DE102018124719A1 - Kern mit einem Wärmeleitkanal darin und zugehöriges System und Verfahren - Google Patents

Kern mit einem Wärmeleitkanal darin und zugehöriges System und Verfahren Download PDF

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Jose Troitino Lopez
James Stuart Pratt
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General Electric Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B22C9/24—Moulds for peculiarly-shaped castings for hollow articles

Abstract

Es ist ein Kern (112, 312) zur Bildung eines Gussgegenstandes (112), der ein Opfermaterial (130) um den Kern (112, 312) enthält, offenbart. Der Gussgegenstand (112) wird zur Bildung einer Form (110, 210) zum Feingießen einer Komponente verwendet. Der Kern (112, 312) kann einen Körper (320), der eine äußere Form aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden, und einen wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts (318, 328) des Körpers (320) enthalten. Der wärmeleitend Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf definiert einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid (176), so dass es durch den Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) strömt, um eine Temperatur des Abschnitts (318, 328) während der Bildung des Gussgegenstandes (102) zu steuern. Ein System (300, 400) kann den Kern (112, 312) und eine Steuerung für thermisches Fluid zur Steuerung der Temperatur des thermischen Fluids enthalten. Ein zugehöriges Verfahren ist ebenfalls offenbart.

Description

  • Die Anmeldung ist mit den US-Anmeldungen Nr.    , GE-Aktenzeichen 320860-1 ,    , GE-Aktenzeichen 321119-1 und    , GE-Aktenzeichen 321122-1 verwandt.
  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die Offenbarung betrifft allgemein das Bilden eines Gussgegenstandes für den Feinguss und insbesondere einen Kern, ein System und ein Verfahren, in dem der Kern in ihm einen wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf enthält, um eine Temperatur eines Teils des Kerns im Vergleich zu anderen seiner Teile zu steuern.
  • Feinguss wird zur Herstellung einer großen Vielfalt von industriellen Teilen, wie etwa Turbomaschinenlaufschaufeln, verwendet. Ein Feingussverfahren verwendet einen Gussgegenstand mit einem Opfermaterialmuster, um eine keramische Form für den Feinguss zu bilden. Bestimmte Arten von Gussgegenständen können einen Kern oder Einsatz im Inneren des Opfermaterialmusters enthalten. Der Kern definiert eine innere Struktur der Komponente und wird ein Teil der keramischen Form, die während des Feingussverfahrens verwendet wird. Der Kern kann sehr vielfältige komplizierte Merkmale umfassen, die eine innere Struktur der Komponente definieren. Kerne können additiv gefertigt werden, um eine schnelle Prototypenherstellung (Rapid Prototyping) und Fertigung der Kerne zu ermöglichen. Der Gussgegenstand wird durch Gießen eines Opfermaterialfluids, wie etwa heißen Waches oder eines Polymers, um den Kern in einer Form, die die den Kern umgebende Gestalt der Komponente definiert, hergestellt. Das ausgehärtete Kupfermaterial, das um den Kern herum gebildet wird, definiert die Gestalt der Komponente für den Feinguss.
  • Jeder Gussgegenstand kann, entweder einzeln oder in einer Sammlung von diesen, in eine Aufschlämmung getaucht und mit einer Keramik überzogen werden, um eine keramische Form für den Feinguss zu bilden. Sobald das Opfermaterial von der keramischen Form entfernt wird, kann die Form zum Feingießen der Komponente unter Verwendung einer Metallschmelze, z.B. nach einem Vorerwärmen der keramischen Form, verwendet werden. Sobald das geschmolzene Metall ausgehärtet ist, kann die keramische Form entfernt werden, und der Kern kann unter Verwendung eines Auslaugmittels entfernt werden. Die Komponente kann anschließend in einer herkömmlichen Weise, z.B. durch Wärmebehandlung und herkömmliches Finishing, fertigbearbeitet werden.
  • Ein Feingussverfahren ist ein zeitaufwändiger und kostspieliger Prozess, insbesondere wenn die Komponenten mit genauen Abmessungen gefertigt werden muss. Insbesondere dort, wo genaue Abmessungen erforderlich sind, muss die Bildung des Gussgegenstandes sehr präzise sein. Jede Form, die zur Bildung des Gussgegenstandes verwendet wird, kann sehr kostspielig sein und kann eine beträchtliche Zeitmenge für die Herstellung brauchen. Folglich können jegliche Veränderungen in dem Kern oder an der Komponente sehr kostspielig und sehr zeitaufwändig zu bewältigen sein. Weitere Herausforderungen, deren Bewältigung kostspielig und zeitaufwändig sein kann, sind unvorhergesehene Schwachstellen in dem Kern, die bewirken können, dass dieser während der Bildung des Gussgegenstandes (z.B. während des Gießens des Opfermaterials um den Kern herum) oder während des tatsächlichen Feingussvorgangs reißt oder bricht. Zum Beispiel kann ein Hochdruck-Opferfluid, das während des Bildens des Gussgegenstandes in eine Form um den Kern herum injiziert wird, einen Riss oder Bruch des Kerns herbeiführen, oder geschmolzenes Metall, das während des Feingussvorgangs injiziert wird, kann zu einem Riss oder Bruch des Kerns führen. Im ersteren Fall muss der Kern angepasst werden, und im letzteren Fall kann/können der Kern und/oder die Form für den Gussgegenstand eine Anpassung benötigen. In jedem Fall sind die Änderungen kostspielig und zeitaufwändig. Derzeit gibt es keinen Mechanismus, um den mit dem Reißen/Brechen des Kerns verbundenen Herausforderungen proaktiv zu begegnen.
  • Ein Ansatz zur Detektion der Zeitdauer und Kosten verwendet eine additive Fertigung der Kerne und Formen zur Herstellung des Gussgegenstandes. Insbesondere ermöglicht die additive Fertigung eine schnellere Kehrtwendung für konstruktive Veränderungen an Kernen und/oder der Komponente, die zu den Komponentenfertigungsschritten führen. Additive Fertigung (AM, additive manufacturing) umfasst sehr vielfältige Prozesse zur Erzeugung eines Objektes durch die aufeinanderfolgende Schichtung von Material anstatt durch das Entfernen von Material. Additive Fertigung kann komplexe Geometrien ohne den Einsatz irgendeiner Art von Werkzeugen, Formen oder Spanneinrichtungen und mit wenig oder keinem Abfallmaterial schaffen. Anstatt Objekte aus festen Materialblöcken maschinell herzustellen, von denen ein Großteil weggeschnitten und weggeworfen wird, ist das einzige Material, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, dasjenige, das zur Formung des Objektes erforderlich ist. Derzeitige Kategorien der additiven Fertigung können umfassen: Binder Jetting (3D-Pulverdruck mit Bindemittelauftrag), Materialextrusion, Powder Bed Infusion (pulverbettbasiertes Schmelzen), Directed Energy Deposition (gerichtete Energieeinbringung), Schichtlaminierung und Vat-Photopolymerisation.
  • Additive Fertigungstechniken umfassen gewöhnlich das Verwenden einer dreidimensionalen (3D) computergestützten Entwurfs (CAD, computer aided design)-Datei des zu bildenden Objektes (z.B. eines Kerns und/oder einer Form für einen Gussgegenstand), elektronisches Aufschneiden des Objektes in Schichten (z.B. mit einer Dicke von 18-102 Mikrometern), um eine Datei mit einem zweidimensionalen Bild jeder Schicht (einschließlich Vektoren, Bilder oder Koordinaten) zu erzeugen, die zur Herstellung des Objektes verwendet werden kann. Die 3D-CAD-Datei kann in einer beliebigen bekannten Weise, z.B. durch ein computergestütztes Entwurfs(CAD)-System, einen 3D-Scanner oder mittels digitaler Fotografie- und Fotogrammetrie-Software, erzeugt werden. Die 3D-CAD-Datei kann jeglicher erforderlichen Reparatur unterzogen werden, um Fehler (z.B. Löcher, etc.) darin zu beheben, und sie kann ein beliebiges CAD-Format, wie etwa das einer Standard Tessellation Language (STL)-Datei haben. Die 3D-CAD-Datei kann anschließend durch ein Vorbereitungssoftwaresystem (das manchmal als eine „Schneidemaschine“ bezeichnet wird) verarbeitet werden, das die 3D-CAD-Datei interpretiert und sie elektronisch derart schneidet, dass das Objekt durch verschiedene Arten von additiven Fertigungssystemen gebaut werden kann. Die Objektcodedatei kann von beliebigem Format sein, das durch das gewünschte AM-System verwendet werden kann. Zum Beispiel kann die Objektcodedatei eine STL-Datei oder eine additive Fertigungsdatei (AMF, additive manufacturing file) sein, von denen die letztere ein internationaler Standard ist, der ein auf einer erweiterbaren Auszeichnungssprache (XML, extensible markup-language) basierendes Format ist, das dazu ausgelegt ist, einer beliebigen CAD-Software zu ermöglichen, die Gestalt und Zusammensetzung eines beliebigen dreidimensionalen Objektes zu beschreiben, das auf einem beliebigen AM-Drucker gefertigt werden soll. Abhängig von der Art der verwendeten additiven Fertigung werden Materialschichten gezielt ausgegeben, gesintert, gebildet, aufgetragen, etc., um das Objekt entsprechend der Objektcodedatei zu erzeugen.
  • Eine Form der pulverbettbasierten Schmelzung (die hierin als metallpulverbasierte additive Fertigung bezeichnet wird) kann direktes Metall-Laserschmelzen (DMLM, direct metal laser melting) umfassen, das auch als selektives Laserschmelzen (SLM, selective laser melting) bezeichnet wird. Dieser Prozess ist zur Bildung von Metallformen zur Bildung von Gussgegenständen vorteilhaft. Bei der metallpulverbasierten additiven Fertigung werden Metallpulverschichten sequentiell miteinander verschmolzen, um das Objekt zu bilden. Insbesondere werden feine Metallpulverschichten aufeinanderfolgend geschmolzen, nachdem sie unter Verwendung eines Applikators auf einem Metallpulverbett gleichmäßig verteilt worden sind. Jeder Applikator enthält ein Applikatorelement in Form einer Lippe, Bürste, Klinge oder einer Rolle, die aus Metall, Kunststoff, Keramik, Kohlefasern oder Gummi hergestellt ist und die das Metallpulver gleichmäßig über die Bauplattform verteilt. Das Metallpulverbett kann in einer vertikalen Achse bewegt werden. Der Prozess findet in einer Verarbeitungskammer statt, die eine genau kontrollierte Atmosphäre aufweist. Sobald jede Schicht erzeugt ist, kann jede zweidimensionale Scheibe der Objektgeometrie durch gezieltes Schmelzen des Metallpulvers verschmolzen werden. Das Schmelzen kann mittels eines leistungsstarken Bestrahlungsstrahls, wie etwa eines 100 Watt Ytterbium-Lasers, durchgeführt werden, um das Metallpulver vollständig zu verschweißen (schmelzen), um ein festes Metall zu bilden. Der Bestrahlungsstrahl bewegt sich in der X-Y-Richtung oder wird in der X-Y-Richtung abgelenkt und weist eine hinreichende Intensität auf, um das Metallpulver zur Bildung eines festen Metalls vollständig zu verschweißen (schmelzen). Das Metallpulverbett kann für jede nachfolgende zweidimensionale Schicht abgesenkt werden, und der Prozess wiederholt sich, bis das Objekt vollständig gebildet ist. Um bestimmte größere Objekte schneller zu erzeugen, verwenden einige metallbasierte additive Fertigungssysteme ein Paar von leistungsstarken Lasern, die zusammenarbeiten, um ein Objekt, wie etwa eine Form, zu bilden. Andere additive Fertigungsprozesse, wie etwa 3D-Drucken, können Schichten bilden, indem sie ein Material in Schichten ausgeben.
  • Obwohl die additive Fertigung von Kernen und/oder Formen zur Bildung eines Gussgegenstandes die Zeitdauer und Kosten zur Anpassung von Kernen und/oder Formen reduziert, bleiben Herausforderungen bestehen. Vor allem bilden derzeitige Formsysteme und Praktiken zur Bildung eines Gussgegenstandes eine einzige Form unabhängig von Varianten der Kerne. Wenn Varianten der Kerne dezent sind oder wenn der Kern feine oder komplizierte Merkmale aufweist, kann dies gerissene oder gebrochene Kerne und/oder ungenaue Gussgegenstände zur Folge haben. Wenn Varianten bei den Kernen ausgeprägter sind, wenn sie z.B. eine gemeinsame Struktur teilen, jedoch auch eine weitere Struktur aufweisen, die stark variiert, um unterschiedliche Komponenten zu bauen, muss jede Kernvariante ihre eigene Form haben. Derzeitige Formsysteme, die zur Bildung der Gussgegenstände verwendet werden, sind auch nicht hinreichend thermisch anpassbar, um einen Fluidfluss des Opfermaterials über verschiedenen Kernen aufzunehmen.
  • Eine weitere Herausforderung bei derzeitigem Feinguss besteht darin, sicherzustellen, dass Kerne innerhalb eines Gussgenstands dem tatsächlichen Feingussvorgang, d.h. dem Gießen einer Metallschmelze um den Kern herum, standhalten können. Die derzeitige Praxis umfasst eine Vorgehensweise nach Versuch und Irrtum, bei der ein Gussgegenstand verwendet wird, um einen Feingussvorgang durchzuführen, um seine Leistungsfähigkeit zu bestimmen. Während des Feingussvorgangs kann der Kern z.B. brechen, reißen oder einen hinreichenden Metallschmelzfluss zur Bildung der Komponente verhindern. Mangels irgendeinen Mechanismus, um die Leistungsfähigkeit des Kerns vorherzusagen, müssen, wenn ein Problem während eines Feingussvorgangs erkannt wird, Änderungen an dem Kern, der metallenen Form für den Gussgegenstand und/oder dem Prozess zur Bildung des Gussgenstands vorgenommen werden, die alle zeitaufwändig und kostspielig sind.
  • Es bleiben Herausforderungen in Bezug auf die Anpassung der Kerne. Insbesondere beruhen derzeitige Praktiken zur Bildung eines Gussgegenstands darauf, dass der Kern in der Lage ist, der Injektion eines Opfermaterialfluids in die Form standzuhalten. Jedoch sind, wie erwähnt, manche Abschnitte des Kerns unter einigen Umständen nicht in der Lage, den Drücken des Opfermaterialfluids standzuhalten, und sie brechen oder reißen und machen den Gussgegenstand nutzlos. Derzeitige Formsysteme, die zur Bildung der Gussgegenstände verwendet werden, sind nicht hinreichend thermisch anpassbar, um z.B. eine Viskosität einer Opfermaterialfluidströmung zu verändern, um diese Situation zu bewältigen. In anderen Fällen weist ein Opfermaterialfluid anfänglich keine hinreichende Viskosität auf, oder es behält keine hinreichende Viskosität, während es sich zwischen dem Kern und der Form bewegt, um den gesamten Kern zu benetzen. Das heißt, bestimmte Abschnitte des Kerns können gegebenenfalls nicht das Opfermaterialfluid um sie herum empfangen. Wenn dies auftritt, endet der Gussgegenstand unvollständig, z.B. mit fehlendem Opfermaterial. In dieser Situation muss entweder der Kern oder die Form überarbeitet werden, und der Prozess der Bildung des Gegenstands muss wiederholt werden. In jedem Fall sind die Veränderungen kostspielig und zeitaufwändig. Derzeit gibt es keinen Mechanismus, um die Herausforderungen des Reißens/Brechens des Kerns während der Bildung eines Gussgegenstandes proaktiv zu bewältigen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt ein Formsystem zur Bildung eines Gussgegenstandes für den Feinguss, wobei das Formsystem aufweist: eine Form zur Aufnahme eines ausgewählten Kerns darin, der aus mehreren unterschiedlichen Kernen ausgewählt wird, wobei die Form mehrere trennbare Formteile enthält, die miteinander verbindbar sind, um die Form zu erzeugen, und eingerichtet sind, um ein Opfermaterial aus einem Opfermaterialfluid um den ausgewählten Kern zu bilden, wobei wenigstens ein ausgewählter trennbarer Formteil der mehreren trennbaren Formteile einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten des wenigstens einen ausgewählten trennbaren Formteils enthält, wobei jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils eingerichtet ist, um einen anderen Kern der mehreren unterschiedlichen Kerne aufzunehmen.
  • Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ergibt ein Verfahren zum Bilden eines Gussgegenstandes für den Feinguss, wobei der Gussgegenstand ein Opfermaterial um einen Kern enthält, wobei das Verfahren aufweist: Vorsehen mehrerer getrennter Formteile für eine Form zur Bildung des additiv gefertigten Gussgegenstandes, wobei die mehreren Formteile einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten eines ausgewählten trennbaren Formteils enthalten, wobei jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils eingerichtet ist, um einen anderen Kern von mehreren unterschiedlichen Kernen aufzunehmen; Bilden der Form um einen ausgewählten Kern der mehreren unterschiedlichen Kerne herum, indem zwei oder mehrere der Form entsprechend ausgewählte trennbare Formteile miteinander gekoppelt werden, wobei die der Form entsprechend ausgewählten trennbaren Formteile ausgewählt werden, um den ausgewählten Kern der mehreren unterschiedlichen Kerne aufzunehmen; und Gießen des Gussgegenstandes durch Einleiten eines Opfermaterialfluids in die Form und um den ausgewählten Kern.
  • Ein dritter Aspekt kann ein Formsystem zur Bildung eines Gussgegenstandes für den Feinguss enthalten, wobei das Formsystem aufweist: eine Form zur Aufnahme eines Kerns darin, wobei die Form mehrere Opfermaterialfluidzuführbereiche enthält, die eingerichtet sind, um ein Opfermaterialfluid aufzunehmen, um ein Opfermaterial um den Kern zu bilden; und ein Opfermaterialerwärmungssystem, das eingerichtet ist, um mehrere Strömungen des Opfermaterialfluids auf verschiedene Temperaturen zu erwärmen, wobei ein einzelner Opfermaterialfluidzuführbereich eine der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids bei einer ersten Temperatur empfängt und ein anderer Opfermaterialfluidzuführbereich eine andere der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids bei einer zweiten, anderen Temperatur empfängt.
  • Ein vierter Aspekt umfasst ein Formsystem zur Bildung eines Gussgegenstandes für den Feinguss, wobei das Formsystem aufweist: eine Form zur Aufnahme eines Kerns darin, wobei die Form mehrere trennbare Formteile enthält, die miteinander verbindbar sind, um die Form zu erzeugen, und eingerichtet sind, um ein Opfermaterial aus einem Opfermaterialfluid um den Kern herum zu bilden, wobei jeder trennbare Formteil einen wärmeleitenden Formkanal darin enthält, der eingerichtet ist, um ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid durch ihn hindurch zu leiten, um eine Temperatur wenigstens des Opfermaterialfluids innerhalb des jeweiligen trennbaren Formteils zu steuern; und eine Steuereinrichtung für thermisches Fluid, die eine Temperatur des temperaturgesteuerten thermischen Fluids steuert, das durch jeden der mehreren trennbaren Formteile hindurchtritt, wobei wenigstens ein trennbarer Formteil, der das hindurchtretende temperaturgesteuerte thermische Fluid aufweist, eine andere Temperatur als ein anderer trennbarer Formteil aufweist.
  • Ein fünfter Aspekt enthält ein Verfahren zum Bilden eines Gussgegenstandes für den Feinguss, wobei der Gussgegenstand ein Opfermaterial um einen Kern herum enthält, wobei das Verfahren aufweist: Steuern einer Temperatur mehrerer Opfermaterialfluidzuführbereiche in einer Form, die eingerichtet ist, um ein Opfermaterialfluid aufzunehmen, um ein Opfermaterial um den Kern zu bilden, der im Inneren der Form positioniert ist; und Bilden des Gussgegenstandes durch Einleiten eines Opfermaterialfluids in die Form hinein und um den ausgewählten Kern herum.
  • Ein sechster Aspekt der Offenbarung ergibt einen Kern zur Bildung eines Gussgegenstandes, der ein Opfermaterial um den Kern enthält, wobei der Gussgegenstand zur Bildung einer Form zum Feingießen einer Komponente verwendet wird, wobei der Kern aufweist: einen Körper, der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden; und einen wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts des Körpers, wobei der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid definiert, um durch den Abschnitt des Körpers hindurch zu strömen, um eine Temperatur des Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern.
  • In dem Kern gemäß dem sechsten Aspekt kann der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss enthalten, wobei sich der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf von dem Einlassanschluss zu dem Auslassanschluss erstreckt.
  • Jeder beliebige vorstehend erwähnte Kern kann ferner mehrere wärmeleitende Kernkanäle mit geschlossenem Kreislauf aufweisen, wobei sich jeder wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines anderen Abschnitts des Körpers befindet und jeder einen anderen Pfad für ein jeweiliges temperaturgesteuertes thermisches Fluid durch den jeweiligen Abschnitt des Körpers definiert.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative kann das temperaturgesteuerte thermische Fluid, das durch den Abschnitt des Körpers hindurchströmt, die Temperatur des Abschnitts steuern, um eine Viskosität einer fließfähigen Form des Opfermaterials während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Kerns kann der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf mehrere Kammern im Inneren des Abschnitts des Körpers, die durch wenigstens einen Durchgang miteinander verbunden sind, enthalten.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative kann der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf einen nicht linearen Pfad in dem Abschnitt des Körpers aufweisen.
  • Insbesondere kann der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf eine schraubenförmige Gestalt oder eine elliptische Gestalt aufweisen.
  • Ein siebter Aspekt der Offenbarung ergibt ein System, das aufweist: einen Kern zur Positionierung innerhalb einer Form zur Aufnahme eines Opfermaterialfluids darin, um ein Opfermaterial an dem ersten Kern während der Bildung eines Gussgegenstandes, der zum Feingeißen einer Komponente verwendet wird, zu bilden, wobei der Kern enthält: einen Körper, der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden, und einen wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts des Körpers, wobei der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid definiert, um durch den Abschnitt des Körpers hindurch zu strömen, um eine Temperatur des Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern; und eine Steuerung für thermisches Fluid, die während der Bildung des Gussgegenstandes mit dem ersten Kern betriebsmäßig verbunden ist, um die Temperatur des temperaturgesteuerten thermischen Fluids zu steuern, das durch den wärmeleitenden Kernkanal hindurch strömt.
  • In dem System gemäß dem siebten Aspekt kann der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf enthalten: einen ersten wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines ersten Abschnitts des Körpers, wobei der erste wärmeleitende Kernkanal einen ersten Pfad für ein erstes temperaturgesteuertes thermisches Fluid definiert, um durch den ersten Abschnitt des Körpers hindurch zu strömen, um eine erste Temperatur des ersten Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern, und einen zweiten wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines zweiten Abschnitts des Körpers, wobei der zweite wärmeleitende Kernkanal einen zweiten Pfad für ein zweites temperaturgesteuertes thermisches Fluid definiert, um durch den zweiten Abschnitt des Körpers hindurch zu strömen, um eine zweite, andere Temperatur des zweiten Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern, wobei die Steuerung für thermisches Fluid die Temperaturen des ersten und des zweiten temperaturgesteuerten thermischen Fluids steuern kann.
  • Zusätzlich kann jeder wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss enthalten, und jeder wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf kann sich von einem jeweiligen Einlassanschluss bis zu einem jeweiligen Auslassanschluss erstrecken.
  • Jedes beliebige System gemäß dem siebten Aspekt kann ferner einen zweiten Kern aufweisen, der frei von irgendeinem wärmeleitenden Kernkanal ist, wobei der zweite Kern eingerichtet ist, um in Verbindung mit dem ersten Kern einen zweiten, anderen Abschnitt der inneren Struktur der Komponente zu bilden.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Systems gemäß dem siebten Aspekt kann der erste Kern mehrere erste Kerne enthalten, wobei jeder erste Kern zur Bildung eines jeweiligen Abschnitts der inneren Struktur der Komponente dient.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Systems gemäß dem siebten Aspekt kann das temperaturgesteuerte thermische Fluid, das durch den Abschnitt des Körpers hindurch strömt, die Temperatur des Abschnitts steuern, um während der Bildung des Gussgegenstandes eine Viskosität des Opfermaterialfluids zu steuern.
  • Ein achter Aspekt kann ein Verfahren zum Bilden eines Gussgegenstandes umfassen, der einen ersten Kern mit einem Opfermaterial an wenigstens einem Teil seiner äußeren Oberfläche enthält, wobei der erste Kern eingerichtet ist, um einen ersten inneren Strukturabschnitt einer Komponente während eines Feingussvorgangs zu bilden, wobei das Verfahren aufweist: Positionieren des ersten Kerns im Inneren einer Form zur Aufnahme eines Opfermaterialfluids um den ersten Kern; Steuern einer ersten Temperatur eines ersten Abschnitts des ersten Kerns in einer derartigen Weise, dass sie sich von einer zweiten Temperatur eines zweiten Abschnitts des ersten Kerns unterscheidet; und, während die erste Temperatur gesteuert wird, Bilden des Gussgegenstandes durch Einleiten des Opfermaterialfluids in die Form hinein und um den ersten Kern herum.
  • In dem Verfahren gemäß dem achten Aspekt kann das Steuern der ersten Temperatur ein Durchleiten eines ersten temperaturgesteuerten thermischen Fluids durch einen ersten wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren des ersten Abschnitts enthalten, wobei das erste temperaturgesteuerte thermische Fluid eine Temperatur aufweist, die eingerichtet ist, um die erste Temperatur in dem ersten Abschnitt des Kerns zu erreichen.
  • Zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Steuern der zweiten, anderen Temperatur des zweiten Abschnitts des ersten Kerns aufweisen.
  • Insbesondere kann das Steuern der zweiten, anderen Temperatur ein Durchleiten eines zweiten temperaturgesteuerten thermischen Fluids durch einen zweiten wärmeleitenden Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren des zweiten Abschnitts enthalten, wobei das zweite temperaturgesteuerte thermische Fluid eine Temperatur aufweist, die eingerichtet ist, um die zweite, andere Temperatur in dem zweiten Teil des Kerns zu erreichen.
  • In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Verfahren gemäß dem achten Aspekt kann der Gussgegenstand einen zweiten Kern enthalten, der frei von irgendeinem wärmeleitenden Kernkanal ist, wobei der zweite Kern eingerichtet ist, um einen zweiten, anderen Abschnitt der inneren Struktur der Komponente benachbart zu dem ersten Kern zu bilden.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Verfahrens gemäß dem achten Aspekt kann der erste Kern mehrere erste Kerne enthalten, wobei jeder erste Kern zur Bildung eines jeweiligen inneren Strukturabschnitts der Komponente während des Feingussvorgangs dient, wobei das Steuern der ersten Temperatur ein Steuern der ersten Temperatur des ersten Abschnitts jedes jeweiligen ersten Kerns in einer derartigen Weise enthält, dass sich diese von der zweiten Temperatur des zweiten Abschnitts jedes jeweiligen ersten Kerns unterscheidet.
  • In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Verfahren gemäß dem achten Aspekt kann das Steuern der ersten Temperatur des ersten Abschnitts ein Steuern einer Viskosität des Opfermaterialfluids um den ersten Abschnitt in der Form während der Bildung des Gussgegenstandes enthalten.
  • Die anschaulichen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind dazu bestimmt, die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere, nicht erläuterte Probleme zu lösen.
  • Figurenliste
  • Diese und weitere Merkmale dieser Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung zeigen, worin:
    • 1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung,
    • 2 zeigt eine perspektivische Hinteransicht eines Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 3 zeigt eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht des Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 4 zeigt eine durchsichtige perspektivische Seitenansicht des Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 5-7 zeigen schematische Seitenansichten von beispielhaften unterschiedlichen Kernen.
    • 8 zeigt eine schematische Draufsicht von oben auf beispielhafte überlagerte unterschiedliche Kerne.
    • 9 zeigt eine quergeschnittene Draufsicht eines ersten Kerns in einem Formsystem, das trennbare Formteile enthält, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 10 zeigt eine quergeschnittene Draufsicht eines zweiten, anderen Kerns gegenüber demjenigen nach 9 in einem Formsystem, das verschiedene trennbare Formteile enthält, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 11-14 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Paars von trennbaren Formteilen eines Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 15-18 zeigen unterschiedliche Ansichten eines weiteren Paars von trennbaren Formteilen eines Formsystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 19 zeigt eine Perspektivansicht einer beispielhaften Kernpositioniereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 20 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Formsystems, das eine Steuerung für thermisches Fluid der Form zur Lieferung eines temperaturgesteuerten thermischen Fluids zu wärmeleitenden Formkanälen in der Form enthält, und unter Veranschaulichung unterschiedlicher wärmeleitender Formkanalpfade und -positionen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 21 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Formsystems, das ein Opfermaterialerwärmungssystem enthält, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 22 zeigt ein Flussdiagramm, das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht.
    • 23 zeigt eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht des Formsystems, das wärmeleitende Kernkanäle mit geschlossenem Kreislauf in einem Kern enthält, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 24 zeigt eine durchsichtige perspektivische Seitenansicht des Formsystems, das wärmeleitende Kernkanäle mit geschlossenem Kreislauf in einem Kern enthält, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 25 zeigt eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht eines Formsystems, das wärmeleitende Kernkanäle mit geschlossenem Kreislauf in einem Kern enthält, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 26 und 27 zeigen vergrößerte perspektivische Ansichten von Ausführungsformen von wärmeleitenden Kernkanälen mit geschlossenem Kreislauf für einen Kern.
    • 28 zeigt eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht eines Formsystems, das wärmeleitende Kernkanäle mit geschlossenem Kreislauf in einem Kern mit verbundenen Kammern enthält, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 29 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines beispielhaften Einlass- und Auslassanschlusses eines wärmeleitenden Kernkanals mit geschlossenem Kreislauf für einen Kern.
    • 30 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Formsystems, das ein Opfermaterialerwärmungssystem, eine Steuerung für thermisches Fluid einer Form und eine Steuerung für thermisches Fluid eines Kerns enthält, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 31 zeigt ein Flussdiagramm, das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht.
  • Es sei erwähnt, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Offenbarung darstellen und sollten folglich nicht in einem dem Schutzumfang der Offenbarung beschränkenden Sinne betrachtet werden. In den Zeichnungen repräsentieren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie vorstehend angezeigt, stellen bestimmte Ausführungsformen der Offenbarung ein Formsystem bereit, das eine Form enthält, um darin einen ausgewählten Kern aufzunehmen, der aus mehreren unterschiedlichen Kernen ausgewählt wird. Die Form ist eingerichtet, um ein Opfermaterial aus einem Opfermateriafluid, z.B. Wachs oder einem Polymer, um einen ausgewählten Kern herum zu bilden, um einen Gussgegenstand zu erzeugen. Der Gussgegenstand, einschließlich des Kerns und eines ausgehärteten Opferfluidmaterials um diesen herum, wird in einer herkömmlichen Weise verwendet, um eine keramische Form zu bilden, die für nachfolgendes Feingießen einer Komponente verwendet wird. Die unterschiedlichen Kerne können sich in unterschiedlicher Weise, wie etwa anhand der Gestalt, Dimensionen, Konturen, Materialeigenschaften, etc. voneinander unterscheiden. In einem Beispiel kann jeder unterschiedliche Kern eine ähnliche Gestalt aufweisen, jedoch irgendeine Dimensionsabweichung haben. In einem weiteren Beispiel kann ein Teil einer Form für einen Gussgegenstand verwendet werden, um eine Anzahl von Komponenten zu bilden, die sich eine gemeinsame, erste interne Struktur teilen, die durch einen gemeinsamen Kern gebildet wird, aber eine Anzahl anderer, zweiter interner Strukturen enthalten, die durch einen zweiten, anderen Kern gebildet werden. Das heißt, die gemeinsame, erste interne Struktur kann durch einen ersten, gemeinsamen Kern gebildet werden, während die anderen, zweiten internen Strukturen durch verschiedene zweite Kerne geschaffen werden können. Die Kerne können aus Keramik oder einem anderen feuerfesten Material (z.B. Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram oder Rhenium), einem Metall, einer Metalllegierung oder Kombinationen von diesen bestehen.
  • Um die Herausforderung mit unterschiedlichen Kernen zu bewältigen, enthält eine Form gemäß Ausführungsformen der Offenbarung mehrere trennbare Formteile, die miteinander verbindbar sind, um die Form zu erzeugen. Im Unterschied zu herkömmlichen Formsystemen enthält wenigstens ein ausgewählter trennbarer Formteil der mehreren trennbaren Formteile einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten des wenigstens einen ausgewählten trennbaren Formteils. Jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils ist eingerichtet, um einen anderen Kern der mehreren unterschiedlichen Kerne aufzunehmen. Auf diese Weise können Varianten von Kernen, ob einfache Dimensionsunterschiede oder stark unterschiedliche interne Strukturen zur Erzeugung unterschiedlicher Komponenten, leicht aufgenommen werden, ohne eine komplette, kostspielige Metallform für jede Kernvariante zu schaffen. Ausführungsformen der Offenbarung nutzen ferner die trennbaren Formteile, um eine genaue Temperatursteuerung über der Form zu erzielen, um jegliche Probleme, wie etwa dass bestimmte Kernbereiche zur Rissbildung oder zum Brechen neigen, zu beheben.
  • Bezugnehmend auf die 1 und 2 sind eine perspektivische Vorderansicht bzw. eine perspektivische Hinteransicht eines Formsystems 100 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht. Ferner zeigt 3 eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht, und 4 zeigt eine durchsichtige perspektivische Seitenansicht des Formsystems 100 aus den 1-2. Es wird erkannt, dass gemäß Ausführungsformen der Offenbarung das Formsystem 100 verwendet wird, um einen Gussgegenstand 102 (3-4) für den Feinguss zu bilden. Für die Zwecke der Beschreibung, wie in den 3-4 veranschaulicht, zeigt die Offenbarung die zu bauende Komponente als eine Turbomaschinenschaufel 104. Es wird ohne Weiteres verstanden, dass die Lehren der Offenbarung auf eine beliebige Komponente anwendbar sind, die für den Feinguss geeignet ist und die eine durch einen Kern gebildete interne Struktur enthalten soll.
  • Das Formsystem 100 enthält eine Form 110 zur Aufnahme eines ausgewählten Kerns darin, der aus mehreren unterschiedlichen Kernen ausgewählt ist. Die Varianten der Kerne können beliebige von einer großen Anzahl von Formen annehmen. In dem in den 3 und 4 veranschaulichten Beispiel sind zwei unterschiedliche Kerne 112A, 112B (gemeinsam „Kerne 112“) veranschaulicht, die gemeinsam eine interne Struktur in der Turbomaschinenschaufel, z.B. Kühlkanäle, eine Tragstruktur, etc., bilden. In dem Beispiel der Turbomaschinenschaufel kann ein Kern 112A einen Abschnitt, einschließlich einer Vorderkante, des Schaufelblattes bilden, während der Kern 112B einen Abschnitt, einschließlich einer Hinterkante, des Schaufelblattes, bildet. In einem nicht beschränkenden Beispiel können jegliche unterschiedliche Turbomaschinenschaufeln unter Verwendung eines einzigen Vorderkantenkerns 112A und einer Vielfalt unterschiedlicher Hinterkantenkerne 112B gebildet werden. 5-7 zeigen schematische Seitenansichten einer Anzahl von Beispielen, in denen ein einziger Vorderkantenkern 112A verwendet wird und vielfältige, unterschiedlich geformte Kerne 112B eingesetzt werden. Es wird erkannt, dass sich der Abschnitt der Komponente, der sich verändert, auch von Komponente zu Komponente unterscheiden kann, wobei z.B. für ein Schaufelblatt auch die Vorderkante oder ein Wurzelabschnitt 118 variieren kann.
  • 8 zeigt im Unterschied zu den 5-7 eine Draufsicht von oben auf unterschiedliche Kerne 112A, 112B, worin der Unterschied einfach eine dimensionsmäßige Variante oder Formvariante ist, die durch eine Abweichung während der Kernherstellung, z.B. mittels additiver Fertigung, geschaffen wird. In dieser Einrichtung können Varianten von Kern zu Kern auf eine beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Weise identifiziert werden, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, durch: Blaulichtscans oder Punktwolkenscans. Die identifizierten Unterschiede können verwendet werden, um ein Modell der tatsächlichen Kerne 112A, 112B zu generieren, das anschließend dazu verwendet werden kann, die Form 110 entsprechend anzupassen, um z.B. einen gewünschten Abstand zwischen einer inneren Oberfläche 132 der Form 110 und dem Kern 112 zu erhalten, um eine richtige Positionierung und Dicke eines Opfermaterials 130 sicherzustellen. Modifikationen an der Form 110 können währen der Herstellung der Form (z.B. unter Verwendung additiver Fertigung und/oder computergestützter Entwurfssoftwaresysteme) und insbesondere trennbarer Formteile 120, die die Form bilden, vorgenommen werden. Der Kern 112 kann in einer beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Weise gebildet sein. In einer Ausführungsform wird der Kern 112 durch additive Fertigung, z.B. 3D-Drucken, gebildet.
  • Die Form 110 enthält mehrere trennbare Formteile 120A-D (gemeinsam „trennbare Formteile 120“), die miteinander verbindbar sind, um die Form zu erzeugen. Wie in den 1-4 veranschaulicht, sind in dem veranschaulichten Beispiel vier Formteile 120A-D vorgesehen. Es wird jedoch verstanden, dass eine beliebige Anzahl der trennbaren Formteile 120, z.B. zwei oder mehr, verwendet werden kann. Wie verstanden wird, ist die Form 110 eingerichtet, um Opfermaterial 130 aus einem Opfermaterialfluid (z.B. einem Opfermaterial in einer fließfähigen Form) um einen ausgewählten Kern 112 herum zu bilden. Der Kern 112 ist im Inneren der Form 110 positioniert und ist von der inneren Oberfläche 132 der Form 110 derart beabstandet, dass das Opfermaterialfluid leicht zwischen dem Kern 112 und der inneren Oberfläche der Form fließen kann, um den Gussgegenstand 102 zu erzeugen. Das Opfermaterial kann ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes Material sein, das geeignet ist, um in eine Fluidform injiziert zu werden, und das in einem festen Zustand hinreichend starr ist, um während der Bildung einer keramischen Form durch Feinguss seine Form zu behalten. Das Opfermaterial kann Wachs oder Polymer enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Wie in den 9 und 10 veranschaulicht, kann ein beliebiger ausgewählter trennbarer Formteil 120 von mehreren trennbaren Formteilen 120A-D in einer bestimmten Form einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten von diesen enthalten. In dem veranschaulichten Beispiel ist ein Satz trennbarer Formteile 120E (9) und 120F (10) für einen Abschnitt vorgesehen, der eine Hinterkante eines Turbomaschinenschaufelblattes 104 enthält. Während zwei unterschiedliche austauschbare Varianten veranschaulicht sind, kann eine beliebige Anzahl verwendet werden, um eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Kerne 112 aufzunehmen, wobei z.B. Sätze mit vielen ähnlichen Formteilen geschaffen werden können. Jede unterschiedliche austauschbare Variante 120E, 120F des ausgewählten trennbaren Formteils 120 kann eingerichtet sein, um einen anderen Kern 112 der mehreren unterschiedlichen Kerne 112 aufzunehmen. In dem in 9 veranschaulichten Beispiel ist ein trennbarer Formteil 120E gestaltet, um den Kern 112B aufzunehmen, während, wie in 10 veranschaulicht, der trennbare Formteil 120F gestaltet ist, um einen anderen Kern 112A an der gleichen Position der Form 110 aufzunehmen. Jede unterschiedliche austauschbare Variante eines ausgewählten trennbaren Formteils 120 kann sich in unterschiedlicher Weise unterscheiden, wie etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, durch: die Formöffnungsgestalt, Größe: Länge, Breite, Höhe; den thermischen Kühlkreislauf (Vorhandensein oder Pfad, wie an anderer Stelle hierin beschrieben); den Wärmeausdehnungskoeffizienten; den Wärmeübertragungskoeffizienten; das Material und/oder die Materialeigenschaften, wie etwa Dehngrenze, Korngrenzstruktur, Oberflächenbeschaffenheit, etc. In jedem Fall sind die ausgewählten trennbaren Formteile 120E, 120F eingerichtet, um an derselben Position im Inneren der Form 110 positioniert zu werden, um die Form zu vervollständigen, wobei sie jedoch unterschiedliche innere Oberflächen 132 haben, um unterschiedliche Kerne 112A, 112B aufzunehmen. Wie hierin nachstehend beschrieben, können trennbare Formteile 120E, 120F eine Anzahl weiterer Merkmale enthalten, die unter anderem eine passende Verbindung und thermische Steuerung ermöglichen.
  • Jeder trennbare Formteil 120 kann eine Metalllegierung, ein Material auf Acrylbasis, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, Polymethylmethylacrylat (PMMA), oder ein Material mit einer Glasübergangstemperatur oberhalb von 70°C (ungefähr 160°C F) enthalten. Wenn eine Metalllegierung verwendet wird, können die trennbaren Formteile 120 leicht mit der vorstehend erwähnten kundenspezifischen Struktur, z.B. unter Verwendung der additiven Fertigung hergestellt werden. Insbesondere kann ein metallpulverbasiertes additives Fertigungsverfahren verwendet werden, um trennbare Formteile 120 aus Metall zu bilden. Eine metallpulverbasierte additive Fertigung kann z.B. direktes Metall-Laserschmelzen (DMLM) umfassen. Es wird verstanden, dass die allgemeinen Lehren der Offenbarung in gleicher Weise auf andere Formen der metallpulverbasierten additiven Fertigung, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, direktes Metall-Lasersintern (DMLS), selektives Lasersintern (SLS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und möglicherweise weitere Formen der additiven Fertigung, anwendbar sind. Wenn die trennbaren Formteile 120 ein Material auf Acrylbasis oder ein Material mit einer Glasübergangstemperatur oberhalb von 70°C enthalten, können die Formteile 120 z.B. durch Stereolithografie oder 3D-Drucken (z.B. unter Verwendung von Stereolithografie-Kunstharzen) hergestellt werden. Andere Prozesse können ebenfalls verwendet werden, um die trennbaren Formteile 120 herzustellen, wie z.B. Gießen und maschinelle Bearbeitung.
  • 11-14 zeigen verschiedene Ansichten von ausgewählten trennbaren Formteilen 120C, 120D von einem oberen Abschnitt der Form 110 in den 1-4, und 15-18 zeigen verschiedene Ansichten von ausgewählten trennbaren Formteilen 120A, 120B von einem unteren Abschnitt der Form 110 in den 1-4. Insbesondere zeigen die 11 und 12 Perspektivansichten von zusammenpassenden trennbaren Formteilen 120C-120D; 13 zeigt eine untere Ansicht von beiden Formteilen 120C, 120D; 14 zeigt eine Perspektivansicht von beiden Formteilen 120C, 120D; 15 und 16 zeigen Perspektivansichten von zusammenpassenden trennbaren Formteilen 120A, 120B; 17 zeigt eine Seitenansicht von beiden Formteilen 120A, 120B; und 18 zeigt eine Perspektivansicht von beiden Formteilen 120A, 120B. Wie veranschaulicht, kann jeder trennbare Formteil 120 eine beliebige Struktur enthalten, die zur abdichtenden Verbindung mit anderen Formteilen erforderlich ist. Z.B. können die Formteile 120A-D Passflächen 136 enthalten, die eingerichtet sind, um mit einem benachbarten Formteil aneinander anzuliegen und zusammenzupassen. Die Oberflächen 136 können eine beliebige Gestalt aufweisen, die erforderlich ist, um eine zusammenpassende Paarung zu ermöglichen, wie z.B. eine ebene und/oder gekrümmte. Die Oberflächen 136 sind bemessen, um ein Fluid des Opfermaterials 130 am Hindurchtreten zu hindern, wenn sie zusammengefügt sind. Ferner kann ein (können) bestimmte(r) Formteil(e) 120A-D Dichtungsnuten 138 (13, 15-18) enthalten, die eingerichtet sind, um eine (nicht veranschaulichte) Dichtung zur Abdichtung mit einem benachbarten Formteil darin aufzunehmen. Ferner kann ein (können) bestimmte(r) Formteil(e) 120C-D obere-untere Einspannenden 140 für einen keramischen Kern enthalten. Die trennbaren Formteile 120A, 120B, 120C, 120D sind ferner ausgelegt, um kombiniert und zusammengefügt zu werden, wobei z.B. die trennbaren Formteile 120A und 120B, die einen unteren Abschnitt der Form 110 bilden, über mehrere Schaufelkonstruktionen, die verschiedene trennbare Formteile 120C, 120D aufweisen, die den oberen Abschnitt der Form 110 bilden, identisch sein können.
  • Bestimmte(r) Formteil(e) 120A-D kann (können) ferner eine Aufnahmeeinrichtung 144 für eine Kernpositioniereinrichtung darin enthalten. Jede Aufnahmeeinrichtung 144 für eine Kernpositioniereinrichtung ist eingerichtet, um eine Kernpositioniereinrichtung 146 (2 und 19) darin aufzunehmen, die sich durch einen jeweiligen Formteil 120 erstreckt, um mit einem jeweiligen Kern 112 in Kontakt zu treten und diesen in Bezug auf die innere Oberfläche 132 der Form 110 geeignet zu positionieren. Das heißt, den Kern 112 im Abstand zu einer inneren Oberfläche 132 der Form 110 zu positionieren, um die Position und Dicke des Opfermaterials 130 um den Kern herum zu definieren. Die Aufnahmeeinrichtungen 144 für die Kernpositioniereinrichtung sind somit ein weiteres Merkmal jedes trennbaren Formteils 120, das variiert werden kann, um unterschiedliche Kerne 112 zu berücksichtigen. Jede Aufnahmeeinrichtung 144 für eine Kernpositioniereinrichtung kann ein Loch enthalten, das sich von der inneren Oberfläche 132 der Form 110 bis zu einer äußeren Oberfläche 145 der Form 110 erstreckt, und kann eine Senkbohrung an der äußeren Oberfläche der Form 110 enthalten. Das Formsystem 100 kann mehrere Kernpositioniereinrichtungen 146 (2) enthalten, die eingerichtet sind, um den ausgewählten Kern 112 über die Aufnahmeeinrichtungen 144 für die Kernpositioniereinrichtung in dem wenigstens einen der mehreren trennbaren Formteile 120 zu positionieren. In einer Ausführungsform kann jede Kernpositioniereinrichtung 146 ( 2) eine ausgewählte Länge haben, um einen jeweiligen Teil eines ausgewählten Kerns 112 in Bezug auf die innere Oberfläche 132 der Form 110 zu positionieren. In diesem Fall kann ein Satz von Kernpositioniereinrichtungen 146 für jeden Formteil 120 und/oder für jeden unterschiedlichen Kern 112 bereitgestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kernpositioniereinrichtung 146 (19) in jeder Aufnahmeeinrichtung 144 für die Kernpositioniereinrichtung verstellbar sein, um vielfältige Formteile 120 und/oder eine Anzahl unterschiedlicher Kerne 112 zu berücksichtigen. Z.B. kann eine Kernpositioniereinrichtung 146, wie in 19 veranschaulicht, einen Kopf 148 enthalten, der mit einem Stab 150 gekoppelt ist. Der Kopf 148 kann mit einem Gewinde versehen sein, um mit einer mit einem Gegengewinde versehenen Aufnahmeeinrichtung 144 für die Kernpositioniereinrichtung in einem trennbaren Formteil 120 zusammenzupassen und verstellbar darin zu sitzen. Wenn der Kopf 148 eingeschraubt wird, verändert sich die Position des Stabs 150 in Bezug auf die innere Oberfläche 132, um einen Kontakt des Stabs 150 mit einer äußeren Oberfläche unterschiedlicher Kerne 112 aufzunehmen. Der Kopf 148 kann eine beliebige Struktur enthalten, die erforderlich ist, um die Verstellung zu ermöglichen, wie z.B. einen Schraubendreherkopf. Auf diese Weise kann jede verstellbare Kernpositioniereinrichtung 146 (19) eingerichtet sein, um eine Anzahl der mehreren unterschiedlichen Kerne 112 in der Form 110 zu positionieren.
  • Zurückkehrend zu den 11-18 können bestimmte trennbare Formteile (z.B. 120A) in 15, (einen) Luftströmungspfad(e) 152 enthalten, um Luft zu ermöglichen, aus der Form 110 auszutreten. Der (die) Luftströmungspfad(e) 152 kann (können) dort vorgesehen sein, wo sie notwendig sind, um ein Entfernen von Luft während eines Betriebs sicherzustellen.
  • Bezugnehmend auf die 1, 2 und 14-18 können mehrere trennbare Formteile 120A-D auf unterschiedliche Weise aneinander befestigt werden. Wie in den 1 und 2 veranschaulicht, können Befestigungsmittel 160 verwendet werden, um mehrere trennbare Formteile, z.B. 120B mit 120D und 120A mit 120C, gezielt miteinander zu koppeln. Die Befestigungsmittel 150 können eine beliebige Form, um die Formteile 120A-D während eines Betriebs zusammenzuhalten, wie z.B. von externen Klemmen, die durch Bolzen in Stellung gehalten werden, Sitzen in Formteilen (wie veranschaulicht), Schrauben, etc., annehmen. Bestimmte trennbare Formteile 120A-D können auch passende Befestigungsmittellöcher 162 zur Aufnahme eines (nicht veranschaulichten) Befestigungsmittels, z.B. eines Gewindebolzens, einer Schraube, etc., darin enthalten, um Formteile wahlweise aneinander zu befestigen. Z.B. können die trennbaren Formteile 120C und 120D, wie in den 11 und 12 veranschaulicht, passende Befestigungsmittellöcher 162 enthalten, und wie in den 15 und 16 veranschaulicht, können die trennbaren Formteile 120A, 120B passende Befestigungsmittellöcher 162 enthalten. Die passenden Befestigungsmittellöcher 162 (in einem oder beiden trennbaren Formteilen, die befestigt werden) können einen Mechanismus enthalten, um das Befestigungsmittel zu sichern, wie z.B. zusammenpassende Gewinde, eine Rastaufnahme, etc. Zusätzlich zu der individuellen Befestigung der trennbaren Formteile 120A-D kann ein beliebiger heutzutage bekannter oder künftig entwickelter Formverriegelungsprozess verwendet werden, um die Form 110 während eines Einsatzes weiter zusammenzuhalten.
  • Das Formsystem 100 stellt ferner Mechanismen zur Steuerung einer Temperatur der Form 110 bereit. Insbesondere sorgen die trennbaren Formteile 120 für eine genauere thermische Steuerung als konventionelle Systeme. Eine Temperatursteuerung der Form 110, und insbesondere jedes trennbaren Formteils 120 oder eines Bereiches, der einen bestimmten trennbaren Formteil 120 enthält, kann aus etlichen Gründen erwünscht sein. Z.B. ermöglicht eine Temperatursteuerung einem: eine gewünschte Viskosität und/oder Temperatur eines Opfermaterialfluids aufrechtzuerhalten, eine gewünschte Temperatur eines Kerns 112 aufrechtzuerhalten, die Form 110 gegen Beschädigung durch Überhitzung zu schützen und die Form 110 vorzuerwärmen, um einen ordnungsgemäßen Gießvorgang sicherzustellen. Ferner können bestimmte Opfermaterialfluide, z.B. Wachs oder bestimmte Polymere, eine bestimmte Temperatur erfordern, um eine Fluidform zu schaffen und/oder eine geeignete Temperatur zur Erzeugung eines Gussgegenstandes 102 aufrechtzuerhalten. Wie nachstehend beschrieben, kann die Temperatursteuerung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung auf unterschiedliche Weise kundenspezifisch angepasst und gesteuert werden.
  • In einer Ausführungsform, wie z.B. in den 11, 12, 15 und 16 veranschaulicht, kann jeder trennbare Formteil 120A-D ferner einen wärmeleitenden Formkanal 164 darin enthalten, der eingerichtet ist, um ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid 176 dadurch zu leiten, um eine Temperatur wenigstens des jeweiligen trennbaren Formteils 120 zu steuern. Die wärmeleitenden Formkanäle 164 können als „geschlossener Kreislauf“ angesehen werden, weil sie eingerichtet sind, um einen vollständigen Pfad bereitzustellen, dem das temperaturgesteuerte thermische Fluid 176 folgt, wenn es von der Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form einem oder mehreren Einlassanschlüssen, durch den jeweiligen Teil eines oder mehrerer Formteile 120A-D und anschließend einem oder mehreren Auslassanschlüssen zugeführt wird. Das verwendete temperaturgesteuerte thermische Fluid 176 kann ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes wärmeleitendes Fluid, z.B. Luft, Wasser, Frostschutzmittel, etc. sein. Das temperaturgesteuerte thermische Fluid 176 kann einem jeweiligen trennbaren Formteil 120A-D Wärme zuführen und/oder diesen kühlen. Das temperaturgesteuerte thermische Fluid 176 kann verwendet werden, um die Form 110 vorzuerwärmen und/oder eine Temperatur während der Bildung des Gussgegenstandes 102 aufrechtzuerhalten. Es wird erkannt, dass, obwohl das temperaturgesteuerte thermische Fluid 176 durch einen jeweiligen trennbaren Formteil 120A-D hindurchtritt, es Wärmeenergie nicht nur zu/von dem bestimmten Formteil, durch das es hindurchtritt, sondern auch zu einer benachbarten Struktur, dem Opfermaterialfluid und/oder dem Kern 112 übertragen kann.
  • Jede unterschiedliche austauschbare Variante des wenigstens einen ausgewählten trennbaren Formteils 120A-D kann einen wärmeleitenden Formkanal 164 enthalten, der sich von dem wärmeleitenden Formkanal in den anderen trennbaren Formteilen des Satzes unterscheidet. Auf diese Weise kann jede Variante eines ausgewählten trennbaren Formteils 120A-D seinen jeweiligen wärmeleitenden Pfad haben, der für die Situation, für die der Formteil gebaut ist, angepasst ist. Z.B. kann, wie in 9 veranschaulicht, ein bestimmter Kern 112B wärmeleitende Formkanäle 164 erfordern, die in enger Nähe zu der inneren Oberfläche 132 verlaufen, um den Kern und/oder das Fluid des Opfermaterials 130 auf einer bestimmten gewünschten Temperatur zu halten, z.B. bei weniger als 0,5 cm verlaufen. Im Gegensatz hierzu kann ein anderer Kern 112B, wie in 10 veranschaulicht, wärmeleitende Formkanäle 164 aufweisen, die nicht so nahe an der inneren Oberfläche 132, z.B. weiter als 0,5 cm entfernt verlaufen. Erneut können jeder trennbare Formteil 120A-D und jegliche wärmeleitende Formkanäle 164 darin für die erwartete Situation, für die er gebaut wurde, angepasst sein. Die Anpassung der wärmeleitenden Formkanäle 164 kann eine beliebige Form annehmen, zu der einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, gehören: Kanalanzahl, Querschnittsgestalt, Länge, Form, Position/Pfad, etc., und Temperatur, Art, Strömungsrate, etc., des thermischen Fluids.
  • 20 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Form 110, die verschiedene wärmeleitende Formkanäle 164A-E enthält, unter Veranschaulichung beispielhafter Pfade und/oder Positionen, an denen sie verwendet werden können. Wie in 20 veranschaulicht, kann der eine oder können die mehreren wärmeleitenden Formkanäle 164A-E (gemeinsam „wärmeleitende Formkanäle 164“) einen beliebigen Pfad durch einen jeweiligen Formteil nehmen, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein: gerade Linie 164A, gekrümmte Linie 164B, Schleife(n) 164C, Schraube oder Spirale 164D, Sinusform 164E, etc. Wie ferner in 20 veranschaulicht, müssen nicht alle trennbaren Formteile 120 einen wärmeleitenden Formkanal enthalten, wobei z.B. der Teil 120K frei von Kanälen ist. Wie ferner in 20 veranschaulicht kann ein oder können mehrere externe wärmeleitende Formkanäle 168 ebenfalls vorgesehen sein, um Kanalpfade an der Außenfläche 145 von z.B. dem (den) Formteil(en) 120M zu führen. Es können beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Anschlüsse 170 an der Außenfläche 145 des Formteils (der Formteile) 120 zur strömungsmäßigen Verbindung mit externen Kanälen 174 (ein Beispiel ist in 20 veranschaulicht) vorgesehen sein, die mit einer Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form strömungsmäßig kommunizieren, die eingerichtet ist, um eine Temperatur jedes der mehreren trennbaren Formteile 120K-N oder eines Bereiches, der einen Teil der ausgewählten trennbaren Formteile enthält, zu steuern.
  • Die Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form kann ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes Temperatursteuersystem für ein thermisches Fluid zur Erzeugung einer beliebigen Anzahl von Strömungen eines temperaturgesteuerten thermischen Fluids 176, jede bei einer spezifizierten Temperatur, z.B. einen mehrstufigen Wärmetauscher, wie etwa die Wassertemperatursteuereinheit der Thermolator TW Reihe, enthalten. Es können auch beliebige erforderliche Pumpen zur Bewegung des temperaturgesteuerten thermischen Fluids 176 vorgesehen sein. Die wärmeleitenden Formkanäle 164 können eingerichtet sein, um die Temperatur eine bestimmten trennbaren Formteils 120 und/oder eines Opfermaterialfluidzuführbereiches 190 zu steuern. In Bezug auf die Bereiche kann einer oder können mehrere wärmeleitende Formkanäle 164 wirken, um eine Temperatur eines definierten Opfermaterialfluidzuführbereiches 190A-C (3 veranschaulicht) zu steuern. Jeder Bereich 190A-C ist eingerichtet, um ein Opfermaterialfluid zu empfangen, um bei einer bestimmten Temperatur ein Opfermaterial um den Kern herum zu bilden. Jeder Bereich 190A-C kann z.B. durch jedes beliebige gewünschte Gebiet und/oder Volumen der Form 110, einen beliebigen Bereich und/oder ein beliebiges Volumen des Leerraums, der durch das Fluid des Opfermaterials 130 gefüllt werden soll, und/oder einen beliebigen Bereich und/oder ein beliebiges Volumen des Kerns 112 definiert sein. Jeder trennbare Formteil 120A-C kann wenigstens einen Opfermaterialfluidzuführbereich 190A-C enthalten, was bedeutet, dass die Bereiche nicht notwendigerweise Formteilen entsprechen.
  • Wenigstens ein trennbarer Formteil 120 kann ein durch ihn hindurchströmendes temperaturgesteuertes thermisches Fluid 176 aufweisen, das eine Temperatur aufweist, die sich von derjenigen eines anderen trennbaren Formteils unterscheidet. Ebenso kann jeder Bereich 190A-C ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid 176 aufweisen, das durch ihn hindurch oder in der Nähe in einer derartigen Weise strömt, dass er eine andere Temperatur als ein anderer Bereich aufweist. In jedem Fall kann ein wärmeleitender Formkanal 164 eine Temperatur wenigstens des Fluids des Opfermaterials 130 innerhalb wenigstens eines jeweiligen trennbaren Formteils 120 und möglicherweise in anderen Bereichen, wie etwa denjenigen stromabwärts des Formteils, in dem der Kanal vorhanden ist, steuern. Jeder Bereich 190A-C kann z.B. ein temperaturgesteuertes [Fluid] darin aufweisen, um z.B. die Viskosität und andere Strömungseigenschaften des Fluids des Opfermaterials 130 in dem jeweiligen Bereich zu steuern, um jegliche Gieß-/Injektionsaspekte aufzunehmen, die für diesen Bereich spezifisch sind, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, gehören: schwierige Benetzungs-/Strömungsbedingungen und/oder Aspekte des Kerns 112. Z.B. kann die Temperatur eines Bereiches 190A-C auf der Basis einer Eigenschaft des Kerns 112, z.B. Zerbrechlichkeit, schwierige Benetzung, etc., in dem jeweiligen Bereich gesteuert werden. Auf diese Weise können eine Beschädigung des Kerns 112 und/oder eine Strömung des Opfermaterialfluids leicht kontrolliert werden, und es kann eine qualitative Bildung des Gussgegenstandes 102 erreicht werden. Ferner können bestimmte Materialien der Form 110 die Verwendung eines Opfermaterialfluids mit einer bestimmten maximalen Temperatur, die die Form nicht beschädigt, z.B. einer PMMA-Form, erfordern. Die Temperatur jedes Bereiches 190A-C kann auch gesteuert werden, um eine Formbeschädigung durch Überhitzung des Opfermaterialfluids zu verhindern. Die Temperatur jedes Formteils 120 kann in ähnlicher Weise gesteuert werden.
  • Unter Verweis auf 21 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Formsystems 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung veranschaulicht. Das Formsystem 200 kann dem Formsystem 100, wie es hierin beschrieben ist, im Wesentlichen ähnlich sein. Z.B. enthält das Formsystem 200 eine Form 210, um darin den Kern 112 aufzunehmen, und die Form 210 enthält mehrere trennbare Formteile 120A-D, die miteinander verbindbar sind, um die Form zu erzeugen, und eingerichtet sind, um aus dem Opfermaterialfluid das Opfermaterial um den Kern zu bilden. Ferner enthält ein ausgewählter trennbarer Formteil, z.B. 120E, F (9-10), der mehreren trennbaren Formteile 120 einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten des wenigstens einen ausgewählten trennbaren Formteils. Jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils 120 kann eingerichtet sein, um einen anderen Kern 112 von mehreren unterschiedlichen Kernen aufzunehmen. Jedoch kann das Formsystem 200 in der Ausführungsform nach 21 mehr als einen einzigen Opfermaterialfluideingang 284 an ihm aufweisen, um mehr als eine einzige Opfermaterialfluidströmung 286A-C aufzunehmen. Z.B. kann jeder trennbare Formteil 120 einen oder mehrere Opfermaterialfluideingänge 284 aufweisen. Ferner können einige trennbare Formteile 120 frei von Opfermaterialfluideingängen sein, wie z.B. der Teil 120A in dem Beispiel nach 21.
  • Zusätzlich kann das Formsystem 200 ferner ein Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 enthalten, um die Temperatur und Viskosität des Fluids des Opfermaterials 130 zu steuern und indirekt die Temperatur der Formteile 120 zu steuern. Das Opfermaterialerwärmungssystem 202 kann alleine oder zusätzlich zu der thermischen Fluidsteuerung 180 der Form arbeiten (wobei die letztere in 21 der Übersichtlichkeit wegen gegenüber 20 in vereinfachter Weise veranschaulicht ist). Die Temperatursteuerung für das Opfermaterialfluid kann auf der Basis der trennbaren Formteile 120 und/oder Bereiche vorgenommen werden. In Bezug auf die Bereiche kann das Formsystem 200 mehrere Opfermaterialfluidzuführbereiche 290A-C enthalten, die eingerichtet sind, um Opfermaterialfluidströmungen 286A-C aufzunehmen, um ein Opfermaterial 130 um den Kern zu bilden. Ein oder mehrere Opfermaterialeingänge 284A-C alleine oder in Verbindung mit den wärmeleitenden Formkanälen 164A-E (20) können wirken, um eine Temperatur eines Opfermaterialfluidzuführbereiches 290A-C (3 veranschaulicht) zu steuern, die eingerichtet sind, um ein Opfermaterialfluid zu empfangen, um ein Opfermaterial um den Kern herum zu bilden. Wie erwähnt, kann jeder Bereich 290A-C z.B. durch einen beliebigen gewünschten Bereich und/oder ein beliebiges gewünschtes Volumen der Form 210, einen beliebigen Bereich und/oder ein beliebiges Volumen des Leerraums, der mit dem Opfermaterialfluid gefüllt werden soll, und/oder einen beliebigen Bereich und/oder ein beliebiges Volumen des Kerns 112 definiert sein. Jeder trennbare Formteil 120A-D kann wenigstens einen Opfermaterialfluidzuführbereich 290A-C enthalten. Jeder Bereich 290A-C kann eine Temperatur des darin injizierten Opfermaterialfluids (und/oder des dadurch gesandten thermischen Fluids) aufweisen, die gesteuert ist, um z.B. die Viskosität und andere Strömungseigenschaften des Fluids des Opfermaterials 130 in dem jeweiligen Bereich zu steuern, um jegliche Injektionsaspekte darin aufzunehmen, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, gehören: schwierige Benetzungs-/Strömungsbedingungen und/oder Aspekte des Kerns 112. Die Temperatur des Opfermaterialfluids, das in jedem Opfermaterialfluidzuführbereich 290A-C aufgenommen wird, kann z.B. auf einer Eigenschaft des Kerns 112, z.B. Zerbrechlichkeit, schwierige Benetzung, etc., in dem jeweiligen Opfermaterialzuführbereich basieren. Die Fluidströmungen 286A-C des Opfermaterials 130 können auch auf der Basis der trennbaren Formteile 120A-D, in die sie injiziert werden, gesteuert werden.
  • Das Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 kann (eine) beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Opfermaterialerwärmungseinheit(en) zur Erzeugung einer oder mehrerer Opfermaterialströmungen 286A-C bei einer spezifischen Temperatur, z.B. einen mehrstufigen Wärmetauscher, oder eine Reihe von Erwärmungseinheiten, enthalten. In dem letzteren Beispiel kann das Erwärmungssystem 202 zur Verwendung mit Wachs eine Reihe von Dura-Bull Luftdruckwachsinjektoren enthalten, die jeweils flüssigen Wachs bei einer anderen Temperatur erzeugen. In jedem Fall kann das Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 eingerichtet sein, um mehrere Strömungen 286A-C des Opfermaterialfluids auf unterschiedliche Temperaturen zu erwärmen. Das heißt, jede Opfermaterialfluidströmung 286A-C kann eine andere Temperatur haben, wie sie durch das Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 gesteuert wird. Auf diese Weise kann ein Opfermaterialfluidzuführbereich 290A einen der mehreren Flüsse der Opfermaterialfluidströmungen 286A bei einer ersten Temperatur empfangen, und ein anderer Opfermaterialfluidzuführbereich 290B kann eine andere Opfermaterialfluidströmung 286B bei einer zweiten, anderen Temperatur empfangen. Alternativ kann ein trennbarer Formteil 120C eine Opfermaterialfluidströmung 286A mit einer ersten Temperatur empfangen, und ein anderer trennbarer Formteil 120B kann eine andere Opfermaterialfluidströmung 286Cf mit einer zweiten, anderen Temperatur empfangen. Die Temperaturen können ausgewählt sein, um jegliche der vorerwähnten Gründe für das Vorsehen einer Temperatursteuerung zu beheben.
  • In Betrieb kann, wie in dem Flussdiagramm nach 22 veranschaulicht, ein Verfahren zum Bilden eines Gussgegenstandes 102 für den Feinguss gemäß Ausführungsformen der Offenbarung in einem Prozess P1 ein Vorsehen mehrerer trennbarer Formteile 120 für die Form 110 zur Bildung des Gussgegenstandes 102, der additiv, z.B. durch DMLM, Stereolithografie, etc., gefertigt wird, enthalten. Wie erwähnt, können mehrere Formteile 120A-D einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten eines ausgewählten trennbaren Formteils, z.B. 120A, 120B, 120C oder 120D (1-2), oder 120K, 120L, 120M oder 120N (20), enthalten. Jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils 120 kann eingerichtet sein, um einen anderen Kern 112 von mehreren unterschiedlichen Kernen (9, 10) aufzunehmen.
  • Wie beschrieben kann die Form 110, wie in dem Prozess P2 veranschaulicht, um einen ausgewählten Kern 112 der mehreren unterschiedlichen Kerne 112 herum gebildet werden, indem zwei oder mehrere der Form entsprechend ausgewählte trennbare Formteile 120 miteinander gekoppelt werden. Die der Form entsprechend ausgewählten trennbaren Formteile, das heißt diejenigen aus dem Satz (den Sätzen), die ausgewählt sind, um in der Form 110 verwendet zu werden, werden ausgewählt, um den ausgewählten Kern der mehreren unterschiedlichen Kerne aufzunehmen. Jeder trennbare Formteil 120 kann einen wärmeleitenden Formkanal 164 darin enthalten, der eingerichtet ist, um ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid 176 (20) durch ihn hindurch zu leiten, um eine Temperatur wenigstens des jeweiligen trennbaren Formteils oder eines Bereiches 190 in der Form zu steuern. Die Bildung der Form 110 kann ein Befestigen der beiden oder mehreren der Form entsprechend ausgewählten trennbaren Formteile aneinander mit Befestigungsmitteln 160 umfassen. Die Bildung der Form 110 kann ferner ein Positionieren des ausgewählten Kerns 112 in der Form 110 unter Verwendung einer Aufnahmeeinrichtung 144 für eine Kernpositioniereinrichtung in wenigstens einem der mehreren trennbaren Formteile enthalten. Die Positionierung kann eine Verwendung mehrerer Kernpositioniereinrichtungen 146 (2) umfassen, die eingerichtet sind, um den ausgewählten Kern 112 mittels der Aufnahmeeinrichtung 144 für die Kernpositioniereinrichtung in dem wenigstens einen der mehreren trennbaren Formteile 120 zu positionieren. Das heißt, auswählen, welche aus mehreren Positioniereinrichtungen 146 (2) für einen bestimmten Kern 112 funktioniert. Alternativ kann die Positionierung die Verwendung einer verstellbaren Kernpositioniereinrichtung 146 (19) in jeder Aufnahmeeinrichtung 144 für eine Kernpositioniereinrichtung enthalten. Jede verstellbare Kernpositioniereinrichtung 146 ist eingerichtet, um eine Anzahl der mehreren unterschiedlichen Kerne 112 in der Form zu positionieren.
  • Sobald die Form 110 gebildet ist, kann in einem Prozess P3 der Gussgegenstand 102 gegossen werden, indem ein Fluid eines Opfermaterials 130 in die Form und um den ausgewählten Kern herum eingeleitet wird. Der Prozess P3 kann ferner eine Steuerung einer Temperatur mehrerer Opfermaterialfluidzuführbereiche 190A-C (20), 290A-C (21) in der Form 110 bzw. 210 enthalten. Jeder Bereich ist derart definiert, dass er das Fluid des Opfermaterials 130 empfängt, um ein Opfermaterial um den Kern, der im Inneren der Form positioniert ist, bei einer bestimmten Temperatur zu bilden. Die Temperatur jedes trennbaren Formteils 120A-D (1-2) kann ebenfalls gesteuert werden. Wie in 22 veranschaulicht, kann der Prozess P3 eine Steuerung einer Temperatur jedes der mehreren trennbaren Formteile und/oder Bereiche, z.B. unter Verwendung der Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form alleine, enthalten. Alternativ kann der Prozess P3, wie in 22 veranschaulicht, ein Erwärmen mehrerer Strömungen 286A-C (21) des Opfermaterialfluids auf unterschiedliche Temperaturen, z.B. unter Verwendung des Opfermaterialfluiderwärmungssystems 202, und Leiten einer der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids, z.B. 286C, bei einer ersten Temperatur zu einem ersten Opfermaterialzuführbereich 290C der Form sowie Leiten einer weiteren der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids, z.B. 286B, bei einer zweiten, anderen Temperatur zu einem zweiten, anderen Opfermaterialfluidzuführbereich 290B enthalten. Alternativ kann der Prozess P3 ein Leiten einer der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids, z.B. 286B, bei einer ersten Temperatur zu einem ersten trennbaren Formteil 120D der Form und Leiten einer anderen der mehreren Strömungen des Opfermaterialfluids, z.B. 286C, bei einer zweiten, anderen Temperatur zu einem zweiten, anderen trennbaren Formteil 120B enthalten. Der Prozess P3 kann ferner ein Verwenden der Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form zur Steuerung der Temperatur des einen oder der mehreren Bereiche 190A-C und des Opfermaterialfluiderwärmungssystems 202 zur Steuerung der Temperatur des Opfermaterialfluids in dem einen oder den mehreren Bereichen 290A-C enthalten. Die Bereiche 190A-C, wie für die Steuerung 180 definiert, und die Bereiche 290A-C, wie für das System 202 definiert, können, müssen jedoch nicht identisch sein.
  • Sobald der Gussgegenstand 102 gebildet ist, kann die Form 110 in einer beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Weise, z.B. durch Lösen der Formteile 120, entfernt werden. Wie beschrieben, kann der Gussgegenstand 120 in einem beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Feingussprozess verwendet werden.
  • Die Formsysteme 100, 200, wie sie hierin beschrieben sind, ergeben etliche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Systemen. Die Formsysteme 100, 200 ermöglichen eine Injektion eines Opfermaterialfluids unter niedrigerem Druck, von z.B. 34,5 KiloPascal (kPa) bis 344,5 kPa (5-50 psi), im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, z.B. bei oder oberhalb von 13,8 MegaPascal (MPa). Die Formsysteme 100, 200 ermöglichen ferner eine Injektion bei optimierten Opfermaterialfluidtemperaturen und -viskositäten, da die Formen ihre eigene jeweilige Temperatursteuerung aufweisen. Die optimierten Opferfluidtemperaturen und -viskositäten und -injektionsdrücke verhindern eine Beschädigung der Form 110, 210 und des Kerns 112 aufgrund von thermischen Belastungen und Druckbeanspruchungen. Die Formsysteme 100, 200 stellen ferner modulare und anpassbare Formen zur Handhabung vielfältiger Kerne bereit. Die trennbaren Formteile 120 können nach Bedarf wiederverwendet werden. Die Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form kann verwendet werden, um die Formen 110, 210 direkt und die Kerne 112 indirekt vorzuerwärmen, was hilft, die Qualität des Gussgegenstandes 102 zu verbessern. Die Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form ermöglicht ferner eine genaue Temperatursteuerung definierter Bereiche und/oder trennbarer Formteile, um Injektionsprobleme zu beheben, die für diesen Bereich, diesen Formteil und/oder den darin angeordneten Kernteil spezifisch sind. Ebenso ermöglicht das Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 eine präzise Temperatursteuerung der Verwendung des Opfermaterialfluids für definierte Bereiche und/oder trennbare Formteile, um Injektionsprobleme zu beheben, die für diesen Bereich, diesen Formteil und/oder den darin angeordneten Kernteil spezifisch sind. Die Lehren der Offenbarung können über sehr vielfältige Formmaterialien und Formherstellungsprozesse verwendet werden. Es können Formbestände erzeugt werden, um große Unterschiede bei den Kernen und/oder unterschiedliche Komponenten, die gebaut werden sollen, zu bewältigen. Die Fähigkeit, additive Fertigung sowohl für die Form 110, 210 als auch für die Kerne 112 zu verwenden, bietet beträchtliche Zeitersparnisse und Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Gussprozessen. Ferner ermöglicht die additive Fertigung es, dass Probleme, die während der Bildung des Gussgegenstandes entdeckt werden, wie z.B. eine Rissbildung am Kern, schneller behoben werden können, und sie ermöglicht es auch, dass Probleme in dem gesamten Prozess früher, das heißt während der Bildung des Gussgegenstandes anstatt während des Feingussprozesses, behoben werden können.
  • Bezugnehmend auf die 23-31 stellen weitere Ausführungsformen der Offenbarung ein System, ein Verfahren und einen Kern bereit, die einen wärmeleitenden Kanal mit geschlossenem Kreislauf innerhalb des Kerns enthalten, um eine Temperatur eines Abschnitts eines Körpers des Kerns zu steuern. Insbesondere enthält der Kern einen Körper, der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden. Wie vorstehend erwähnt, weist der Gussgegenstand ein Opfermaterial auf, das um ihn herum gebildet wird, indem der Kern in einer Form platziert und ein Opfermaterialfluid um diesen herum injiziert wird. Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung ist der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts des Körpers des Kerns vorgesehen. Der wärmeleitende Kernkanal mit geschlossenem Kreislauf definiert einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid, damit dieses durch den Abschnitt des Körpers strömt, um eine Temperatur des Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern. Die Temperatursteuerung ermöglicht eine Steuerung der Temperatur nicht nur des Abschnitts des Kerns, sondern auch der Viskosität des Opfermaterialfluids, das während der Bildung des Gussgegenstandes um diesen herum in die Form injiziert wird. Demgemäß kann die Temperatursteuerung dabei helfen, eine vollständige Benetzung des Kerns mit dem Opfermaterialfluid sicherzustellen und die Möglichkeit einer Rissbildung oder eines Bruchs an dem Kern zu reduzieren. Die Temperatur kann angehoben oder abgesenkt werden. Es kann eine beliebige Anzahl der Kerne verwendet werden, was bedeutet, dass eine erste innere Struktur durch einen ersten Kern gebildet werden kann, während eine oder mehrere andere, zweite innere Strukturen durch unterschiedliche(n) zweite(n) Kern(e) geschaffen werden kann (können). Der oder die Kerne können gegebenenfalls frei von einer Temperatursteuerung sein. Die Kerne können aus einem keramischen oder anderen feuerfesten Material (z.B. Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram oder Rhenium), einem Metall, einer Metalllegierung oder Kombinationen von diesen bestehen.
  • Um ein System, ein Verfahren und einen Kern gemäß diesen weiteren Ausführungsformen zu veranschaulichen, zeigt 23 eine durchsichtige perspektivische Vorderansicht, und 24 zeigt ein durchsichtige perspektivische Seitenansicht des Formsystems 100 aus den 1-4, einschließlich zweier Kerne 312A, 312B (gemeinsam „Kern 312“), die einen wärmeleitenden Kernkanal 314A, 314B mit geschlossenem Kreislauf (gemeinsam „wärmeleitenden Kernkanal 314“) enthalten. Ferner zeigt 25 eine vergrößerte Perspektivansicht von Ausführungsformen von drei Kernen 312A, 312B, 312C in einer anderen Form 310. In den veranschaulichten Beispielen sind mehrere Kerne 312 eingerichtet, um jeweilige, unterschiedliche Abschnitte der inneren Struktur der Komponente (des Gussgegenstandes 102) zu bilden; jedoch sind mehrere Kerne für eine einzige Komponente / einen einzigen Gussgegenstand 102 nicht in allen Fällen erforderlich. Für die Zwecke der Beschreibung, wie in den 23-24 veranschaulicht, zeigt die Offenbarung erneut die Komponente, die gebaut werden soll, als eine Turbomaschinenschaufel 104. Es wird ohne Weiteres verstanden, dass die Lehren der Offenbarung auf eine beliebige Komponente anwendbar sind, die für einen Feinguss geeignet ist und die eine innere Struktur enthalten soll, die durch einen Kern gebildet wird. In den 23 und 24 sind zwei verschiedene Kerne 312A, 312B veranschaulicht, die gemeinsam eine innere Struktur in der Turbomaschinenschaufel, z.B. Kühlkanäle, eine Tragstruktur, etc., bilden, und in 25 sind drei verschiedene Kerne 312C, 312D, 312E veranschaulicht. In dem Beispiel der Turbomaschinenschaufel kann ein Kern 312A ( 23-24) oder 312C (25) einen Abschnitt bilden, der eine Vorderkante des Schaufelblattes enthält, während der Kern 312B (23-24) oder 312E (25) einen Abschnitt bildet, der eine Hinterkante des Schaufelblattes enthält. In einem nicht beschränkenden Beispiel kann eine Anzahl unterschiedlicher Turbomaschinenschaufeln unter Verwendung eines einzigen Vorderkantenkerns und vielfältiger unterschiedlicher Hinterkantenkerne (vgl. 5-7) gebildet werden. Es wird erkannt, dass der Abschnitt der Komponente, der sich ändert, von Komponente zu Komponente verschieden sein kann, so dass z.B. für eine Schaufel die Vorderkante oder ein Wurzelabschnitt 118 ebenfalls variieren kann.
  • In jedem Fall kann in diesen weiteren Ausführungsformen ein System 300 vorgesehen sein, das den Kern 312 zur Positionierung im Inneren einer Form 110, 310 zur Aufnahme eines Opfermaterialfluids darin enthält, um ein Opfermaterial 130 an dem Kern während der Bildung eines Gussgegenstandes zu bilden, der zum Feingießen einer Komponente verwendet wird. Allgemein enthält das System 300, wie nachstehend beschrieben, einen Kern 312, der einen wärmeleitenden Kernkanal 314 enthält, und eine Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns. Wie erwähnt, ist die Form 110, 310 dazu eingerichtet, das Opfermaterial 130 aus einem Opfermaterialfluid (d.h. einem Opfermaterial in einer fließfähigen Form) um einen ausgewählten Kern 112 herum zu bilden. Der Kern 312 wird im Inneren der Form 110, 310 positioniert und wird von der inneren Oberfläche 132 der Form 110, 310 derart beabstandet angeordnet, dass das Opfermaterialfluid leicht zwischen dem Kern 312 und der inneren Oberfläche der Form fließen kann, um den Gussgegenstand 102 zu erzeugen. Das Opfermaterial kann so sein, wie hierin vorstehend erwähnt.
  • Bezugnehmend zunächst auf die Kerne enthalten in den 23 und 24 zwei Kerne 312A, 312B einen wärmeleitenden Kernkanal 314A bzw. 314B. Eine Form, die bei den Ausführungsformen des Kerns 312 mit dem wärmeleitenden Kernkanal 314 verwendet wird, kann die Form 110, wie hierin beschrieben, enthalten, die trennbare Formteile 120 enthält. Alternativ kann auch eine beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Form 310, wie in 25 veranschaulicht, verwendet werden. Der Kern kann aus demselben Material, wie es für den Kern 112 aufgeführt ist, z.B. einem keramischen oder sonstigen feuerfesten Material (z.B. Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram oder Rhenium), einem Metall, einer Metalllegierung oder Kombinationen von diesen bestehen.
  • Jeder ausgewählte Kern 312 kann einen Körper 320 enthalten, der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden. Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung kann der eine oder können die mehreren ausgewählten Kerne, z.B. 312A, 312B, die im Inneren einer Form 110, 310 verwendet werden, jeweils einen wärmeleitenden Kernkanal 314 mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts 318 des Körpers 320 enthalten. Jeder wärmeleitende Kernkanal 314 mit geschlossenem Kreislauf definiert einen Pfad, d.h. einen Durchgang oder Kanal, für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid 322, damit dieses durch den Abschnitt 318 des Körpers 320 hindurch strömt, um eine Temperatur des Abschnitts 318 während der Bildung des Gussgegenstandes 102 zu steuern. Der oder die wärmeleitenden Kernkanäle werden als „geschlossener Kreislauf“ angesehen, weil sie eingerichtet sind, um einen vollständigen Pfad bereitzustellen, dem das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322 folgt, wenn es von einer Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns einem Einlassanschluss 340 (wie am besten in 29 veranschaulicht), durch den jeweiligen Abschnitt 318 des Körpers 320 hindurch und anschließend zu einem Auslassanschluss 342 (wie am besten in 29 veranschaulicht) zugeführt wird. Das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322 ist an keiner Stelle der Atmosphäre ausgesetzt.
  • Das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322, das für den Kern 312 verwendet wird, kann ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes wärmeleitendes Fluid, z.B. Luft, Wasser, Frostschutzmittel, etc., sein, das sich für das Material des Kerns eignet. Das thermische Fluid 322 kann einem jeweiligen Abschnitt des Kerns Wärme zuführen und/oder diesen kühlen. Das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322 kann zum Vorerwärmen des Abschnitts 318 des Kerns 312 und/oder zur Aufrechterhaltung einer Temperatur während der Bildung des Gussgegenstandes 102 verwendet werden. Es wird erkannt, dass, während das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322 einen jeweiligen Abschnitt 318 durchströmt, es Wärmeenergie nicht nur zu/von dem bestimmten Teil, durch den es hindurchtritt, sondern auch zu einer benachbarten Kernstruktur, dem Fluid des Opfermaterials 130 und/oder der Form 110, 310 übertragen kann. Demgemäß kann das, was einen Abschnitt definiert, variieren.
  • Die Eigenschaften des wärmeleitenden Kernkanals 314 können gemäß einer beliebigen Anzahl von Faktoren sowie zur Behebung irgendwelcher vielfältiger Herausforderungen bei der Bildung des Gussgegenstandes ausgewählt werden. Das heißt, jeder wärmeleitende Kernkanal 314 kann derart anders sein, dass er für die Situation, in der der Kern verwendet wird, spezifisch angepasst ist, und ebenso kann eine Temperatur jedes Abschnitts des Kerns in einer spezifischen Weise gesteuert werden. In einem Beispiel kann der Abschnitt 318 des Körpers 320, in dem der wärmeleitende Kernkanal 314 positioniert ist, ausgewählt werden, um ein Problem mit der Opfermaterialfluidströmung (einer fließfähigen Form des Opfermaterials 130) zwischen dem Abschnitt 318 und der Form 110, 310 zu beheben. Zum Beispiel kann das temperaturgesteuerte thermische Fluid 322, das den Abschnitt 318 des Körpers 320 durchströmt, die Temperatur des Abschnitts 318 steuern, um eine Viskosität des Fluids des Opfermaterials 130 während der Bildung des Gussgegenstandes 102 zu steuern. Hier könnte das Problem z.B. sein, dass das Opfermaterialfluid einen an den Abschnitt 318 anliegenden Druck erzeugt, der ausreicht, um den Kern zum Brechen oder Reißen zu bringen, oder das Problem könnte sein, dass das Opfermaterialfluid nicht um den benachbarten Abschnitt 318 des Kerns herum fließt. In dieser Hinsicht kann ein Erwärmen eines bestimmten Abschnitts 318 eine Erhöhung der Viskosität des Fluids des Opfermaterials 130 zur Folge haben, so dass der Kern nicht reißt oder bricht und es leichter zwischen dem Kern und der Form fließt, um eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine vollständige Bedeckung/Benetzung des benachbarten Abschnitts 318 des Kerns zu bieten. In einem weiteren Beispiel kann das Opfermaterialfluid zu viskos sein und zu leicht fließen, um bestimmte Bereiche zwischen dem Kern und der Form zu füllen, während andere nicht gefüllt werden. In dieser Hinsicht kann ein Kühlen eines bestimmten Abschnitts 318 eine Verringerung der Viskosität des Opfermaterialfluids zur Folge haben, so dass dieses langsamer zwischen dem Kern und der Form fließt, um eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine vollständige Bedeckung/Benetzung des benachbarten Abschnitts 318 des Kerns zu bieten. In jedem Fall kann der wärmeleitende Kernkanal 314 eine Temperatur wenigstens eines jeweiligen Abschnitts des Kerns 312 und möglicherweise weiterer Bereiche, wie etwa derjenigen stromabwärts des Teils, in dem der Kreislauf vorhanden ist, steuern. Auf diese Weise können eine Beschädigung des Kerns 112 und eine Fluidströmung des Opfermaterials 130 während der Bildung eines Gussgegenstandes leicht kontrolliert werden, und es kann ein qualitativer Gussgegenstand 102 erhalten werden. Ferner können Materialien einer bestimmten Form 110, 310 die Verwendung eines Opfermaterialfluids mit einer bestimmten maximalen Temperatur, die die Form nicht beschädigt, z.B. einer PMMA-Form, erfordern. Abschnitte des Kerns 312 können auch kontrolliert werden, um eine Beschädigung an der Form durch eine Überhitzung des Opfermaterialfluids zu verhindern. In jedem Fall kann der Abschnitt 318 ausgewählt werden, um eine beliebige gewünschte Situation zu bewältigen.
  • Die wärmeleitenden Kernkanäle 314 können auf eine beliebige Weise spezifisch angepasst werden. Die spezifische Anpassung der wärmeleitenden Kernkanäle 314 kann eine beliebige Form annehmen, zu der einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, gehören: Anzahl, Querschnittsfläche, Länge, Gestalt, Position/Pfad, etc., und Temperatur, Art, Strömungsrate, etc. des thermischen Fluids 322. Zum Beispiel kann jeder wärmeleitende Kernkanal 314 positioniert, gestaltet und bemessen sein, um eine beliebige gewünschte Situation zu bewältigen, z.B. die gewünschte Wärmeübertragung zu erzielen. Das heißt, die wärmeleitenden Kernkanäle 314 können in einem beliebigen Teil des Körpers 320 positioniert werden und eine beliebige Gestalt, einen beliebigen Pfad annehmen und eine beliebige Größe haben, die erforderlich ist, um die gewünschte Wärmeübertragung, d.h. Erwärmung oder Abkühlung, zu erzielen. Zum Beispiel in 25: der wärmeleitende Kernkanal 314A nimmt einen einfachen hineinführenden und herausführenden Pfad im Inneren des Abschnitts 318 des Kerns 312C an; der wärmeleitende Kernkanal 314B nimmt einen komplizierteren hineinführenden und herausführenden Pfad in dem Abschnitt 318B in dem Kern 312B an; und der wärmeleitende Kernkanal 314C nimmt einen schraubenförmigen Pfad in dem Abschnitt 318C in dem Kern 312C an. 27 und 28 zeigen vergrößerte Perspektivansichten der schraubenförmigen Pfade eines wärmeleitenden Kernkanals 314. Der oder die wärmeleitenden Kernkanäle 314 können einen linearen oder einen nicht linearen Pfad in dem Abschnitt des Körpers haben. Der wärmeleitende Kernkanal 314D in 25 weist z.B. einen Abschnitt 328 mit einer elliptischen Gestalt auf. Der oder die wärmeleitenden Kernkanäle 314 können auch einen beliebigen Pfad, wie erwähnt, für den bzw. die wärmeleitenden Kanäle 164 der Form annehmen, wie in 20 veranschaulicht und in Bezug auf diese beschrieben, z.B. eine gerade Linie, eine gekrümmte Linie, eine oder mehrere Schleifen, eine Schraubenform oder Spiralform, eine Sinusform, etc. Es sei ferner erwähnt, dass der Kreislauf 314A einen anders bemessenen Durchgang als die Kanäle 314B, 314C, 314D aufweist.
  • In einem weiteren Beispiel, das in 28 veranschaulicht ist, kann ein Kern 312 einen wärmeleitenden Kernkanal 314 enthalten, der mehrere Kammern 330 im Inneren des Abschnitts 318 des Körpers 320 enthält, die durch wenigstens einen Durchgang 332 miteinander verbunden sind. Es kann eine beliebige Anzahl der Kammern 330 mit oder ohne die Verbindungsdurchgänge 332 verwendet werden.
  • Wenn mehr als ein einziger Kern 312 im Inneren einer Form 110, 310 verwendet wird, können gegebenenfalls nicht alle der Kerne einen wärmeleitenden Kernkanal 314 benötigen. Zum Beispiel ist der Kern 312E in 25 frei von irgendeinem wärmeleitenden Kernkanal 314. Der Kern 312E ist eingerichtet, um in Verbindung mit dem oder den anderen Kernen 312C, 312D einen zweiten, anderen Abschnitt der inneren Struktur der Komponente zu bilden.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 25 zeigt der Kern 312C ferner, dass mehrere wärmeleitende Kernkanäle 314B, 314C, 314D mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines bestimmten Kerns 312 und/oder eines bestimmten Abschnitts eines Kerns gleichzeitig verwendet werden können. Obwohl drei veranschaulicht sind, kann eine beliebige Anzahl größer als eins verwendet werden. Alternativ kann jeder wärmeleitende Kernkanal 314B, 314C sich im Inneren eines anderen Abschnitts 318B bzw. 318C des Körpers 320 eines bestimmten Kerns befinden. Hier kann ein erster wärmeleitender Kernkanal 314B mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines ersten Abschnitts 318B des Körpers 320 angeordnet sein. Der erste wärmeleitende Kernkanal 314B definiert einen ersten Pfad für ein erstes temperaturgesteuertes thermisches Fluid 322A, um durch den ersten Abschnitt 318B des Körpers zu strömen, um während der Bildung des Gussgegenstandes eine erste Temperatur des ersten Abschnitts 318B zu steuern. Ferner kann ein zweiter wärmeleitender Kernkanal 314C oder 314D mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines zweiten Abschnitts 318C des Körpers angeordnet sein, und der zweite wärmeleitende Kernkanal 314C oder 314D kann einen zweiten Pfad für ein zweites temperaturgesteuertes thermisches Fluid 322B definieren, um durch den zweiten Abschnitt 318C des Körpers hindurch zu strömen, um während der Bildung des Gussgegenstandes eine zweite, andere Temperatur des zweiten Abschnitts 318C zu steuern. (Es ist zu beachten, dass die leitenden Kanäle 314C und 314D veranschaulicht sind, wie sie gemeinsam die Strömung des temperaturgesteuerten thermischen Fluids 322B verwenden, wobei sie jedoch unterschiedliche Strömungen eines thermischen Fluids mit unterschiedlichen Temperaturen verwenden können.) Alternativ können sich abhängig davon, wie Abschnitte definiert werden, bestimmte wärmeleitende Kernkanäle 314C, 314D einen Abschnitt 318C teilen. Jeder Abschnitt 318 kann benutzerdefiniert sein.
  • Wie in einer vergrößerten perspektivischen Teilansicht in 29 veranschaulicht, kann jeder wärmeleitende Kernkanal 314 einen Einlassanschluss 340 und einen Auslassanschluss 342 enthalten. Die Anschlüsse 340, 342 können an einer beliebigen Stelle positioniert sein, die erforderlich ist, um eine Fluidübertragungsverbindung mit der Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns zu ermöglichen. Jeder wärmeleitende Kernkanal 314 erstreckt sich von seinem Einlassanschluss 340 bis zu seinem Auslassanschluss 342.
  • Wie in jeder der 23-25, 28 und 29 veranschaulicht, enthält jedes System 300 eine Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns, die mit jedem Kern 312, der einen wärmeleitenden Kernkanal 314 aufweist, betriebsmäßig verbunden ist und insbesondere mit jedem wärmeleitenden Kernkanal 314 betriebsmäßig verbunden ist. Die Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns ist während der Bildung des Gussgegenstandes 102 derart angeschlossen, dass sie die Temperatur jeder Strömung des temperaturgesteuerten thermischen Fluids 322 steuert, das jeden wärmeleitenden Kernkanal 314 durchströmt, wie hierin beschrieben. Die Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns kann ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes Temperatursteuersystem für thermisches Fluid, um eine beliebige Anzahl von Strömungen des temperaturgesteuerten thermischen Fluids 322, jede bei einer spezifizierten Temperatur, zu erzeugen, z.B. einen mehrstufigen Wärmetauscher, wie etwa die Wassertemperatursteuereinheit der Thermolator TW Reihe, enthalten. Wie erwähnt, kann jedes temperaturgesteuerte thermische Fluid 322, das durch einen Teil des Körpers 320 hindurchtritt, die Temperatur des Teils steuern, um z.B. eine Viskosität des Opfermaterialfluids während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern. Es können auch beliebige erforderliche Pumpen zur Bewegung des temperaturgesteuerten thermischen Fluids 322 vorgesehen sein.
  • 30 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 400, das verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen verkörpert. Zum Beispiel kann das System 400 enthalten: eine Form 110, die trennbare Formteile 120 enthält; eine Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form mit wärmeleitenden Formkanälen 164; ein Opfermaterialfluiderwärmungssystem 202 und zugehörige Opfermaterialfluidströmungen 286; und eine Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns und zugehörige temperaturgesteuerte wärmeleitende Kernkanäle 314. Das System 400 kann somit die Vorteile all der hierin beschriebenen Ausführungsformen gleichzeitig erreichen.
  • Bezugnehmend auf das Flussdiagramm nach 31 wird nun ein Verfahren zur Bildung eines Gussgegenstandes 102, der einen Kern 312 aufweist, der ein Opfermaterial 130 an wenigstens einem Abschnitt einer seiner Außenflächen aufweist, nachstehend im Betrieb beschrieben. Wie erwähnt, ist der Kern 312 eingerichtet, um einen ersten inneren Strukturabschnitt einer Komponente während eines Feingussvorgangs zu bilden. Ein Prozess P10 enthält ein Positionieren des Kerns 312 im Inneren der Form 110, 310, um ein Fluid eines Opfermaterials 130 um den Kern zu empfangen. Dieser Prozess kann, wie in vorherigen Ausführungsformen, ein Vorsehen mehrerer trennbarer Formteile 120 für die Form 110, die additiv, z.B. durch DMLM, Stereolithographie, etc., gefertigt wird, enthalten. Wie erwähnt, können mehrere Formteile 120A-D einen Satz unterschiedlicher austauschbarer Varianten eines ausgewählten trennbaren Formteils, z.B. 120A, 120B, 120C oder 120D (1-2) oder 120K, 120L, 120M oder 120N (20), enthalten. Jede unterschiedliche austauschbare Variante des ausgewählten trennbaren Formteils 120 kann eingerichtet sein, um einen anderen Kern 112 von mehreren unterschiedlichen Kernen (9, 10) aufzunehmen. Die Ausführungsformen, die unterschiedliche Kerne betreffen, sind in gleicher Weise auf Kerne 312 anwendbar, die wärmeleitende Kernkanäle 314 enthalten. In jedem Fall kann die Form 110, 310 um einen ausgewählten Kern 312 z.B. dadurch gebildet werden, dass zwei oder mehrere der Form entsprechend ausgewählte trennbare Formteile unter Verwendung von Befestigungsmitteln miteinander verbunden werden. Die Bildung der Form 110, 310 kann auch ein Positionieren des ausgewählten Kerns 312 in der Form 110, 310 unter Verwendung einer Aufnahmeeinrichtung für eine Kernpositioniereinrichtung enthalten, wie hierin beschrieben oder ansonsten in der Technik bekannt.
  • Sobald die Form 110, 310 gebildet ist, kann in einem Prozess P12 ein Gussgegenstand 112 gebildet werden, indem ein Fluid eines Opfermaterials 130 in die Form 110, 310 hinein und um den ausgewählten Kern 312 herum eingeleitet wird. Der Prozess P12 findet statt, während die Temperatur eines Teils eines Kerns, wie hierin beschrieben, gesteuert wird. Das heißt, wie als ein Unterprozess P12A in 31 veranschaulicht und wie schematisch in 25 veranschaulicht, wird eine erste Temperatur RT1 eines ersten Abschnitts 350A des ersten Kerns 312C derart gesteuert, dass sie sich von einer zweiten Temperatur RT2 eines zweiten Abschnitts 350B des ersten Kerns 312C unterscheidet. In diesem Beispiel für den Abschnitt 350A des Kerns 312C befindet sich jeder Abschnitt 350A, 350B innerhalb desselben Kerns 312C, und es wird nur die erste Temperatur des Abschnitts 350A gesteuert. Das heißt, die Steuerung der ersten Temperatur RT1 umfasst ein Durchleiten eines hinsichtlich einer ersten Temperatur (T1) gesteuerten thermischen Fluids 322A durch den ersten wärmeleitenden Kernkanal 314A mit geschlossenem Kreislauf im Inneren des ersten Abschnitts 350A. Das auf die erste Temperatur gesteuerte thermische Fluid 322A weist eine Temperatur (T1) auf, die eingerichtet ist, um die erste Temperatur RT1 in dem ersten Abschnitt 350A des Kerns 312C zu erreichen. Hier wird die zweite Temperatur RT2 wie auch immer basierend auf anderen Betriebsparametern sein. Es können andere Kerne in einer ähnlichen Weise mit einem oder mehreren wärmeleitenden Kanälen erwärmt und/oder gekühlt werden. Der Gussgegenstand 102 kann einen oder mehrere Kerne, z.B. den Kern 312E, enthalten, der bzw. die frei von irgendeinem wärmeleitenden Kernkanal ist bzw. sind, so dass der Kern 312E eine beliebige Temperatur haben wird, die wie auch immer auf anderen Betriebsparametern basiert.
  • In einem weiteren Beispiel können in dem Prozess P12A zwei Abschnitte in demselben Kern unterschiedliche, aktiv gesteuerte Temperaturen aufweisen. Zum Beispiel kann bezugnehmend auf den Kern 314D in 25 eine erste Temperatur RT3 eines ersten Abschnitts 350C des Kerns 312D z.B. über ein thermisches Fluid 322B aktiv gesteuert sein, während eine zweite Temperatur RT4 des zweiten Abschnitts 350D des Kerns 312D z.B. über ein thermisches Fluid 322C ebenfalls aktiv gesteuert sein kann. Das heißt, anstatt zuzulassen, dass der zweite Abschnitt 350D irgendeine Temperatur aufweist, die sich ergibt, kann eine zweite, andere Temperatur RT4 erreicht werden, indem ein auf eine andere Temperatur (T3) gesteuertes thermisches Fluid 322C durch den wärmeleitenden Kernkanal 314D mit geschlossenem Kreislauf im Inneren des zweiten Abschnitts 350D geleitet wird. Das auf die zweite Temperatur gesteuerte thermische Fluid 322C weist eine Temperatur T3 auf, die eingerichtet ist, um eine gewünschte zweite, andere Temperatur RT4 in dem zweiten Abschnitt 350D des Kerns 312D zu erreichen. Auf diese Weise können zwei Abschnitte in demselben Kern unterschiedliche, aktiv gesteuerte Temperaturen aufweisen. Die Anzahl von Abschnitten, die temperaturgesteuert werden, kann benutzerdefiniert sein.
  • Ein Prozess P12A kann ferner, wie ebenfalls in 25 veranschaulicht, ein Steuern unterschiedlicher Kerne umfassen, damit diese unterschiedliche Temperaturen haben. Zum Beispiel kann der Kern 312C ein darin geleitetes thermisches Fluid 322A aufweisen, das eine Temperatur T1 aufweist, während der Kern 312D ein darin geleitetes thermisches Fluid 322B oder 322C aufweist, das eine andere Temperatur T2 oder T3 aufweist, um die Temperaturen RT1 und/oder RT3 in den Abschnitten 350A oder 350C von diesem zu erzeugen.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann das Steuern der Temperatur irgendeines der vorerwähnten Abschnitte, direkt oder indirekt, auch eine Viskosität des Fluids des Opfermaterials 130 an dem jeweiligen Abschnitt in der Form 110, 310 während der Bildung des Gussgegenstandes 102 steuern.
  • Der Prozess P12 kann in einem Unterprozess P12B ferner optional ein Steuern einer Temperatur mehrerer Opfermaterialfluidzuführbereiche alleine, z.B. unter Verwendung des Opfermaterialfluiderwärmungssystems 202, wie hierin vorstehend beschrieben, umfassen. Der Prozess P12 kann ferner optional in einem Unterprozess P12C ein Steuern einer Temperatur jedes von mehreren trennbaren Formteilen und/oder Bereichen, z.B. unter Verwendung der Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form alleine, wie hierin vorstehend beschrieben, umfassen. Alternativ kann der Unterprozess P12C, wie am besten in 30 veranschaulicht, enthalten: a) Steuern einer Temperatur mehrerer Opfermaterialfluidzuführbereiche, z.B. unter Verwendung des Opfermaterialfluiderwärmungssystems 202; b) Steuern einer Temperatur jedes von mehreren trennbaren Formteilen und/oder Bereichen, z.B. unter Verwendung der Steuerung 180 für thermisches Fluid der Form; und c) Steuern der Temperatur eines oder mehrerer Abschnitte eines oder mehrerer Kerne unter Verwendung der Steuerung 316 für thermisches Fluid des Kerns. Die Systeme/Steuerungen 202, 180 und 316 können in einer beliebigen Kombination verwendet werden.
  • Sobald der Gussgegenstand 102 gebildet ist, kann die Form 110, 310 in einer beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Weise entfernt werden. Wie beschrieben, kann der Gussgegenstand 102 in einem beliebigen heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Feingussprozess verwendet werden.
  • Die Ausführungsformen der 23-31 bieten eine Anzahl von Vorteilen alleine oder in Verbindung mit den anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Alleine definieren der eine oder die mehreren wärmeleitenden Kernkanäle 314 mit geschlossenem Kreislauf einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid, so dass dieses durch den Abschnitt des Körpers strömt, um eine Temperatur des Abschnitts während der Bildung des Gussgegenstandes zu steuern. Die Temperatursteuerung ermöglicht eine Steuerung der Temperatur nicht nur des Abschnitts des Kerns, sondern auch der Viskosität des Opfermaterialfluids, das während der Bildung des Gussgegenstandes in der Form um diesen herum injiziert wird. Demgemäß kann die Temperatursteuerung dabei helfen, eine vollständige Benetzung des Kerns mit dem Viskositätfluid sicherzustellen und die Wahrscheinlichkeit eines Reißens oder Brechens des Kerns zu reduzieren. Die Temperatur kann angehoben oder abgesenkt werden. Wenn die anderen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, mit den wärmeleitenden Kernkanälen verwendet werden, können die Vorteile, die in Bezug auf jede gesondert beschrieben sind, gemeinsam erreicht werden. Das heißt, die Temperatursteuerungen des Kerns, der Form und des Opfermaterials können gemeinsam erreicht werden.
  • Die vorstehenden Zeichnungen zeigen einen Teil der zugehörigen Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung. In dieser Hinsicht repräsentiert jeder Block innerhalb eines Flussdiagramms der Zeichnungen einen Prozess, der Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens zugeordnet ist. Es sollte ferner erwähnt werden, dass in einigen alternative Implementierungen die in den Zeichnungen oder Blöcken erwähnten Handlungen in einer anderen Reihenfolge als in der Figur auftreten können oder z.B. in der Tat, je nach der umfassten Handlung, im Wesentlichen parallel oder in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden können. Ferner wird ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen, dass zusätzliche Blöcke hinzugefügt werden können, die die Verarbeitung beschreiben.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. In dem hierin verwendeten Sinne sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ bzw. „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht deutlich was anderes angibt. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, jedoch die Gegenwart oder Hinzunahme einer/eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen. „Optional“ oder „wahlweise“ bedeutet, dass das anschließend beschriebene Ereignis oder der anschließend beschriebene Umstand eintreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis eintritt, sowie Fälle, in denen es nicht eintritt.
  • Eine Näherungssprache, wie sie hierin in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewandt werden, um jede quantitative Darstellung zu modifizieren, die in zulässiger Weise variieren könnte, ohne zu einer Veränderung der Grundfunktion, mit der sie in Beziehung steht, zu führen. Demgemäß soll ein Wert, der durch einen Ausdruck oder durch Ausdrücke, wie „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“, modifiziert ist, nicht auf den genauen angegebenen Wert beschränkt sein. In wenigstens einigen Fällen kann die Näherungssprache der Genauigkeit eines Instrumentes zur Messung des Wertes entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsgrenzen miteinander kombiniert und/oder gegeneinander getauscht werden, wobei derartige Bereiche identifiziert sind und all die darin enthaltenen Unterbereiche umfassen, sofern aus dem Kontext oder der Sprache nicht etwas anderes hervorgeht. „Ungefähr“ bzw. „näherungsweise“, wie es auf einen bestimmten Wert eines Bereiches angewandt wird, gilt für beide Werte, und sofern es nicht ansonsten von der Genauigkeit des den Wert messenden Instrumentes abhängig ist, kann es Opfermaterial/- 10% der (des) angegebenen Werte(s) anzeigen.
  • Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritt-Plus-Funktionselemente in den nachstehenden Ansprüchen sind dazu bestimmt, eine beliebige Struktur, ein beliebiges Material oder eine beliebige Handlung zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie sie speziell beansprucht sind, zu umfassen. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist für die Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert worden, soll jedoch nicht erschöpfend oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Es werden sich viele Modifikationen und Veränderungen Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet erschließen, ohne von dem Umfang und Rahmen der Offenbarung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und um andere Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet zu befähigen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die spezielle vorgesehene Verwendung geeignet sind, zu verstehen.
  • Es ist ein Kern 112, 312 zur Bildung eines Gussgegenstandes 112, der ein Opfermaterial 130 um den Kern 112, 312 enthält, offenbart. Der Gussgegenstand 112 wird zur Bildung einer Form 110, 210 zum Feingießen einer Komponente verwendet. Der Kern 112, 312 kann einen Körper 320, der eine äußere Form aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden, und einen wärmeleitenden Kernkanal 314 mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts 318, 328 des Körpers 320 enthalten. Der wärmeleitend Kernkanal 314 mit geschlossenem Kreislauf definiert einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid 176, so dass es durch den Abschnitt 318, 328 des Körpers 320 strömt, um eine Temperatur des Abschnitts 318, 328 während der Bildung des Gussgegenstandes 102 zu steuern. Ein System 300, 400 kann den Kern 112, 312 und eine Steuerung für thermisches Fluid zur Steuerung der Temperatur des thermischen Fluids enthalten. Ein zugehöriges Verfahren ist ebenfalls offenbart.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Formsystem
    102
    Gussgegenstand
    104
    Turbomaschinenschaufel
    110
    Form
    112
    Kern
    118
    Wurzelabschnitt
    120
    trennbarer Formteil
    130
    Opfermaterial
    132
    innere Oberfläche
    136
    Oberflächen
    138
    Dichtungsnuten
    140
    obere-untere Einspannenden für keramischen Kern
    144
    Ausnahmeeinrichtung für eine Kernpositioniereinrichtung
    145
    äußere Oberfläche
    146
    Kernpositioniereinrichtungen
    148
    Kopf
    150
    Stab
    152
    Luftströmungspfad
    160
    Befestigungsmittel
    162
    Befestigungsmittellöcher
    164
    wärmeleitender Formkanal
    168
    externer wärmeleitender Formkanal
    170
    Anschlüsse
    174
    externe Kanäle
    176
    temperaturgesteuertes thermisches Fluid
    180
    Steuerung für thermisches Fluid der Form
    190
    Opfermaterialfluidzuführbereich
    200
    Formsystem
    202
    Opfermaterialfluiderwärmungssystem
    202
    Erwärmungssystem
    210
    Form
    284
    Opfermaterialfluideingang
    286
    Opfermaterialfluidströmungen
    300
    System
    310
    Form
    312
    Kern
    314
    wärmeleitender Kernkanal
    316
    Steuerung für thermisches Fluid des Kerns
    318
    Abschnitt
    320
    Körper
    322
    thermisches Fluid
    328
    Abschnitt
    330
    Kammern
    332
    Durchgänge
    340
    Einlassanschluss
    342
    Auslassanschluss
    400
    System
    112A
    Kern
    112B
    Kern
    120A
    trennbare Formteile
    120B
    trennbare Formteile
    120C
    trennbare Formteile
    120D
    trennbare Formteile
    120E
    trennbare Formteile
    120F
    trennbare Formteile
    120K
    trennbare Formteile
    120L
    trennbare Formteile
    120M
    trennbare Formteile
    120N
    trennbare Formteile
    164A
    gerade Linie
    164B
    gekrümmte Linie
    164C
    Schleife
    164D
    Spirale/Schraube
    164E
    Sinusform
    286A
    Opfermaterialfluidströmung
    286B
    Opfermaterialfluidströmung
    286C
    Opfermaterialfluidströmung
    290A
    Opfermaterialzuführbereich
    290B
    Opfermaterialfluidzuführbereich
    290C
    erster Opfermaterialzuführbereich
    312A
    Kerne
    312B
    Kerne
    312C
    Kerne
    312D
    Kerne
    312E
    Kerne
    314A
    wärmeleitender Kernkanal
    314B
    erster wärmeleitender Kernkanal
    314C
    wärmeleitender Kernkanal
    314D
    wärmeleitender Kernkanal
    318A
    Abschnitt
    318B
    Abschnitt
    318C
    Abschnitt
    322A
    erstes temperaturgesteuertes thermisches Fluid
    322B
    zweites temperaturgesteuertes thermisches Fluid
    322C
    auf andere Temperatur T3 gesteuertes thermisches Fluid
    350A
    erster Abschnitt
    350B
    zweiter Abschnitt
    350C
    erster Abschnitt
    350D
    zweiter Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 3208601 [0001]
    • US 3211191 [0001]
    • GE 3211221 [0001]

Claims (10)

  1. Kern (112, 312) zur Bildung eines Gussgegenstandes (102), der ein Opfermaterial (130) um den Kern (112, 312) enthält, wobei der Gussgegenstand (102) zur Bildung einer Form (110, 210) zum Feingießen einer Komponente verwendet wird, wobei der Kern (112, 312) aufweist: einen Körper (320), der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden; und einen wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts (318, 328) des Körpers (320), wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid (176) definiert, damit dieses den Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) durchströmt, um während der Bildung des Gussgegenstandes (102) eine Temperatur des Abschnitts (318, 328) zu steuern.
  2. Kern (112, 312) nach Anspruch 1, wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf einen Einlassanschluss (340) und einen Auslassanschluss (342) enthält, wobei sich der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf von dem Einlassanschluss (340) zu dem Auslassanschluss (342) erstreckt.
  3. Kern (112, 312) nach Anspruch 1 oder 2, der ferner mehrere wärmeleitende Kernkanäle (314) mit geschlossenem Kreislauf aufweist, wobei jeder wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf sich im Inneren eines anderen Abschnitts (318, 328) des Körpers (320) befindet und jeder einen anderen Pfad für ein jeweiliges temperaturgesteuertes thermisches Fluid (322) durch den jeweiligen Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) hindurch definiert.
  4. Kern (112, 312) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das temperaturgesteuerte thermische Fluid (176), das den Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) durchströmt, die Temperatur des Abschnitts (318, 328) steuert, um eine Viskosität einer fließfähigen Form des Opfermaterials (130) während der Bildung des Gussgegenstandes (102) zu steuern.
  5. Kern (112, 312) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf mehrere Kammern (330) im Inneren des Abschnitts (318, 328) des Körpers (320) enthält, die durch wenigstens einen Durchgang miteinander verbunden sind; und/oder wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf einen nicht-linearen Pfad in dem Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) aufweist, wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf vorzugsweise eine schraubenförmige Gestalt oder eine elliptische Gestalt aufweist.
  6. System (300, 400), das aufweist: einen Kern (112, 312) zur Positionierung im Inneren einer Form (110, 210) zur Aufnahme eines Opfermaterialfluids darin, um ein Opfermaterial (130) an dem ersten Kern (112, 312) während der Bildung eines Gussgegenstandes (102) zu bilden, das zum Feingeißen einer Komponente verwendet wird, wobei der Kern (112, 312) enthält: einen Körper (320), der eine äußere Gestalt aufweist, um wenigstens einen ersten Abschnitt einer inneren Struktur der Komponente während des Feingussvorgangs zu bilden, und einen wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines Abschnitts (318, 328) des Körpers (320), wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf einen Pfad für ein temperaturgesteuertes thermisches Fluid (176) definiert, damit dieses den Abschnitt (318, 328) des Körpers (320) durchströmt, um während der Bildung des Gussgegenstandes eine Temperatur des Abschnitts (318, 328) zu steuern; und eine Steuerung für thermisches Fluid, die während der Bildung des Gussgegenstandes (102) mit dem ersten Kern (112, 312) betriebsmäßig verbunden ist, um die Temperatur des temperaturgesteuerten thermischen Fluids (176), das den wärmeleitenden Kernkanal (314) durchströmt, zu steuern.
  7. System (300, 400) nach Anspruch 6, wobei der wärmeleitende Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf enthält: einen ersten wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines ersten Abschnitts (350A, 350C) des Körpers (320), wobei der erste wärmeleitende Kernkanal (314) einen ersten Pfad für ein erstes temperaturgesteuertes thermisches Fluid (322A) definiert, damit dieses den ersten Abschnitt (350A, 350C) des Körpers (320) durchströmt, um während der Bildung des Gussgegenstandes (102) eine erste Temperatur des ersten Abschnitts (350A, 350C) zu steuern, und einen zweiten wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren eines zweiten Abschnitts (350B, 350D) des Körpers (320), wobei der zweite wärmeleitende Kernkanal (314) einen zweiten Pfad für ein zweites temperaturgesteuertes thermisches Fluid (322B) definiert, damit dieses den zweiten Abschnitt (350B, 350D) des Körpers (320) durchströmt, um während der Bildung des Gussgegenstandes (102) eine zweite, andere Temperatur des zweiten Abschnitts (350B, 350D) zu steuern, wobei die Steuerung für thermisches Fluid die Temperatur des ersten (176) und des zweiten temperaturgesteuerten thermischen Fluids (322B) steuert.
  8. System (300, 400) nach Anspruch 6 oder 7, das ferner einen zweiten Kern (112, 312) aufweist, der frei von irgendeinem wärmeleitenden Kernkanal (314) ist, wobei der zweite Kern (112, 312) eingerichtet ist, um in Verbindung mit dem ersten Kern (112, 312) einen zweiten, anderen Abschnitt der inneren Struktur der Komponente zu bilden; und/oder wobei der erste Kern (112, 312) mehrere erste Kerne (112, 312) enthält, wobei jeder erste Kern (112, 312) zur Bildung eines jeweiligen Abschnitts der inneren Struktur der Komponente dient.
  9. Verfahren zum Bilden eines Gussgegenstandes (102), der einen ersten Kern (112, 312) enthält, der ein Opfermaterial (130) an wenigstens einem Abschnitt (318, 328) einer äußeren Oberfläche (145) von diesem aufweist, wobei der erste Kern (112, 312) eingerichtet ist, um während eines Feingussvorgangs einen ersten inneren Strukturabschnitt einer Komponente zu bilden, wobei das Verfahren aufweist: Positionieren des ersten Kerns (112, 312) im Inneren einer Form (110, 210) zur Aufnahme eines Opfermaterialfluids um den ersten Kern (112, 312); Steuern einer ersten Temperatur eines ersten Abschnitts (350A, 350C) des ersten Kerns (112, 312) in einer derartigen Weise, dass sich diese von einer zweiten Temperatur eines zweiten Abschnitts (350B, 350D) des ersten Kerns (112, 312) unterscheidet; und während die erste Temperatur gesteuert wird, Bilden des Gussgegenstandes (102) durch Einleiten des Opfermaterialfluids in die Form (110, 210) hinein und um den ersten Kern (112, 312) herum.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Steuern der ersten Temperatur ein Durchleiten eines ersten temperaturgesteuerten thermischen Fluids (322A) durch einen ersten wärmeleitenden Kernkanal (314) mit geschlossenem Kreislauf im Inneren des ersten Abschnitts (350A, 350C) enthält, wobei das erste temperaturgesteuerte thermische Fluid (322A) eine Temperatur aufweist, die eingerichtet ist, um die erste Temperatur in dem ersten Abschnitt (350A, 350C) des Kerns (112, 312) zu erreichen.
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