DE102008037534A1 - Verfahren zum Herstellung von Gasturbinenkomponenten unter Verwendung einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform - Google Patents

Verfahren zum Herstellung von Gasturbinenkomponenten unter Verwendung einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform Download PDF

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DE102008037534A1
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Ching-Pang Cincinnati Lee
Martin Kin-Fei Lee
Hsin-Pang Wang
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General Electric Co
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    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns

Abstract

Es werden Verfahren geschaffen, die das Erzeugen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) einer authentischen Gasturbinenkomponente, das Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange (43) durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform (34), das Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34), das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34), um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform (44) mit der wenigstens einen darin angeordneten Durchtrittsstange (43) zu erhalten, das Gießen eines Replikats (46) der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) und der wenigstens einen Durchtrittsstange (43) beinhalten, um das Replikat (43) de authentischen Gasturbinenkomponente zu erhalten, beinhalten.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Ausführungsformen hierin betreffen im Wesentlichen Verfahren zum Herstellen von Komponenten unter Verwendung von verlorenen Modellformen. Insbesondere betreffen Ausführungsformen hierin im Wesentlichen Verfahren zum Herstellen von Gasturbinenkomponenten, wie zum Beispiel Laufschaufeln, Leitschaufeln und Deckbändern unter Verwendung einteiliger verlorener Kern- und Schalen-Modellformen mit darin angeordneten Durchtrittsstangen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Modellausschmelzgießen oder das Wachsausschmelzverfahren werden zur Formung von komplexen dreidimensionalen oder 3D-Komponenten aus einem geeigneten Material, wie zum Beispiel Metall, verwendet.
  • Eine Turbinenlaufschaufel enthält ein Schaufelblatt, das in einem Stuck an seinem Fuß mit einer Laufschaufelplattform verbunden ist, unter welcher es einstückig mit einem mehrlappigen tragenden Schwalbenschwanz verbunden ist. Das Schaufelblatt ist hohl und enthält einen oder mehrere radiale sich entlang seiner Spanne erstreckende Kanäle, die im Inneren des Laufschaufelschwalbenschwanzes beginnen, welcher einen oder mehrere Einlässe für die Aufnahme von Druckkühlluft während des Betriebs des Triebwerkes besitzt.
  • Das Schaufelblatt kann verschiedene Ausführungen von komplizierten, darin ausgebildeten Kühlkreisläufen haben, um die Kühlung der unterschiedlichen Abschnitte der gegenüberliegenden Druck- und Saugseiten des Schaufelblattes zwischen dessen Vorder- und Hinterkanten und von dem Fuß an der Plattform bis zu der radialen Außenspitze gezielt anzupassen.
  • In aktuellen Laufschaufelkonstruktion en können komplexe Kühlkreisläufe einen speziellen Kanal im Inneren des Schaufelblattes entlang der Vorderkante zur Erzeugung einer internen Prallkühlung davon enthalten. Ein spezieller Kanal entlang der dünnen Hinterkante des Schaufelblattes stellt dessen spezielle Kühlung sicher. In der Mitte des Schaufelblattes kann zwischen der Vorder- und der Hinterkante ein Mehrfachserpentinenkanal angeordnet sein. Die drei Kühlkreisläufe des Schaufelblattes haben entsprechende Einlässe, die sich durch den Laufschaufelschwalbenschwanz hindurch erstrecken, um getrennt Druckkühlluft aufzunehmen.
  • Die Kühlkanäle in dem Schaufelblatt können lokale Merkmale wie zum Beispiel kurze Verwirblerrippen oder -stifte zur Steigerung der Wärmeübertragung zwischen den erwärmten Seitenwänden des Schaufelblattes und der internen Kühlluft enthalten. Die Zwischenwände oder Brücken, welche die radialen Kanäle des Schaufelblattes trennen, können kleine Umgehungslöcher darin enthalten, wie zum Beispiel die typischen Prallkühlungslöcher, die sich durch die vordere Brücke des Schaufelblattes für eine Prallkühlung der Innenseite der Vorderkante während des Betriebs erstrecken.
  • Derartige Turbinenlaufschaufeln werden typischerweise aus hochfesten Superlegierungsmetallmaterialien in herkömmlichen Gießverfahren hergestellt. In dem herkömmlichen Modellausschmelzgießen oder Wachsausschmelzverfahren wird zuerst ein genauer Keramikkern hergestellt, so dass er den gewünschten komplizierten Kühlkanälen in der Turbinenlaufschaufel entspricht. Eine genaue Gießform oder Form wird ebenfalls erzeugt, welche die genaue 3D-Außenoberfläche der Turbinenlaufschaufel einschließlich ihres Schaufelblattes, der Plattform und des einteiligen Schwalbenschwanzes definiert.
  • Der Keramikkern wird im Inneren von zwei Gießformhälften eingebaut, welche einen Zwischen- oder Leerraum dazwischen ausbilden, der die sich ergebenden Metallabschnitte des Laufschaufelblattes definiert. Wachs wird in die zusammengebauten Formen zum Füllen des Leerraums eingespritzt und umgibt den darin eingekapselten Keramikkern. Die zwei Gießformhälften werden geteilt und von dem geschmolzenen Wachs entfernt. Das geschmolzene Wachs hat die genaue Konfiguration der gewünschten Laufschaufel und wird dann mit einem keramischen Material beschichtet, um eine umgebende Keramikschale zu erzeugen.
  • Das Wachs wird geschmolzen und aus der Schale entfernt und hinterlässt dabei einen entsprechenden Hohl- oder Zwischenraum zwischen der Keramikschale und dem inneren Keramikkern. Geschmolzenes Metall wird dann in die Schale gegossen, um den Leerraum darin aufzufüllen und wiederum den in der Schale enthaltenen Keramikkern einzukapseln.
  • Das geschmolzene Metall wird abgekühlt und verfestigt und dann werden die äußere Schale und der innere Kern in geeigneter Weise unter Hinterlassung des gewünschten metallischen Turbinenblattes entfernt, in welchem die Innenkühlkanäle zu finden sind.
  • Die gegossene Turbinenlaufschaufel kann dann anschließende Herstellungsprozesse durchlaufen, wie zum Beispiel das Bohren geeigneter Reihen von Filmkühlungslöchern durch die Seitenwand des Schaufelblattes nach Wunsch, um Auslässe für die intern geführte Kühlluft zu erzeugen, welche dann einen schützenden Kühlluftfilm oder -mantel über der Außenoberfläche des Schaufelblattes während des Betriebs in dem Gasturbinentreibwerk erzeugt.
  • Der Gasturbinenwirkungsgrad wird typischerweise durch Erhöhen der Temperatur der während des Betriebs erzeugten heißen Verbrennungsgase, aus welchen Energie durch die Turbinenlaufschaufeln entzogen wird, erhöht. Die Turbinenlaufschaufeln sind aus Superlegierungsmetallen, wie zum Beispiel auf Nickel basierenden Superlegierungen, für ihre verbesserte Festigkeit bei hohen Temperaturen ausgebildet, um die Haltbarkeit und Nutzlebensdauer der Turbinenlaufschaufeln zu erhöhen.
  • Die in den Schaufelblättern vorgesehenen komplizierten Kühlkreisläufe sind für den Schutz der Schaufelblätter vor den heißen Verbrennungsgasen für die erwünschte lange Lebensdauer der Laufschaufeln in einem arbeitenden Turbinentriebwerk unerlässlich.
  • Die Kühlkreisläufe in den Turbinenlaufschaufeln werden zunehmend komplexer und komplizierter, um den Einsatz der limitierten Druckkühlluft genau anzupassen und deren Kühlwirkungsgrad zu maximieren. Jede von dem Verdichter während des Betriebs für die Kühlung der Turbinenlaufschaufeln abgezweigte Kühlluft wird nicht für den Verbrennungsprozess verwendet und verringert dementsprechend den Gesamtwirkungsgrad des Triebwerkes.
  • Neuere Entwicklungen zur Verbesserung der Turbinenschaufelblattkühlung beinhalten die Einführung von Doppelwänden darin, um die lokale Kühlung des Schaufelblattes dort wo erwünscht zu verbessern. Das typische Schaufelblatt enthält Hauptkanäle, wie zum Beispiel die speziellen Vorderkanten- und Hinterkantenkanäle und die Mehrfachserpentinenkanäle, welche die Primärkühlung des Schaufelblattes bereitstellen. Diese Kanäle sind typischerweise zwischen den dünnen Druck- und Saugseitenwänden des Schaufelblattes welche etwa 1,2 mm (40 bis 50 mils) dick sein können, definiert.
  • Durch die Einführung einer doppelwandigen Konstruktion des Schaufelblattes wird eine dünne Innenwand zwischen den Hauptseitenwänden des Schaufelblattes und den Hauptkanälen darin bereitgestellt, um Hilfs- oder Sekundärkanäle zu definieren, welche relativ eng sind. Die sekundäre Wand kann dadurch hindurch verlaufende Pralllöcher enthalten, um aus den Hauptströmungskanälen Prallkühlluft gegen die Innenoberfläche der Hauptseitenwände zu führen.
  • Die Einführung der Doppelwandkonstruktion und der engen Sekundärströmungskanäle trägt zu der Komplexität der bereits komplexen keramischen Kerne bei, die bei einem typischen Modellausschmelzgießen von Turbinenlaufschaufeln verwendet werden. Siehe beispielsweise U.S. Patent Nr. 5,484,258 ; 5,660,524 ; 6,126,396 ; und 6,174,133 . Da der Keramikkern identisch mit den verschiedenen Innenhohlräumen in dem Schaufelblatt übereinstimmt, welche die verschiedenen Kühlkanäle und deren Merkmale repräsentieren, wird er dementsprechend komplexer wenn die Kühlkreise in der Komplexität zunehmen.
  • Jeder radiale Kanal des Schaufelblattes erfordert einen entsprechenden radialen Schenkel in dem keramischen Kern, und die Schenkel müssen in geeigneter Weise miteinander verbunden oder während des Gießprozesses anderweitig im Inneren der zwei Formen unterstützt sein. Wenn die Keramikkernschenkel dünner werden, wie zum Beispiel für die sekundären Kanäle, nimmt deren Festigkeit dementsprechend ab, was zu einer Reduzierung der nutzbaren Ausbeute während der Herstellung der Kerne führt, die einem Sprödbruch während der Handhabung unterliegen.
  • Da die Keramikkerne getrennt hergestellt und dann in die zwei Gießformhälften eingebaut werden, unterliegt deren relative Positionierung entsprechenden Einbautoleranzen. Die Wände des Schaufelblattes sind, um damit zu beginnen, relativ dünn und die Merkmale des Keramikkerns sind ebenfalls klein und präzise. Daher unterliegt die relative Position des Keramikkerns im Inneren der Gießformhälften Einbautoleranzen, welche die Endabmessungen und die relative Position des komplizierten Kühlkreislaufs innerhalb der dünnen Wände des sich ergebenden Schaufelblattes beeinflussen.
  • Zusätzlich befassen sich aktuelle Verfahren zum Herstellen von Turbinenkomponenten typischerweise nur mit den zum Herstellen des Innenkerns erforderlichen Schritten. Siehe beispielsweise U. S. Patentanmeldung 2005/0006047. Derartige Verfahren erfordern immer noch die Verwendung von Wachsgießformen, einer Wachseinspritzung und/oder einer externen Keramikmantelbeschichtung, um eine Gießform für den endgültigen Guss der Komponente herzustellen.
  • Demzufolge verbleibt ein Bedarf nach vereinfachten Verfahren zum Herstellen von Gasturbinenkomponenten und insbesondere Schaufelblättern mit komplexen Innenkonstruktionen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen im Wesentlichen Verfahren, welche das Erzeugen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform einer authentischen Gasturbinenkomponente, das Einführen wenigstens einer Durchtritts stange durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform, das Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform mit der wenigstens einen darin angeordneten Durchtrittstange zu erhalten, das Gießen eines Replikats der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und der wenigstens einen Durchtrittsstange beinhalten, um das Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente zu erhalten.
  • Ausführungsformen hierin betreffen auch im Wesentlichen Verfahren, welche das Erzeugen eines numerischen Modells einer authentischen Gasturbinenkomponente, wobei das numerische Modell eine darum herum angeordnete äußere Schalen-Modellform besitzt, das Herstellen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform der authentischen Gasturbinenkomponente, das Herstellen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform einer authentischen Gasturbinenkomponente, das Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform, das Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform mit wenigstens einer darin angeordneten Durchtrittstange zu erhalten, das Gießen eines Replikats der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und der wenigstens einen Durchtrittsstange beinhalten, um das Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente zu erhalten.
  • Ausführungsformen hierin betreffen auch Verfahren, welche das Bereitstellen eines numerischen Modells eines authentischen Schaufelblattes mit mehreren Innenkanälen, wobei das numerische Model unter Verwendung von computerunterstützter Auslegung erzeugt wird und eine darum herum angeordnete Außenschale besitzt, das Herstellen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform des numerischen Modells des authentischen Schaufelblattes unter Anwendung eines additiven Schichten-Herstellungsverfahrens, das aus der aus Mikrostiftabscheidung, selektivem Lasersintern, Laserdrahtabscheidung, Schmelzabscheidung, Tintenstrahlabscheidung, Elektronenstrahlschmelzen, ”Laser Engineered Net Shaping”, direkter Laser-Metallsinterung, Direktmetallabscheidung und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist, das Einsetzen von mehreren Durchtrittsstangen durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform, Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform mit einem keramischen Brei im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, Härten des keramischen Breis, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform mit einer verfestigten Keramik zu erzeugen, das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform mit den mehreren darin angeordneten Durchtrittstange zu erhalten, das Gießen eines Replikats des authentischen Schaufelblattes unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und der mehreren Durchtrittsstangen beinhalten, um das Replikat des authentischen Schaufelblattes zu erhalten.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen endet, welche besonders und eindeutig auf die Erfindung hinweisen und dieses beanspruchen, glaubt man, dass die hierin dargestellten Aus führungsformen besser aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verstanden wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unabhängig davon bezeichnen, ob sie unter Bezugnahme auf authentische Komponenten oder deren Modelle beschrieben werden, wie es hierin nachstehend dargelegt wird.
  • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer authentischen Turbinenlaufschaufel gemäß der Beschreibung hierin;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Turbinenlaufschaufel von 1 entlang der Linie A-A;
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Verwendung einer authentischen Turbinenlaufschaufel zum Erzeugen eines numerischen Modells der Laufschaufel sowie einer entsprechenden einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform davon;
  • 4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines numerischen 2D-Modells der Turbinenlaufschaufel von 2 mit einer hinzugefügten äußeren Kern- und Schalen-Modellform darum herum;
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform von 3 entlang X-X mit hinzugefügten sich dadurch hindurch erstreckenden Durchtrittsstangen;
  • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform von 5 nach Einspritzung eines Formmaterials zum Füllen der Hohlräume und zum Erzeugen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform;
  • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform nachdem die verlorene Kern- und Schalen-Modellform entfernt worden ist;
  • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform nach Einspritzung einer Legierung zum Erzeugen eines Replikats der authentischen Turbinenlaufschaufel;
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Replikats der authentischen Turbinenlaufschaufel nach der Entfernung des Schalenabschnittes der einteiligen Gießform; und
  • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Replikats der authentischen Turbinenlaufschaufel nach der Entfernung des Kernabschnittes der einteiligen Gießform und der Durchtrittsstangen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen hierin betreffen im Wesentlichen Verfahren zum Herstellen von Gasturbinenkomponenten unter Verwendung einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform. Insbesondere betreffen die Ausführungsformen hierin im Wesentlichen Verfahren, welche die Erzeugung einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform einer authentischen Gasturbinenkomponente, das Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform, das Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Scha len-Modellform mit der wenigstens einen Durchtrittsstange darin, das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform zu erhalten, das Gießen eines Replikats der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform und der wenigstens einen Durchtrittsstange um das Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente zu erhalten, beinhalten.
  • Obwohl Ausführungsformen hierin im Wesentlichen die Herstellung von Turbinenlaufschaufeln beschrieben, dürfte es sich für den Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass die Beschreibung nicht diesbezüglich eingeschränkt sein sollte. Die vorliegenden Ausführungsformen sind auf die Herstellung jeder Komponente mit einem Kern, wie zum Beispiel, jedoch nicht darauf beschränkt, Turbinenlaufschaufeln und Abschnitte davon, Turbinendüsen, einschließlich Leitschaufeln und Bändern und Deckbändern anwendbar.
  • In den Figuren stellt 1 eine authentische Turbinenlaufschaufel 10 (hierin nachstehend als ”Turbinenlaufschaufel” oder ”Laufschaufel” bezeichnet) dar, welche eine Ausführungsform einer Gasturbinenkomponente 11 ist, die unter Anwendung der hierin beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann. Mit ”authentisch” ist eine Komponente gemeint, die für einen Einbau und Einsatz in einem Gasturbinentriebwerk geeignet ist. Die Turbinenlaufschaufel 10 kann ein Schaufelblatt 12 enthalten, welches im Wesentlichen eine konkave Druckseite 14 und im Wesentlichen eine dieser gegenüberliegende konvexe Saugseite 16 enthält. Das Schaufelblatt 12 kann in einem Stuck mit einer Plattform 18 an dem Fuß 20 des Schaufelblattes 12 verbunden sein. Die Plattform 18 kann eine innere Begrenzung für die heißen Verbrennungsgase definieren, welche über das Schaufel blatt 12 während des Triebwerksbetriebs passieren. Ein mehrlappiger Befestigungsschwalbenschwanz 22 kann ebenfalls in einem Stück unter der Plattform 18 ausgebildet sein, um das Turbinenschaufelblatt 10 in einem entsprechenden Schwalbenschwanzschlitz in dem Umfang einer Turbinenrotorscheibe zu befestigen.
  • Die Laufschaufel 10 kann einwandig oder mehrwandig sein und eine komplexe dreidimensionale oder 3D-Konfiguration nach Bedarf für ihren zweckgemäßen Einsatz in einem Gasturbinentriebwerk enthalten. Wie erwähnt, kann der Schaufelblattabschnitt der Laufschaufel 10 einen im Wesentlichen hohlen Innenraum 21 (dargestellt in 1) enthalten, der einen geeigneten internen Kühlkreislauf mit wenigstens einem Innenkanal 24 enthalten kann, der wenigstens einen Teilabschnitt des hohlen Innenraums gemäß Darstellung in 2 belegt. Wie hierin verwendet, bedeutet ”wenigstens einer”, dass einer oder mehr als einer vorhanden sein können. In der in 2 dargestellten Ausführungsform kann der hohle Innenraum mehrere interne Kanäle 24 enthalten. Die Kanäle 24 können zwischen den Seiten des Schaufelblattes positioniert sein und sich über die Länge der Laufschaufel 10 erstrecken, um (nicht dargestellte) Einlagen zu erzeugen, welche sich durch die Plattform und den Schwalbenschwanz hindurch zur Aufnahme von Druckkühlluft während des Triebwerksbetriebs erstrecken können. Einige Kanäle 24 können miteinander über eine Öffnung 39 verbunden sein, die einen Fluidaustausch zwischen den Kanälen erlaubt. Die Öffnung 39 kann beispielsweise ein Querverbindungsprallloch oder ein Hinterkantenschlitz sein.
  • Gemäß 3 kann ein numerisches Modell der Turbinenlaufschaufel 10 in jeder herkömmlichen Weise einschließlich mittels computerunterstützter Konstruktion (CAD), welche in einem herkömmlichen Computer 26 geeignet programmierte Software nutzt, konstruiert und definiert werden. ”Numerisches Modell” bezieht sich auf ein mittels Computer erstelltes Modell der Komponente. Es ist allgemeine Praxis numerische Modelle von hochkomplexen Teilen wie zum Beispiel Turbinenlaufschaufeln unter Verwendung von numerischen 3D-Koordinaten der gesamten Konfiguration der Komponente einschließlich sowohl ihrer Außen- als auch Innenoberflächen zu erzeugen. Demzufolge kann die Turbinenlaufschaufel 10 durch ihr zweidimensionales oder numerisches 2D-Modell 28 gemäß Erzeugung durch einen Computer 26 dargestellt werden. Das numerische Modell 28 kann eine präzise Definition der gesamten Außenoberfläche der Laufschaufel einschließlich des Schaufelblattes, der Plattform und des Schwalbenschwanzes sowie seiner Innenkanäle und Öffnungen enthalten. In einer in 4 dargestellten Ausführungsform kann das numerische Modell 28 eine durch einen Computer erzeugte äußere Schalen-Modellform 30 enthalten, die darum herum hinzugefügt wird, die bei der späteren Herstellung einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform, wie es hierin nachstehend erläutert wird, unterstützt.
  • Gemäß 3 kann, sobald ein numerisches Modell 28 mit einer äußeren Schalen-Modellform 30 (gemäß Darstellung in 4) erzeugt ist, eine einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform unter Verwendung eines beliebigen schnellen Prototypen- oder additiven Schichtherstellungsverfahrens, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind, erstellt werden. Einige Beispiele von zulässigen additiven Schichtherstellungsverfahren umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Mikrostiftabscheidung, wobei flüssige Medien genau an der Stiftspitze ausgegeben und dann gehärtet werden; selektives Lasersintern, wobei ein Laser verwendet wird, um ein Pulvermedium an genau gesteuerten Stellen zu sintern; Laserdrahtabscheidung, in welcher ein Drahtzuführungsmaterial durch einen Laser geschmolzen und dann abgeschieden und an präzisen Stellen ver festigt wird, um das Produkt aufzubauen; Schmelzabscheidung durch Extrusion eines dünnen ABS-Kunststoffdrahtes in mehreren Schichten, um das Produkt aufzubauen; Tintenstrahlabscheidung, wobei mehrere Tintenstrahldüsen das Formmaterial abscheiden und Material falls erforderlich gemäß der durch das numerische Modell definierten Geometrie unterstützen; Elektronenstrahlschmelzen; Laser Engineered Net Shaping (LENS®); direktes Metalllasersintern; und direkte Metallabscheidung.
  • Als ein Beispiel kann in der in 3 dargestellten Ausführungsform eine Stereolithographie-(SLA)-Maschine 32 verwendet werden, um die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform 34 (oder ”verlorene Modellform”) zu erzeugen, welche dann zum Herstellen eines Replikats der authentischen Turbinenlaufschaufel gemäß nachstehender Erläuterung verwendet werden kann. Die SLA-Maschine 32 kann jede herkömmliche Konfiguration besitzen und einen Laser 36 enthalten, der auf dem Ende eines Roboterarmes 38 befestigt ist, der in einem 3D-Raum durch die numerische Steuerung der Maschine, die zur Steuerung ihrer verschiedenen Funktionen digital programmierbar ist, gesteuert und positioniert werden kann.
  • Jedes geeignete SLA-Material 40, wie zum Beispiel flüssiges Harz kann in einem Bad enthalten sein, und ein von dem Laser 26 emittierter Laserstrahl kann dazu genutzt werden, um Material 40 lokal zu härten, um dadurch ein verfestigtes SLA-Material 41 zu erzeugen und eine verlorene Modellform 34 zu schaffen. Die verlorene Modellform 34 kann auf jeder geeigneten Halterung in dem Bad unterstützt werden und kann Schicht für Schicht aufgebaut werden, da der Laserstrahl 42 genau über die volle Konfiguration der Form 34 geführt wird, wobei er den Dimensionen eines im Computer 26 gespeicherten numerischen Modells 28 folgt.
  • Falls gewünscht, kann ein (nichtdargestelltes) Unterstützungsmaterial bestehend aus Wachs oder einem thermoplastischen Kunststoff gleichzeitig oder abwechselnd mit dem SLA-Material abgeschieden werden, um eine Unterstützung für die verlorene Modellform während der Herstellung bereitzustellen. Sobald die Konstruktion der verlorenen Modellform abgeschlossen ist, kann das unterstützende Material beispielsweise durch Schmelzen oder Auflösen entfernt werden.
  • Das numerische Modell 28 der Laufschaufel 10 kann zum Erzeugen der verlorenen Modellform 34 unter Verwendung der SLA-Maschine 32 so verwendet werden, dass die verlorene Modellform 34 und die authentische Laufschaufel 10 praktisch mit der Ausnahme der Materialzusammensetzung identisch sind. Die Laufschaufel 10 kann aus jedem geeigneten Legierungs- oder Superlegierungsmetall erzeugt werden, wie es für die meisten Gasturbinentriebwerksanwendungen typisch ist, während die verlorene Modellform 34 beispielsweise aus jedem geeigneten SLA-Material 40 hergestellt werden kann, das durch Laser 36 gehärtet werden kann, um ein verfestigtes SLA-Material 41 zu erzeugen. Der Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass die Materialien, die zum Erstellen der verlorenen Modellform 34 verwendet werden, abhängig von dem Herstellungsverfahren variieren können.
  • Die einteilige verlorene Modellform 34 kann beispielsweise durch verfestigtes SLA-Material 41 definiert werden und kann ein genaue äußere Konfiguration und Oberflächen für die gesamte Laufschaufel sowie den genauen internen Kühlkreislauf darin einschließlich aller Kanäle und gewünschten Öffnungen enthalten. So wie hierin durchgängig verwendet, bedeutet ”einteilig”, dass der Kern und die Schale als eine einteilige Struktur statt als unabhängige Teile miteinander verbunden sind. 3 stellt eine perspektivische Querschnittsansicht der verlorenen Modellform 34 dar, wobei jedoch der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird, dass die verlorene Modellform 34 der gesamten Laufschaufel entspricht, wie es durch die Strichlinien angezeigt wird. Die Abmessungen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform 34 können nach Wunsch variieren, um die verschiedenen Merkmale der Laufschaufel mit der gewünschten Genauigkeit zu reproduzieren. Wie der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird, erfordert eine größere Genauigkeit in der verlorenen Modellform 34 mehr Datenpunkte in dem numerischen Modell 28, was nur durch den praktischen Einsatz des numerischen Modells bei der Steuerung der SLA-Maschine eingeschränkt ist.
  • Ein Querschnitt einer Ausführungsform der sich ergebenden einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform 34, die aus verfestigtem SLA-Material besteht, ist in 5 dargestellt. Da das verfestigte SLA-Material 41 ein nichtmetallisches Material mit geringer Festigkeit sein kann, dem die Festigkeit von Metall fehlt, kann es erwünscht sein, die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform 34 einzukapseln, um eine zusätzliche Unterstützung dafür bereitzustellen. Jedes geeignete Verfahren zur Einkapselung, das dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, ist für die Anwendung hierin zulässig. Umgekehrt kann, wenn das verfestigte SLA-Material eine ausreichende Festigkeit besitzt, um dem Einspritzdruck des Gießprozesses zu widerstehen, eine zusätzliche Unterstützung nicht erforderlich sein.
  • Zusätzlich können wenigstens eine Durchtrittsstange 43, und gemäß Darstellung in 5 mehrere Durchtrittsstangen 43 verwendet werden, um eine Unterstützung für die verlorene Modellform 34 bereitzustellen und eine korrekte Ausrichtung zwischen dem Kern und der Schale während des Gießvorgangs sicherzustellen. Durchtrittsstangen 43 können aus jeder Zusammenset zung hergestellt sein, welche mit herkömmlichen Gießverfahren kompatibel ist, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Quarz oder Aluminiumoxid. Jedoch können im Gegensatz zu im Fachgebiet verwendeten herkömmlichen Stangen, welche nur eine Außenoberfläche der Modellform berühren, die Durchtrittsstangen 43 hierin eine ausreichende Länge besitzen, um wenigstens die Breite W der verlorenen Modellform, welche mit der Lage variieren kann (siehe 5), zu überspannen. Indem man zulässt, dass die Durchtrittsstangen die verlorene Modellform durchdringen, kann die Form unterstützt und die Ausrichtung zwischen dem Kern und der Schale der verlorenen Modellform durchgängig durch den Herstellungsprozess des Replikats der authentischen Komponenten aufrecht erhalten werden.
  • Der Durchmesser der Durchtrittsstangen 43 kann ebenfalls variieren. Jedoch können in einer Ausführungsform die Durchtrittsstangen 43 einen Durchmesser von etwa 0,64 mm (0,025 inches) bis etwa 1,7 mm (0,065 inches) haben und in einer Ausführungsform von etwa 1 mm bis 1,5 mm (0,040 inches bis etwa 0,060 inches). Ferner können alle Durchtrittsstangen 43 denselben Durchmesser, unterschiedliche Durchmesser haben oder jede von den Durchtrittsstangen kann einen variierenden Durchmesser entlang ihrer Länge aufweisen.
  • Die Durchtrittsstangen 43 können in die verlorene Modellform 34 beispielsweise eingeführt werden, indem die Durchtrittsstangen durch Löcher 47 und/oder Öffnungen 39 gedrückt werden. Wie vorstehend erwähnt, können die Öffnungen 39 in der verlorenen Modellform enthalten sein, um die Luftströmung in dem Replikat der authentischen Laufschaufel zu unterstützen. Die Löcher 47 können in die verlorene Modellform nach der Herstellung unter Verwendung jedes herkömmlichen Bohrwerkzeuges gebohrt werden oder alternativ können die Löcher 47 in der verlorenen Modellform während der Herstellung ähnlich wie die Öffnungen 39 eingefügt werden. Gemäß Darstellung in 5 können in einer Ausführungsform die Löcher 47 so positioniert sein, dass sie zu Öffnungen 39 so ausgerichtet sind, dass eine einzelne Durchtrittsstange 43 eine Öffnung 39 und Löcher 47 passieren kann. Diese Konfiguration kann erwünscht sein, um zusätzliche Löcher in dem sich ergebenden Replikat des authentischen Laufschaufelblattes zu verhindern, die vor dem Einsatz, wie es hierin nachstehend erläutert wird, repariert oder gefüllt werden müssen.
  • Gemäß Darstellung in 6 kann eine einteilige Kern- und Schalen-Gießform 44 im Inneren der verlorenen Modellform 34 durch Ausfüllen der Hohlräume darin gegossen werden. Die Kern- und Schalen-Gießform 44 kann gegossen werden, indem unter Druck jedes geeignete Gießformmaterial eingespritzt wird, welches in einer Ausführungsform ein keramischer Brei sein kann. Die Durchtrittsstangen 43 können dazu beitragen, dass die verlorene Modellform 34 dem Einspritzdruck des Formmaterials widersteht, und zur Sicherstellung beitragen, dass die einteilige Gießform 44 die gewünschte Konfiguration beibehält. Nach dem Einspritzen des Gießformmaterials in die verlorene Modellform 34 kann das Gießformmaterial unter Anwendung im Fachgebiet bekannter Techniken, wie zum Beispiel durch Trocknen und Erwärmen, verfestigt werden. Das Ergebnis ist eine einteilige Kern- und Schalen-Gießform 44 (oder ”einteilige Gießform”) mit einem Kernabschnitt 49 und einem Schalenabschnitt 50, wie sie in 6 dargestellt sind. In einer Ausführungsform kann die einteilige Gießform 44 aus verfestigter Keramik bestehen.
  • Die verlorene Kern- und Schalen-Modellform 34 kann dann entfernt werden, was die einteilige Kern- und Schalen-Gießform 44 mit den darin angeordneten Durchtrittsstangen 43 hinterlässt, wie es in 7 dargestellt ist. Die verlorene Kern- und Schalen-Modellform kann dann aus der einteiligen Gießform 44 mittels jedes geeigneten Verfahrens, welches abhängig von den Herstellungsmaterialien der verlorenen Modellform und der einteiligen Gießform variieren kann, beseitigt werden. Einige zulässige Entfernungsverfahren können Schmelzen, Ausbrennen oder Auslösen der verlorenen Modellform aus der einteiligen Gießform 44 beinhalten. Nach dem Entfernen der verlorenen Modellform verbleibt ein entsprechender Hohlraum 45 in der einteiligen Gießform 44, der der genauen Definition der Metallabschnitte entspricht, welche die in 1 dargestellte Turbinenlaufschaufel 10 definieren.
  • Demzufolge kann ein Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente, welches in einer Ausführungsform aus einem Replikat der Laufschaufel besteht, dann in der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform unter Verwendung herkömmlicher Modellausgießverfahren gegossen werden. So wie hierin verwendet, bezieht sich ”Replikat” auf eine im Wesentlichen identische Kopie der authentischen Komponente, welche unter Verwendung der hierin beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Wie die authentische Komponente ist das Replikat für einen Einbau und eine Nutzung in einem Gasturbinentriebwerk geeignet. Während des Gießvorgangs kann geschmolzenes Metall in die einteilige Gießform 44 gegossen werden, um mittels Schwerkraft den (in 7 dargestellten) Hohlraum 45 zu füllen, der in der einteiligen Form 44 vorhanden ist. Die Durchtrittstangen 43 können in ihrer Lage verbleiben, um zur korrekten Abstandshaltung und Ausrichtung zwischen dem Gießformabschnitt 49 und dem Gießformschalenabschnitt 50 beizutragen. Das geschmolzene Metall kann jedes geeignete Material zur Herstellung von Gasturbinenkomponenten wie zum Beispiel, Legierungen und Superlegierungen sein. Das geschmolzene Metall kann dann in der einteiligen Form 44 gemäß Darstellung in 8 abgekühlt und verfestigt werden, um ein Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente zu erzeugen, welches in der exemplarischen Ausfüh rungsform ein Replikat 48 der authentischen Turbinenlaufschaufel ist.
  • Die einteilige Gießform 44 kann dann in geeigneter Wiese von dem Replikat 48 der authentischen Laufschaufel durch Zerbrechen oder Auflösung des im Allgemeinen spröden Baumaterials entfernt werden. Alternativ kann, wenn die einteilige Gießform 44 aus Keramik aufgebaut ist, diese in geeigneter Weise von dem Replikat 48 der Laufschaufel durch chemisches Ätzen entfernt werden. Insbesondere können in einer Ausführungsform der Kernabschnitt 49, der Schalenabschnitt 50 und die Durchtrittsstangen 43 gleichzeitig entfernt werden, wobei das Replikat 48 der authentischen Laufschaufel gemäß Darstellung in 10 zurückbleibt.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann der Gießformschalenabschnitt 50 zuerst zusammen mit allen sich dadurch hindurch erstreckenden Segmenten der Durchtrittsstangen 43 entfernt werden. Der Gießformschalenabschnitt 50 kann durch beliebige zulässige Mittel, wie zum Beispiel mechanische Vorrichtungen entfernt werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform ein Hammer dazu verwendet werden, alle Schalenabschnitte 50 zusammen mit den Segmenten der darin enthaltenen Durchtrittsstangen 43 zu zerbrechen. Sobald der Schalenabschnitt 50 und die darin enthaltenen Durchtrittsstangensegmente 43 von dem Replikat 48 der authentischen Laufschaufel gemäß Darstellung in 9 entfernt worden sind, kann der Gießformkernabschnitt 49 zusammen mit allen restlichen Segmenten der darin enthaltenen Durchtrittstangen 43 entfernt werden, wodurch das Replikat 48 der authentischen Laufschaufel hinterlassen wird. Ähnlich zu dem Schalenabschnitt können der Kernabschnitt 49 und die restlichen Durchtrittsstangen 43 durch eine beliebige Anzahl von Methoden einschließlich Auflösung oder chemisches Ätzen entfernt werden.
  • Das sich ergebende Replikat 48 der Laufschaufel kann dann typischen Nachbehandlungsverfahren unterzogen werden, wie zum Beispiel dem Bohren von Kühllöchern durch deren Seitenwand, oder dem Verschließen nicht benötigter Löcher, die nach dem Entfernen der Durchtrittsstangen zurückbleiben. Das Endergebnis ist die Herstellung eines Replikats der authentischen Gasturbinenkomponente 46, wie zum Beispiel das in 9 dargestellte Replikat 48 der authentischen Laufschaufel. Wie zuvor beschrieben, kann das Replikat 48 der authentischen Laufschaufel im Wesentlichen mit der in 1 dargestellten authentischen Laufschaufel 10 identisch sein.
  • Die vorstehend beschriebenen Verfahren können die Verwendung einer Wachsmodellform sowie die entsprechenden Wachs- und Entwachsungsverfahren reduzieren. Dieses kann sowohl Zeit als auch Kosten sparen. Zusätzlich und wie vorstehend erwähnt, kann die einteilige Kern- und Schalen-Gießform zum Herstellen einer beliebigen Anzahl von Komponentenkonstruktionen, einschließlich einwandiger und mehrwandiger Schaufelblätter verwendet werden, welche für derzeitige Gießverfahren oft zu komplex sind. Ferner bietet die einteilige Kern- und Schalen-Gießform dem Hersteller eine bessere Steuerung der Wanddicke was zu der Produktion von genauer hergestellten Komponenten führt. Ferner ermöglich die Verwendung von Durchtrittsstangen, dass nur eine einzige Stange mehrere Wanddicken gleichzeitig steuert. Weitere Vorteile sind für den Fachmann auf diesem Gebiet aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
  • Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart zu offenbaren, und um auch jedem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu nutzen. Der patentierbare Schutzum fang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente besitzen, die sich nicht von der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche enthalten.
  • Es werden Verfahren geschaffen, die das Erzeugen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform 34 einer authentischen Gasturbinenkomponente, das Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange 43 durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform 34, das Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform 44 im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform 34, das Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform 34, um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform 44 mit der wenigstens einen darin angeordneten Durchtrittstange 43 zu erhalten, das Gießen eines Replikats 46 der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform 44 und das Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform 44 und der wenigstens einen Durchtrittsstange 43 beinhalten, um das Replikat 43 der authentischen Gasturbinenkomponente zu erhalten, beinhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5484258 [0017]
    • - US 5660524 [0017]
    • - US 6126396 [0017]
    • - US 6174133 [0017]

Claims (10)

  1. Verfahren mit den Schritten: Erzeugen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) einer Gasturbinenkomponente (10); Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange (43) durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform (34); Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34); Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34), um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform (44) mit der wenigstens einen darin angeordneten Durchtrittsstange (43) zu erhalten; Gießen eines Replikats (46) der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44); und Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) und der wenigstens einen Durchtrittsstange (43), um das Replikat (46) der Gasturbinenkomponente zu erhalten.
  2. Verfahren mit den Schritten: Erzeugen eines numerischen Modells (28) einer Gasturbinenkomponente (10), wobei das numerische Modell (28) eine darum herum angeordnete äußere Schalen-Modellform (30) besitzt; Herstellen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) der authentischen Gasturbinenkomponente (10); Einführen wenigstens einer Durchtrittsstange (43) durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform (34); Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34); Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34), um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform (44) mit der wenigstens einen darin angeordneten Durchtrittsstange (43) zu erhalten; Gießen eines Replikats (46) der authentischen Gasturbinenkomponente unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44); und Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) und der wenigstens einen Durchtrittsstange (43), um das Replikat (46) der Gasturbinenkomponente zu erhalten.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Durchtrittsstange (43) aus Quarz oder Aluminiumoxid besteht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die wenigstens eine Durchtrittsstange (43) durch wenigstens eine Öffnung (40) in der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) hindurch tritt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, mit dem Schritt der Einführung mehrerer Durchtrittsstangen (43) durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform (34).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, mit dem Schritt der Herstellung der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) unter Anwendung eines additiven Schichten-Herstellungsverfahrens, das aus der aus Stereolithographie, Mikrostiftabscheidung, selektivem Lasersintern, Laserdrahtabscheidung, Schmelzabscheidung, Tintenstrahlabscheidung, Elektronenstrahlschmelzen, ”Laser Engineered Net Shaping”, direkter Laser-Metallsinterung, Direktmetallabscheidung und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, mit dem Schritt der Herstellung einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) aus einem keramischen Brei und Härten des keramischen Breis, um eine einteilige verfestigte keramische Kern- und Schalen-Gießform (44) zu erzeugen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei die Entfernung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) aus einem Verfahren besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, das aus Brechen, Lösen, Ätzen und Kombinationen davon der einteiligen verfestigten keramischen Kern- und Schalen-Gießform von dem Replikat der authentischen Gasturbinenkomponente besteht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, wobei die authentische Gasturbinenkomponente (10) eine Komponente mit einem im Wesentlichen hohlen Innenraum ist, die aus der aus Turbinenlaufschaufeln, Turbinenleitschaufeln und Deckbändern bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  10. Verfahren mit den Schritten: Erzeugen eines numerischen Modells (28) eines Schaufelblattes (12) mit mehreren Innenkanälen (24), wobei das numerische Modell 828) unter Einsatz von computerunterstützter Konstruktion generiert wird und eine darum herum angeordnete äußere Schale (30) besitzt; Herstellen einer einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34) des numerischen Modells (28) des Schaufelblattes (12) unter Anwendung eines additiven Schichtenherstellungsverfahrens, das aus der aus Stereolithographie, Mikrostiftabscheidung, selektivem Lasersintern, Laserdrahtabscheidung, Schmelzabscheidung, Tintenstrahlabscheidung, Elektronenstrahlschmelzen, ”Laser Engineered Net Shaping”, direkter Laser-Metallsinterung, Direktmetallabscheidung und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Einführen mehrerer Durchtrittsstangen (43) durch die einteilige verlorene Kern- und Schalen-Modellform (34); Gießen einer einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44), die aus keramischen Brei besteht, im Inneren der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34); Härten des keramischen Breis, um eine einteilige Kern- und Schalen-Gießform (44) mit einer gehärteten Keramik zu erzeugen; Entfernen der einteiligen verlorenen Kern- und Schalen-Modellform (34), um die einteilige Kern- und Schalen-Gießform (44) mit den mehreren darin angeordneten Durchtrittsstangen (43) zu erhalten; Gießen eines Replikats (46) des authentischen Schaufelblattes unter Verwendung der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44); und Entfernen der einteiligen Kern- und Schalen-Gießform (44) und der mehreren Durchtrittsstangen (43), um das Replikat (46) des authentischen Schaufelblattes zu erhalten.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013016868A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Flc Flowcastings Gmbh Feingussverfahren hohler Bauteile
EP3326734A1 (de) 2016-11-29 2018-05-30 Jy'nove Sarl Herstellungsverfahren eines keramischen gusskerns
WO2020236169A1 (en) * 2019-05-22 2020-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Investment casting core with cooling feature alignment guide and related methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5484258A (en) 1994-03-01 1996-01-16 General Electric Company Turbine airfoil with convectively cooled double shell outer wall
US5660524A (en) 1992-07-13 1997-08-26 General Electric Company Airfoil blade having a serpentine cooling circuit and impingement cooling
US6126396A (en) 1998-12-09 2000-10-03 General Electric Company AFT flowing serpentine airfoil cooling circuit with side wall impingement cooling chambers
US6174133B1 (en) 1999-01-25 2001-01-16 General Electric Company Coolable airfoil

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660524A (en) 1992-07-13 1997-08-26 General Electric Company Airfoil blade having a serpentine cooling circuit and impingement cooling
US5484258A (en) 1994-03-01 1996-01-16 General Electric Company Turbine airfoil with convectively cooled double shell outer wall
US6126396A (en) 1998-12-09 2000-10-03 General Electric Company AFT flowing serpentine airfoil cooling circuit with side wall impingement cooling chambers
US6174133B1 (en) 1999-01-25 2001-01-16 General Electric Company Coolable airfoil

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013016868A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-16 Flc Flowcastings Gmbh Feingussverfahren hohler Bauteile
US10357819B2 (en) 2013-10-11 2019-07-23 Flc Flowcastings Gmbh Investment casting of hollow components
EP3326734A1 (de) 2016-11-29 2018-05-30 Jy'nove Sarl Herstellungsverfahren eines keramischen gusskerns
US10758969B2 (en) 2016-11-29 2020-09-01 Jy'nove Process for producing a ceramic casting core
WO2020236169A1 (en) * 2019-05-22 2020-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Investment casting core with cooling feature alignment guide and related methods

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