体部品５８０から形成される。別の実施形態では、ジャケット付き前駆体部品７８０は、単一的に形成されたものではない前駆体部品５８０から形成される。例えば、図１２が、図２に示す部品８０の形成に用いることができる別の典型的なジャケット付き前駆体部品７８０の一部分の概略の斜視分解図である。図示の実施形態では、ジャケット付き前駆体部品７８０は、別々に形成されて互いに結合させられた複数の部分１２８０から形成された前駆体部品５８０を含む。
【００５７】
より具体的には、図示の実施形態では、前駆体部品の各々の部分１２８０は、外壁部分１２９４を含んでおり、複数の外壁部分１２９４が、複数の合わせ面１２０２において互いに結合して、前駆体部品の外壁５９４を形成するように構成されている。ジャケット材料７７８が、ジャケット７００の外壁７９２及び７９３を形成すべく各々の外壁部分１２９４へと適用される。特定の実施形態では、ジャケット材料７７８は、合わせ面１２０２には適用されない。例えば、ある実施形態では、ジャケット材料７７８が、上述の通りのめっきプロセスにおいて前駆体部品の各々の部分１２８０へと適用され、マスキング材料が、最初に各々の合わせ面１２０２へと適用され、合わせ面１２０２へのジャケット材料７７８の付着を妨げる。別の実施形態では、合わせ面１２０２へのジャケット材料７７８の適用が、任意の適切な方法を使用して妨げられる。更に、ある実施形態では、ジャケット材料７７８の適用が、合わせ面１２０２に加え、或いは合わせ面１２０２に代えて、前駆体部品５８０の他の選択された表面についても同様に妨げられる。
【００５８】
ある実施形態では、これに限られるわけではないが、別々に形成されてジャケットが適用された前駆体部品の複数の部分１２８０から前駆体部品５８０及びジャケット付き前駆体部品７８０を形成することで、比較的高い構造的な複雑性を有する前駆体部品５８０の選択された領域へのジャケット７００の正確且つ／又は反復可能な適用が容易になる。一例として、ある実施形態では、内部ボイド５００（図７に示す）のうちの１つが、前駆体部品の内壁５９６及び／又は仕切り壁５９５の所定の部分によって境界付けられた内部パイプを画成する。内部パイプは、前駆体部品５８０において或る深さまで延在しており、そのような深さでは、選択されためっきプロセスが、単一の前駆体部品５８０の前駆体部品内壁５９６及び／又は仕切り壁５９５の指定の部分にジャケット７００を確実に堆積させるためには有効でないと考えられる。したがって、前駆体部品５８０は、前駆体部品内壁５９６及び／又は仕切り壁５９５の指定の部分がそれらの深さの全体にわたって露出されるように、１対の別々に形成された「半パイプ」部分を備え、各々の半パイプ部分が、ジャケット７００で別々にめっきされた後に互いに結合させられ、ジャケット付き前駆体部品７８０が形成される。更に、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット材料７７８の適用時の合わせ面１２０２のマスキングが、ジャケット付き前駆体部品の部分１２８０の互いの結合を容易にする。別の実施形態では、ジャケット７００が、前駆体部品５８０の各部分を互いに結合させた後の組合せ済みの前駆体部品５８０上に形成される。
【００５９】
特定の実施形態では、ジャケット適用済みの部分１２８０を互いに結合させ、且つ／又はジャケット未適用の部分１２８０を互いに結合させ、互いに結合させた部分へとジャケット７００を適用することにより、ジャケット付き前駆体部品７８０を形成した後で、後述のように、ジャケット付き前駆体部品７８０の１以上の内部ボイド５００を中子材料８７８で満たし、中子８００を硬化させるべく焼成を行うことにより、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０（図８に示す）が形成される。別の実施形態では、中子８００が別途の中子形成プロセスで中子材料８７８から形成及び焼成され、ジャケット付きの部分１２８０が中子８００の周囲において結合させられることで、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０が形成される。
【００６０】
図７に戻ると、別の実施形態では、ジャケット７００は、適宜形成される。例えば、ジャケット７００は、前駆体部品５８０を含まないプロセスを使用して形成される。いくつかのそのような実施形態では、ジャケット７００は、少なくとも一部分が適切な付加製造プロセスを使用して形成され、ジャケット材料７７８は、ジャケット７００の付加製造を促進するように選択される。例えば、ジャケット７００のコンピュータ設計モデルが、上述のように、ジャケット７００の所定の厚さ７０６をコンピュータ設計モデルにおいて部品８０の選択された表面に隣接させて追加し、離間構造７２０を外壁９４内の選択された位置に追加し、その後に部品８０そのものをコンピュータ設計モデルから取り除くことで、部品８０のコンピュータ設計モデルから作り出される。ジャケット７００のコンピュータ設計モデルが、一連の薄い平行な平面へとスライスされ、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、ジャケット７００を形成するために、モデルのスライスに従ってジャケット７００の第１の端部から第２の端部へとジャケット材料７７８の順次の層を堆積させる。ある実施形態では、ジャケット材料７７８の順次の層は、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１以上を使用して堆積させられる。これに加え、或いはこれに代えて、ジャケット７００は、任意の適切な付加製造プロセスを使用して形成される。特定の実施形態では、ジャケット７００が、別々に付加製造された後に例えば別途形成された中子８００の周囲において適宜一体に結合させられる複数の部分から形成されることを理解すべきである。
【００６１】
特定の実施形態では、付加製造プロセスによるジャケット７００の形成は、他の方法では達成することができない非線形性、構造的な複雑さ、精密さ及び／又は再現性を有するジャケット７００を形成できる。したがって、付加製造プロセスによるジャケット７００の形成は、対応する高い非線形性、構造的な複雑さ、精密さ及び／又は再現性を有する中子８００（図８に示す）、したがって部品８０の相補的な形成を可能にする。これに加え、或いはこれに代えて、付加製造プロセスを用いたジャケット７００の形成は、鋳型での部品８０の初期の形成後の別途のプロセスでは部品８０に確実に追加することが不可能である内部ボイド５００を形成できる。更に、ある実施形態では、付加製造プロセスによるジャケット７００の形成は、部品材料７８を用いた付加製造による部品８０の直接的な形成と比べて、部品８０の製造に必要なコスト及び／又は時間を削減する。
【００６２】
図８が、ジャケット付き前駆体部品７８０の内部の典型的な中子８００を含む典型的なジャケット付き中子入り前駆体部品８８０の一部分の概略の斜視断面図である。より具体的には、中子８００が、中子８００の周囲８０６が第２のジャケット外壁７９３に対して結合するように、第２のジャケット外壁７９３の内側に配置されている。したがって、中子８００は、ジャケット付き前駆体部品７８０の１以上の内部ボイド５００内に位置する。例えば、典型的な実施形態では、中子８００は、ジャケット付き前駆体部品７８０の１以上のプレナム５１０、１以上のチャンバ５１２及び１以上の戻りチャネル５１４にそれぞれ位置する１以上のプレナム中子部分８１０、１以上のチャンバ中子部分８１２及び１以上の戻りチャネル中子部分８１４（図１０に示す）を含む。１以上のプレナム中子部分８１０、１以上のチャンバ中子部分８１２及び１以上の戻りチャネル中子部分８１４は、部品８０が形成されるときに１以上のプレナム１１０、１以上のチャンバ１１２及び１以上の戻りチャネル１１４をそれぞれ画成するように構成される。更に、典型的な実施形態では、中子８００は、ジャケット付き前駆体部品７８０の内壁の開口５０２に位置する内壁開口中子部分８０２を含み、内壁開口中子部分８０２は、部品８０の形成時に内壁の開口１０２を画成するように構成される。他の代案の実施形態では、内壁５９６は、内壁の開口５０２を備えておらず、したがって中子８００は、中子部分８０２を含まない。例えば、上述のように、部品８０が、当初は内壁の開口１０２を備えずに形成され、後のプロセスにおいて、部品８０に内壁の開口１０２が追加される。
【００６３】
中子８００は、中子材料８７８から形成される。典型的な実施形態では、中子材料８７８は、部品８０の形成に使用される部品材料７８の溶融状態に関係する高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。例えば、これらに限られるわけではないが、中子材料８７８は、シリカ、アルミナ及びムライトの１種以上を含む。更に、典型的な実施形態では、中子材料８７８は、１以上の内部ボイド１００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、これに限られるわけではないが、中子材料８７８は、これに限られるわけではないが適切な化学溶出プロセスなどの部品材料７８を実質的に劣化させ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。特定の実施形態では、中子材料８７８は、部品材料７８との適合性及び／又は部品材料７８からの除去可能性にもとづいて選択される。これに加え、或いはこれに代えて、中子材料８７８は、ジャケット材料７７８との適合性にもとづいて選択される。例えば、いくつかのそのような実施形態では、中子材料８７８は、中子の焼成時に中子８００及びジャケット７００が同じ割合で膨張することで、熱膨張の不一致に起因する中子の応力、割れ及び／又は他の損傷が軽減又は防止されるように、ジャケット材料７７８の熱膨張係数に合った熱膨張係数を有するように選択される。別の実施形態では、中子材料８７８は、部品８０を本明細書に記載の通りに形成することのできる任意の適切な材料である。
【００６４】
ある実施形態では、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０は、ジャケット付き前駆体部品７８０の１以上の内部ボイド５００を中子材料８７８で満たすことによって形成される。例えば、これに限られるわけではないが、中子材料８７８が、プレナム５１０、チャンバ５１２、開口５０２及び戻りチャネル５１４へとスラリとして注入され、次いで中子材料８７８がジャケット付き前駆体部品７８０内で乾燥及び焼成されて、中子８００が形成される。別の実施形態では、これに限られるわけではないが石英棒（図示されていない）の一部分などの別の耐火材料が、中子材料８７８の注入に先立って内壁の開口５０２へと挿入され、この別の耐火材料が、中子部分８０２を形成する。特定の実施形態では、別の耐火材料を使用して中子部分８０２を形成することは、部分８０２の小穴形状における中子材料８７８の割れの恐れを回避する。ある実施形態では、第２の端部５２４の蓋７２２が、中子材料８７８の離間構造７２０への進入又は他のかたちでの外壁５９４の外への流出を防止する。蓋７２２が外壁開口５２０の第１の端部５２２に形成されるいくつかの代案の実施形態では、中子８００の形成に先立ち、フィラー（図示せず）が、各々の離間構造７２０においてジャケット外壁７９３へと加えられる。より具体的には、後述されるフィラー１００８と同様に、フィラーが、第２のジャケット外壁７９３の形状が離間構造７２０の近傍の部品外壁９４の内部形状に対応するように、各々の離間構造７２０へと挿入される。例えば、これに限られるわけではないが、フィラーは、ろう材料である。いくつかのそのような実施形態では、フィラーは、溶融状態の部品材料７８が１以上のジャケット付きキャビティ９００へと導入された後にスラグとして鋳型１０００から除去される。いくつかのそのような実施形態では、フィラーは、中子８００の形成時に中子材料８７８の離間構造７２０への進入の防止を促進する。或いは、フィラーが使用されず、中子材料８７８が離間構造７２０へと或る程度まで進入することができる。上述のように外壁９４が外壁９４を貫いて延在する開口を備える他の代案の実施形態では、蓋７２２が存在せず、中子材料８７８が外壁５９４を貫く開口を画成するために外壁開口５２０へと流入することができる。
【００６５】
別の実施形態では、中子８００は、中子８００が本明細書に記載の通りに機能することのできる適宜形成及び配置される。例えば、これに限られるわけではないが、中子材料８７８が、別途のコア形成プロセスにおいて、適切な中子型（図示せず）へとスラリとして注入され、乾燥させられ、焼成されて、中子８００が形成される。いくつかのそのような実施形態では、例えば、ジャケット付き前駆体部品５８０の各部分が、別途形成された中子８００の周囲で結合させられ、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０が形成される。他のそのような実施形態では、例えば、ジャケット７００の各部分が、前駆体部品５８０から分離され、或いは前駆体部品５８０を使用せずに形成され、ジャケット７００の各部分が、別途形成された中子８００の周囲で結合させられ、ジャケット付き中子９８０が形成される。更に他の実施形態では、例えば、ジャケット７００が、前駆体部品５８０から分離され、或いは前駆体部品５８０を使用せずに形成され、中子材料８７８がジャケット７００へとスラリとして加えられ、ジャケット７００内で焼成され、ジャケット付き中子９８０における中子８００が形成される。
【００６６】
図９が、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０の前駆体部品５８０以外の部分を含む典型的なジャケット付き中子９８０の一部分の概略の斜視断面図である。特定の実施形態では、ジャケット付き中子９８０は、例えばジャケット付き中子入り前駆体部品８８０から前駆体材料５７８を酸化し、或いは「焼き尽くす」ことにより、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０から前駆体部品５８０を除去することによって形成される。例えば、典型的な実施形態では、前駆体部品外壁５９４、前駆体部品内壁５９６及び前駆体仕切り壁５９５が、ジャケット付き中子９８０を形成するためにジャケット付き中子入り前駆体部品８８０から除去される。別の実施形態では、ジャケット付き中子９８０が、上述のように、最初に前駆体部品５８０から分離され、或いは前駆体部品５８０を使用せずに形成されたジャケット７００から形成される。
【００６７】
ジャケット付き中子９８０は、１以上のジャケット付きキャビティ９００を内部に画成する。各々の１以上のジャケット付きキャビティ９００は、部品８０の対応する部分を形成するために溶融状態の部品材料７８を受け入れるように構成される。より具体的には、溶融状態の部品材料７８が、本明細書で説明されるように、中子８００及び／又は内壁１００２によって境界付けられた部品材料７８及びジャケット材料７７８によって部品８０の対応する部分が少なくとも部分的に画成されるように、１以上のジャケット付きキャビティ９００へと加えられ、冷まされる。
【００６８】
典型的な実施形態では、第１のジャケット外壁７９２及び第２のジャケット外壁７９３は、それらの間に１以上の外壁ジャケット付きキャビティ９９４として示される１以上のジャケット付きキャビティ９００を画成する。上述のように、ジャケット７００は、周囲８０６を部品外壁９４（図４に示す）の厚さ１０４だけ鋳型１０００（図１１に示す）の内壁１００２から離す。例えば、典型的な実施形態では、離間構造７２０は、第１のジャケット外壁７９２、第２のジャケット外壁７９３及び外壁ジャケット付きキャビティ９９４の組合せの厚さ９０４が、第１のジャケット外壁７９２、第２のジャケット外壁７９３及び前駆体部品外壁５９４の組合せの厚さ７０４に対応し、したがって部品外壁９４の厚さ１０４に対応するように、充分な剛性を有する。このようにして、１以上の外壁ジャケット付きキャビティ９９４の形状が、離間構造７２０の近傍以外の位置において部品８０の外壁９４の形状に対応する。
【００６９】
同様に、対向するジャケット内壁７９７及び７９９が、それらの間に１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６を画成する。ジャケット内壁７９７及び７９９が、部品８０の内壁９６の形状に対応する形状を画成するがゆえに、１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６の境界の付近のプレナム中子部分８１０の形状は、部品８０の内壁９６の形状に対応する。更に、ある実施形態では、部品の仕切り壁９５に対応する対向するジャケット仕切り壁が、それらの間に１以上の仕切り壁ジャケット付きキャビティ（図示されていない）を画成する。
【００７０】
別の実施形態では、ジャケット付き中子９８０が、任意の適切な用途に用いられる部品８０の任意の適切な部分に対応する形状を有する１以上のジャケット付きキャビティ９００を画成する。
【００７１】
特定の実施形態では、前駆体材料５７８は、ジャケット付き中子９８０を形成するためのジャケット付き中子入り前駆体部品８８０の内部からの前駆体部品５８０の除去を容易にするように選択される。いくつかのそのような実施形態では、前駆体材料５７８は、ジャケット材料７７８の融点よりも低い酸化又は自己発火温度を有するように選択される。例えば、ジャケット付き前駆体部品７８０の温度が、前駆体部品５８０が酸化され、或いはジャケット７００から焼き尽くされるように、前駆体材料５７８の酸化温度又はそれよりも高い温度へと高められる。更に、いくつかのそのような実施形態では、前駆体部品５８０が、少なくとも部分的にジャケット付き中子入り前駆体部品８８０における中子８００の焼成と同時に酸化させられる。或いは、前駆体材料５７８は、ジャケット付き中子入り前駆体部品８８０における中子８００の焼成よりも前に酸化及び／又はその他の方法で除去される。これに加え、或いはこれに代えて、前駆体材料５７８は、溶融させられてジャケット付き中子入り前駆体部品８８０の内部から排出される。
【００７２】
これに加え、或いはこれに代えて、前駆体材料５７８は、ジャケット材料７７８よりも柔らかい材料であるように選択され、前駆体部品５８０は、ジャケット付き前駆体部品７８０から機械加工によって除去される。例えば、機械式のルータ装置が、前駆体部品５８０の除去を促進すべく前駆体材料５７８を砕き、更には／或いは押し退けるために、ジャケット７００の中へと進められる。これに加え、或いはこれに代えて、前駆体材料５７８は、化学的な除去プロセスに適合するように選択され、前駆体部品５８０は、適切な溶剤を使用してジャケット７００から除去される。
【００７３】
別の実施形態では、前駆体材料５７８は、適宜ジャケット付き前駆体部品７８０の内部から前駆体部品５８０を除去することのできる任意の適切な材料である。他の代案の実施形態では、上述のように、ジャケット７００が前駆体部品５８０のいかなる使用も含まないプロセスによって形成され、したがってジャケット付き中子９８０を形成するために前駆体材料５７８を除去する必要がない。
【００７４】
典型的な実施形態では、中子８００は、上述のように、第２のジャケット内壁７９９の内側に位置する１以上のプレナム中子部分８１０と、第１のジャケット内壁７９７と第２のジャケット外壁７９３との間に位置する１以上のチャンバ中子部分８１２と、１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６を貫いて延在する内壁開口中子部分８０２とを含む。ある実施形態では、中子８００は、１以上の戻りチャネル中子部分８１４（図１０に示す）を更に含む。特定の実施形態では、ジャケット７００は、中子８００の複数の部分のお互いに対する配置及び後の鋳型１０００（図１０に示す）に対する配置を促進するジャケット付き中子９８０内の骨格構造を提供する。
【００７５】
別の実施形態では、中子８００は、部品８０が部品８０の所期の目的に機能することのできる１以上の内部ボイド１００の任意の他の適切な構成に対応するように構成される。
【００７６】
特定の実施形態では、ジャケット７００が、中子８００を構造的に補強し、したがってある実施形態では部品８０を形成するための補強されていない中子８００の製造、取り扱い及び使用に関連すると考えられる問題の可能性を軽減する。例えば、特定の実施形態では、中子８００は、割れ、亀裂及び／又は他の損傷の比較的高いリスクを免れない比較的脆いセラミック材料である。このように、いくつかのそのような実施形態では、ジャケット付き中子９８０の形成及び運搬は、ジャケットを持たない中子８００の使用と比べて、中子８００の損傷のリスクがはるかに低い。同様に、いくつかのそのような実施形態では、例えばジャケット付き中子９８０を鋳型材料のスラリに繰り返し浸すことなどにより、ジャケット付き中子９８０の周囲に適切な鋳型１０００（図１０に示す）を形成することは、ジャケットを持たない中子８００の使用と比べて、ジャケット付き中子９８０の損傷のリスクがはるかに低い。このように、特定の実施形態では、ジャケット付き中子９８０の使用は、ジャケットのない中子８００を用いた部品８０の形成と比べ、生み出される部品８０が許容できないものとなる恐れをはるかに少なくする。
【００７７】
図１０が、ジャケット付き中子９８０を含んでおり、図２〜図４に示す部品８０を形成するために使用することができる典型的な鋳型アセンブリ１００１の概略の斜視図である。図１１が、図９に示すジャケット付き中子９８０の一部分を含む図１０の線１１−１１に沿って得た鋳型アセンブリ１００１の一部分の概略の斜視断面図である。図２〜図４、１０及び１１を参照すると、鋳型アセンブリ１００１は、鋳型１０００に対して配置されたジャケット付き中子９８０を含む。鋳型１０００の内壁１００２が、鋳型１０００内に鋳型キャビティ１００３を定め、ジャケット付き中子９８０は、少なくとも部分的に鋳型キャビティ１００３に受け入れられる。より具体的には、内壁１００２は、部品８０の外形に対応する形状を定め、離間構造７２０の近傍以外の位置において部品８０の外形に対応する形状をやはり有している第１のジャケット外壁７９２が、内壁１００２に結合する。
【００７８】
加えて、ジャケット７００が、上述の通り、所定の厚さ１０４を有する外壁９４を形成するために溶融状態の部品材料７８をジャケット外壁７９２及び７９３の間に画成された１以上のジャケット付きキャビティ９００に受け入れることができるように、中子の周囲８０６を部品外壁９４の厚さ１０４だけ内壁１００２から離している。より具体的には、典型的な実施形態では、１以上の離間構造７２０が、離間構造７２０の近傍以外の位置における第１のジャケット外壁７９２、第２のジャケット外壁７９３及び外壁ジャケット付きキャビティ９９４の組合せの厚さ９０４を保つ。このようにして、第１のジャケット外壁７９２が内壁１００２に結合するとき、離間構造７２０は、１以上のチャンバ中子部分８１２の周囲８０６を内壁１００２に対して、組合せの厚さ９０４に対応し、したがって部品８０の外壁９４の厚さ１０４に対応するオフセット距離１００４に位置決めする。１以上の外壁ジャケット付きキャビティ９９４は、１以上の外壁ジャケット付きキャビティ９９４に隣接する中子の周囲８０６が鋳型１０００の内壁１００２と協働して厚さ１０４を有する部品８０の外壁９４を画成するように、溶融状態の部品材料７８を受け入れるように構成される。中子の周囲８０６と鋳型の内壁１００２との協働によって境界付けられた１以上の外壁ジャケット付きキャビティ９９４に隣接するジャケット材料７７８及び部品材料７８が、外壁９４を形成する。上述のように、ある実施形態では、例えば、ジャケット外壁７９２及び７９３のジャケット材料７７８が、溶融状態の部品材料７８によって実質的に吸収されて外壁９４を形成する一方で、他の実施形態では、例えば、ジャケット外壁７９２及び７９３が、外壁９４内で部品材料７８に隣接して少なくとも部分的に元のまま残る。
【００７９】
更に、上述のように、中子８００は、鋳型キャビティ１００３内に配置されたジャケット付き中子９８０の中子８００が部品８０の形成時に部品８０内の１以上の内部ボイド１００を画成するよう、部品８０の１以上の内部ボイド１００の形状に対応するように形作られる。例えば、典型的な実施形態では、１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６が、１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６に隣接する１以上のプレナム中子部分８１０、１以上のチャンバ中子部分８１２及び／又は内壁開口中子部分８０２が部品８０の内壁９６を協働して画成するように、溶融状態の部品材料７８を受け入れるように構成される。１以上のプレナム中子部分８１０と、１以上のチャンバ中子部分８１２と、内壁開口中子部分８０２との協働によって境界付けられた１以上の内壁ジャケット付きキャビティ９９６に隣接するジャケット材料７７８及び部品材料７８が、内壁９６を形成する。上述のように、ある実施形態では、例えば、ジャケット内壁７９７及び７９９のジャケット材料７７８が、溶融状態の部品材料７８によって実質的に吸収されて内壁９６を形成する一方で、他の実施形態では、例えば、ジャケット内壁７９７及び７９９が、内壁９６内で部品材料７８に隣接して少なくとも部分的に元のまま残る。
【００８０】
１以上のプレナム中子部分８１０は、内壁９６の内側の１以上のプレナム１１０を定め、１以上のチャンバ中子部分８１２は、内壁９６と外壁９４との間の１以上のチャンバ１１２を定め、内壁開口中子部分８０２は、内壁９６を貫いて延在する内壁開口１０２を画成する。更に、ある実施形態では、１以上の戻りチャネル中子部分８１４が、内壁９６によって少なくとも部分的に画成される１以上の戻りチャネル１１４を画成する。
【００８１】
部品材料７８が、部品８０を形成すべく１以上のジャケット付きキャビティ９００において冷まされた後で、中子８００が、１以上の内部ボイド１００を形成するために部品８０から除去される。例えば、これに限られるわけではないが、中子材料８７８が、化学溶出プロセスを使用して部品８０から除去される。
【００８２】
典型的な実施形態における部品８０は、ロータブレード７０又はステータベーン７２であるが、別の実施形態では、部品８０は、本明細書に記載の通りに外壁を備えて適切に形成されることができる任意の用途に用いられる任意の部品であることを思い出すべきである。
【００８３】
鋳型１０００は、鋳型材料１００６から形成される。典型的な実施形態では、鋳型材料１００６は、部品８０の形成に使用される部品材料７８の溶融状態に関係する高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。別の実施形態では、鋳型材料１００６は、部品８０を本明細書に記載の通りに形成することのできる任意の適切な材料である。更に、典型的な実施形態では、鋳型１０００は、適切なインベストメントプロセスによって形成される。例えば、これに限られるわけではないが、ジャケット付き中子９８０が、鋳型材料１００６のスラリへと繰り返し浸され、鋳型材料１００６のスラリが硬化することで、鋳型材料１００６のシェルを生じることができ、シェルが焼成されて鋳型１０００が形成される。別の実施形態では、鋳型１０００は、鋳型１０００が本明細書に記載の通りに機能することのできる任意の適切な方法によって形成される。
【００８４】
ある実施形態では、フィラー１００８が、ジャケット付き中子９８０の周囲の鋳型１０００の形成に先立ち、各々の離間構造７２０においてジャケット外壁７９２へと加えられる。より具体的には、フィラー１００８が、第１のジャケット外壁７９２の形状が離間構造７２０の近傍の部品８０の外形に対応するように、各々の離間構造７２０へと挿入される。例えば、これに限られるわけではないが、フィラー１００８は、ろう材料である。いくつかのそのような実施形態では、フィラー１００８は、溶融状態の部品材料７８が１以上のジャケット付きキャビティ９００へと導入された後にスラグとして鋳型１０００から除去される。特定の実施形態では、フィラー１００８は、鋳型１０００がジャケット付き中子９８０の周囲に形成されるときに離間構造７２０によって内壁１００２にこぶが形成されることの防止を促進する。
【００８５】
特定の実施形態では、第１のジャケット外壁７９２が内壁１００２に結合した後で、ジャケット付き中子９８０は、中子８００が部品８０の形成のプロセスの際に鋳型１０００に対して固定されたままであるように、鋳型１０００に対して固定される。例えば、ジャケット付き中子９８０は、中子８００の位置が溶融状態の部品材料７８が１以上のジャケット付きキャビティ９００へと導入される際にずれることがないように固定される。ある実施形態では、外部の固定（図示せず）が、ジャケット付き中子９８０を鋳型１０００に対して固定するために使用される。これに加え、或いはこれに代えて、ジャケット付き中子９８０は、中子８００の位置を部品８０の形成のプロセスの最中に不動のままに保つことのできる他の方法で、鋳型１０００に対して固定される。
【００８６】
ある実施形態では、中子８００の周囲８０６を内壁１００２からオフセット距離１００４に配置する１以上の離間構造７２０を含むジャケット付き中子９８０の使用は、これに限られるわけではないが白金製の位置決めピンの使用などの他の方法と比べ、選択された外壁厚さ１０４を有する部品８０の外壁９４の形成において、より高い精度及び／又は再現性を可能にする。とくには、これに限られるわけではないが、いくつかのそのような実施形態では、１以上の離間構造７２０を含むジャケット付き中子９８０の使用は、他の公知の方法によって達成できるよりも薄い外壁９４の繰り返し可能且つ正確な形成を可能にする。
【００８７】
所定の厚さ１０４を有する外壁９４などの所定の厚さの外壁を有する部品８０などの部品を形成する典型的な方法１３００が、図１３及び１４のフロー図に示されている。更に図１〜図１２も参照すると、典型的な方法１３００は、溶融状態の部品材料７８などの部品材料を鋳型アセンブリ１００１などの鋳型アセンブリに画成された１以上のジャケット付きキャビティ９００などの１以上のジャケット付きキャビティへと導入するステップ１３２６を含む。鋳型アセンブリは、鋳型１０００などの鋳型に対して配置されたジャケット付き中子９８０などのジャケット付き中子を含む。鋳型は、鋳型キャビティ１００３などの鋳型内の鋳型キャビティを画成する内壁１００２などの内壁を備える。ジャケット付き中子は、内壁に結合した第１のジャケット外壁７９２などの第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に配置された第２のジャケット外壁７９３などの第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを含むジャケット７００などのジャケットを含む。更に、ジャケット付き中子は、第２のジャケット外壁の内側に配置された中子８００などの中子を備える。中子は、第２のジャケット外壁に結合した周囲８０６などの周囲を含む。ジャケットは、所定の厚さによって周囲を内壁から隔てる。
【００８８】
方法１３００は、部品を形成するために部品材料を冷却するステップ１３２８を更に含む。周囲及び内壁が、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する。
【００８９】
特定の実施形態では、方法１３００は、第１のジャケット外壁を第２のジャケット外壁へと局所的に結合させて、周囲を所定の厚さにて内壁から隔てる離間構造７２０などの１以上の離間構造を画成するステップ１３１８を更に含む。
【００９０】
特定の実施形態では、方法１３００は、部品の少なくとも一部分の形状に対応するように形作られた前駆体部品５８０などの前駆体部品の周囲のジャケットを形成するステップ１３１２を更に含む。いくつかのそのような実施形態では、外壁５９４などの前駆体部品の外壁は、外壁に画成されて外壁を貫いて延在している外壁開口５２０などの１以上の外壁開口を含み、ジャケットを形成するステップ１３１２は、１以上の外壁開口に離間構造７２０などの１以上の離間構造を形成するステップ１３１６を更に含む。１以上の離間構造は、所定の厚さによって周囲を内壁から隔てる。これに加え、或いはこれに代えて、いくつかのそのような実施形態では、方法１３００は、付加製造プロセスを少なくとも部分的に使用して前駆体部品を形成するステップ１３０２を更に含む。これに加え、或いはこれに代えて、ジャケットを形成するステップ１３１２は、上述のようにめっきプロセスで前駆体部品上にジャケット材料を堆積させるステップ１３１４を更に含む。
【００９１】
これに加え、或いはこれに代えて、方法１３００は、前駆体部品部分１２８０などの複数の前駆体部品部分を別々に形成するステップ１３０４と、複数の部分を一体に結合させて前駆体部品を形成するステップ１３１０とを更に含む。いくつかのそのような実施形態では、ジャケットを形成するステップ１３１２は、部分を一体に結合させるステップ１３１０に先立って各々の部分上にジャケットを形成するステップ１３０６を含み、方法１３００は、ジャケットを形成するステップ１３０６に先立って複数の部分の合わせ面１２０２などの１以上の合わせ面を１以上の合わせ面へのジャケット材料の堆積が阻止されるようにマスキングするステップ１３０８を更に含む。
【００９２】
特定の実施形態では、方法１３００は、ジャケット付き前駆体部品へと中子を追加してジャケット付き中子入り前駆体部品８８０などのジャケット付き中子入り前駆体部品を形成するステップ１３２０と、ジャケット付き中子入り前駆体部品から前駆体部品を除去してジャケット付き中子を形成するステップ１３２２とを更に含む。
【００９３】
ある実施形態では、方法１３００は、上述のようにインベストメントプロセスによってジャケット付き中子の周囲に鋳型を形成するステップ１３２４を更に含む。
【００９４】
鋳型アセンブリ及び方法の上述の実施形態は、所定の厚さの外壁を有する部品を少なくともいくつかの公知の鋳型アセンブリ及び方法と比べて改善された精度及び再現性で製造することのできる。具体的には、鋳型アセンブリは、ジャケットによって中子の周囲が鋳型の内壁から所定の厚さだけ隔てられるように、ジャケット外壁の間に画成された１以上のジャケット付きキャビティを含むジャケット付き中子を含む。中子の周囲及び鋳型の内壁が、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する。やはり具体的には、ジャケットは、中子を損傷から保護するとともに、例えば鋳型の焼成時の中子及び鋳型のお互いに対するずれ、収縮及び／又はねじれを阻止することにより、中子の周囲と鋳型の内壁との間の選択されたキャビティ空間寸法の保持を促進する。やはり具体的には、ジャケット付き中子は、位置決めピンを使用することなく所定の外壁厚さを自動的にもたらし、したがって試作又は製造作業のための鋳型アセンブリの作成の時間及びコストを削減する。いくつかの場合、上述の実施形態は、他の公知の鋳型アセンブリ及び方法を使用したのでは精密且つ／又は再現可能に形成することが不可能である比較的薄い外壁を有する部品を形成できる。
【００９５】
本明細書に記載の方法、システム及び装置の典型的な技術的効果として、（ａ）所定の外壁厚さを有する部品の形成に用いられる中子の形成、取り扱い、運搬及び／又は保管に関する壊れやすさの問題の軽減又は解消、（ｂ）とくには、これに限られるわけではないが、比較的薄い外壁を有する部品など、所定の厚さの外壁を有する部品の形成の精度及び再現性の改善、並びに（ｃ）所定の厚さの外壁を有する部品の位置決めピンを使用しない鋳造の実現、の１以上が挙げられる。
【００９６】
ジャケット付き中子を含む鋳型アセンブリ及び方法の典型的な実施形態を詳しく上述した。ジャケット付き中子、並びにそのようなジャケット付き中子を使用する方法及びシステムは、本明細書に記載された特定の実施形態に限られず、むしろシステムの構成要素及び／又は方法のステップを本明細書に記載の他の構成要素及び／又はステップとは別個独立に利用することが可能である。例えば、典型的な実施形態は、鋳型アセンブリ内で中子を使用するように構成されている多数の他の用途に関連して実行又は利用されてよい。
【００９７】
本開示の種々の実施の形態の個々の特徴が、いくつかの図に示されていて、他の図には示されていないかもしれないが、これはあくまでも便宜上である。本開示の原理に従い、或る図の任意の特徴が、他の任意の図の任意の特徴と組合せて参照及び／又は請求され得る。
【００９８】
本明細書は、最良の態様を含むある実施形態を開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製造及び使用並びにあらゆる関連の方法の実行を含む実施形態の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者であれば想到できる他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、或いは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
部品材料から所定の厚さの外壁を有する部品を形成するのに使用される鋳型アセンブリであって、
内壁を備える鋳型であって、内壁が鋳型内に鋳型キャビティを画成する鋳型と、
鋳型に対して配置されたジャケット付き中子と
を備えており、
ジャケット付き中子が、
内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを備え、１以上のジャケット付きキャビティは溶融状態の部品材料を受け入れるように構成されているジャケットと、
第２のジャケット外壁の内側に配置され、第２のジャケット外壁に結合した周囲を備えている中子と
を備えており、
ジャケットは、周囲と内壁との間に外壁を形成できるように、周囲を内壁から所定の厚さだけ離している、鋳型アセンブリ。
［実施態様２］
第１のジャケット外壁は、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す１以上の離間構造を画成するように第２のジャケット外壁に局所的に結合している、実施態様１に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様３］
ジャケットは、第１のジャケット外壁の形状が１以上の離間構造の近傍において部品の外形に対応するよう、１以上の離間構造の各々へと挿入されたフィラーを更に含む、実施態様２に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様４］
第１のジャケット外壁、第２のジャケット外壁及び１以上のジャケット付きキャビティの組合せの厚さが、所定の厚さに対応する、実施態様１に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様５］
ジャケットは、第２のジャケット外壁の内側に配置された対向するジャケット内壁を更に備え、対向するジャケット内壁は、それらの間に１以上の内壁ジャケット付きキャビティを画成しおり、１以上の内壁ジャケット付きキャビティは、溶融状態の部品材料を受け入れ、該キャビティにおいて部品の内壁を形成するように構成されている、実施態様１に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様６］
中子は、ジャケット内壁のうちの第１のジャケット内壁と第２のジャケット外壁との間に位置する１以上のチャンバ中子部分を含む、実施態様５に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様７］
中子は、ジャケット内壁のうちの第２のジャケット内壁の内側に位置する１以上のプレナム中子部分を含む、実施態様６に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様８］
中子は、部品内に１以上の流体戻りチャネルを画成するように構成された１以上の戻りチャネル中子部分を含み、１以上の流体戻りチャネルは、１以上のチャンバ中子部分によって画成される部品のチャンバに連通する、実施態様６に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様９］
中子は、各々が１以上の内壁ジャケット付きキャビティを貫いて延在している複数の内壁開口中子部分を含む、実施態様６に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様１０］
部品材料は、合金であり、ジャケットは、合金の１以上の構成材料を含むジャケット材料から形成される、実施態様１に記載の鋳型アセンブリ。
［実施態様１１］
所定の厚さの外壁を有する部品を形成する方法であって、
溶融状態の部品材料を鋳型アセンブリ内に画成された１以上のジャケット付きキャビティへと導入するステップと、
部品材料を冷却して部品を形成するステップと
を含んでおり、
鋳型アセンブリは、鋳型に対して配置されたジャケット付き中子を含み、鋳型は、該鋳型内に鋳型キャビティを画成する内壁を備えており、
ジャケット付き中子が、
内壁に結合した第１のジャケット外壁と、第１のジャケット外壁の内側に位置する第２のジャケット外壁と、それらの間に画成された１以上のジャケット付きキャビティとを備えるジャケットと、
第２のジャケット外壁の内側に配置され、第２のジャケット外壁に結合した周囲を備えている中子と
を備えており、
ジャケットは、周囲を内壁から所定の厚さだけ離しており、
周囲及び内壁は、それらの間に部品の外壁を画成するように協働する、方法。
［実施態様１２］
周囲を内壁から所定の厚さだけ離す１以上の離間構造を画成するように第１のジャケット外壁を第２のジャケット外壁に局所的に結合させるステップ、を更に含む実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
ジャケットを前駆体部品の周囲に形成するステップを更に含み、前駆体部品は、部品の少なくとも一部分の形状に対応するように形作られている、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１４］
前駆体部品の外壁は、該外壁に画成されて該外壁を貫いて延在する１以上の外壁開口を備え、ジャケットを形成するステップは、１以上の外壁開口に１以上の離間構造を形成するステップを更に含み、１以上の離間構造は、周囲を内壁から所定の厚さだけ離す、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１５］
ジャケットを形成するステップは、めっきプロセスで前駆体部品上にジャケット材料を堆積させるステップを含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１６］
付加製造プロセスを少なくとも部分的に使用して前駆体部品を形成するステップを更に含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１７］
複数の前駆体部品部分を別々に形成するステップと、
複数の部分を一体に結合させて前駆体部品を形成するステップと
を更に含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様１８］
ジャケットを形成するステップは、部分を一体に結合させるステップに先立って各々の部分上にジャケットを形成するステップを含み、
当該方法は、ジャケットを形成するステップに先立って複数の部分の１以上の合わせ面を該１以上の合わせ面へのジャケットの形成を阻止するようにマスキングするステップを更に含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
ジャケット付き前駆体部品へと中子を追加してジャケット付き中子入り前駆体部品を形成するステップと、
ジャケット付き中子入り前駆体部品から前駆体部品を除去してジャケット付き中子を形成するステップと
を更に含む、実施態様１３に記載の方法。
［実施態様２０］
インベストメントプロセスによってジャケット付き中子の周囲に鋳型を形成するステップを更に含む、実施態様１１に記載の方法。
【符号の説明】
【００９９】
４  部位
１０  回転機械、ガスタービン
１２  吸気セクション
１４  圧縮機セクション
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  圧縮機ブレード
４２  圧縮機ステータベーン
７０  ロータブレード
７２  タービンステータベーン
７４  正圧側
７６  負圧側
７８  部品材料
８０  部品
８４  前縁
８６  後縁
８８  根元端
８９  長手軸
９０  先端
９２  外面
９４  部品外壁
９５  仕切り壁
９６  内壁
９８  オフセット距離
１００  ボイド
１０２  内壁開口
１１０  プレナム
１１２  チャンバ
１１４  戻りチャネル
５００  内部ボイド
５０２  内壁開口
５１０  プレナム
５１２  チャンバ
５１４  戻りチャネル
５２０  外壁開口
５２２  第１の端部
５２４  第２の端部
５６６  層
５６７  層
５７４  正圧側
５７６  負圧側
５７８  前駆体材料
５８０  ジャケット付き前駆体部品
５８４  前縁
５８６  後縁
５８８  第１の端部
５９０  第２の端部
５９２  外面
５９３  第２の表面
５９４  前駆体部品外壁
５９５  前駆体仕切り壁
５９６  前駆体部品内壁
５９７  表面
５９８  オフセット距離
７００  ジャケット
７２０  離間構造
７２２  蓋
７７８  ジャケット材料
７８０  ジャケット付き前駆体部品
７９２  第１のジャケット外壁
７９３  第２のジャケット外壁
７９７  第１のジャケット内壁
７９９  第２のジャケット内壁
８００  中子
８０２  内壁開口中子部分
８１０  プレナム中子部分
８１２  チャンバ中子部分
８１４  戻りチャネル中子部分
８７８  中子材料
８８０  ジャケット付き中子入り前駆体部品
９００  ジャケット付きキャビティ
９８０  ジャケット付き中子
９９４  外壁ジャケット付きキャビティ
９９６  内壁ジャケット付きキャビティ
１０００  鋳型
１００１  鋳型アセンブリ
１００２  内壁
１００３  鋳型キャビティ
１００４  オフセット距離
１００６  鋳型材料
１００８  材料
１２０２  合わせ面
１２８０  前駆体部品部分
１２９４  外壁部分
【図１】
2017196666.tif 000003
【図２】
2017196666.tif 000004
【図３】
2017196666.tif 000005
【図４】
2017196666.tif 000006
【図５】
2017196666.tif 000007
【図６】
2017196666.tif 000008
【図７】
2017196666.tif 000009
【図８】
2017196666.tif 000010
【図９】
2017196666.tif 000011
【図１０】
2017196666.tif 000012
【図１１】
2017196666.tif 000013
【図１２】
2017196666.tif 000014
【図１３】
2017196666.tif 000015
【図１４】
2017196666.tif 000016
【外国語明細書】
2017196666000001.pdf