(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状タービンエンジン部品であって、
降伏強度Ｘを有する鍛造材料でできた鍛造ベースと、
前記鍛造ベースに結合された金属円錐部分であって、前記金属円錐部分は、降伏強度Ｙであって、式Ｙ＜＝０．８７Ｘを満たす材料で形成された、金属円錐部分と、
を備え、
前記金属円錐部分は、円錐構造を有し、
前記環状タービンエンジン部品は、環状エンジンケースであり、
前記金属円錐部分はその表面に少なくとも１つのボスが形成されており、前記少なくとも１つのボスは外側フランジと内側フランジとを備えている、環状タービンエンジン部品。
【請求項２】
前記鍛造ベースは環状リングである、請求項１に記載の環状タービンエンジン部品。
【請求項３】
前記環状リングは第１のフランジ部分を有する、請求項２に記載の環状タービンエンジン部品。
【請求項４】
前記金属円錐部分は第２のフランジ部分を有する、請求項３に記載の環状タービンエンジン部品。
【請求項５】
前記鍛造ベースは、６００℃においてＸで表される極限引張強度を有し、前記金属円錐部分は６００℃においてＣで表される極限引張強度を有し、ここで、Ｃ＜＝０．８５Ｘである、請求項１に記載の環状タービンエンジン部品。
【請求項６】
前記鍛造ベースは、６００℃においてＦで表される伸びを有し、前記金属円錐部分は６００℃においてＴで表される伸びを有し、ここで、Ｔ＜＝０．８２Ｆである、請求項１に記載の環状タービンエンジン部品。
【請求項７】
部品の製造方法であって、
第１の付加製造プロセスを用いて鍛造ベースプレート上に環状構造を形成するステップであって、前記第１の付加製造プロセスは、ソースワイヤを供給し、前記ソースワイヤをエネルギー源で照射して鍛造ベースプレートの第１の表面に溶融プールを形成することを含む、ステップと、
前記ソースワイヤをエネルギービームで照射中に、前記ソースワイヤとエネルギー源、並びに前記鍛造ベースプレートのうちの少なくとも１つを移動させて、前記第１の表面上に第１の成長面を形成するステップと、
（ａ）前記ソースワイヤをエネルギービーム照射中に、前記ソースワイヤとエネルギー源、並びに前記鍛造ベースプレートのうちの少なくとも１つを移動させて、既に固化した成長面上に溶融プールを形成するステップと、
（ｂ）前記鍛造ベースプレート上に付加製造された環状構造が形成されるまで、ステップ（ａ）を繰り返すステップと、
を含み、
前記鍛造ベースプレートと付加製造された環状構造の両方が最終部品の少なくとも一部となる、部品製造方法。
【請求項８】
前記環状構造の少なくとも１つの面に第２の付加製造プロセスを行うことを更に含み、
前記第２の付加製造プロセスは、
（ａ）粉末層をエネルギービームの一連の走査線で照射して、溶融領域を形成するステップと、
（ｂ）後続する粉末層を提供するステップと、
（ｃ）前記環状構造の少なくとも１つの面に第３の部分が形成されるまでステップ（ａ）とステップ（ｂ）を繰り返すステップと、
を含む、請求項７に記載の部品製造方法。
【請求項９】
前記鍛造ベースプレートを機械加工して環状フランジを形成することを更に含み、前記鍛造ベースプレートは前記鍛造ベースプレート上に前記環状構造が形成された後に機械加工される、請求項７に記載の部品製造方法。
【請求項１０】
前記鍛造ベースプレートを機械加工して環状フランジを形成することを更に含み、前記鍛造ベースプレートは前記鍛造ベースプレートに前記環状構造が形成される前に機械加工される、請求項７に記載の部品製造方法。
【請求項１１】
前記環状構造は中心軸を有し、かつ少なくとも１つの内面及び外面を有し、前記内面は前記外面よりも前記中心軸に近く、
前記部品製造方法は、前記外面と前記鍛造ベースプレートを機械加工して第１の環状外面が形成されるようにすることを更に含み、
前記第１の環状外面は、前記付加製造された環状構造から前記鍛造ベースプレートの少なくとも第１の部分を貫通して延在する連続する環状面として形成される、請求項７に記載の部品製造方法。
【請求項１２】
前記鍛造ベースプレートの第２の部分は、機械加工されて環状フランジを形成し、前記環状フランジは、前記第１の環状外面よりも前記中心軸に関して半径方向外向きに更に延在する、請求項１１に記載の部品製造方法。
【請求項１３】
前記第２の付加製造プロセスを用いて、前記環状構造の少なくとも表面上に、少なくとも１つの取り付けボスを形成する、請求項８に記載の部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合製造技術を使用する改良した部品製造方法に関する。本開示は、加工／製造時間の短縮、コストの低減、材料の無駄の削減のための、改良された部品製造方法を提供する。さらに本開示では、構造的一体性、熱−機械負荷搬送能力、座屈耐力、封じ込め、部品寿命の改善、の一つ又は複数の特性のために、構造的に最適化された部品の改善された製造方法が提供される。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に少なくとも１つの圧縮機と、それぞれがエンジン筐体内に含まれる回転ブレードを有する少なくとも１つのタービン部とを含む。エンジン筐体設計の目標の１つは、軽量構造を維持し、なおかつ破損する可能性のあるすべての回転ブレードを封じ込めるのに十分な強度（すなわちブレード封じ込め）を提供することである。いかなる破損ブレードも筐体内に保持されなければならないために、エンジン筐体の壁は破損ブレードで突き破られないことを保証するように製造される必要がある。
【０００３】
荷重を減らし、タービンケースを強化し、及び／又はコストを低減して製造効率を向上させるための提案は、付加製造（ＡＭ）技術を頼りにしてきた。タービンに使用される環状構造物を製造するとき、ＡＭを利用して環状部品及び／又は円筒形部品をネットシェイプに、あるいは更なる仕上げのためのニアネットシェイプに形成することが可能である。環状部品および他の部品の製造時に、ＡＭ技術では高い形状自由度が提供され、またサブトラクティブな製造技術あるいは鋳造技術などと比較した場合に、コスト節約ができ、かつ製造工程中において段取り替えなしで変更が可能な融通性を提供できる、という点でＡＭ技術は有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、ＡＭ技術を使用して製造される部品は、より従来型の製造技術（例えば鍛造）を使って形成される材料の所望特性を示さない場合がある。さらに、上記のプロセス例においては、付加製造される部品は使い捨て若しくは犠牲的なベース基板、及び／又は再使用可能なベース基板上に形成されるのが一般的である。ベース基板はＡＭ部品形成のための台座及び／又は支持を提供することが唯一の目的であり、部品完成後にはベース基板は除去される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
付加製造技術を使用してエンジン部品がベース基板上に形成され、以下で述べる部品形成の新規のプロセスを使用して、ベース材料を最終構造の一部として組み込む、部品形成が可能である。それにより、プロセスから１つの製造ステップが取り除かれる。さらに、開示の技術を使用することにより、材料の無駄の削減、コストの低減、及び／又は製造時間の短縮、という利点のいずれか一つ又はその組み合わせが実現される。開示の部品及び開示の技術はさらに、複合構造を利用する部品の製造を可能とし、部品各部の構造の最適化を可能とする。したがって、特定の材料品質が要求される部品の位置において、様々な材料の品質及び製造プロセスを有する部品を形成することが可能である。これらの態様のさらなる利点と新規の特徴が、以下の記述で部分的に説明される。また部分的には以下の部分の精査により、又は開示の実行による学習により、当業者にはより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書に組み込まれ、その一部をなす添付の図面は、本開示の一つ又は複数の例示的態様を示し、詳細な説明と相俟って、本発明の原理及び実行の説明に供される。
【０００７】
【図１】本開示の一態様による、部品形成方法を示すフローチャートである。
【図２】本開示の一態様による部品の少なくとも一部の形成に使用される、従来型の付加製造技術の、側面図及び平面図である。
【図３】本開示の一態様による、部品の少なくとも一部の形成に使用される、従来型の付加製造技術の図である。
【図４】従来型の付加製造装置の一例を示す概略図である。
【図５】本開示の一態様による、部品の一部を形成するためのベースを示す平面図である。
【図６】本開示の一態様による、図６の例示的なベース上へ部品の少なくとも一部を形成するために使用される付加製造技術を示す側面図である。
【図７】本開示の一態様による、図６の例示的なベース上へ部品の少なくとも一部を形成するために使用される付加製造技術を示す側面図である。
【図８】本開示の一態様による製造技術を使用して作製された部品を示す斜視図である。
【図９】本開示の一態様による製造技術を使用して作製された部品を示す斜視図である。
【図１０Ａ】本開示の一態様による製造技術を使用して加工されるフランジの一部を表す、部品の断面図である。
【図１０Ｂ】図１１Ａの部品の拡大断面図であって、本開示の一態様による製造技術を使用して加工されるフランジの一部を表す図である。
【図１０Ｃ】図１１Ａの部品の拡大断面図であって、本開示の一態様による機械加工後の、図１０Ｂに示すフランジの一部を表す図である。
【図１１】本開示の一態様による製造技術を使用して形成されたボスの斜視図である。
【図１２】本開示の一態様による製造技術を使用して形成されたボスを有する部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一般的にタービンには、圧縮機部分、燃焼器部分、及びタービン部分が含まれる。タービン部分には、ガス発生タービン（ＧＴ）と出力タービン（ＰＴ）が含まれ得る。以下での説明の大部分は、エンジンの環状部分を記述する。したがって、本発明は、タービン部分、圧縮機部分又はタービンの他の任意の環状部品のいずれにも適用可能である。以下の詳細な説明では、例として、環状ケーシングの製造方法、及び製造された環状エンジンケーシングについて説明する。開示の態様は、例えば、高圧タービン（ＨＰＴ）又は低圧タービン（ＬＰＴ）、高圧圧縮機（ＨＰＣ）又は低圧圧縮機（ＬＰＣ）、タービンセンターフレーム（ＴＣＦ）、及び燃焼器の製造に実施することが可能である。本説明は当業者が製造方法及び部品を製造し、使用することを明らかに可能とするものであり、本説明は例として、環状部品の複数の態様、適合形、変形、代替形、及び使用法を説明する。本明細書に記載の環状部品の製造方法は、いくつかの態様、すなわち環状エンジンケースの構築及び得られる環状エンジンケースに適用されるものとして言及される。ただし、環状構造物の作製方法は、タービンエンジンの環状部品の製造のほかに、広範囲のシステムにおける一般的用途、及び／又は多岐にわたる商用、工業用及び／又は消費用の用途を有するものと考えられる。
【０００９】
上記の環状部品は付加製造法（ＡＭ）を使用して製造可能である。これには、例えば、電子ビーム自由造形、レーザ金属堆積（ＬＭＤ）、レーザワイヤ金属堆積（ＬＭＤ−ｗ）、ガス金属アーク溶接、レーザ加工ネットシェーピング（ＬＥＮＳ）、レーザ焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、粉末供給型指向性エネルギ堆積（ＤＥＤ）及び３Ｄ印刷（３ＤＰ）が含まれる。上記の付加製造技術の任意のものを使用して、数ある金属または任意の合金の中で、ステンレススチール、アルミニウム、チタン、インコネル６２５、インコネル７１８、インコネル１８８、コバルトクロムから、エンジンケーシング又は環状部品を形成可能である。例えば、上記の合金には、商標名で、Ｈａｙｎｅｓ１８８（登録商標）、Ｈａｙｎｅｓ６２５（登録商標）、超合金インコネル６２５（登録商標）、Ｃｈｒｏｎｉｎ（登録商標）６２５、Ａｌｔｅｍｐ（登録商標）６２５、Ｎｉｃｋｅｌｖａｃ（登録商標）６２５、Ｎｉｃｒｏｆｅｒ（登録商標）６０２０、インコネル１８８が含まれ、上記の技術を使用して環状部品を形成するのに魅力的な材料物性を有する任意の他の材料も含まれる。ＡＭプロセスは、サブトラクティブ製造方法とは対照的に、通常一つ又は複数の材料を積層して、ネットシェイプ又はニアネットシェイプ（ＮＮＳ）の物体を作製することを含む。「付加製造」は業界での標準的な用語（ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２）であるが、ＡＭには、自由造形、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング／ラピッドツーリングなどの様々な名称で知られている様々な製造技術及びプロトタイピング技術が含まれる。ＡＭ技術は、広範な種類の材料から複雑な部品を製造することが可能である。一般的に、自立構造物体をコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから製造可能である。一例として、特定のタイプのＡＭプロセスでは、例えば電子ビーム、又はレーザビームのような電磁放射のエネルギービームを用いて、粉末材料及び／又はワイヤストックを焼結又は溶解して、材料が互いに結合した固体の３次元物体を形成する。
【００１０】
選択的レーザ焼結、直接レーザ焼結、選択的レーザ溶融、および直接レーザ溶融は、レーザビームを使用して微細粉末を焼結または溶融することにより三次元（３Ｄ）物体を製造することに関して使用される、共通の業界用語である。例えば、米国特許第４，８６３，５３８号明細書及び米国特許第５，４６０，７５８号明細書には、従来のレーザ焼結技術が記載されている。より正確には、焼結は、粉末材料の融点を下回る温度で粉末粒子を溶かす（凝集させる）ことを伴い、他方で、溶融は、固体の均質な塊を形成するために粉末粒子を完全に溶かすことを伴う。レーザ焼結またはレーザ溶融に関連する物理プロセスには、粉末材料への熱伝達、およびその後の粉末材料の焼結または溶融が含まれる。一般に、上記のプロセスは、再使用可能基板又は犠牲基板であり得る造形プラットフォーム上で遂行される。上記のプロセスにおいては、従来は、部品造形が完了すると、造形プラットフォームは形成された部品から取り除かれる。
【００１１】
図２は、例示的な従来のワイヤ供給式ＡＭ装置及び方法を示す概略図である。装置は、ワイヤ供給装置３４によって供給されるワイヤストック３６を供給し、そのワイヤを例えば電子ビーム、又はレーザビームなどの電磁放射であり得るエネルギー源３７を用いて焼結及び／又は溶融することによって、物体、例えば部品３８を一層ずつ造形するように構成されてもよい。部品３８は基板３２の上に造形されてもよい。エネルギー源３７は溶融プール４０を形成してもよく、それが固化して部品３８の少なくとも一部を形成する。部品が溶融ワイヤストックで形成される複数のビードで完全に造形されるまでは、ワイヤストックが基板３８の任意の部分上及び／又は既に固化した部品３８上で溶融されている間、ワイヤ供給式ＡＭ装置と基板のいずれか、又はその両方に対して、下降と移動の少なくとも一方が行われてもよい。エネルギー源３７は、プロセッサとメモリを含むコンピュータシステムによって制御可能である。コンピュータシステムは、各溶融プールとその後固化するビードが形成されるべき所定の経路、及び所定のプログラムされた経路に従ってワイヤ材料を照射すべきエネルギー源３７を決定することができる。部品３８の製造が完了したのち、様々な後処理手順が部品３８に適用されてもよい。後処理手順としては、例えば機械加工、サンディング、又はメディアブラスティングによる、余剰の溶融ワイヤストック材料の除去が含まれる。過去においては、従来の後処理に、例えば機械加工による部品３８の造形プラットフォーム／基板３２からの取り外しも含まれた。他の後処理手順には、部品３８を仕上げるための、応力除去処理、熱的及び／又は化学的後処理手順も含まれ得る。更なる例として、米国特許第６，１４３，３７８号明細書及び米国特許第８，５４６，７１７号明細書に従来のワイヤ供給式ＡＭプロセスが記載されており、これを参照により本明細書に援用する。
【００１２】
図３は、ＡＭ部品を造形するための、別の例示的な従来型の粉末ベースシステムを示す概略図である。装置５５は、粉末供給源５０によりノズルを通して供給される粉末材料５２を焼結又は溶融することにより、部品、例えば積み重ねられた層４４を用いて形成される部品の造形に使用される。粉末５２は、シールドガス源４８を通りシールドガス４７と共に供給される。粉末が供給されると、粉末はエネルギー源４９によって溶融されて溶融プール４６となり、及び／又は焼結される。エネルギー源４９は、電子ビームとして、又はレーザビームなどの電磁放射として供給することが可能である。部品４４の造形は基板４２上であってよい。エネルギー源が粉末５１を溶融及び／又は焼結して形成される溶融プール４６は固化して、部品４４の少なくとも一部を形成する。部品が溶融粉末５１から造形される複数の堆積層４４で完全に造形されるまでは、粉末供給式ＡＭ装置と基板のいずれか又はその両方に対して下降と移動の少なくとも一方が行われて、ワイヤが基板４２の任意の部分で、及び／又は既に固化した部品４４上で溶融されてよい。エネルギー源４９は、プロセッサとメモリを含むコンピュータシステムによって制御されてもよい。コンピュータシステムは、各溶融プールとその後固化するビードが形成されるべき所定の経路、及び事前にプログラムされた経路に従って粉末材料を照射すべきエネルギー源４９を決定することができる。部品４４の製造が完了したのち、様々な後処理手順が部品４４に適用されてもよい。後処理手順としては、例えば吹き付け又は真空吸引、機械加工、サンディング又はメディアブラスティングによる、余剰粉末の除去が含まれ得る。さらには従来の後処理には、例えば機械加工による部品４４の造形プラットフォーム／基板４２からの取り外しも含まれ得る。この部品にはさらに、応力除去プロセスが施されてもよい。また、熱的及び化学的後処理手順を用いて部品４２を仕上げることも可能である。
【００１３】
図４は直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）又は直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）の例示的な従来システム１１０の断面を示す概略図である。装置１１０は、光源によって生成される、レーザ１２０などのエネルギービーム１３６を使用して粉末材料（図示せず）を焼結または溶融することによって、層を積み重ねるようにして、物体，例えば部品１２２を造形する。エネルギービームによって溶融される粉末は、貯蔵器１２６から供給され、方向１３４に移動するリコータアーム１１６により造形プレート１１４上に均一に広げられて粉末をある高さ１１８に維持し、粉末高さ１１８を超える余剰粉末材料は廃棄物容器１２８へ排除される。エネルギービーム１３６は、ガルボスキャナ１３２の制御下で造形中の物体の断面層を焼結または溶融する。造形プレート１１４が下げられて、別の粉末層が造形プレートと造形中の物体上に広げられ、次いでレーザ１２０によって後続の粉末の溶融／焼結が行われる。このプロセスは、部品１２２が溶融／焼結された粉末材料で完全に造形されるまで繰り返される。レーザ１２０は、プロセッサとメモリを含むコンピュータシステムによって制御することができる。コンピュータシステムは、各層に対する走査パターンを決定し、その走査パターンに従ってレーザ１２０を制御して粉末材料を照射することができる。部品１２２の製造が完了したのち、様々な後処理手順が部品１２２に適用されてもよい。後処理手順としては、例えば吹き付け又は真空吸引、機械加工、サンディング又はメディアブラスティングによる、余剰粉末の除去が含まれ得る。さらには従来の後処理には、例えば機械加工による部品１２２の造形プラットフォーム／基板からの取り外しも含まれ得る。他の後処理手順には、応力除去プロセスが含まれる。また、熱的及び化学的後処理手順を用いて部品１２２を仕上げることも可能である。
【００１４】
上述のＡＭプロセスの全ては、制御プログラムを実行するコンピュータによって制御され得る。例えば、装置１１０は、ファームウェア、オペレーティングシステム、または装置１１０とオペレータとの間のインタフェースを提供する他のソフトウェアを実行するプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）を含む。コンピュータは、入力として、形成される物体の三次元モデルを受け取る。例えば、三次元モデルは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムを使用して生成される。コンピュータはモデルを解析し、各物体に対してモデル内のツールパスを提案する。オペレータは、出力、速度、および間隔などの走査パターンの様々なパラメータを規定または調整できるが、通常はツールパスを直接プログラムすることはない。当業者であれば、上述の制御プログラムが上述のＡＭプロセスのいずれにも適用可能であることを十分に理解するであろう。さらに、上述のコンピュータ制御は、任意の後処理または複合処理において使用される、任意のサブトラクティブ製造または任意の前処理技術若しくは後処理技術に適用可能であり得る。
【００１５】
図１のフローチャートは本開示の一態様を示す。符号１７はベース基板（その例を図６に示す）の選択または形成を含む。ベース基板は任意の適切な材料で形成されてよい。ベース基板６２は、未加工材料として提供されてもよいし、任意の準備プロセスが適用されていてもよい。例えば、材料は研磨され、ブラストをかけられてもよいし、及び／又は機械加工、鍛造及び／又は焼鈍によって準備されてもよい。さらに、ベース基板は化学処理されてもよい。ベース基板はさらに、供給された鍛造基板として提供されてもよいし、以下に述べるＡＭプロセスを適用する前後のいずれかで機械加工されてもよい。例えば図６に示すように、ベース基板は丸いベースに機械加工され、ワーク面６６にクランプするため又は完成製品の所望形状の一部を形成するための、機械加工された段差部６４を有してもよい。さらに、ベース基板には、環状の盛り上がり部分及び／又は溝（図示せず）が設けられ、これらがＡＭ造形が適用される基板部分に対応していてもよい。ベース部分６２はさらに基板６２のベース６６への取り付けを助けるために穿孔されていてもよいし、及び／又は完成部品に必要な穴のために穿孔されてもよい。基板６２はさらに、中央開口（図１０に示すように）を有するリングとに機械加工されるか、あるいはリングとして提供されてもよい。
【００１６】
ベース部分６６は、任意の所望の取り付け穴、プロビジョン（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）、又は、完成部品を組み立てるときに所望の合わせ面にフランジの密閉又は合わせを可能とするための部分を有するフランジとして前もって形成されてもよい。フランジ及び／又はベース基板６２は、ベース部分に関する最終形状に対して最適な特性を有する材料であってよい。例えば、フランジ部分は鍛造された材料の機械的特性および材料特性（例えば、改良された伸び、降伏強度、極限引張強度）を必要とすることもある。さらにフランジは、使用のために機械特性を最適化する任意の処理（例えば、熱間加工、冷間加工、焼鈍、及び／又は硬化）を受けることが可能であるがある。ベース基板として使用される合金又は材料は、以下で述べるＡＭプロセスに使用される材料とは異なっていてもよい。図１１Ａと図１１Ｂに示すように、ベース１０８の基板は、ＡＭ造形の前に少なくとも１つの孔１１０を有するように供給又は機械加工されてもよいし、また段差部１１２を有するように機械加工又は鍛造されてもよい。ベース１０８はフランジ部分１０６の最終機械加工を予測して選択及び準備されてもよい。
【００１７】
図１の符号１３に示すように、ＡＭ技術が基板に適用される。一例として、上記のレーザワイヤＡＭプロセスの任意の一つが、ベース基板に適用されて部品の環状部分を造形してもよい。図６〜図８に図示した部品例に示すように、上記のＡＭプロセスを使用してベース基板６２上に部品７２の環状部分を形成することができる。ＡＭ装置８４を回転させるか、及び／又はベース部分６６を回転させるかのいずれかによって、部品の環状部分は、層を重ねて形成することができる。さらに、ベース部分６６及び／又はＡＭ装置８４は、造形プロセス中に傾斜させて第２のフランジ１４０を形成してもよい。第２のフランジの例を図１０及び図１３に示す。環状部分は、これに限定されるものではないが、上記の材料の任意のもので形成されてもよく、また上記のＡＭプロセスの任意の一つ又はその組み合わせを使用して形成されてもよい。ＡＭプロセスは、所望のコスト、精度、再現性、安定性、及び／又は造形物の機械的性質、及び／又は所望の造形速度に基づいて選択することができる。例えば、環状構造を有する大きな部品を形成する場合には、上記のレーザワイヤＡＭプロセスの一つが、解像度と精度の犠牲のもとに、高速でより効率的な造形という利点を提供可能である。さらに、環状部分７２はベース部分６２とは異なる材料特性を有するように形成することも可能である。例えば、ＡＭプロセスを使用して形成される部品の環状部分は、鋳造材料と鍛造材料の中間の材料特性（例えば、降伏強度、極限引張強度、伸び）を示し、それが環状部品が受ける応力、及び／又は完成部品の費用対効果の観点から望ましいこともある。鍛造されたベース部分６２が、フランジとして好ましい可能性がある。それは鍛造された材料は、ＡＭプロセスを用いて形成される環状部分７２よりも、より高い降伏強度、より高い極限引張強度、伸び、及び材料全体にわたり低い気孔率及び／又は空隙、空洞を有するからである。したがって、完成部品の一部としてベース部分６２を設けることによって、フランジに対する鍛造材料とＡＭプロセスを用いて形成される環状構造の両方の利点が、一例として実現可能である。
【００１８】
上記の例に基づいて、変数Ｘで表される、鍛造ベース材料と同じ材料で形成された、変数Ｃで表される、環状部分７２の６００℃における降伏強度は、以下の式を満たしてよい。
式１          Ｃ＜＝０．８７Ｘ
さらに、一例として、変数Ｇで表される、鍛造ベース材料と同じ材料で形成された、変数Ｙで表わされる、環状部分７２の６００℃における極限引張強度は、以下の式を満たしてよい。
式２          Ｙ＜＝０．８５Ｇ
変数Ｆで表される、鍛造ベース材料と同じ材料で形成された、変数Ｔで表わされる、環状部分７２の６００℃における伸びは、以下の式を満たしてよい。
式３          Ｔ＜＝０．８２Ｆ
【００１９】
図８、９、１０、１２に示すように、ネットシェイプＡＭプロセスがベース６２、１１２、１０８に対して実行されると、部品の造形されたＡＭ部分の表面、及び／又はベースは、応力除去プロセス及び／又は熱処理プロセス（図２の符号２１）を受けてもよい。ステップ２１は、焼鈍、応力除去焼鈍、熱処理、ショットピーニング、振動応力除去、焼き戻し、焼き入れを含むことが可能であり、及び／又は造形物に対して任意の化学プロセスが適用可能である。図２のステップ２２に示すように、外側及び／又は内側の環状構造は更に機械加工が施されて、ＡＭ造形プロセス中に付与された余剰の材料が除去されてもよい。フランジ又はベース部分６２、１１２、１０８は、部品の環状のＡＭ部分７２の機械加工の前及び／又は後、若しくはその最中のいずれかに、更に機械加工されてもよい。
【００２０】
図１の符号２３に示すように、環状面７２（図１３の符号１４２）は、さらに追加のＡＭプロセスを受けてもよい。追加のＡＭプロセスを使用して、１つ又は複数のボス１３４又はプロビジョン１３６を含む、部品の一部を形成してもよい。ボス及び／又はプロビジョンは、上記のＡＭプロセスの任意の１つを用いて形成してもよいし、また部品の環状部分７２、１４２の形成に使用するプロセスとは異なるＡＭプロセスを用いて形成してもよい。ステップ２３のＡＭプロセスは、所望のコスト、精度、再現性、解像度、安定性、及び／又は造形物の機械的性質、及び／又は環状面７２に形成される部品の部分の所望の造形速度に基づいて選択することができる。例えば、図１０、１２、１３に示すように、前に説明し、図４に示す粉末ベースのＡＭプロセスを使用して、ボス１２２、１２４、１３５、１３６及びプロビジョン１３６を形成してもよい。上記の粉末ベースのＡＭプロセスを使用して、それぞれのボスを、例えばワイヤベースのＡＭプロセスよりもはるかに高解像度かつ高精度に形成することができる。各ボスは所望の輪郭を含むことが可能であり、それは、外側フランジ１２６、内側フランジ１２９、及び段差部分１２８などの特定の形状を含み得る。ボス及び／又はプロビジョンはさらに、ＡＭプロセスが完了した後、後処理されてもよい。一例として、各ボスには、例えば吹き付け又は真空吸引、機械加工、サンディング又はメディアブラスティングによる、余剰粉末の除去が含まれてもよい。他の後処理手順には、応力除去プロセスが含まれてもよい。さらには、熱的及び化学的後処理手順を使用して、上記のボス及び／又はプロビジョンの任意の一つを仕上げることができる。
【００２１】
本明細書に記載の態様は、上で概説した例示的な態様に関連して説明したが、既知であるか、現在予想されないかに拘わらず、様々な代替、修正、変形、改良、及び／又は実質的な均等物が、少なくとも当業者には明らかとなるであろう。したがって、上で説明したような例示的な態様は、例示的なものであり、限定するものではないことを意図している。本開示の精神と範囲から逸脱することなしに、様々な変更を加えることができる。したがって、本開示は、すべての既知の、または今後開発される代替、修正、変形、改良、及び／又は実質的な均等物を包含することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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