(57)【要約】ＨＩＰ用のカプセル２は、冷却チャネル管８、１０が貫通する内側および外側の円筒状ライナー４、６に溶接された剛性の自立型積層造形（ＡＭ）構成要素３を含む。固体エンドプレート１１は、ライナー４、６の端部に溶接され、管８、１０は、エンドプレート１１を通って延び、外側に開いている。充填管１２は、粉末１６で満たされたライナー４、６の間に画定された環状空隙１４と連通している。使用中、カプセル２は熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）を受ける。その後、内側および外側ライナー４、６は除去され、ＡＭ構成要素３、管８、１０、ＨＩＰ粉末１６、およびエンドプレート１１を含むバルブシートアセンブリを規定する。
2020525643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）のためのカプセルであって、前記カプセルは、
積層造形（ＡＭ）要素と、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）を受けるように配置された粉末（「粉末（ＸＸ）」と呼ばれる）を収容する空隙の少なくとも一部を画定するように配置されるカプセル要素（Ａ）と、を含む。
【請求項２】
前記ＡＭ要素は選択表面を含む、請求項１に記載のカプセル。
【請求項３】
前記ＡＭ要素は、前記ＡＭ要素上の第１の位置から前記ＡＭ要素上の第２の位置まで延びる開口部を含み、空隙が前記第１の位置から前記第２の位置の間に画定される、請求項１または２に記載のカプセル。
【請求項４】
前記ＡＭ要素は、例えば歯のような実質的に同一の部品の配列を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項５】
前記ＡＭ要素は、完全密度の９８％またはそれ以上の密度を有する第１容積を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項６】
前記ＡＭ要素は、実質的に均質であること、および単一の材料塊を含むことの少なくとも１つに当てはまる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項７】
前記ＡＭ要素は、実質的に均質ではないこと、および単一の材料塊を含まないこと、および前記ＡＭ要素に組み込まれる材料塊の密度はその全体にわたって実質的に一定ではないことの少なくとも１つに当てはまる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項８】
前記ＡＭ要素は、前記ＡＭ要素の固体壁によって完全に囲まれ、前記ＡＭ要素で規定される容積（Ａ）内で流動可能な未固結粉末を含む、請求項１〜５、７のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項９】
前記容積（Ａ）は、前記容積（Ａ）を画定する上壁と下壁との間に延び、前記ＡＭ要素の製造中に、前記ＡＭ要素の一部を支持するように配置される支持要素を含む、請求項８に記載のカプセル。
【請求項１０】
前記容積（Ａ）および／または前記容積（Ａ）を画定するそれぞれの壁は、選択的表面を組み込まない、請求項８または９に記載のカプセル。
【請求項１１】
ＨＩＰ用の前記カプセルの前記ＡＭ要素は、ＡＭ要素を作るためのＡＭプロセスの直接生成物（「直接ＡＭ要素」と呼ばれる）を含むか、ＡＭプロセスの直接生成物であるＡＭ要素に追加の粉末が組み込まれているＡＭ要素（「補足ＡＭ要素」と呼ばれる）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１２】
前記ＡＭ要素は、気密シールを保持し、および／または高温および高圧でのＨＩＰ中に気密膜を保持できるよう設計および構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１３】
前記ＡＭ要素の外側形状および／または外面全体は、ＡＭ製造技術の直接生成物である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１４】
前記ＡＭ要素は、粉末（ＸＸ）を収容するための空隙の少なくとも一部を画定するように配置される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１５】
前記カプセル要素（Ａ）は前記ＡＭ要素に固定され、好ましくは、前記ＡＭ要素の材料と比較して異なる材料から作られる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１６】
前記カプセル要素（Ａ）は、前記ＡＭ要素に固定されたシート材料を含み、好ましくは、前記カプセルは前記ＡＭ要素に固定されるシート材料を含むカプセル要素（Ｂ）を備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１７】
前記ＡＭ要素は、前記カプセルの外面である表面を含み、好ましくは、前記ＡＭ要素は、前記カプセルの他の領域によって完全にカプセル化されていない、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１８】
粉末（ＸＸ）を収容するための空隙は、少なくとも部分的に、カプセル要素（Ａ）、カプセル要素（Ｂ）、前記ＡＭ要素、および任意に他のカプセル要素によって規定される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項１９】
前記カプセルの総重量の少なくとも１０重量パーセントを構成する粉末（ＸＸ）を含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のカプセル。
【請求項２０】
構成要素を製造する方法であって、
請求項１〜１９のいずれか一項に記載のカプセルを選択するステップ（ｉ）と、前記カプセルをＨＩＰにさらすステップ（ｉｉ）と、を含む方法。
【請求項２１】
前記ステップ（ｉｉ）に続いて、前記カプセルの一部を前記ＡＭ要素との結合から除去する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記構成要素の外表面積の５０％未満、好ましくは１０％未満が、前記構成要素に含めない前記カプセルの一部を除去した後に処理される、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載のカプセルを製造する方法であって、
積層造形（ＡＭ）要素を選択するステップと（ｉ）、前記カプセルの第１の領域は、少なくとも部分的に前記ＡＭ要素によって規定されるカプセルを構築するステップ（ｉｉ）と、を含む方法。
【請求項２４】
ステップ（ｉ）の前に、例えばレーザーまたは電子ビーム溶接（ＥＢＷ）粉末床、またはワイヤ送りビルド技術を使用して前記ＡＭ要素を製造する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記方法のステップ（ｉｉ）は、前記ＡＭ要素の周囲に前記カプセルの領域を構築することを含み、前記カプセルの前記第１の領域は前記ＡＭ要素によって規定され、および任意に、前記カプセルの第２の領域は前記ＡＭ要素によって規定される、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップ（ｉｉ）は、少なくとも３つのシートメタルから作られる個別および／または別個の要素を選択することにより前記カプセルを構築し、前記３つの要素をＡＭ要素と関連付けて、前記ＡＭ要素によって少なくとも部分的に画定された空隙を有するカプセルを画定することを含み、前記ステップ（ｉｉ）に続き、粉末（ＸＸ）を前記カプセル内の空隙に導入する、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
ＡＭプロセスでＡＭ要素を製造した後に得られる製品であるＡＭ要素（「製造時ＡＭ要素」と呼ばれる）を含む補足ＡＭ要素であって、前記製造時ＡＭ要素は、未固結粒子状物質が含まれ、前記補足ＡＭ要素は、前記製造時ＡＭ要素内の前記未固結粒子状物質に加えて、粒子状物質を含む補足ＡＭ要素。
【請求項２８】
請求項２７に記載の前記補足ＡＭ要素を作成する方法であって、
例えば、レーザーまたはＥＢＷ粉末床またはワイヤ送りビルド技術を使用してＡＭプロセスで前記ＡＭ要素（製造時ＡＭ要素）を製造した後に得られる製品であるＡＭ要素を選択するステップであって、前記製造時ＡＭ要素には、粉末など、未固結粒子状物質が含まれているステップ（ｉ）と、
追加の粒状材料、例えば粉末を、前記製造時ＡＭ要素に組み込み、前記補足ＡＭ要素を規定するステップ（ｉｉ）と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構成要素に関し、特に、排他的ではないが、金属構成要素の製造方法、この方法自体で製造された構成要素、および構成要素の製造に使用するためのカプセルに関する。好ましい実施形態は、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）の使用を伴う。
【背景技術】
【０００２】
特にオイル、ガス、化学、石油化学、核および一般産業用途では、ポンプ、パイプ、バルブ、マニホルド、および一般的な構成要素、選択された表面での強化された特性（例えば、腐食、摩耗または摩滅に対する耐性を高めるため）を備えた複雑な形状の構成要素を生産する要求が増加しているため、厳しい要件を満たすのに適したマルチメタリック構成要素を製造する必要性が高まっている。バイメタル材料要素を含む複雑な構成要素を製造するための従来の製造方法は、通常、個別に機械加工、鋳造、または鍛造された構成要素の肉盛溶接、ろう付け、または機械的オーバーレイに限定される。これらの手法に関連する問題は、２つの材料間の配置およびインターフェイスに簡単にアクセスでき、シンプルなデザインでなければならないことである。シンプルなデザインのインターフェイスでも、溶接、ろう付け、または機械的接合の故障のリスクが高く、高価な検査技術の必要性を増加させ、構成要素の再製造と再加工につながり、製造コストを大幅に増加させる。
【０００３】
粉末冶金（ＰＭ）ＨＩＰを使用した比較的複雑な形状の構成要素の製造は確立された製造方法であり、軟鋼シートカプセルが金属粉末を封入し、更に形状を規定し、次にＨＩＰ圧密にさらされ、均質な微細構造および機械的特性を持つ単一のニアネットシェイプ構成要素を生成する。ただし、小から中サイズの構成要素（重量５０ｋｇ未満）のシートメタルカプセルの形成や成型を一貫して行うことは難しく、ＰＭ  ＨＩＰテクノロジーはより大きな構成要素に適したものである。さらに、カプセル内の２つの異なる粉末合金間の界面の配置および制御を正確に制御することは困難である。
【０００４】
積層造形（ＡＭ）／３Ｄ印刷技術の使用は急速に成長しており、非常に複雑な構成要素設計の製造が確立されている。ただし、バイメタルＡＭビルドの製造には困難な場合があり、ビルドの大部分は単一の材料である傾向があり、ビルドサイズは最大寸法約５００ｍｍに制限される。ビルド時間は、サイズ、壁の厚さ、およびビルドの品質の関数であり、大きなまたは厚い壁のセクションでは、ビルドに３から５日かかることがある。
【０００５】
レーザーシステムのビルド時間が長くなると、ビルドチャンバー内の真空度が低下し、レーザー光学系が汚染され、焦点合わせ能力とレーザーの精度が低下する。真空度の低下は、粉体のビルド品質にも影響し、ビルド全体で材料特性が変化する。ＡＭ技術の進歩は急速に成長しているが、長さ１ｍを超える大口径構成要素の製造能力はワイヤ送りシステムに限定されており、表面仕上げはほとんどのエンジニアリングアプリケーションのビルトイン状態では利用できない。
【０００６】
製造プロセスでの選択表面の製造によって、例えばＰＭ  ＨＩＰまたは積層造形／３Ｄ印刷プロセスで製造した後に、構成要素の製造後の機械加工を制限することが望ましい。選択表面とは、比較的近い公差（例えば、＋／−０．３％、下限０．３ｍｍ）で製造されている、および／または、製造後の機械加工を必要としないように寸法が制御されている構成要素の領域（または表面）である。完成した構成要素の選択表面の位置および／または機能によっては、構成要素はそのような選択表面を含む必要がある場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前述のプロセスの制限に対処することにある。
本発明の目的は、選択的表面を有する構成要素、例えば比較的大きな構成要素を製造することにある。
【０００８】
本発明の目的は、比較的迅速かつ／または効率的な方法で、選択表面を備えた比較的大きな構成要素を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）のためのカプセルが提供され、前記カプセルは以下を含む。
（ｉ）積層造形（ＡＭ）要素；
（ｉｉ）カプセル要素（Ａ）；ここで、前記カプセル要素（Ａ）は、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）を受けるように配置された粉末（本明細書では「粉末（ＸＸ）」と呼ばれる）を収容する空隙の少なくとも一部を画定するように配置される。
【００１０】
前記ＡＭ要素は、選択表面を含むことが好ましい。そのような選択表面は、比較的複雑な形状を規定し、および／または選択表面のサイズに応じて、比較的狭い許容帯域に作られてよい。前記選択表面は、使用中において、ＨＩＰ処理後に、協働構成要素の表面（同様に、複雑な形状であり、および／または比較的狭い許容帯域に作られてよい）と協働および／または接触するように構成されてよい。例えば、前記ＡＭ要素の前記選択表面は、弁部材と協働するように配置されたバルブシートを規定してよい。または、別の構成要素または別の歯の配列と協働および／または噛み合うように配置された歯の配列を規定してよい。
【００１１】
前記カプセルは、好ましくは、ＨＩＰ処理後に熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）処理構成要素を生成するように配置され、前記ＡＭ要素は、ＨＩＰ処理構成要素の選択表面の少なくとも一部、例えば全体を画定する。ＡＭ要素は、カプセル内にあるときに選択表面を含むことができ、前記選択表面は前記カプセル内に配置され、ＨＩＰ処理後にＡＭ要素の収縮がある場合を除き、ＨＩＰ処理後に選択表面は実質的に同じ形状の選択表面を画定するように配置される。当業者は、どの表面がＨＩＰ処理構成要素の選択表面および／またはＨＩＰ処理構成要素を組み込んだアセンブリ内の選択表面であり得るか、および／または選択表面であるかを決定できると考えられる。例えば、選択表面には、仕様と性能基準を満たすように設計された定義済みの特性があるように見える場合がある。選択表面は、より厳しい寸法公差、または耐食性、耐熱性、耐摩耗性などの材料特性を備えている場合がある。
【００１２】
ＡＭ要素は、比較的複雑な形状および／または構成を規定する場合がある。それは、好ましくは、ＡＭ要素上の第１の位置から要素上の第２の位置まで適切に延びる開口部、例えば貫通路を含む。空隙は、ＡＭ要素内で適切に、第１位置と第２位置との間に規定される。ＡＭ要素は、複数の通路を規定してよい。それは、少なくとも部分的に互いに横方向に延びる通路を含んでよい。それは、複数の空隙を含んでよい。例えば、前記第１と第２の位置との間に空隙を設けることに加えて、第３および第４の位置の間に空隙を含むことができ、適切には前記第３および第４の位置は前記第１および第２の位置から間隔を空けられる。
【００１３】
前記ＡＭ要素は、相互に直交する２つの軸に関して対称ではない断面を有する通路を含むことができる。そのような断面は不規則な形状であってよい。前記通路は細長くてよい。通路の断面の最大寸法は、通路の長さの８０％未満または２０％未満であり得る。
【００１４】
前記ＡＭ要素は、例えば歯のような実質的に同一の部品の配列（例えば、少なくとも１０個または少なくとも２０個の部材を含む）を含み得る。前記ＡＭ要素は、軸の周りに配置された実質的に同一の部品の配列を含むことができ、例えば実質的に円形の湾曲したＡＭ要素の外面を画定する。
【００１５】
前記ＡＭ要素は、（完全密度の）９８％以上の密度を有する第１容積を含むことができる。第１容積の密度は、（完全密度の）１００％未満、（完全密度の）９９．５％未満、または（完全密度の）９９．０％未満であってよい。適切には、前記要素のどの部分も、（完全密度の）９９．５％を超える、例えば（完全密度の）９９．９％を超える密度を持たない。前記第１の容積は、好ましくは、前述の選択表面を包含する。前記ＡＭ要素は、９８％（その完全に高密度の密度）以上の密度を有する第２容積を含むことができる。第２容積の密度は、（完全密度の）１００％未満、（完全密度の）９９．５％未満、または（完全密度の）９９．０％未満であってよい。前記第２容積は、好ましくは、前述の選択表面を包含しない。
【００１６】
第１の実施形態では、前記ＡＭ要素は、好ましくは完全に固結されている。すなわち、好ましくは、前記ＡＭ要素は実質的に均質であり、および／または単一の材料塊を含む。ＡＭ要素に組み込まれる材料の質量の密度は、その全体にわたって実質的に一定であることが好ましい。前記ＡＭ要素は、好ましくは、例えばＡＭ要素に画定された空隙内に、自由流動性粉末などの粉末材料を含まない。第１の実施形態では、前記ＡＭ要素は、（完全密度の）９８％以上の密度を有することができる。ＡＭ要素の密度は、（完全密度の）１００％未満、（完全密度の）９９．５％未満、または（完全密度の）９９．０％未満であってよい。
【００１７】
第２の実施形態では、前記ＡＭ要素は完全に固結されない場合がある。この場合、それは実質的に均質ではなく、および／または単一の材料塊を含まない可能性があり、および／またはＡＭ要素に組み込まれる材料塊の密度はその全体にわたって実質的に一定ではない可能性がある。第２の実施形態では、前記ＡＭ要素は、未固結粉末を含むことができる。第２の実施形態では、前記ＡＭ要素は、圧密化粉末を含むおよび／または（完全密度の）９８％以上の密度を有する第１の容積を含むことができる。この場合、第１の容積の密度は、（完全密度の）１００％未満、（完全密度の）９９．５％未満、または（完全密度の）９９．０％未満である。第２の実施形態では、前記ＡＭ要素は、例えば未固結粉末を有するために、第１の容積よりも低い密度を有する第２の容積を含むことができる。第２の容積の密度は、（完全密度の）８０％未満、例えば（完全密度の）７０％未満であり得る。第２の容積の密度は、（完全密度の）少なくとも５０％、例えば（完全密度の）５０〜６５％の範囲であり得る。
【００１８】
第２の実施形態では、未固結粉末は、例えばＡＭ要素で規定される容積（Ａ）内で流動可能な粉末を含むことができる。容積（Ａ）は、例えばＡＭ要素の固体壁によって完全に囲まれ、そこからの粉末の漏れを防ぐことができる。
【００１９】
前記容積（Ａ）は、支持要素、例えば支持柱を含むことができ、支持柱は、容積（Ａ）を画定する上壁と下壁との間に延び、好ましくは、ＡＭ要素の製造中に、ＡＭ構成要素の一部、例えば上壁を支持するように構成される。前記容積（Ａ）は、支持要素、例えば支持柱の配列を含むことができる。前記容積（Ａ）は、少なくとも５個、少なくとも２０個、または少なくとも４０個の支持要素、例えば支持柱を含むことができる。前記容積（Ａ）は、例えば１０００個未満または５００個未満の支持要素、例えば支持柱を含むことができる。支持柱は、少なくとも０．１ｍｍ、例えば０．１〜１ｍｍの範囲の厚さを有してよい。
【００２０】
容積（Ａ）で、支持要素の断面積の合計の比率、例えば支持柱（ＡＭ構成要素の支持壁、例えば製造中に支持要素が支持する上壁のすぐ下）を、未固結粉末が配置される支持要素間（支持壁の直下）で規定される面積で割った値は、０．２５から０．５５の範囲、好ましくは０．３から０．４５の範囲、より好ましくは０．３３から０．４２の範囲である。
【００２１】
容積（Ａ）において、すべての支持要素、例えば支持柱が占める容積の合計を、支持要素を取り囲む容積、および／または未固結粉末が占める、または占めることができる容積で割った比率は、０．２５〜０．５５の範囲、好ましくは０．３〜０．４５の範囲、より好ましくは０．３３〜０．４２の範囲である。
【００２２】
前記第２の実施形態では、前記容積（Ａ）および／または容積（Ａ）を画定する任意の壁は、選択的表面を組み込まないことが好ましい。
言及される前記第２の容積は、前記容積（Ａ）と同等であってよい。
【００２３】
前記第２の実施形態において、前記ＨＩＰ用カプセルの前記ＡＭ要素は、後述するＡＭ要素（「直接ＡＭ要素」と呼ばれる）を作るためのＡＭプロセスの直接生成物を含むか、ＡＭプロセスの直接生成物であるＡＭ要素（すなわち、直接ＡＭ要素）に追加の粉末が組み込まれているＡＭ要素（「補足ＡＭ要素」と呼ばれる）を含んでよい。追加の粉末は、補足ＡＭ要素の粉末と同じ化学的性質を持つ場合がある。追加の粉末は、補足ＡＭ要素とは異なる粒子サイズ分布を持つ場合がある。補足ＡＭ要素の粉末密度を高めるために、追加の粉末が適切に追加される。
【００２４】
前記第１および第２の実施形態を含む好ましい実施形態では、前記ＡＭ要素は、単一タイプの材料から作られ、および／またはそれからなる。前記ＡＭ要素は、合金であり得る金属を含むことが好ましい。前記ＡＭ要素は、好ましくは酸によるエッチングに対して耐性がある。
【００２５】
前記ＡＭ要素は、低合金鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル基合金、ＣｏＣｒ、チタン合金、二相および超二相ステンレス鋼から選択される材料を含むことができ、好ましくは本質的にそれらからなることができる。
【００２６】
前記ＡＭ要素は、前記カプセルの一部を画定できるほど十分に強いように設計および構築されることが好ましい。好ましくは、気密（例えばヘリウム）シールを保持し、高温および高圧でのＨＩＰ中にこの気密膜を保持できることが好ましい。前記ＡＭ要素は、好ましくは溶接可能な材料から作られ、および／または、前記ＡＭ要素によって画定されない前記カプセルの他の領域に溶接できるほど十分に強い。
【００２７】
好ましい実施形態では、ＡＭ要素の外側形状および／または外面全体は、ＡＭ製造技術の直接生成物であり、前記ＡＭ要素は、前記カプセルに組み込む前に、機械加工による金属除去を最小限しか必要とせず、または実質的に必要としない。
【００２８】
前記ＡＭ要素は、好ましくは剛性であり、自己支持性である。
前記ＡＭ要素は、前記カプセルの重量の少なくとも５重量パーセント、好ましくは少なくとも１０重量パーセントに相当し得る。
【００２９】
前記ＡＭ要素は、少なくとも５０ｍｍ、例えば少なくとも２５０ｍｍの最大寸法を有し得る。
前記カプセルは、少なくとも２５０ｍｍ、例えば少なくとも５００ｍｍの最大寸法を有し得る。
【００３０】
好ましくは、前記ＡＭ要素は、粉末（ＸＸ）を収容するための空隙の少なくとも一部を画定するように配置される。前記ＡＭ要素は、粉末（ＸＸ）を収容するための空隙の壁を画定してよい。前記空隙の前記壁は、少なくとも部分的に平坦であってよい。好ましくは、前記空隙の壁を画定するＡＭ要素の壁の面積の少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも８０％、さらには９０％が平面である。
【００３１】
カプセル要素（Ａ）は、ＡＭ要素に（できれば直接）固定されてよい。前記カプセル要素（Ａ）は、前記ＡＭ要素の少なくとも一部の上にあってもよく、前記ＡＭ要素の開口部、例えばチャネルまたはパイプ部分の上に重なるように配置されてよい。前記カプセル要素（Ａ）およびＡＭ要素は、好ましくは、２つの要素の間に気密（例えばヘリウムに対する）シールが画定されるよう、固定され、例えば溶接される。
【００３２】
前記カプセル要素（Ａ）は、前記ＡＭ要素の材料と比較して、同じ材料または異なる材料から作られてよい。好ましくは、カプセル要素（Ａ）は、前記ＡＭ要素の材料と比較して異なる材料から作られる。
【００３３】
前記カプセル要素（Ａ）は、好ましくは金属を含み、より好ましくは本質的に金属からなる。前記カプセル要素（Ａ）は、続くプロセスでＡＭ要素とカプセル要素（Ａ）の組み合わせと接触させることができる液体製剤に可溶であるため、溶解によりカプセル要素（Ａ）を除去することができる。カプセル要素（Ａ）は、（例えば、第２の態様で説明したように）下流プロセスで犠牲になるように配置されてよいし、除去されず、所定の場所に残されてよい。ただし、カプセル要素（Ａ）は、（例えば、第２の態様で説明したように）下流プロセスで犠牲になるように配置される、つまり、（例えば、第２の態様で説明したように）下流プロセスで除去され、最終構成要素に残らないことが望ましい。前記カプセル要素（Ａ）は、好ましくは、例えば、軟鋼、ステンレス鋼、チタンおよびアルミニウムから選択される金属を含む、より好ましくは本質的にそれからなる。
【００３４】
前記カプセル要素（Ａ）は、ＡＭ要素に固定されたシート材料を含むことが好ましい。シート材料は、好ましくは、前記カプセルを使用して作製される最終構成要素のニアネットシェイプ領域を画定するように成形される。前記カプセル要素（Ａ）、例えば前記シート材料は、好ましくは２〜５ｍｍの範囲の厚さを有し、形状および方向の高密度化を制御するためにより厚い部分を有してよい。
【００３５】
前記カプセルは、ＡＭ要素に（好ましくは直接）固定されるカプセル要素（Ｂ）を含むことができる。カプセル要素（Ｂ）は、前記ＡＭ要素の開口部、例えばチャネルまたはパイプ部分の上に重なるように配置されてよい。前記カプセル要素（Ｂ）およびＡＭ要素は、好ましくは２つの要素の間に気密（例えば、ヘリウム）シールが画定されるように固定され、例えば溶接される。
【００３６】
カプセル要素（Ａ）およびカプセル要素（Ｂ）は、好ましくは離間している。それらは連続していないことが好ましい。
記カプセル要素（Ｂ）は、前記ＡＭ要素のものと比較して、同じ材料または異なる材料から作られてよい。
【００３７】
前記カプセル要素（Ｂ）は、好ましくは金属を含み、より好ましくは本質的に金属からなる。前記カプセル要素（Ｂ）は、カプセル要素（Ｂ）を溶解により除去できるように、続くプロセスでＡＭ要素とカプセル要素（Ｂ）の組み合わせと接触させることができる液体製剤に可溶であってよい。しかしながら、好ましくは、カプセル要素（Ｂ）は、（例えば、第２の態様で説明されるように）下流のプロセスで犠牲になるように構成される。つまり、（例えば、第２の態様で説明したように）下流プロセスで除去され、最終構成要素には残らない。前記カプセル要素（Ｂ）は、好ましくは、例えば軟鋼、ステンレス鋼、チタンおよびアルミニウムから選択される金属を含む、より好ましくは本質的にそれからなる。
【００３８】
前記カプセル要素（Ｂ）は、好ましくは、ＡＭ要素に固定されたシート材料を含む。シート材料は、好ましくは、最終構成要素のニアネットシェイプ領域を画定するように成形される。前記カプセル要素（Ｂ）、例えば前記シート材料は、好ましくは２〜５ｍｍの範囲の厚さを有し、形状および方向の高密度化を制御するためにより厚い部分を有してよい。
【００３９】
前記ＡＭ要素は、前記カプセルの外面である表面、すなわち、外部に露出しているカプセルの表面を含むことができる。前記表面は、少なくとも部分的に選択的表面を規定してよい。前記ＡＭ要素は、好ましくは、前記カプセルの他の領域によって完全にカプセル化されていない。
【００４０】
粉末（ＸＸ）を収容するための前記空隙は、少なくとも部分的に、カプセル要素（Ａ）、カプセル要素（Ｂ）、前記ＡＭ要素、および任意にカプセル要素（Ａ）および／または（Ｂ）の特徴を有し得る他のカプセル要素によって適宜規定されてよい。
【００４１】
前記空隙は、カプセルの外側からカプセルへの、例えばカプセルの前記空隙へのアクセスを提供する開口部を含むことができる。パイプは、固体および／または流体を空隙に送達するため、および／または空隙から流体を除去するため、例えば空気の空隙を排出するために、上記開口部と関連付けられてよい。
【００４２】
前記空隙は、例えば、粉末（ＸＸ）で充填する前は、実質的に空であり得る。ただし、空隙には粉末（ＸＸ）が含まれている場合がある。
粉末（ＸＸ）は、好ましくは金属を含み、より好ましくは本質的に金属からなる。金属は、オーステナイト、フェライト、マルテンサイト系ステンレス鋼を含むステンレス鋼、二相および超二相ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、およびＣｏＣｒ合金と金属マトリックス／複合合金から選択できる。金属粉末は、直径が５００ミクロン未満であることが好ましい。金属粉末は、カプセルの空隙の１００％まで充填することができる。
【００４３】
粉末（ＸＸ）は、ＡＭ要素を構成する材料と比較して、同じものでも異なるものでもよく、例えば化学的に異なってよい。好ましくは、異なる性質を持つ。粉末（ＸＸ）は、（例えば、主要量として）第１の金属を含むことができ、前記ＡＭ要素は第２の金属を含むことができ、適切には、前記第１および第２の金属は異なる。
【００４４】
粉末（ＸＸ）は、前記カプセルの総重量の少なくとも１０重量パーセント、好ましくは少なくとも２０重量パーセント、例えば２０〜８０重量パーセントを構成してよい。
カプセルの外側表面の形状は、ＡＭ要素の形状に対応していない、および／または異なる場合がある。
【００４５】
本発明の第２の態様によれば、構成要素を製造する方法が提供され、この方法は以下を含む。
（ｉ）第１の態様に従ってカプセルを選択する。
（ｉｉ）カプセルをＨＩＰにさらす。
【００４６】
ＨＩＰ後、ＨＩＰ前の前記カプセル内の前記ＡＭ要素の選択表面は、高密度化され、収縮、例えば等軸収縮を受けた可能性があることを除いて、ＨＩＰ後の形態と実質的に同一であり得る。前記カプセルの選択後、ＡＭ要素の形状は、好ましくは、前記最終構成要素を規定する際に、ＨＩＰを受けることによってもたらされる変化による以外は実質的に変化しない。
【００４７】
ステップ（ｉｉ）の前に、気密であることを適切に確認するために、前記カプセルをテストしてよい。これは、カプセル内に定められた空隙にヘリウムなどのガスを導入し（カプセルの外側からカプセルへのアクセスを提供するように配置された開口部などを介して）、ガスがカプセルから漏れているかどうかを評価することを含んでよい。
【００４８】
選択されたカプセルが粉末（ＸＸ）を含まない場合、この方法は、粉末（ＸＸ）をカプセルの空隙に導入することを含み得る。
前記空隙に粉末（ＸＸ）を適切に含むカプセルは、好ましくは粉末（ＸＸ）の既知の充填重量および最適な包装密度を達成するために振動されてよい。
【００４９】
カプセルの外側表面の形状は、ＡＭ要素の形状に対応していない、および／または異なる場合がある。したがって、外表面の形状は、ＡＭ要素を、実質的に一定の厚さの前記粉末（ＸＸ）に由来する層で被覆するように単純に構成されていなくてよい。
【００５０】
ステップ（ｉｉ）の前に、この方法は、カプセル、例えばカプセル内に画定された空隙を空にすることを含むことが好ましい。例えば、カプセルへのアクセスを提供するように配置された前記開口部に真空装置を取り付けることにより、カプセル内を真空にすることができる。カプセルの真空化後、この方法は、好ましくは、カプセルを密封すること、例えば、カプセルへのアクセスを提供するように配置された前記開口部を閉じることを含む。
【００５１】
ステップ（ｉｉ）は、好ましくは、カプセルをＨＩＰシステムに配置し、例えば構成要素の材料壁の厚さと全体の重量とに基づいて、所定の時間、所定の圧力（例：１００−２００ＭＰａの範囲）および温度（例：５００−１２５０°Ｃの範囲）にカプセルをさらすことを含む。
【００５２】
ステップ（ｉｉ）は、好ましくは、ＡＭ要素および粉末（ＸＸ）の１００％密度を達成するために行われる。
したがって、構成要素は、好ましくは完全に高密度であり、好ましくは、本明細書で説明される最終構成要素を規定する。
【００５３】
ステップ（ｉｉ）において、適切に導入された粉末（ＸＸ）は、ＡＭ要素、例えばその金属に拡散接合する。結合金属粉末（ＸＸ）は、最小の偏析を伴う微細で均質な粒子サイズであり、ＡＭ要素は、従来のプロセスから得られるものよりも微細で偏析の少ない構造で構成される。ＡＭ要素は拡散接合プロセスによって接合されているため、接合された金属粉末（ＸＸ）とＡＭ要素の間に熱影響ゾーンは実質的には存在しない。
【００５４】
ステップ（ｉｉ）に続いて、この方法は、好ましくは、溶体化熱処理のために従来の熱処理炉にカプセルを配置し、その後、構成要素の最適な材料特性を達成するために時効または析出硬化を含む。
【００５５】
ステップ（ｉｉ）に続いて、カプセルの一部をＡＭ要素との結合から除外し、適切に前記ＡＭ要素および固化しＨＩＰ化した粉末（ＸＸ）を含む、処理後構成要素を残すことができる。あるいは、カプセルは、本明細書に記載されるように、最終構成要素の一部を形成するために適所に残されていてよい。
【００５６】
前述のカプセルの一部の除去は、機械加工によるものであってよい。有利には、除去は、例えば酸エッチングの使用による溶解によるものであり得る。カプセル要素（Ａ）は除去されてよい。カプセル要素（Ｂ）は除去されてよい。カプセルに組み込まれたすべてのシート材料は除去されてよい。
【００５７】
前記構成要素は、好ましくは、前記ＡＭ要素およびＨＩＰ処理された粉末を含み、好ましくは、シート材料、例えば鋼板によって画定される領域を含まない。
適切には、カプセルの一部を除去した後、構成要素は最小限の機械加工にさらされる。これは、カプセルがニアネットシェイプを生成するように配置されているために可能である。最終構成要素に含まれないカプセルの部分の除去後に、適切には、構成要素の外表面積の５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは１０％未満が処理され、例えば、機械加工される。好ましくは、最終構成要素に含まれないカプセルの一部（例えばシート材料）の除去後、構成要素はその形状を変化させるように構成された、いかなるプロセスも受けない。好ましくは、最終構成要素に含まれないカプセルの部分を除去した後、構成要素は、構成要素の他の部分よりも構成要素の任意の部分を優先的に除去するプロセスにさらされない。
【００５８】
カプセルの一部を除去した後、構成要素は、構成要素の少なくともアクセス可能な外側表面の実質的に全体を同じ方法で処理するプロセスにかけられてよい。例えば、プロセスは、研磨および／または洗浄プロセスを含んでよい。
【００５９】
この方法で作成された構成要素は、産業プロセスで使用される装置、機械、またはデバイスを規定する、または使用される最終構成要素を規定することができる。
本発明の第３の態様によれば、第１の態様のカプセルを製造する方法が提供され、この方法は以下を含む。
（ｉ）積層造形（ＡＭ）要素を選択する。
（ｉｉ）前記カプセルの第１の領域は、少なくとも部分的に前記ＡＭ要素によって規定されるカプセルを構築する。
【００６０】
前記カプセルの前記第１の領域は湾曲していても平面であってよい。前記カプセルの前記第１の領域は、好ましくは、前記カプセルの内壁を画定する。
好ましくは、前記カプセルの第２の領域は、少なくとも部分的に、前記ＡＭ要素によって画定される。前記カプセルの前記第２の領域は、湾曲していても平面であってよい。前記カプセルの前記第２の領域は、前記カプセルの内壁を画定してよい。
【００６１】
前記カプセルの他の１つ以上の領域は、前記ＡＭ要素によって画定されてよい。
前記ＡＭ要素は、前記カプセルの１つ以上の領域、例えば参照される前記第１および第２の領域、および任意に他の領域を画定してよい。
【００６２】
この方法は、ステップ（ｉ）の前に、例えばレーザーまたは電子ビーム溶接（ＥＢＷ）粉末床、およびワイヤ送りビルド技術（ｗｉｒｅ  ｆｅｄ  ｂｕｉｌｄ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を使用してＡＭ要素を製造することを含み得る。
【００６３】
ステップ（ｉｉ）において、前記方法は適切には、前記ＡＭ要素の周囲にカプセルの領域を構築することを適切に含み、適切には前記カプセルの前記第１の領域は前記ＡＭ要素および任意に、しかし好ましくは前記カプセルの前記第２の領域（提供される場合）は、ＡＭ要素によって規定される。好ましくは、前記ＡＭ要素は、前記カプセルの内壁を画定する。
【００６４】
この方法のステップ（ｉｉ）は、カプセル要素（Ａ）を選択し、それをＡＭ要素に（好ましくは直接）固定することを含むことができる。前記カプセル要素（Ａ）は、前記ＡＭ要素の少なくとも一部の上に重なるように配置されてよい。それはＡＭ要素の端部に重なるように配置されてよい。それは、前記ＡＭ要素の開口部、例えばチャネルまたはパイプ部分の上に重なるように配置されてよい。それは、ＡＭ要素の第１の領域（提供される場合）の少なくとも一部の上に配置されてよい。前記カプセル要素（Ａ）およびＡＭ要素は、例えばタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接、金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接または電子ビーム溶接などの溶接によって一緒に固定することができる。前記カプセル要素（Ａ）およびＡＭ要素は、好ましくは固定され、例えば溶接され、その結果、２つの要素の間に気密（例えばヘリウムに対する）シールが画定される。
【００６５】
前記カプセル要素（Ａ）は、第１の態様に記載された通りであってよい。
この方法のステップ（ｉｉ）は、（適切にはカプセル要素（Ａ）を選択することに加えて）カプセル要素（Ｂ）を選択し、好ましくはＡＭ要素に（好ましくは直接）固定することを含む。カプセル要素（Ｂ）は、ＡＭ要素の端部に重なるように配置されてよい。それは、開口部、例えば、前記ＡＭ要素のチャネルまたはパイプ部分の上に重なるように配置されてよい。それは、ＡＭ要素の第２の領域（提供される場合）の少なくとも一部の上に配置されてよい。前記カプセル要素（Ｂ）およびＡＭ要素は、溶接によって一緒に固定されてよい。前記カプセル要素（Ｂ）およびＡＭ要素は、好ましくは固定され、例えば溶接され、その結果、２つの要素の間に気密（例えば、ヘリウム）シールが画定される。
【００６６】
前記カプセル要素（Ｂ）は、第１の態様に記載された通りであってよい。
この方法のステップ（ｉｉ）では、ＡＭ要素の少なくとも一部の周りに適切に画定された空隙を有する前記ＡＭ要素を含むカプセルが適切に構築される。前記カプセルがカプセル要素（Ａ）を含む場合、カプセル要素（Ａ）と前記ＡＭ要素との間に空隙を画定することができる。ＡＭ要素と、カプセル要素（Ａ）および（Ｂ）とが提供される場合、空隙は、ＡＭ要素と、カプセル要素（Ａ）および（Ｂ）との間に少なくとも部分的に画定されてよい。
【００６７】
方法のステップ（ｉｉ）において、前記カプセルは、好ましくは、カプセルの外側からカプセルへの、例えばカプセルの空隙へのアクセスを提供する開口部を備えて構成される。パイプは、固体および／または流体を空隙に送達するため、および／または空隙から流体を除去するため、例えば空隙の空気を排出するために、上記開口部と関連付けられてよい。
【００６８】
好ましい実施形態では、ステップ（ｉｉ）は、シート材料、例えばシートメタルから作られる、少なくとも３つの個別および／または別個の要素（例えば、カプセル要素（Ａ）、（Ｂ）および少なくとも１つの他のカプセル要素から選択されるカプセル要素）を選択することにより前記カプセルを構築することと、前記３つの要素をＡＭ要素と関連付けて、ＡＭ要素によって少なくとも部分的に画定された空隙を有するカプセルを画定することと、を含む。
【００６９】
ステップ（ｉｉ）に続いて、カプセルが適切に気密であることを確認するために、前記カプセルをテストしてよい。これは、（例えば、カプセルへのアクセスを提供するように配置された前記開口部を介して）ガス、例えばヘリウムをカプセル内の画定された空隙に導入し、ガスがカプセルから漏れるかどうかを評価することを含み得る。
【００７０】
ステップ（ｉｉ）に適切に続くステップ（ｉｉｉ）では、粉末（本明細書では粉末（ＸＸ）と呼ぶ）をカプセルに、例えばカプセルに画定された前記空隙に導入することが好ましい。
【００７１】
本発明の第４の態様によれば、好ましくは例えば、レーザーまたはＥＢＷ粉末床またはワイヤフェドビルド技術を使用するＡＭプロセスでＡＭ要素を適切に製造した後に得られる製品であるＡＭ要素（本明細書では「製造時ＡＭ要素」）を含む補足ＡＭ要素が提供される。好ましくは、製造時ＡＭ要素には、粉末などの未固結粒子状物質が含まれる。ここで、好ましくは、補足ＡＭ要素は、製造時ＡＭ要素内の未固結粒子状物質に加えて、粒子状物質、例えば粉末を含む。追加の粒状材料は、製造時ＡＭ要素が作られるプロセス（例えば、ＡＭプロセス）で使用される材料と比較して同一であっても異なっていてよい。好ましくは、前記追加の粒状材料は、製造時ＡＭ要素が作られるプロセスで使用される材料と比較して（例えば、同一性または粒子サイズ／サイズ分布において）異なる。
【００７２】
第４の態様のＡＭ要素、製造時ＡＭ要素、および補足ＡＭ要素は、第１の態様で説明された通りであってよい。
本発明の第５の態様によれば、第４の態様における補足ＡＭ要素を作成する方法が提供され、この方法は以下を含む。
（ｉ）レーザーまたはＥＢＷ粉末床またはワイヤフェドビルド技術を使用してＡＭプロセスでＡＭ要素（ここでは「製造時ＡＭ要素」）を製造した後に得られる製品であるＡＭ要素を選択する。製造時ＡＭ要素には、粉末など、未固結粒子状物質が含まれている。
（ｉｉ）追加の粒状材料、例えば粉末を、製造時ＡＭ要素に組み込み、補足ＡＭ要素を規定する。
【００７３】
前記追加の粒状材料は、前記製造時ＡＭ要素に組み込まれた未固結粒子状物質と接触および／または混合されてよい。
本発明の第６の態様によれば、最終構成要素自体が提供される。
【００７４】
本明細書に記載された任意の発明または実施形態の任意の特徴は、必要な変更を加えて、本明細書に記載の他の任意の発明または実施形態の任意の特徴と組み合わせることができる。
【００７５】
本発明の特定の実施形態を、添付図面を参照して、例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】バルブシートアセンブリのカプセルの断面図である。
【図２】図１のアセンブリのＡＭ要素の一部切り欠き斜視図である。
【図３】図１のアセンブリの製造における段階を示している。
【図４】図１のアセンブリの製造における段階を示している。
【図５】図１のアセンブリの製造における段階を示している。
【図６】図１のアセンブリの製造における段階を示している。
【図７ａ】明確にするために閉鎖板が省略された流量計本体の斜視図である。
【図７ｂ】充填／排出管を含む図７ａの流量計本体の図である。
【図８】図７の流量計本体を含むカプセルの形成に含まれる一連のステップを示す図である。
【図９】図７の流量計本体を含むカプセルの形成に含まれる一連のステップを示す図である。
【図１０】図７の流量計本体を含むカプセルの形成に含まれる一連のステップを示す図である。
【図１１】図７の流量計本体を含むカプセルの形成に含まれる一連のステップを示す図である。
【図１２】タービンディスクの一部切り欠き斜視図である。
【図１３】図１２のタービンディスクを含むカプセルの斜視図である。
【図１４】図１３のアセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
図において、同じまたは類似の部分は同じ参照番号を有する。
図１から６を参照すると、ＨＩＰ用カプセル２は、冷却チャンネル管８、１０が貫通する内側および外側の円筒状ライナー４、６に溶接された剛性の自立型ＡＭ構成要素３を備えている（図１に管８のみが示されている。ただし、両方の管８、１０が他の図に示されている）。固体エンドプレート１１は、ライナー４、６の端部に溶接され、管８、１０は、エンドプレート１１を通って延び、外側に開いている。充填管１２は、粉末１６で満たされたライナー４、６の間に画定された環状空隙１４と連通している。使用中、カプセル２は、以下に説明するようにＨＩＰを受ける。その後、内側および外側ライナー４、６を取り外して、ＡＭ構成要素３、管８、１０、ＨＩＰ粉末１６、およびエンドプレート１１を含むバルブシートアセンブリを形成する。
【００７８】
カプセル２およびその製造は、以下により詳細に記載される。
ＡＭ構成要素３は、単一のレーザーヘッドを備えたレーザー粉末床３Ｄ印刷プロセスを使用して製造される。ビルドに使用される粉末は、ステンレス鋼またはニッケルベースの合金である。ＡＭ構成要素は、ＡＭビルドのプログラミング用にＣＡＤモデルを作成できるように、ＳＴＥＰ形式で設計されている。ＡＭ構成要素は、最適化されたビルド速度を使用してレイヤーごとにビルドされ、多孔性ではなく、かつ、欠陥のない高密度の壁を実現する。ビルド後、ＡＭ構成要素は応力緩和され、ビルドプレートから外され、サポート構造が外される。
【００７９】
ＡＭ構成要素は、ＴＩＧ、ＭＩＧ、および／またはＥＢＷ溶接が可能でなければならず、また、カプセル２のライナー４、６など、他の構成要素への溶接による接合にも適合している必要がある。
【００８０】
ＡＭ構成要素３は、適切な耐摩耗性材料で作られた環状の弁座を画定する。それは、円錐台形状の摩耗面１７と、管８、１０と連通する冷却ギャラリー２０が画定された本体１８とを含む。管８、１０は、使用中の摩耗面を冷却するため、摩耗面に向かっておよび摩耗面から離れるように冷却流体を移送するように配置される。
【００８１】
ＡＭ構成要素の最大直径は約１５０ｍｍ、最大厚さ（最大直径に垂直に測定）は約２０ｍｍである。
ＡＭ構成要素３はまた、ライナー４、６の端部２６を越えて延び、エンドプレート１１の外面２８から突出する管８、１０を受け入れるように配置された直径方向に離間した開口部２２、２４（図２）を含む。管８、１０は、溶接線３０、３２（図３）で表される位置に溶接される。
【００８２】
ＡＭ構成要素３はまた、内側および外側環状ステップ領域３４、３６を含む。内側ステップ領域３４は、円形断面内側ライナー４と係合するように配置され、外側ステップ領域３６は、外側ライナー６と係合するように配置される。内側ライナー４は、溶接線３８（図４）によって表されるＡＭ構成要素に溶接され、外側ライナー６は、溶接線４０（図５）によって表されるＡＭ構成要素３に溶接されるように配置される。
【００８３】
内側および外側ライナー４、６は、軟鋼、ステンレス鋼およびアルミニウムから選択され得るシートメタルを含む。
ＡＭ構成要素の反対側の端部で、カプセル２は、ステンレス鋼、鋼またはニッケルベースの合金であり得る固体材料を含むエンドプレート１１を含む。エンドプレートは、図５のアセンブリと係合するように配置される。この目的のために、エンドプレートはライナー４、６の自由端と係合するように配置される環状溝を含み、管８、１０を配置できる開口部を含む。エンドプレート１１は、溶接線４２、４４、４６、４８によって表されるように、ライナー４、６および管８、１０に溶接される。そのように配置されると、エンドプレート１１、ライナー４、６およびＡＭ構成要素３の間に空隙１４が画定される。空隙１４へのアクセスを提供するために、充填管１２は、ライナー６の外向きの壁に溶接される。
【００８４】
図１のカプセル２を製造するためのステップは、図２から６に連続して表されている。
図１のカプセルの構築後、真空ラインを管１２に接続して排気し、ヘリウムリークテストを行ってカプセルの気密性を確認する。次に、管１２を介して粉末金属がそれに充填される。粉末金属は、オーステナイト、フェライト、マルテンサイト系ステンレス鋼を含むステンレス鋼、二相および超二相ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｔｉ、ＣｏＣｒ合金、金属マトリックス／複合合金から選択される。金属粉末は、カプセルの空隙の１００％まで充填することができる。粉末充填重量は、カプセル設計と金属粉末の粒度分布に基づいて計算される。金属粉末は、カプセルの空隙に充填され、好ましくは振動して、既知の粉末充填重量および最適な粉末充填密度を達成する。
【００８５】
カプセルを満たした後、真空ラインを管１２に接続して真空を引くことにより、閉じ込められた空気を排出する。次に、管１２がクリンプされてアセンブリが密閉される。
次に、カプセルは、ＨＩＰシステムに配置され、所定の時間、所定の温度および圧力にさらされることにより、ＨＩＰにさらされる。ＨＩＰ温度は、ＡＭ構成要素が作られる金属粉末と材料の両方に適している必要があり、通常、最も低い固相線温度の材料（合金など）によって駆動される。
【００８６】
ＨＩＰ後、カプセルは、最終構成要素の最適な材料特性を実現するために、所定の温度で所定の時間、熱処理炉処理に供される。
ＨＩＰの後、最終構成要素に含まれないカプセルの部分を除去することができる。これは、構成要素を包む鋼板を溶解するのに適した時間、様々な酸と段階にＨＩＰ後のアセンブリを浸漬することにより行うことができる。特に、ライナー４、６は溶解され、前記ＡＭ構成要素３、そこを貫通する管８、１０を有するＨＩＰ粉末１６、およびエンドプレート１２を含むバルブシートアセンブリが残る。ＡＭ構成要素３は、ＨＩＰ処理されているために完全に高密度であり、強化された粉末金属１６も、ＨＩＰ処理されているために完全に高密度である。ＡＭ構成要素と圧密化された粉末金属は、ＨＩＰプロセスによって互いに拡散接合されている。製造された金属またはバイメタル構成要素には、気孔や欠陥はない。統合された粉末金属構成要素は、微細で均質な粒子サイズを持ち、ＡＭ構成要素は、ＨＩＰサイクル中のＡＭ要素の処理により、構築時の状態よりも均質化され、偏析が少ない非常に微細な粒子構造で構成される。ＡＭ構成要素の粉末構成要素への接合は、粉末粒子表面のＡＭ構成要素への拡散接合により行われ、熱影響ゾーンの存在を排除した、溶融相または液相を有しない状態のもと行われる。これは粉末とＡＭ構成要素間の薄い１０〜５０ミクロン拡散ゾーンに置き換えられる。
【００８７】
同様に、エンドプレート１１と固化した粉末金属は、ＨＩＰプロセスにより互いに拡散接合されている。これは、熱影響ゾーンの存在を排除した、溶融相または液相を有しない状態のもと行われる。これは、粉末とＡＭ構成要素間の薄い（１０−５０ミクロン）拡散ゾーンに置き換えられる。
【００８８】
有利には、ＡＭ構成要素３は、ＨＩＰおよび最終構成要素に含まれないカプセルの部分の除去後、機械加工（または他の金属除去プロセス）を必要としない。ＡＭ構成要素は、バルブの別の部分（例えば、吸気バルブまたは排気バルブ）（図示せず）と協働する選択的表面である摩耗面１７を規定する。摩耗面１７は、バルブの他の部分と正確に係合できるように、プロセス中に厳密な公差（例えば、＋／−０．２〜０．３ｍｍ）で作られている。
【００８９】
最終構成要素の他の部分（選択的表面を含まない可能性があり、および／またはＡＭ構成要素の許容誤差よりも低い公差に作成できる）は、何らかの機械加工（例えば、エンドプレート１１および／またはボアのクリーンアップ操作）に供することができる。
【００９０】
図７ａを参照すると、ＡＭ構成要素５２は、ＨＩＰプロセスで処理された流体流量測定装置の選択的表面を画定するように配置されている。
図７ａのＡＭ構成要素５２は、図１の実施形態について説明したように、レーザー粉末床３Ｄ印刷プロセスを使用して製造される。しかしながら、図１の実施形態とは対照的に、ＡＭ構成要素は、製造プロセスにおけるレーザー処理によって固化されていない粉末を含む。したがって、ＡＭ構成要素５２は、図７ａに示される線５６の左側に画定される完全に融合した領域５４を含む。完全に融合した領域は、一般にポストＨＩＰ機械加工を必要としない構成要素５２の選択的表面を規定する。
【００９１】
線５６の右側では、部分的に円形である比較的薄くて中実の外壁５８が、粉末床内のレーザーで完全に融合する粉末によって規定される。外壁は、粉末床内のレーザーで完全に融合する粉末によって規定されるほぼ円形の中実平面ベース６０から上に延びている。外壁５８の内側には、粉末床内のレーザーで完全に融合する粉末によって生成される支持柱６２が規定されている。支持柱６２は、ベース６０から上方に延び、レーザーからのエネルギーによる粉末の融合によって形成される平坦な頂部６４（明確にするために図７ａから省略されているが、図８に示されている）を支持するように配置されている。
【００９２】
外壁５８の内側に画定されているのは、粉末床内の粉末をレーザーで完全に溶融することによって生成される壁６６によって画定される開口部６５である。外壁５８、壁６６、基部６０、および頂部６５の間で、ＡＭ構成要素５２は、未固結粉末、すなわちまだレーザーによって衝突されて溶融していない粉末を含む容積５３を含む。
【００９３】
支柱（平面上部６４のすぐ下）の断面積の合計を未固結粉末が配置される支柱（平面頂部６４のすぐ下）の間に規定される面積で除算した割合は、０．２５〜０．５５、好ましくは０．３〜０．４５の範囲、より好ましくは０．３３〜０．４２の範囲であってよい。
【００９４】
すべての支持柱が占める容積の合計を支柱の周囲および／または未固結粉末が占める容積で割った比は、０．２５〜０．５５の範囲、好ましくは０．３〜０．４５の範囲、より好ましくは０．３３〜０．４２の範囲であってよい。
【００９５】
ＡＭ構成要素の厚さｘ（図７ａ）は約４０ｍｍ、幅ｙは約３０ｍｍ、Ｑ点とＲ点との間の直径は約１００ｍｍである。
したがって、図７ａのＡＭ構成要素５２は、選択された表面（カットアウトボリューム５５を含む）および完全に融合された粉末を含む他の領域を画定し、固化されないが支持柱６２の間に配置される粉末の容積を共に画定する。この構成により、積層造形中に構成要素５２に使用される粉末全体がレーザーで固められる場合と比較して、ＡＭ構成要素をはるかに迅速に（そしてより少ないエネルギー使用で）製造することができる。
【００９６】
ＡＭ構成要素５２は、図８から図１１を参照して説明したように、カプセル７０（図１１）に含めることができる。しかし、組み込む前に、その中の粉末を補うために追加の粉末が充填／排出管５７（図７ｂ）を介して容積５３に導入される。追加の粉末は容積５３に詰められ、配置され、そのため、ＡＭ構成要素５２のＨＩＰ後、容積５３内の粉末および柱６２は、（完全密度の）９８％より大きい密度を有する容積を画定し、その容積は実質的に完全に密であり得る。
【００９７】
有利には、管５７は、ＡＭ構成要素の製造中にＡＭ構成要素５２に組み込まれてよい。
図８を参照すると、ＡＭ構成要素５２は、その構成要素５２内の未固結粉末７４を示すために上部６７の切り欠き部分７２を含んで表されているが、粉末を含む容積は実際にはＡＭ構成要素の一部によって完全に閉じられていることが理解されよう。ＡＭ構成要素５２は、未固結粉末７４を含む状態のカプセル７０に組み込むことができる。しかしながら、好ましい実施形態では、図７ｂを参照して説明したように追加の粉末を容積５３に組み込み、次に構成要素５２をカプセル７０に組み込む前に本明細書で説明するようにＨＩＰする。これにより、ＡＭ構成要素５２の故障のリスクを減らすことができる。
【００９８】
図９を参照すると、正方形の断面を有するテーパ管７８が、開口部６５の周りに溶接されている（溶接線８０を参照）。管７８は、ニッケル合金から作られてよい。
次に、図１０を参照すると、円形断面の外側スリーブ８０が管７８の周りに配置され、溶接線８２に沿ってＡＭ構成要素５２に溶接される。外側スリーブ８０は、軟鋼、ステンレス鋼、チタンまたはアルミニウムから作製され得る。
【００９９】
次に、図１１を参照すると、（外側スリーブ８０と同じ材料で作ることができる）閉鎖板８４が、溶接線８６に沿ってスリーブ８０に溶接され、溶接線８８に沿ってテーパ管７８の外縁に溶接される。充填管９０は、閉鎖板８４を貫通して延び、閉鎖板８４に溶接されている。
【０１００】
図１１のカプセルの構築後、カプセルは排気され、テストされ、粉末で充填され、図１から６の実施形態について説明したようにＨＩＰに供される。ＨＩＰの後、それは上記のように熱処理炉に配置され、その後、外側スリーブ８０、閉鎖板８４および充填管９０は、例えば酸に溶解することにより除去される。
【０１０１】
図１２を参照すると、タービンホイールアセンブリの選択的表面を画定するために、タービンディスク１００（２００ｍｍの直径および２０ｍｍの厚さ）が配置されている。ディスク１００は、図７の実施形態について説明したように、レーザー粉末床３Ｄ印刷プロセスを使用して製造され、したがってＡＭ構成要素を規定する。このディスクは、その全周に弓形のベーン１０３を組み込んだ環状ブレードリング１０２を含む。ブレードリング１０２の内側には、円形の閉鎖板１０４、１０６が間隔をおいて配置されている（図１４）。プレート１０４、１０６の間に延在するのは、ディスク１００の製造中に粉末床内でレーザーにより完全に溶融された粉末によって形成される間隔を空けた、支持柱１０８の配列である。プレート１０４、１０６と柱１０８の間で、ディスク１００は固結していない粉末を含む容積、つまり、レーザーがそれを溶かすために衝突していない容積を含む。柱および未固結粉末が占める面積／容積は、構成要素５２について説明したとおりであり得る。
【０１０２】
したがって、図１２のタービンディスクは、選択的表面（すなわち、リング１０２と複数のベーン１０３とを含む）、および、固化されていない粉末１０８の容積とともに、完全に溶融した粉末を含む他の領域（例えば、プレート１０４、１０６および柱１０８）を画定する。図７の実施形態について説明したように、未固結粉末が存在しない対応するディスクと比較して、ディスクをより迅速に（およびより少ないエネルギー使用で）作成することができる。好ましい実施形態では、図１２のディスク１００は、追加の粉末が粉末１０８を補充するために導入される充填／排出管（図示せず）を含む。ＨＩＰ処理後、ディスク１００は実質的に完全に高密度になり得る。
【０１０３】
図１３および１４に示すように、ディスク１００（好ましくは上述のようにＨＩＰされている）を組み込んだカプセルを製造することができる。図を参照すると、充填管１１２を組み込んだ円筒形キャップ１１０は、１１４で示すように、その周囲で閉鎖板１０６に溶接されている。充填管１１１を含む段付きキャップ１１６は、その下端でその周囲１１８の周りで閉鎖板１０４に溶接される。
【０１０４】
円筒状キャップ１１０および段付きキャップ１１６は、軟鋼、ステンレス鋼、チタンまたはアルミニウムから作製され得る。
図１３および１４のカプセルの構築後、前の実施形態について説明したように、カプセルを真空にし、テストし、粉末で充填し、ＨＩＰに供する。ＨＩＰの後、説明したように熱処理炉に入れられ、その後、それぞれの充填管１１２、１１１を含むキャップ１１０、１１６が、例えば酸に溶解することにより、除去される。
【０１０５】
有利には、この方法を使用して、例えば、正確に生成される（および使用中に別の表面または構成要素と協働するように配置される）選択表面および選択的でない他の表面、および／または選択面と比較して、精度が低くなったり、および／または公差が大きくなったりする表面を組み込んだ、例えば約４００ｍｍの最大寸法を有する比較的大きな構成要素を生成することができる。上記の方法を使用すると、構成要素を比較的迅速かつ効率的に製造することができる。
【０１０６】
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された特徴の新規なもの、または新規な組み合わせ、または開示された方法またはプロセスのステップの新規なもの、または新規な組み合わせに及ぶ。
【図１】
2020525643.tif 000003
【図２】
2020525643.tif 000004
【図３】
2020525643.tif 000005
【図４】
2020525643.tif 000006
【図５】
2020525643.tif 000007
【図６】
2020525643.tif 000008
【図７ａ】
2020525643.tif 000009
【図７ｂ】
2020525643.tif 000010
【図８】
2020525643.tif 000011
【図９】
2020525643.tif 000012
【図１０】
2020525643.tif 000013
【図１１】
2020525643.tif 000014
【図１２】
2020525643.tif 000015
【図１３】
2020525643.tif 000016
【図１４】
2020525643.tif 000017
【国際調査報告】
2020525643.tif 000018
2020525643.tif 000019
2020525643.tif 000020