DE102019108004A1 - Turbomaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmender Einrichtung zur thermischen Isolierung - Google Patents

Turbomaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmender Einrichtung zur thermischen Isolierung Download PDF

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Abstract

Die Offenbarung betrifft Komponenten einer Turbomaschine (2), die eine oder mehrere beschichtungsaufnehmende Einrichtungen (210) zur thermischen Isolierung enthalten. Eine Komponente einer Turbomaschine (2) kann enthalten: einen Körper (202), der eine äußere Oberfläche aufweist, die innerhalb eines Heißgaspfad(HGP)-Abschnitts einer Turbomaschine (2) positioniert ist; und eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210), die auf der äußeren Oberfläche des Körpers (202) angebracht ist und mit dem HGP-Abschnitt der Turbomaschine (2) in thermischer Verbindung steht, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) aufweist: ein erstes Element (212), das auf der äußeren Oberfläche des Körpers (202) positioniert ist, wobei das erste Element (212) wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) definiert, ein zweites Element (214), das auf dem ersten Element (212) positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210 definiert, wobei das erste Element (212) das zweite Element (214) von der äußeren Oberfläche des Körpers (202) trennt, und eine Einkerbung (216), die zwischen dem ersten (212) und dem zweiten Element (214) positioniert ist.

Description

  • ERKLÄRUNG ZU BUNDESRECHTEN
  • Diese Erfindung wurde mit Unterstützung der US-Regierung unter dem durch das US-Energieministerium vergebenen Auftrag Nummer DE-FE0023965 gemacht. Die US-Regierung hat bestimmte Rechte an der Erfindung.
  • HINTERGRUND
  • Die Offenbarung betrifft allgemein Turbomaschinenkomponenten mit beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen und außerdem Verfahren zur Bildung und Aufbringung von Beschichtungen auf eine Turbinenmaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen zur thermischen Isolierung.
  • Eine herkömmliche Herstellung von Metallkomponenten umfasst im Allgemeinen ein Wegfräsen oder Wegschneiden von Bereichen aus einem Materialblock, bevor das geschnittene Material behandelt und modifiziert wird, um ein Teil zu ergeben, das unter Verwendung von Computermodellen, zum Beispiel in einer Entwurfssoftware, simuliert worden sein kann. Hergestellte Komponenten, die aus einem Metall ausgebildet sein können, können zum Beispiel Schaufelblattkomponenten zum Einbau in einer Turbomaschine, wie etwa einem Flugzeugtriebwerk oder einem Energieerzeugungssystem, umfassen. Additive Fertigung (AM, additive manufacturing) umfasst sehr vielfältige Prozesse zur Erzeugung einer Komponente durch die aufeinanderfolgende Schichtung von Material anstatt durch das Entfernen von Material. Additive Fertigung als solche kann komplexe Geometrien ohne die Verwendung irgendeiner Art von Werkzeugen, Formen oder Spanneinrichtungen und mit wenig oder ohne Abfallmaterial schaffen. Anstatt Komponenten aus festen Materialblöcken spannabhebend herzustellen, von denen ein Großteil weggeschnitten und weggeworfen wird, ist das einzige Material, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, dasjenige, das zur Gestaltung der Komponente erforderlich ist. Additive Fertigungstechniken umfassen gewöhnlich, dass eine Datei zum dreidimensionalen computergestützten Entwurf (CAD, computer aided design) der Komponente, die gebildet werden soll, genommen, die Komponente elektronisch in Schichten mit einer Dicke von zum Beispiel 18-102 Mikrometern aufgeschnitten und eine Datei mit einem zweidimensionalen Bild jeder Schicht, einschließlich Vektoren, Bilder oder Koordinaten, erzeugt wird. Die Datei kann anschließend in ein Vorbereitungssoftwaresystem geladen werden, das die Datei derart interpretiert, dass die Komponente durch verschiedene Arten von additiven Fertigungssystemen gebaut werden kann. Bei Formen der additiven Fertigung wie 3D-Drucken, Rapid Prototyping (RP, schnelle Prototypenherstellung) und direkter digitaler Fertigung (DDM, direct digital manufacturing) werden Materialschichten gezielt ausgegeben, gesintert, geformt, aufgetragen, etc., um die Komponente zu erzeugen.
  • In metallpulverbasierten additiven Fertigungstechniken, wie etwa dem direkten Metall-Laserschmelzen (DMLM, direct metal laser melting) (das auch als selektives Laserschmelzen (SLM, selective laser melting) bezeichnet wird, werden Metallpulverschichten aufeinanderfolgend miteinander verschmolzen, um die Komponente zu bilden. Insbesondere werden feine Metallpulverschichten sequentiell 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 der Bauplattform ausbreitet. Das Metallpulverbett kann in einer vertikalen Achse bewegt werden. Der Prozess findet in einer Prozesskammer statt, die eine genau kontrollierte Atmosphäre aufweist. Sobald jede Schicht erzeugt ist, kann jede zweidimensionale Schicht der Komponentengeometrie durch selektives Aufschmelzen des Metallpulvers verschmolzen werden. Das Aufschmelzen kann durch einen leistungsstarken Schmelzstrahl, wie etwa einen 100 Watt Ytterbium-Laser, durchgeführt werden, um das Metallpulver vollständig zu verschweißen (verschmelzen), um ein festes Metall zu bilden. Der Schmelzstrahl wird in der X-Y-Richtung bewegt oder abgelenkt und weist eine Intensität auf, die ausreicht, um das Metallpulver zur Bildung eines festen Metalls vollständig zu verschweißen (verschmelzen). Das Metallpulverbett kann für jede nachfolgende zweidimensionale Schicht abgesenkt werden, und der Prozess wiederholt sich, bis die Komponente vollständig gebildet ist.
  • Verschiedene stationäre und rotierende Komponenten einer Turbomaschine, die hergestellt werden, können jedoch mit temperaturbeständigen Materialien beschichtet werden, bevor sie in einer Turbomaschine eingesetzt werden. Herkömmlich gestaltete Komponenten und Beschichtungsmaterialien sind mit technischen Risiken verbunden, die die Beständigkeit der Komponente gegenüber hohen Temperaturen während des Betriebs verringern können. Ein derartiges Risiko ist das Auftreten von Abplatzungen von thermisch beständigen Beschichtungen auf der äußeren Oberfläche einer Komponente. Abplatzen bezieht sich auf ein unerwünschtes Abbrechen von thermisch beständigen Beschichtungen von Abschnitten einer Komponente. Das Risiko einer Abplatzung ist in Endbereichen einer Komponente mit der größten Beanspruchung durch Hochtemperaturfluide am größten. Frühere Versuche, ein Abplatzen zu verhindern, umfassten zum Beispiel das Bilden von Stiften oder anderen Spanneinrichtungen an einer Komponentenoberfläche, um Abschnitte einer Oberflächenbeschichtung zu verankern. Diese Versuche haben jedoch eine begrenzte Fähigkeit gezeigt, Wärme von äußeren Abschnitten der Komponente in das Basismaterial der Komponente zu übertragen, insbesondere nachdem ein Abplatzen auftritt.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt eine Turbomaschinenkomponente, die aufweist: einen Körper mit einer Außenfläche, die in einem Heißgaspfad(HGP)-Abschnitt einer Turbomaschine positioniert ist; und eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung, die an der Außenfläche des Körpers angebracht ist und mit dem HGP-Abschnitt der Turbomaschine in thermischer Verbindung steht, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung aufweist: ein erstes Element, das an der Außenfläche des Körpers positioniert ist, wobei das erste Element wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert, ein zweites Element, das an dem ersten Element positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert, wobei das erste Element das zweite Element von der Außenfläche des Körpers trennt, und eine Einkerbung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Element positioniert ist.
  • Die zuvor erwähnte Turbomaschinenkomponente kann ferner einen Kühlkanal aufweisen, der innerhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung ausgebildet ist, wobei der Kühlkanal einen Einlass, der mit einem Innenraum des Körpers fluidmäßig gekoppelt ist, und einen Auslass enthalten kann, der durch die wenigstens eine äußere Seitenwand des ersten Elementes und die wenigstens eine äußere Seitenwand des zweiten Elementes fluidmäßig angekoppelt ist.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative können die beschichtungsaufnehmende Einrichtung und der Körper jeweils ein lasergesintertes Metall enthalten.
  • In einigen Ausführungsformen kann jede beliebige vorstehend erwähnte Turbomaschinenkomponente ferner eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, die auf dem Körper und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung positioniert ist, wobei die Oberflächenbeschichtung enthalten kann: eine Basisbeschichtungsschicht, die auf der Außenfläche des Körpers, der wenigstens einen Seitenwand des ersten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und der wenigstens einen Seitenwand des zweiten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung konform aufgetragen ist, wobei die Basisbeschichtungsschicht wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung der beschichtungsabnehmenden Einrichtung positioniert sein kann, wobei eine erste Wärmeschutzbeschichtungs(TBC, thermal barrier coating)-Schicht auf der Basisbeschichtungsschicht positioniert ist und vorzugsweis eine zweite TBC-Schicht auf der ersten TBC-Schicht positioniert ist.
  • Zusätzlich kann jede von der Basisbeschichtungsschicht, der ersten TBC-Schicht und der zweiten TBC-Schicht, falls vorhanden, eine andere Materialzusammensetzung aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Turbomaschinenkomponente kann die beschichtungsaufnehmende Einrichtung sich von dem Körper unter einem nicht senkrechten Winkel in Bezug auf die Außenfläche des Körpers erstrecken.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Turbomaschinenkomponente kann der Körper einen Teil einer Leitschaufel oder einer Laufschaufel aufweisen, die in dem HGP-Abschnitt der Turbomaschine positioniert ist.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Turbomaschinenkomponente kann das erste Element der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig sein, und das zweite Element der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung kann im Wesentlichen kugelförmig sein.
  • Jede beliebige vorstehend erwähnte Turbomaschinenkomponente kann ferner eine Klebeverbindung aufweisen, die zwischen dem ersten Element der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und der Außenfläche des Körpers eingefügt ist.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Turbomaschinenkomponente kann die beschichtungsaufnehmende Einrichtung einen hohlen Innenraum enthalten, der sich von dem Inneren des ersten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung bis zu einem äußersten Ende des zweiten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung erstreckt.
  • Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ergibt eine Vorrichtung, die aufweist: eine Turbomaschinenkomponente mit einer Außenfläche zur Positionierung in einem Heißgaspfad(HGP)-Abschnitt einer Turbomaschine; eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung, die auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente und in thermischer Verbindung mit dem HGP-Abschnitt der Turbomaschine angebracht ist, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung aufweist: ein erstes Element, das auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente positioniert ist, wobei das erste Element wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert, ein zweites Element, das auf dem ersten Element positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert, wobei das erste Element das zweite Element von der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente trennt, und eine Einkerbung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Element positioniert ist; und eine Oberflächenbeschichtung die aufweist: eine Basisbeschichtungsschicht, die auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente, der wenigstens einen Seitenwand des ersten Elementes des beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und der wenigstens einen Seitenwand des zweiten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung konform aufgebracht ist, wobei die Basisbeschichtungsschicht wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung positioniert ist und wenigstens eine Wärmeschutzbeschichtungs(TBC)-Schicht auf der Basisbeschichtungsschicht positioniert ist.
  • In der zuvor erwähnten Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt können die Turbomaschinenkomponente und die beschichtungsaufnehmende Einrichtung beliebige der vorstehend erwähnten Konfigurationen der Turbomaschine gemäß dem ersten Aspekt aufweisen.
  • Insbesondere kann in der Vorrichtung jede von der Basisbeschichtungsschicht und der wenigstens einen TBC-Schicht eine andere Materialzusammensetzung aufweisen.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative kann sich die beschichtungsaufnehmende Einrichtung von der Turbomaschinenkomponente nach außen unter einem nicht senkrechten Winkel in Bezug auf die Außenfläche der Turbomaschinenkomponente erstrecken.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Vorrichtung kann das erste Element der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig sein, und das zweite Element der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung kann im Wesentlichen kugelförmig sein.
  • In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Vorrichtung können die Turbomaschinenkomponente und die beschichtungsaufnehmende Einrichtung jeweils ein lasergesintertes Metall enthalten.
  • Ein dritter Aspekt der Offenbarung ergibt ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf eine Turbomaschinenkomponente, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer beschichtungsaufnehmenden Einrichtung auf einer Außenfläche der Turbomaschinenkomponente zur Positionierung in einem Heißgaspfad(HGP)-Abschnitt einer Turbomaschine, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung aufweist: ein erstes Element, das auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente positioniert ist, wobei das erste Element wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert; und ein zweites Element, das auf dem ersten Element positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung definiert, wobei das erste Element das zweite Element von der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente trennt, und eine Einkerbung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Element positioniert ist; und Bilden einer Oberflächenbeschichtung auf der Turbomaschinenkomponente und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung in einer derartigen Weise, dass wenigstens ein Abschnitt der Oberflächenbeschichtung innerhalb der Einkerbung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung positioniert ist.
  • In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Bilden der Oberflächenbeschichtung aufweisen: konformes Bilden einer Basisbeschichtungsschicht auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente, der wenigstens einen Seitenwand des ersten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und der wenigstens einen Seitenwand des zweiten Elementes der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung, wobei die Basisbeschichtungsschicht wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung positioniert sein kann, Bilden einer ersten Wärmeschutzbeschichtungs(TBC)-Schicht auf der Basisbeschichtungsschicht und Bilden einer zweiten TBC-Schicht auf der ersten TBC-Schicht.
  • Zusätzlich kann jede von der Basisbeschichtungsschicht, der ersten TBC-Schicht und der zweiten TBC-Schicht eine andere Materialzusammensetzung aufweisen.
  • Jedes beliebige vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner ein Positionieren der Turbomaschinenkomponente, der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und der Oberflächenbeschichtung innerhalb des Heißgaspfad(HGP)-Abschnitts der Turbomaschine aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Verfahrens kann das Bilden der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente ein additives Fertigen der Turbomaschinenkomponente enthalten, um die beschichtungsaufnehmende Einrichtung auf der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente aufzunehmen, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung und die Turbomaschinenkomponente jeweils ein lasergesintertes Metall enthalten können.
  • Die beispielhaften 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 begleitenden Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung zeigen, in denen:
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften industriellen Maschine, die eine Heißgaspfad(HGP)-Komponente in Form eines Gasturbinensystems aufweist.
    • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines additiven Fertigungssystems und -prozesses, das bzw. der ein nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium enthält, das einen eine Turbomaschinenkomponente repräsentierenden Code speichert, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 3 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Turbomaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 4 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht einer Außenfläche einer Turbomaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 5 zeigt eine Perspektivansicht einer beschichtungsaufnehmenden Einrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 6 zeigt eine Querschnittsansicht in der Ebene X-Z einer beschichtungsaufnehmenden Einrichtung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 7 zeigt eine Querschnittsansicht in einer Ebene X-Y einer beschichtungsaufnehmenden Einrichtung und einer Oberflächenbeschichtung auf einer Turbomaschinenkomponente gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 8 zeigt eine Seitenansicht in einer Ebene X-Y von beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen, die mit einer Oberfläche klebend verbunden sind, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 9 zeigt eine Seitenansicht in einer Ebene X-Y von beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen, die sich nicht senkrecht von einer Außenfläche einer Turbomaschine aus erstrecken, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 10 zeigt eine Seitenansicht in einer Ebene X-Y von beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen, jede mit einem hohlen Innenraum, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
    • 11 zeigt ein anschauliches Flussdiagramm der Aufbringung einer Beschichtung auf eine Turbomaschinenkomponente gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
  • 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 den Umfang der Offenbarung beschränkenden Sinne betrachtet werden. In den Zeichnungen repräsentieren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Wie vorstehend erwähnt, ergibt die Offenbarung eine Turbomaschinenkomponente mit beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen, um einem Abplatzen zu widerstehen und während eines Betriebs einer Turbomaschine eine zusätzliche Kühlung bereitzustellen. Jede beschichtungsaufnehmende Einrichtung kann strukturiert sein, um größere Mengen eines Oberflächenbeschichtungsmaterial als herkömmliche Einrichtungen, die auf einem Turbomaschinenschaufelblatt positioniert sind, zurückzuhalten und dabei eine Wärmeleitfähigkeit in den Körper eines Turbomaschinenschaufelblattes hinein zuzulassen. Jede beschichtungsaufnehmende Einrichtung kann zum Beispiel ein erstes Element enthalten, das auf einer Außenfläche der Schaufelblattkomponente positioniert ist, die in einem Heißgaspfad(HGP)-Abschnitt einer Turbomaschine positionierbar ist. Das erste Element kann wenigstens eine äußere Seitenwand enthalten, um einen ersten Rand bzw. Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung zu definieren. Ein zweites Element kann auf dem ersten Element positioniert sein und kann ebenfalls eine oder mehrere äußere Seitenwände enthalten, um einen zweiten Rand bzw. Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung zu definieren. Das erste Element trennt somit das zweite Element von der Außenfläche der Turbomaschinenkomponente. Eine Einkerbung kann innerhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung zwischen ihrem ersten und zweiten Element positioniert sein, um (ein) Oberflächenbeschichtungsmaterial(ien) darin aufzunehmen und zurückzuhalten. Das erste Element kann eine größere Größe (zum Beispiel eine größere Weite, Dicke, Oberfläche, etc.) als das zweite Element aufweisen, um die Wärmeübertragung in die Turbomaschinenkomponente hinein zu verbessern. Verfahren gemäß der Offenbarung enthalten ein Bilden einer Oberflächenbeschichtung auf den beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen und der Turbomaschinenkomponente, so dass wenigstens ein Abschnitt der Oberflächenbeschichtung die Einkerbung berührt und innerhalb der Einkerbung positioniert bleibt. Die Offenbarung ergibt eine Struktur und ein Verfahren zur thermischen Isolierung von Turbomaschinenkomponenten durch die Verwendung von beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen, wie hierin erläutert.
  • Indem nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente überall in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften industriellen Maschine in Form einer Turbomaschine 2. Während die Offenbarung nachstehend in Bezug auf die Turbomaschine 2 beschrieben ist, sei betont, dass die Lehren der Offenbarung auf eine beliebige industrielle Maschine anwendbar sind, die eine eine Kühlung erfordernde Heißgaspfadkomponente aufweist. Die Turbomaschine 2 kann einen Verdichter 4 enthalten. Der Verdichter 4 verdichtet eine ankommende Luftströmung 8 und liefert die verdichtete Luftströmung 8 zu einer Brennkammer 10. Die Brennkammer 10 vermischt die verdichtete Luftströmung 8 mit einer unter Druck stehenden Brennstoffströmung 12 und zündet das Gemisch, um eine Strömung von Verbrennungsgasen 16 zu erzeugen. Obwohl lediglich eine einzige Brennkammer 10 veranschaulicht ist, kann die Turbomaschine 2 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 10 enthalten. Die Strömung der Verbrennungsgase 16 wird wiederum zu einer Turbine 18 geliefert. Die Strömung der Verbrennungsgase 16 treibt die Turbine 18 an, um so mechanische Arbeit zu verrichten. Die in der Turbine 18 verrichtete mechanische Arbeit treibt den Verdichter 4 über einen Rotor 20 und eine externe Last 24, wie etwa einen elektrischen Generator und dergleichen, an.
  • Die Turbomaschine 2 kann Erdgas, Flüssigbrennstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Arten von Brennstoffen und deren Gemische verwenden. Die Turbomaschine 2 kann eine beliebige von einer Anzahl unterschiedlicher Gasturbinen sein, die von der General Electric Company aus Schenectady, N.Y., angeboten werden, und dergleichen sein. Die Turbomaschine 2 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen und kann andere Arten von Komponenten verwenden. Die Lehren der Offenbarung können auf andere Arten von Gasturbinensystemen und/oder industriellen Maschinen, die einen Heißgaspfad verwenden, anwendbar sein. Es können mehrere Gasturbinensysteme oder Arten von Turbinen und/oder Arten von Energieerzeugungseinrichtungen auch gemeinsam hierin verwendet werden.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht/Blockansicht eines beispielhaften computergestützten metallpulverbasierten additiven Fertigungssystems 100 (hier nachfolgend „AM-System 100“) zur anfänglichen Erzeugung additiv gefertigter (AM)-Komponente(n) 102, die in 2 gesondert als 102A und 102B bezeichnet sind. Die AM-Komponente 102 kann eine einzige große AM-Komponente oder mehrere AM-Komponenten, zum Beispiel zwei AM-Komponenten 102A, 102B, wie veranschaulicht, enthalten, von denen lediglich eine einzelne Schicht veranschaulicht ist. Die Lehren der Offenbarung können auf eine oder mehrere AM-Komponenten 102 angewandt werden, die unter Verwendung des AM-Systems 100 gebaut wird bzw. werden. Das AM-System 100 verwendet mehrere Schmelzstrahlquellen, zum Beispiel vier Laser 110, 112, 114, 116, wobei jedoch betont und leicht erkannt wird, dass die Lehren der Offenbarung in gleicher Weise anwendbar sind, um mehrere AM-Komponenten 102 oder eine einzige AM-Komponente 102 unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Schmelzstrahlquellen, d.h. einer oder mehrerer, zu bauen. In diesem Beispiel ist das AM-System 100 zum direkten Metall-Laserschmelzen (DMLM) eingerichtet. Es wird verstanden, dass die allgemeinen Lehren der Offenbarung in gleicher Weise auf andere Formen einer metallpulverbasierten additiven Fertigung, wie etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, auf direktes Metall-Lasersintern (DMLS), selektives Lasersintern (SLS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM, electron beam melting) und möglicherweise weitere Formen der additiven Fertigung anwendbar sind. Die AM-Komponente(n) 102 ist (sind) in 2 als Elemente mit dem geometrischen Profil eines Schaufelblattes dargestellt; es wird jedoch verstanden, dass der additive Fertigungsprozess leicht angepasst werden kann, um eine beliebig gestaltete AM-Komponente, eine große Vielfalt von AM-Komponenten und eine große Anzahl von AM-Komponenten herzustellen, die innere Öffnungen aufweisen und auf einer Bauplattform 118 gebildet werden.
  • Das AM-System 100 enthält allgemein ein Steuersystem 120 zur metallpulverbasierten additiven Fertigung („Steuersystem“) und einen AM-Drucker 122. Wie nachstehend beschrieben ist, führt das Steuersystem 120 einen Satz computerausführbarer Instruktionen oder einen Programmcode 124 aus, um die AM-Komponente(n) 102 unter Verwendung mehrerer Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 zu erzeugen. In dem veranschaulichten Beispiel können vier Schmelzstrahlquellen vier Laser enthalten. Jedoch sind die Lehren der Offenbarung auf eine beliebige Schmelzstrahlquelle, z.B. einen Elektronenstrahl, Laser, etc., anwendbar. Das Steuersystem 120 ist veranschaulicht, wie es auf einem Computer 126 als ein Computerprogrammcode implementiert ist. Insofern ist der Computer 126 veranschaulicht, wie er einen Arbeitsspeicher 130 und/oder ein Speichersystem 132, eine Prozessoreinheit (PE) 134, eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle 136 und einen Bus 138 enthält. Ferner ist der Computer 126 in Kommunikationsverbindung mit einer externen E/A-Vorrichtung-Ressource 140 und einem externen Speichersystem 132 veranschaulicht.
  • Im Allgemeinen führt die Prozessoreinheit (PE) 134 einen Computerprogrammcode 124 aus, der in dem Arbeitsspeicher 130 und/oder dem Speichersystem 132 gespeichert ist. Während sie den Computerprogrammcode 124 ausführt, kann die Prozessoreinheit (PE) 134 Daten zu/von dem Speicher 130, dem Speichersystem 132, der E/A-Vorrichtung 140 und/oder dem AM-Drucker 122 lesen und/oder schreiben. Der Bus 138 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen jeder der Komponenten in dem Computer 126 bereit, und die E/A-Vorrichtung 140 kann eine beliebige Vorrichtung aufweisen, die einem Benutzer ermöglicht, mit dem Computer 126 zu interagieren (z.B. eine Tastatur, Zeigevorrichtung, Anzeige, etc.). Der Computer 126 ist nur für verschiedene mögliche Kombinationen von Hardware und Software repräsentativ. Zum Beispiel kann die Prozessoreinheit (PE) eine einzige Verarbeitungseinheit aufweisen oder über eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten an einem oder mehreren Orten, z.B. an einem Client und Server, verteilt sein. Ebenso kann/können der Speicher 130 und/oder das Speichersystem 132 sich an einem oder mehreren physikalischen Orten befinden. Der Speicher 130 und/oder das Speichersystem 132 kann/können eine beliebige Kombination von verschiedenen Typen von nicht-transitorischen computerlesbaren Speichermedien, einschließlich magnetischer Medien, optischer Medien, Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), etc. aufweisen. Der Computer 126 kann eine beliebige Art einer Rechenvorrichtung, wie etwa einen industriellen Controller, einen Netzwerk-Server, einen Desktop-Computer, einen Laptop, eine handgeführte Vorrichtung, etc., aufweisen.
  • Wie erwähnt, führt das AM-System 100, und insbesondere das Steuersystem 120, den Programmcode 124 aus, um die AM-Komponente(n) 102 zu erzeugen. Der Programmcode 124 kann unter anderem einen Satz computerausführbarer Instruktionen (die hierin als „Systemcode 124S“ bezeichnet werden) zum Betreiben des AM-Druckers 122 oder anderer Systemteile und einen Satz computerausführbarer Instruktionen (die hierin als „Objektcode 124O“ bezeichnet werden) enthalten, die die AM-Komponente(n) 102 definieren, die durch den AM-Drucker 122 physisch erzeugt werden soll(en). Wie hierin beschrieben, beginnt der additive Fertigungsprozess damit, dass ein nichttransitorisches computerlesbares Speichermedium (z.B. der Speicher 130, das Speichersystem 132, etc.) den Programmcode 124 speichert. Der Satz computerausführbarer Instruktionen zum Betreiben des AM-Druckers 122 kann einen beliebigen, heutzutage bekannten oder künftig entwickelten Softwarecode enthalten, der zum Betreiben des AM-Druckers 122 in der Lage ist.
  • Der Objektcode 124O, der die AM-Komponente(n) 102 definiert, kann ein präzise definiertes 3D-Modell einer AM-Komponente enthalten und kann von beliebigen von einer großen Vielfalt allgemein bekannter computergestützter Entwurfs(CAD)-Softwaresysteme, wie etwa AutoCAD®, TurboCAD®, DesignCAD 3D Max, etc., generiert werden. In dieser Hinsicht kann der Objektcode 1240 ein beliebiges heutzutage bekanntes oder künftig entwickeltes Dateiformat umfassen. Außerdem kann der die AM-Komponente(n) 102 repräsentierende Objektcode 124O zwischen verschiedenen Formaten übersetzt werden. Zum Beispiel kann der Objektcode 124O Dateien in der Standard Tessellation Language (STL), die für Stereolithographie-CAD-Programme von 3D-Systemen erzeugt wurde, oder eine additive Fertigungsdatei (AMF, additive manufacturing file) enthalten, die ein Standard des Berufsverbandes der Maschinenbauingenieure in den USA (American Society of Mechanical Engineers, ASME) ist, der ein auf einer erweiterbaren Auszeichnungssprache (XML, extensible markup language) basierendes Format ist, das dazu bestimmt ist, einer beliebigen CAD-Software zu ermöglichen, die Gestalt und Zusammensetzung einer beliebigen dreidimensionalen AM-Komponente zu beschreiben, die auf einem beliebigen AM-Drucker gefertigt werden soll. Der Objektcode 124O, der die AM-Komponente(n) 102 repräsentiert, kann auch in einen Satz von Datensignalen umgesetzt und übertragen, als ein Satz Datensignale empfangen und in einen Code umgewandelt, gespeichert, etc. werden, wie dies erforderlich ist. In jedem Fall kann der Objektcode 124O eine Eingabe für das AM-System 100 sein und kann von einem Teilentwickler, einem Dienstleister für geistiges Eigentum (IP), einem Designunternehmen, dem Betreiber oder Besitzer des AM-Systems 100 oder von anderen Quellen stammen. In jedem Fall führt das Steuersystem 120 den Systemcode 124S und den Objektcode 124O aus, wobei es die AM-Komponente(n) 102 in eine Reihe dünner Scheiben unterteilt, die es unter Verwendung des AM-Druckers 122 in aufeinanderfolgenden Materialschichten zusammenfügt.
  • Der AM-Drucker 122 kann eine Verarbeitungs- bzw. Prozesskammer 124 enthalten, die dichtend verschlossen ist, um eine kontrollierte Atmosphäre für das Drucken der AM-Komponente(n) 102, z.B. einen festgesetzten Druck und eine festgesetzte Temperatur für Laser oder ein Vakuum zum Elektronenstahlschmelzen, zu schaffen. Die Bauplattform 118, auf der die AM-Komponente(n) 102 gebaut wird/werden, ist im Inneren der Prozesskammer 142 positioniert. Eine Anzahl von Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 ist dazu eingerichtet, Schichten von Metallpulver auf der Bauplattform 118 zu schmelzen, um die AM-Komponente(n) 102 zu erzeugen. Während vier Schmelzstrahlquellen 110, 112, 114, 116 hier nachstehend beschrieben sind, sei betont, dass die Lehren der Offenbarung auf ein System anwendbar sind, das eine beliebige Anzahl von Quellen, z.B. 1, 2, 3 oder 5 oder mehrere, verwendet.
  • Fortfahrend mit 2 kann ein Applikator 164 eine dünne Schicht eines Rohmaterials 166 erzeugen, die als das blanke Tuch ausgebreitet wird, von dem aus jede nachfolgende Schicht der endgültigen AM-Komponente erzeugt wird. Der Applikator 164 kann sich unter der Steuerung eines linearen Transportsystems 168 bewegen. Das lineare Transportsystem 168 kann eine beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Einrichtung zur Bewegung des Applikators 164 enthalten. In einer Ausführungsform kann das lineare Transportsystem 168 ein Paar gegenüberliegender Schienen 170, 172, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Bauplattform 118 erstrecken, und einen Linearaktuator 174, wie etwa einen Elektromotor, enthalten, der mit dem Applikator 164 gekoppelt ist, um diesen entlang der Schienen 170, 172 zu bewegen. Der Linearaktuator 174 wird durch das Steuersystem 120 gesteuert, um den Applikator 164 zu bewegen. Andere Formen von linearen Transportsystemen können ebenfalls verwendet werden. Der Applikator 164 kann vielfältige Formen einnehmen. In einer Ausführungsform kann der Applikator 164 ein Element 176, das eingerichtet ist, um sich entlang der gegenüberliegenden Schienen 170, 172 zu bewegen, und ein (in 1 nicht veranschaulichtes) Aktuatorelement in Form einer Spitze, einer Klinge oder einer Bürste enthalten, die eingerichtet ist, um das Metallpulver gleichmäßig über der Bauplattform 118, d.h. der Bauplattform 118 oder einer zuvor gebildeten Schicht der AM-Komponente(n) 102, zu verteilen, um eine Rohmaterialschicht zu erzeugen. Das Aktuatorelement kann mit dem Element 176 unter Verwendung eines (nicht veranschaulichten) Halters auf viele verschiedene Weisen gekoppelt sein.
  • Der Prozess kann unterschiedliche Rohmaterialien 166 in Form eines Metallpulvers verwenden. Die Rohmaterialien 166 können dem Applikator 164 auf viele Arten zugeführt werden. In einer Ausführungsform, die in 2 veranschaulicht ist, kann ein Vorrat des Rohmaterials 166 in einer Rohmaterialquelle 178 in Form einer für den Applikator 164 zugänglichen Kammer vorgehalten werden. In anderen Einrichtungen kann das Rohmaterial durch den Applikator 164, z.B. durch das Element 176 vor dessen Applikatorelement und über der Bauplattform 118, geliefert werden. In jedem Fall kann eine Überlaufkammer 179 auf einer entfernten Seite des Applikators 164 vorgesehen sein, um jeden Überlauf von Rohmaterial aufzunehmen, der nicht auf der Bauplattform 118 geschichtet wird. In 2 ist lediglich ein einziger Applikator 164 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen kann der Applikator 164 unter mehreren Applikatoren vorhanden sein, unter denen der Applikator 164 ein aktiver Applikator ist und weitere (nicht veranschaulichte) Ersatzapplikatoren zur Verwendung mit dem linearen Transportsystem aufbewahrt werden. Verbrauchte Applikatoren (nicht veranschaulicht) können auch aufbewahrt werden, nachdem sie nicht mehr verwendbar sind.
  • In einer Ausführungsform kann (können) die AM-Komponente(n) 102 aus einem Metall hergestellt sein, das ein Reinmetall oder eine Legierung enthalten kann. In einem Beispiel kann das Metall praktisch jedes beliebige nichtreaktive Metallpulver, d.h. nicht explosionsfähige oder nicht leitfähige Pulver, enthalten, wie etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: eine Kobalt-Chrom-Molybdän (CoCrMo)-Legierung, rostfreien Stahl, eine auf Austenit-Nickel-Chrom basierende Legierung, wie etwa eine Nickel-Chrom-Molybdän-Niob-Legierung (NiCrMoNb) (z.B. Inconel 625 oder Inconel 718), eine Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung (NiCrFeMo) (z.B. Hastelloy® X, das von Haynes International, Inc. erhältlich ist) oder eine Nickel-Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung (NiCrCoMo) (z.B. Haynes 282, das von Haynes International, Inc. erhältlich ist), etc. In einem weiteren Beispiel kann das Metall praktisch jedes beliebige Metall enthalten, wie etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Werkzeugstahl (z.B. H13), eine Titanlegierung (z.B. Ti6Al4V), rostfreien Stahl (z.B. 316L), eine Kobalt-Chrom-Legierung (z.B. CoCrMo) und eine Aluminiumlegierung (z.B. AlSi10Mg). In einem weiteren Beispiel kann das Metall eine Gamma-Strich-gehärtete Superlegierung, wie etwa, jedoch nicht darauf beschränkt, nickelbasierte Superlegierungen, wie Inconel 738, MarM 247 oder CM247, oder kobaltbasierte Superlegierungen enthalten, wie etwa, jedoch nicht auf diejenigen beschränkt, die unter ihren Handelsnamen bekannt sind: IN738LC, Rene108, FSX 414, X-40, X-45, MAR-M509, MAR-M302 oder Merl 72/Polymet 972.
  • Die Atmosphäre innerhalb der Prozesskammer 142 wird für die spezielle Art der verwendeten Schmelzstrahlquelle gesteuert. Zum Beispiel kann die Prozesskammer 142 für Laser mit einem Inertgas, wie etwa Argon oder Stickstoff, gefüllt und gesteuert werden, um Sauerstoff zu minimieren oder zu eliminieren. Hier ist das Steuersystem 120 dazu eingerichtet, einen Fluss eines Inertgasgemisches 180 innerhalb der Prozesskammer 142 von einer Quelle für Inertgas 182 zu steuern. In diesem Fall kann das Steuersystem 120 eine Pumpe 184 und/oder ein Durchflussventilsystem 186 für Inertgas steuern, um den Gehalt des Gasgemisches 180 zu steuern. Das Durchflussventilsystem 186 kann ein oder mehrere computersteuerbare Ventile, Strömungssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, etc., enthalten, die zur präzisen Steuerung eines Flusses des speziellen Gases in der Lage sind. Die Pumpe 184 kann mit dem oder ohne das Ventilsystem 186 vorgesehen sein. Wenn die Pumpe 184 weggelassen ist, kann ein Inertgas einfach in eine Leitung oder einen Verteiler eintreten, bevor es in die Prozesskammer 142 eingeleitet wird. Die Inertgasquelle 182 kann die Form einer beliebigen herkömmlichen Quelle für das darin enthaltene Material, z.B. eines Tanks, Behälters oder einer anderen Quelle, annehmen. Es können beliebige (nicht veranschaulichte) Sensoren vorgesehen sein, die erforderlich sind, um das Gasgemisch 180 zu messen. Das Gasgemisch 180 kann unter Verwendung eines Filters 188 in einer herkömmlichen Weise gefiltert werden. Alternativ kann die Prozesskammer 142 für Elektronenstrahlen gesteuert werden, um ein Vakuum aufrechtzuerhalten. Hier kann das Steuersystem 120 eine Pumpe 184 steuern, um das Vakuum aufrechtzuerhalten, und das Durchflussventilsystem 186, die Inertgasquelle 182 und/oder der Filter 188 können weggelassen werden. Es können beliebige (nicht veranschaulichte) Sensoren verwendet werden, die erforderlich sind, um das Vakuum aufrechtzuerhalten.
  • Ein vertikales Verstellsystem 190 kann vorgesehen sein, um eine Position verschiedener Teile des AM-Druckers 122 in vertikaler Richtung einzustellen, um die Hinzugabe jeder neuen Schicht aufzunehmen, wobei z.B. nach jeder Schicht eine Bauplattform 118 abgesenkt werden kann und/oder die Kammer 142 und/oder der Applikator 164 angehoben werden kann bzw. können. Das vertikale Verstellsystem 190 kann beliebige heutzutage bekannte oder künftig entwickelte Linearaktuatoren enthalten, um eine derartige Verstellung zu erzielen, die unter der Steuerung des Steuersystem 120 stehen.
  • Im Betrieb wird die Bauplattform 118 mit dem Metallpulver darauf im Inneren der Prozesskammer 142 bereitgestellt, und das Steuersystem 120 steuert die Atmosphäre innerhalb der Verarbeitungskammer 142. Das Steuersystem 120 steuert ferner den AM-Drucker 122 und insbesondere den Applikator 164 (z.B. den Linearaktuator 174) und die Schmelzstrahlquelle(n) 110, 112, 114, 116, um aufeinanderfolgend Metallpulverschichten auf der Bauplattform 118 aufzuschmelzen, um die AM-Komponente(n) 102 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung zu erzeugen. Wie erwähnt, können sich verschiedene Teile des AM-Druckers mittels des vertikalen Verstellsystems 190 in vertikaler Richtung bewegen, um die Aufnahme jeder neuen Schicht zu berücksichtigen, wobei z.B. nach jeder Schicht eine Bauplattform 118 abgesenkt werden kann und/oder die Kammer 142 und/oder der Applikator 164 angehoben werden kann bzw. können.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Turbomaschinenkomponente 200, die die Form einer oder mehrerer der Komponenten 102 (2) annehmen kann, wie sie hierin an anderer Stelle erläutert sind. Die Turbomaschinenkomponente 200 kann durch einen beliebigen metallpulverbasierten additiven Fertigungsprozess, wie etwa denjenigen, der in Bezug auf 2 beschrieben ist, hergestellt sein. Die Turbomaschinenkomponente 200 kann unter Verwendung beliebiger der vorstehend beschriebenen Metallpulver hergestellt sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Turbomaschinenkomponente 200 ein oder mehrere Gussmetalle und/oder nicht additiv gefertigte Materialien enthalten. Derartige Materialien können in Verbindung mit oder als Ersatz für ein oder mehrere der verschiedenen beispielhaften Lasersinterbaren Metallen und/oder andere additiv gefertigte Materialien, die hier an anderer Stelle erläutert sind, verwendet werden. In derartigen Fällen kann die Turbomaschinenkomponente 200 Aluminium, Titan, Nickel, Kobalt, Eisen und/oder andere derzeit bekannte oder künftig entwickelte Metalle enthalten. Gussmetalle können ebenfalls eines oder mehrere von rostfreiem Stahl, stahlbasierten Verbundmaterialien, Legierungen, Superlegierungen und/oder anderen Materialien, die durch Gießen gebildet sein können, enthalten. In jedem Fall enthält die Turbomaschinenkomponente 200 einen Körper 202, der innerhalb eines Heißgaspfad(HGP)-Abschnitts 204 einer Turbomaschine, z.B. der Turbomaschine 2 (1), positioniert werden soll. Die Turbomaschinenkomponente 200 kann somit, ohne Beschränkung, eine Leitschaufel, eine Laufschaufel, ein Laufrad, einen Leitapparat, einen Mantel bzw. ein Deckband etc. und/oder andere Teile in thermischer Verbindung mit Heißgasen, die durch den HGP-Abschnitt 204 strömen, enthalten. Obwohl die Turbomaschinenkomponente 200 lediglich zur Erläuterung veranschaulicht ist, wie sie die Gestalt eines Schaufelblattes aufweist, wird verstanden, dass die Turbomaschinenkomponente 200 auch Nicht-Schaufelblatt-Strukturen, einschließlich Laufräder, Leitapparate, Mäntel bzw. Deckbänder, wie vorstehend erwähnt, enthalten kann.
  • Gemäß dem Beispiel nach 3, und wie hierin erläutert, stellt der Körper 202 die Gestalt der Turbomaschinenkomponente bereit. Die Turbomaschinenkomponente 200 kann eine beliebige drehbare oder nicht drehbare Heißgaspfad(HGP)-Komponente, wie etwa eine Turbinenlaufschaufel oder -leitschaufel, sein, und es wird verstanden, dass die Turbomaschinenkomponente 200 allgemeiner die Form einer beliebigen Komponente annehmen kann, die innerhalb eines HGP-Abschnitts einer Gasturbine, einer Dampfturbine und/oder einer anderen Turbomaschinenanordnung positioniert ist. Der Körper 202 kann ein oder mehrere lasergesinterte Metalle enthalten, die bei der additiven Fertigung (AM) verwendbar sind, wie hierin an anderer Stelle beschrieben. Der Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 enthält mehrere Oberflächen, die jeweils zur Eingriffsverbindung mit anderen Komponenten eingerichtet sind und/oder ein einzelnes Teil einer einzigen Turbomaschinenkomponente bilden. Der Körper 202 kann eingerichtet sein, um mit einer radial außenliegenden Komponente einer Turbomaschine, z.B. einem Laufrad oder einer ähnlichen Komponente, in Eingriff zu stehen, und kann verriegelnde Merkmale, wie Schwalbenschwänze, Nieten, Stifte, etc., zur Kopplung der Turbomaschinenkomponente 200 mit anderen Strukturen enthalten. Der Ausdruck „radial“ bezieht sich in dem Kontext einer Turbomaschinenkomponente auf die Lauflinie, die zu der Mittellinienachse der Turbomaschine hin oder von dieser weg führt. In dem Fall einer Laufschaufel, die sich von der Mittellinienachse der Turbomaschine nach außen erstreckt, kann eine Länge der Schaufel sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung erstrecken. Eine radial „nach außen gerichtete“ Richtung oder Richtung „nach außen“ bezieht sich auf die von der Rotorachse 20 (1) weg weisende Richtung, während die radial „nach innen gerichtete“ Richtung oder Richtung „nach innen“ sich auf die zu der Rotorachse 20 hin gerichtete Richtung bezieht. In Ausführungsformen, in denen der Querschnitt des Körpers 202 sich vergrößert, verkleinert, verjüngt, etc., kann der Körper 202 im Wesentlichen ein einheitliches geometrisches Profil von Ende zu Ende behalten.
  • Der Körper 202 kann eine Außenfläche 208 enthalten, die sich kontinuierlich um den Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 erstreckt. Die Außenfläche 208 kann gestaltet sein, um einen tragflächenprofilförmigen Querschnitt zu definieren, der eingerichtet ist, um innerhalb eines Heißgaspfad(HGP)-Bereiches der Turbomaschine 2 (1) eingesetzt zu werden. Zum Beispiel kann die Außenfläche 208 eine oder mehrere von z.B. einer Vorderkante LE, einer Hinterkante TE, einer Saugseitenfläche SS und einer Druckseitenfläche PS enthalten. Die Druckseitenfläche PS und die Saugseitenfläche SS können basierend darauf voneinander unterschiedenen werden, ob Fluide, die über die Maschinenkomponente 200 strömen, positive oder negative resultierende Drücke gegen den (die) entsprechenden Abschnitt(e) der (des) Umfangsbereiche(s) 208 ausüben.
  • Bezug nehmend auf die 3-5 gemeinsam kann die Turbomaschinenkomponente 200 eine oder mehrere beschichtungsaufnehmende Einrichtungen 210 enthalten, die gestaltet sind, um Abschnitte einer Oberflächenbeschichtung aufzunehmen, wie hierin erläutert. Jede beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 kann auf der Außenfläche 208 positioniert sein, um sich von dem Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 nach außen zu erstrecken. Die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 können gestaltet, bemessen, etc., sein, um ein Abplatzen von thermischen Beschichtungsmaterialien, die darauf positioniert sind, im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen, die zur Platzierung an dem Körper 202 eingerichtet sind, zum Beispiel Stiften und/oder anderen Vorsprüngen, zu reduzieren oder zu verhindern. Jede beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 kann mit dem Rest der Turbomaschinenkomponente 200 kontinuierlich ausgebildet sein und kann somit ein oder mehrere lasergesinterte Metalle, wie hierin erläutert, enthalten. Die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 können außerdem in verschiedenen Ausführungsformen einen Teil der AM-Komponente(n) 102 (2) bilden. In alternativen Ausführungsformen können die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 von der Turbomaschinenkomponente 200 gesondert gebildet werden, bevor sie anschließend mit dem Körper 202 der Turbomaschine 200, zum Beispiel mit einem Klebematerial, wie in Bezug auf 8 erläutert, gekoppelt werden.
  • Jede beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 kann in eine Reihe verschiedener Elemente unterteilt werden, wie in größeren Einzelheiten in den 4-6 veranschaulicht. Ein erstes Element 212 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 kann auf der Außenfläche 208 des Körpers 202 angebracht sein und kann gestaltet sein, um wenigstens eine Seitenwand S1 zu enthalten, die einen äußeren Rand bzw. einen Außenumfang P1 (nur 6) des ersten Elementes 212 definiert. Dort, wo das erste Element 212 eine gerundete Gestalt aufweist, kann eine einzige Seitenwand S1 enthalten sein, während unrunde Ausführungsformen des ersten Elementes 212 mehrere Seitenwände S1 enthalten können. In dem Beispiel der 6 enthält das erste Element 212 sechs Seitenwände S1. Das erste Element 212 kann ein ungleichförmiges geometrisches Profil aufweisen, und wie in den Beispielen der 4 und 5 veranschaulicht, kann es nach innen verjüngt sein, so dass das erste Element 212 schmäler wird, während es sich von dem Körper 202 nach außen erstreckt. Die beschichtungsaufnehmende(n) Einrichtung(en) 210 kann (können) ferner ein zweites Element 214 enthalten, das auf dem ersten Element 212 mit einer anderen Geometrie im Vergleich zu dem ersten Element 212 positioniert ist. Insbesondere kann das zweite Element 214 wenigstens eine Seitenwand S2 enthalten, die einen zweiten Rand bzw. Umfang P2 (nur 6) definiert, der kleiner ist als der erste Rand bzw. Umfang P1 des ersten Elementes 212. In dem Beispiel nach 6 ist das zweite Element 214 veranschaulicht, wie es eine einzige, gerundete Seitenwand S2 enthält, wobei jedoch verstanden wird, dass das zweite Element 214 in dem Fall einer unrunden Konfiguration mehrere Seitenwände enthalten kann. Das zweite Element 214 kann ferner eine andere Gestalt, ein anderes Volumen und/oder andere geometrische Eigenschaften im Vergleich zu dem ersten Element 212 aufweisen. In dem Beispiel der 4 und 5 nimmt die Weite der Elemente 212, 214 jeder beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 allmählich ab, während sie sich von dem Körper 202 nach außen erstrecken, wodurch im Wesentlichen eine Gestalt einer Bauer-Schachfigur gebildet wird. Gemäß einem Beispiel kann das erste Element 212 eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige oder pyramidenstumpfförmige Gestalt aufweisen, während das zweite Element 214 eine im Wesentlichen sphärische Gestalt aufweisen kann. In diesem Fall kann das zweite Element 214 ein kleineres Volumen, einen kleineren Umfang und einen kleineren Oberflächeninhalt im Vergleich zu dem ersten Element 212 aufweisen.
  • Die beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 kann ferner eine oder mehrere Einkerbungen 216 (4, 5) enthalten, die in vertikaler Richtung zwischen z.B. der Seitenwand (den Seitenwänden) S1 des ersten Elementes 212 und der Seitenwand (den Seitenwänden) S2 des zweiten Elementes 214 positioniert ist bzw. sind. Die Einkerbung 216 kann unmittelbar zwischen dem ersten und dem zweiten Element 212, 214 positioniert sein, so dass sich die Weite der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 an der Einkerbung 216 verengt und sich anschließend an dem zweiten Element 214 erweitert. Obwohl das zweite Element 214 eine kleinere seitliche Weite oberhalb des Körpers 202 als das erste Element 212 aufweisen kann, kann sich die Einkerbung 216 nach innen krümmen, um schmäler zu sein als Abschnitte des ersten und des zweiten Elementes 212, 214 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210. Gemäß einem Beispiel kann sich die Einkerbung 216 unter einem Winkel nach innen krümmen, der sich von einer Winkelausrichtung der Seitenwand (Seitenwände) S1, S2, unterscheidet. Insbesondere kann die Einkerbung 216 eine Winkelausrichtung aufweisen, die im Wesentlichen stumpf in Bezug auf die Winkelausrichtung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 ist, wie in 5 durch die Linie F angezeigt ist. Wie ferner in 5 veranschaulicht, kann sich das zweite Element 214 an der Einkerbung 216 nach innen krümmen, so dass sich die Einkerbung 216 unter einem stumpfen Winkel α in Bezug auf die Ausrichtung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 erstreckt. Die Seitenwand (Seitenwände) S1 des ersten Elementes 212 kann (können) sich in ähnlicher Weise bis zu der Einkerbung 216 unter einem stumpfen Winkel in Bezug auf die Ausrichtung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 nach innen krümmen. In jedem Fall definiert die Einkerbung 216 eine Verbindungsstelle zwischen dem ersten Element 212 und dem zweiten Element 214 an der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210. Die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 können jeweils die Einkerbung 216 enthalten, um Anteile einer Oberflächenbeschichtung aufzunehmen und zurückzuhalten, während diese auf den Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 aufgebracht wird. Ein konform beschichtetes Material wird wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung 216 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 zusätzlich dazu positioniert, dass es auf dem Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 ausgebildet wird. Obwohl die seitliche Weite der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 ansonsten im Verhältnis zu dem Abstand von dem Körper 202 abnimmt, kann die Weite der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 von innerhalbe der Einkerbung 216 aus zu dem zweiten Element 214 leicht zunehmen.
  • Die Gestalt und Position der Elemente 212, 214 und der Einkerbung 216 innerhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 bietet einen größeren thermischen Schutz als herkömmliche Strukturen, die auf Schaufelblattstrukturen positioniert werden, zum Beispiel zylindrische Stifte. Herkömmliche strukturelle Konfigurationen zur Zurückhaltung von Schutzbeschichtungen an der Turbinenkomponente 200 sind zur Aufrechterhaltung einer geringen Metalltemperatur bei gleichzeitigen Schutz der Beschichtungsmaterialien vor Abplatzen oder anderen technischen Hindernissen nicht zufriedenstellend gewesen. Die Einkerbung 216, wie sie hierin erläutert ist, kann eine Raumtasche schaffen, in der ein Beschichtungsmaterial für Heißgase in einem Turbomaschinen-HGP weniger anfällig sein kann. Außerdem ermöglicht das größere Volumen des ersten Elementes 212 im Vergleich zu dem zweiten Element 214 (das z.B. durch Vorsehen eines größeren Umfangs, einer größeren Oberfläche, eines größeren Randes, etc., geschaffen wird) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210, Wärme ohne thermische Hindernisse, die in anderen Strukturen auftreten können, in den Körper 202 hinein zu übertragen. Zum Beispiel kann eine herkömmliche Einrichtung keine abnehmende seitliche Weite (wie z.B. in dem ersten und zweiten Element 212, 214 veranschaulicht) aufweisen. Während zylindrische oder nicht gekerbte Geometrien ein gleichförmigeres Wärmeübertragungsprofil bieten können, fehlen derartigen Geometrien die Einkerbungen 216, in denen Beschichtungsmaterialien aufgefangen werden können. Somit ermöglichen die Gestalt und Dimensionen jedes Elementes 212, 214 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 es, dass Wärmeenergie von dem zweiten Element zu dem ersten Element 212, zu dem Körper 202 wandert, und das Vorhandensein der Einkerbung 216 ermöglicht es gleichzeitig, dass mehr Beschichtungsmaterialien auf der Turbomaschinenkomponente 200 gebildet werden können, als dies in herkömmlichen Strukturen möglich sein kann.
  • Unter Verweis auf 7 sind weitere Merkmale der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 mit Beschichtungsmaterialien, die auf der Turbomaschinenkomponente 200 ausgebildet sind, veranschaulicht. Kühlkreisläufe sind eine Art eines inneren strukturellen Merkmals, die im Inneren der Turbomaschinenkomponente 200 und wenigstens teilweise innerhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 enthalten sein kann. Wie veranschaulicht, kann (können) die beschichtungsaufnehmende(n) Einrichtung(en) 210 optional wenigstens einen Kühlkanal 222 enthalten, der gestaltet ist, um ein oder mehrere Kühlfluide zu Zielabschnitten der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 zu liefern. Jeder Kühlkanal 222 kann bemessen sein, um ein oder mehrere Kühlfluide (z.B. flüssige und/oder gasförmige Kältemittel, Luft oder Gas, die bzw. das von einem Kühlfluidreservoir und/oder anderen Abschnitten einer Turbomaschine (z.B. dem Verdichter 4) geleitet wird) unter spezifischen Bedingungen durch die Turbomaschinenkomponente 200 zu übertragen. Der Kühlkanal 222 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 kann nur einen Teil eines größeren Kühlkreislaufes für die Turbomaschinenkomponente 200 bilden und kann somit mit anderen Bereichen in Fluidverbindung stehen, um (ein) Kühlfluid(e) durch eine gesamte Struktur hinweg aufzunehmen und/oder zu übertragen. Wie in der Querschnittsansicht der 7 veranschaulicht, kann der Kühlkanal 222 einen Einlass 224 enthalten, der mit einem Innenraum 226 des Körpers 202 fluidmäßig gekoppelt ist. Der Innenraum 226 kann eine Quelle für Kühlfluide enthalten oder in sonstiger Weise mit einer Quelle von Kühlfluiden in Fluidverbindung stehen, die durch den Kühlkanal 222 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 hindurch übertragen werden sollen. Der Kühlkanal 222 kann ferner einen oder mehrere Auslässe 228 enthalten, die mit der Außenseite der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 in der Nähe der Seitenwand (Seitenwände) S1 des ersten Elementes 212 oder des zweiten Elementes 214, zum Beispiel an der Einkerbung 216, fluidmäßig gekoppelt sind. Wie an anderer Stelle hierin erläutert, kann der Kühlkanal 222 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 anfänglich von Abschnitten einer Oberflächenbeschichtung 230 bedeckt sein, und er ist somit nicht in der Lage, Kühlfluide durch den Auslass 228 zu dem HGP-Abschnitt 204 zu übertragen. Wie hierin an anderer Stelle in weiteren Einzelheiten erläutert, können beliebige Oberflächenbeschichtungsmaterialien, die während eines Abplatzereignisses entfernt werden, den Auslass 228 freilegen und eine Übertragung von Kühlfluiden durch den Auslass 228 als einen sekundären Kühlmechanismus ermöglichen, bevor die Oberflächenbeschichtung(en) 230 erneut auf die beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 aufgebracht wird (werden).
  • Die Position der Oberflächenbeschichtung 230, die auf der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 gebildet ist, zeigt technische Vorteile der vorliegenden Offenbarung. Wie veranschaulicht, kann die Oberflächenbeschichtung 230 derart ausgebildet sein, das sie mehrere Schichten enthält. Wie veranschaulicht, kann ein erstes Element 212 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 eine erste Weite W1 in der Ebene X-Y aufweisen, die kleiner ist als eine zweite Weite W2 des zweiten Elementes 214 in der Ebene X-Y. Die unterschiedlichen Größen jedes Elementes 212, 214 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 (wie zum Beispiel durch die Weiten W1, W2, und/oder die Umfänge P1, P2 (6) veranschaulicht) können es ermöglichen, dass ein Teil der Oberflächenbeschichtung 230 innerhalb der Einkerbung 216 gebildet und zurückgehalten werden kann. Die Teile der Oberflächenbeschichtung 230, die innerhalb der Einkerbung 216 zurückgehalten werden, können gegenüber mechanischen Erschütterungen und/oder Hochtemperaturfluiden innerhalb eines Turbomaschinen-HGPs besonders widerstandsfähig sein. Außerdem können Teile der Oberflächenbeschichtung 230 an dem (den) oder in der Nähe des Auslasses (der Auslässe) 228 von dem Kühlkanal 222 positioniert sein, wodurch Kühlfluiden ermöglicht wird, im Falle einer Abplatzung in den HGP-Abschnitten 204 hinein zu strömen. Nachdem sie auf der Turbomaschinenkomponente 200 gebildet worden sind, werden Teile der Oberflächenbeschichtung 230 innerhalb der Einkerbung(en) 216 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 „eingefangen“ und dadurch an Ort und Stelle gehalten, wenn die Turbomaschinenkomponente 200 eingesetzt wird. Die eingefangenen Teile der Oberflächenbeschichtung 230 innerhalb der Einkerbung(en) 216 reduzieren weiter die Temperatur der Turbomaschinenkomponente 200 durch Bereitstellung einer zusätzlichen Wärmeleitfähigkeit von dieser. Die eingefangenen Mengen der Oberflächenbeschichtung 230 ermöglichen es somit, dass weniger Kühlfluide zur Kühlung der Turbomaschinenkomponente 200 verwendet werden müssen, während sie weiterhin reduzierte Metalltemperaturen und einen reduzierten Bedarf an komplexeren, kostspieligeren Metalllegierungen bieten. Die strukturellen Eigenschaften der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 gestatten ferner der Oberflächenbeschichtung 230, mit einer größeren Dicke im Vergleich zu herkömmlichen Schaufelblattstrukturen gebildet zu werden.
  • Die Oberflächenbeschichtung 230 kann mehrere Schichten enthalten. Eine Basisbeschichtungsschicht 232 kann auf dem ausgewählten Abschnitt der Druckseitenoberfläche PS oder Saugseitenoberfläche SS des Körpers 202 zusätzlich dazu konform beschichtet werden, dass sie auf den Elementen 212, 214 und innerhalb der Einkerbung 216 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 gebildet ist. Die Basisbeschichtungsschicht 232 kann ausgebildet sein, um die Materialzusammensetzung des Körpers 202 und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 (z.B. von lasergesinterten Metallen) gegenüber Verunreinigung oder Beeinträchtigung durch darüber liegende thermische Beschichtungen zu schützen. Die Basisbeschichtungsschicht 232 kann zum Beispiel eine metallische Haftvermittlerschicht enthalten, die aus einem Keramik-Metall-Verbundstoff ausgebildet ist, das in der Lage ist, an einer darunter liegenden Metallschicht zu haften. Derartige Materialien können zum Beispiel Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und/oder andere metallische oder nicht metallische Materialien enthalten, die in der Lage sind, an Metallen und/oder Keramik zu haften.
  • Die Oberflächenbeschichtung 230 kann weitere Beschichtungsschichten und/oder -materialien zusätzlich zu der Basisbeschichtungsschicht 232 enthalten. Eine erste Wärmeschutzbeschichtungs(TBC)-Schicht 234 kann auf der Basisbeschichtungsschicht 232 positioniert sein, so dass die erste TBC-Schicht 234 die beschichtungsaufnehmende(n) Einrichtung(en) 210, nachdem sie gebildet worden sind, vollständig bedeckt. Die erste TBC-Schicht 234 kann ein oder mehrere wärmeleitende keramische Materialien enthalten und kann, wenn anwendbar, aus einem Material ausgebildet sein, das in der Lage ist, an das Basisbeschichtungsmaterial 232 gebunden zu werden. Keramische Materialien, die zur Verwendung in der ersten TBC-Schicht 234 geeignet sind, können zum Beispiel mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ), Mullit (eine aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid gebildete Verbindung niedriger Dichte), Aluminiumoxid (z.B. ein oder mehrere Aluminiumoxide der Alpha-Phase), YSZ kombiniert mit anderer Keramik, zum Beispiel Ceroxid (CeO2), Metall-Glas-Verbundmaterialien und/oder andere Materialien, wie etwa Seltenerdzirkonate und/oder Seltenerdmetalloxide, enthalten. Die erste TBC-Schicht 234 kann im Wesentlichen ein konturiertes tragflächenförmiges Profil definieren, das innerhalb des HGPs einer Turbomaschine platziert werden soll. Wenn es erwünscht oder anwendbar ist, kann ferner eine zweite TBC-Schicht 236 auf der ersten TBC-Schicht 236 ausgebildet sein, wodurch die Oberflächenbeschichtung 230 veranlasst wird, in diesem Beispiel drei Schichten zu enthalten. Die zweite TBC-Schicht 236 kann die gleiche Materialzusammensetzung wie die erste TBC-Schicht 234 haben oder kann eine andere Zusammensetzung haben, um ein gewünschtes Wärmeleitfähigkeitsprofil an der Turbomaschinenkomponente 200 bereitzustellen. Es ist möglich, dass alle Schichten 232, 234, 236 der Oberflächenbeschichtung 230 die gleiche Materialzusammensetzung oder unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen.
  • Der Auslass (die Auslässe) 228 des Kühlkanals (der Kühlkanäle) 222 kann (können) an den beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 und unterhalb der Oberflächenbeschichtung 230 positioniert sein. Obwohl der Kühlkanal (die Kühlkanäle) 222 mit einer Kühlfluidversorgung in Fluidverbindung stehen können, zum Beispiel innerhalb des Innenraums 226 des Körpers 202, kann der Kühlkanal (können die Kühlkanäle) 222 anfänglich wenig bis keine Kühlung des Körpers 202 und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 erzielen. D.h., die Oberflächenbeschichtung 230 kann im Wesentlichen die gesamte Wärme absorbieren und thermisch leiten, wenn die Turbomaschinenkomponente 200 eingesetzt wird. Obwohl die beschichtungsaufnehmende [Einrichtung] 210 strukturiert ist, um einer Beeinträchtigung der Oberflächenbeschichtung 230 in den meisten Fällen zu widerstehen, ist es dennoch möglich, dass ein Abplatzen auftritt. Die Größe und Gestalt des zweiten Elementes 214 im Verhältnis zu dem ersten Element 212 kann somit jedes mögliche Abplatzen auf die oberen Abschnitte der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 konzentrieren. In diesem Fall wird sich jede partielle Beeinträchtigung oder Abtragung der Oberflächenbeschichtung 230 wahrscheinlich in der Nähe der Stelle des Auslasses (der Auslässe) 228 aus dem Kühlkanal (den Kühlkanälen) 222 konzentrieren. In dem Fall, dass die Oberflächenbeschichtung 230 derart abgebaut wird, dass sie den Auslass (die Auslässe) 228 freigibt, können Kühlfluide als eine temporäre Kühllösung zu der (den) beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 geleitet werden. D.h., die Turbomaschinenkomponente 200 kann unter Verwendung von Fluiden in dem Kühlkanal (den Kühlkanälen) 222 in dem Fall gekühlt werden, dass die Oberflächenbeschichtung 230 abgebaut wird, bis ein Wartungspersonal oder Betreiber jegliche verlorene Abschnitte der Oberflächenbeschichtung(en) 230 auf der Turbomaschinenkomponente 200 ersetzt. Die sekundären Kühlfunktion des Kühlkanals (der Kühlkanäle) 222 ermöglichen somit der Turbomaschinenkomponente 200, für längere Zeitdauern im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen betrieben zu werden, die ein Abplatzen und/oder einen Verlust von thermischen Schutzmittel erfahren können.
  • Indem nun auf 8 Bezug genommen wird, kann (können) die beschichtungsaufnehmende(n) Einrichtung(en) 210 in einigen Fällen von dem Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 gesondert gebildet und somit mit dazwischenliegenden Materialien miteinander mechanisch gekoppelt sein. Wie veranschaulicht, kann ein Klebematerial 240 das erste Elemente 212 an die äußere Oberfläche 208 des Körpers 202 mechanisch binden. Das Klebematerial 240 kann in einigen Fällen, zum Beispiel dort, wo eine Komponente mit der (den) Oberflächenbeschichtung(en) 230 (7) wiederbeschichtet wird, nachdem sie über einen Zeitraum hinweg in einer Turbomaschine eingesetzt worden ist, erwünscht sein. Das Klebematerial 240 kann zum Beispiel ein oder mehrere wärmeleitende Klebstoffe, die in der Technik bekannt sind, enthalten, zu denen polymere Materialien gehören, die in der Lage sind, zwei Metalle miteinander mechanisch zu verbinden. In weiteren Ausführungsformen kann das Klebematerial 240 Schweißverbindungen und/oder andere mechanische Kopplungen umfassen, die zur Verbindung zweier oder mehrerer Metallkomponenten miteinander geeignet sind. Ein Anbringen zusätzlicher beschichtungsaufnehmender Einrichtung 210 an dem Körper 202 mit dem Klebematerial 240 kann einem Hersteller oder Wartungspersonal ermöglichen, die Anzahl der beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 gegenüber ihrer ursprünglichen Anzahl zu dem Zeitpunkt des Einsatzes anzupassen.
  • Unter Verweis auf 9 sind beschichtungsaufnehmende Einrichtungen 210 mit verschiedenen Orientierungen gemäß Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht. Obwohl die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 anhand des Beispiels in den 4-8 veranschaulicht worden sind, wie sie von dem Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 senkrecht nach außen ausgerichtet sind, können sich andere Implementierungen davon unterscheiden. Zum Beispiel kann ein Hersteller oder Wartungspersonal die Winkelausrichtung der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 unter Reduktion der Dicke der letztendlichen Oberflächenbeschichtung(en) ( 7) anpassen, die im Gegenzug zu dem Auffangen des zusätzlichen Beschichtungsmaterials unterhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 auf der (den) beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 gebildet wird (werden). Gemäß einer Ausführungsform können sich die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 von dem Körper 202 unter einem nicht senkrechten Winkel 9 zwischen einer Mittellinienachse C der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 und dem ausgewählten Abschnitt der Druckseitenoberfläche PS oder Saugseitenoberfläche SS erstrecken. Der nicht senkrechte Winkel 9 kann die Winkelausrichtung der Elemente 212, 214 in Bezug auf den Körper 202 bezeichnen, und in noch weiteren Ausführungsformen kann jedes Element 212, 214 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 einen anderen nicht senkrechten Winkel 9 in Bezug auf den Körper 202 aufweisen.
  • Unter Verweis auf 10 können die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 optional strukturiert sein, um zusätzliche innere Merkmale zum Auffangen der Oberflächenbeschichtung 230 und/oder zur Übertragung von Kühlfluiden enthalten. Die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 können optional einen hohlen Innenraum 250 enthalten, der sich von dem Inneren des ersten Elementes 212 bis zu einem äußersten Ende des zweiten Elementes 214 erstreckt. Der hohle Innenraum 250 kann im Wesentlichen zylindrisch sein oder kann ein Profil haben, das demjenigen des ersten und zweiten Elementes 212, 214 im Wesentlichen ähnlich ist (zum Beispiel einen im Wesentlichen sphärischen inneren Abschnitt innerhalb des zweiten Elementes 214 oberhalb eines im Wesentlichen pyramidenförmigen inneren Abschnitts innerhalb des ersten Elementes 212). In jedem Fall kann der hohle Innenraum 250 mit dem Auslass (den Auslässen) 228 aus dem Kühlkanal (den Kühlkanälen) 222 fluidmäßig gekoppelt sein, um in dem Fall, dass die Oberflächenbeschichtungen 230 abgebaut oder aufgebrochen werden, die sekundäre Kühlfunktion zu erfüllen. Wie an anderer Stelle hierin erwähnt, können die Kühlfluide durch den Kühlkanal (die Kühlkanäle) 222 hindurch und in den hohlen Innenraum 250 hinein übertragen werden, um eine niedrigere Temperatur an der äußeren Oberfläche 206 des Körpers 202 aufrechtzuerhalten. Diese alternative Kühlung kann fortdauern, bis es möglich ist, jeden verlorenen Abschnitt der Oberflächenbeschichtung 230 an der (den) beschichtungsaufnehmenden Einrichtung(en) 210 zu ersetzen.
  • Bezug nehmend auf die 7 und 11 stellt die Offenbarung Verfahren zum Bilden einer Oberflächenbeschichtung 230 auf einer Turbomaschinenkomponente 200 mit der Unterstützung von beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 bereit. Ein erster Prozess P1 enthält ein Ausbilden der Turbomaschinenkomponente 200 mit einer oder mehreren beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 daran. Die Turbomaschinenkomponente und die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 können gemeinsam als Abschnitte einer einzigen Einheit ausgebildet sein, oder sie können gesondert ausgebildet und unter Verwendung eines Klebematerials 240 (8) oder durch andere Verbindungstechniken, die derzeit bekannt sind oder künftig entwickelt werden, miteinander gekoppelt werden. Nach dem Prozess P1 ist die Turbomaschinenkomponente 200 bereit, um die Oberflächenbeschichtung 230 zur thermischen Isolierung aufzunehmen.
  • Das Verfahren kann anschließend mit dem Prozess P2 der Bildung der Oberflächenbeschichtung 230 auf der Turbomaschinenkomponente 200 fortfahren. Der Prozess P2 kann in mehrere Teilprozesse P2-1, P2-2, P2-3 unterteilt werden, die jeweils einer einzelnen Schicht der Oberflächenbeschichtung 230 entsprechen. Wenn die Oberflächenbeschichtung 230 eine andere Anzahl von Schichten (z.B. eine Schicht, zwei Schichten, mehr als drei Schichten, etc.) enthält, kann der eine oder können die mehreren Teilprozesse des Prozesses P2 weggelassen werden, oder es können zusätzliche Teilprozesse für jegliche zusätzliche Schichten, die zu der Oberflächenbeschichtung 230 hinzugefügt werden, hinzugefügt werden. In dem Prozess P2-1 kann die Basisbeschichtungsschicht 232 auf dem Körper 202 der Turbomaschinenkomponente 200 sowie den Elementen 212, 214 und innerhalb der Einkerbung 216 der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210, wie vorstehend erwähnt, gebildet werden. Die Basisbeschichtungsschicht 232 kann eine Kombination aus metallischen und keramischen Materialien enthalten, wie vorstehend erwähnt. Nachdem die Basisbeschichtungsschicht 232 gebildet ist, kann das Verfahren mit dem Teilprozess P2-2 der Bildung der ersten TBC-Schicht 234 auf der Basisbeschichtungsschicht 232 fortfahren. Außerdem kann das Verfahren einen weiteren Teilprozess P2-3 der Bildung der zweiten TBC-Schicht 236 auf der ersten TBC-Schicht 234 enthalten. Die TBC-Schichten 234, 236 können keramische Materialien, wie vorstehend erwähnt, enthalten und können außerdem andere Materialzusammensetzungen aufweisen. Nachdem die Oberflächenbeschichtung 230 auf der Turbomaschinenkomponente 200 und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 in dem Prozess P2 gebildet ist, kann das Verfahren enden („Fertig“), oder es kann optional mit zusätzlichen Prozessen fortfahren.
  • In einigen Fällen können die Prozesse P1 und P2 implementiert werden, bevor die Turbomaschinenkomponente 200 innerhalb einer Turbomaschinenanordnung, z.B. der Turbomaschine 2 (1), eingebaut wird. In diesem Fall kann das Verfahren mit dem Prozess P3 des Einbaus der Turbomaschinenkomponente 200 innerhalb eines HGP-Abschnitts der Turbomaschine 2 fortfahren. Der Prozess P3 kann beinhalten, dass zum Beispiel die Turbomaschinenkomponente 200 mit einem Laufrad, Rotor und/oder einer anderen Koppelkomponente in Fluidverbindung mit dem HGP-Abschnitt 204 der Turbomaschine 2 gekoppelt wird. Nach dem Prozess P3 kann die Turbomaschinenkomponente 200 bereit sein, um innerhalb der Turbomaschine 2 zu arbeiten und gegenüber hohen Temperaturen in dem HGP-Abschnitt 204 mit der Oberflächenbeschichtung 230 geschützt werden. Die Gegenwart der beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 an der Turbomaschinenkomponente 200 schützt die Turbomaschinenkomponente 200 gegen Abplatzungen, während dabei eine niedrige Temperatur aufrechterhalten wird, wie an anderer Stelle hierin erwähnt. Das Verfahren kann anschließend enden („Fertig“), nachdem die Turbomaschinenkomponente 200 innerhalb eines HGP-Abschnitts der Turbomaschine 2 positioniert worden ist. Ein Wartungspersonal oder Hersteller kann anschließend einen Betrieb der Turbomaschine 2 mit der Turbomaschinenkomponente 200 und den beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 darin einleiten, um eine größere thermische Isolierung zu erzielen, als sie ohne die beschichtungsaufnehmenden Einrichtungen 210 verfügbar sein kann.
  • Es sollte bemerkt werden, dass in einigen alternativen Implementierungen die beschriebenen Handlungen in einer anderen als der erwähnten Reihenfolge erfolgen können oder zum Beispiel tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig oder in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden können, je nach der umfassten Handlung. Ferner wird ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen, dass zusätzliche Prozesse hinzugefügt werden können.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ bzw. „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Kontext nicht deutlich etwas anderes hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Ausrücke „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Aufnahme eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen. „Optional“ oder „wahlweise“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand eintreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis eintritt, sowie Fälle, in denen das Ereignis nicht eintritt.
  • Eine Näherungssprache, wie sie hierin überall in der 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 im Zusammenhang 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 überall in der 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 Formulierung nicht etwas anderes hervorgeht. „Ungefähr“, wenn es auf einen bestimmten Wert eines Bereiches angewandt wird, gilt für beide Werte, und sofern es nicht ansonsten von der Genauigkeit des Instrumentes, das den Wert misst, abhängt, kann es +/- 10% der (des) angegebenen Werte(s) anzeigen.
  • Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel- oder Schritt-plus-Funktion-Elemente in den nachstehenden Ansprüchen sollen 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, umfassen. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist für die Zwecke der Darstellung 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 dass von dem Umfang und Rahmen der Offenbarung abgewichen wird. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und um andere Fachleute auf dem Gebiet zu befähigen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die vorgesehene spezielle Verwendung geeignet sind.
  • Die Offenbarung betrifft Komponenten einer Turbomaschine 2, die eine oder mehrere beschichtungsaufnehmende Einrichtungen 210 zur thermischen Isolierung enthalten. Eine Komponente einer Turbomaschine 2 kann enthalten: einen Körper 202, der eine äußere Oberfläche aufweist, die innerhalb eines Heißgaspfad(HGP)-Abschnitts einer Turbomaschine 2 positioniert ist; und eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210, die auf der äußeren Oberfläche des Körpers 202 angebracht ist und mit dem HGP-Abschnitt der Turbomaschine 2 in thermischer Verbindung steht, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung 210 aufweist: ein erstes Element 212, das auf der äußeren Oberfläche des Körpers 202 positioniert ist, wobei das erste Element 212 wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 definiert, ein zweites Element 214, das auf dem ersten Element 212 positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung 210 definiert, wobei das erste Element 212 das zweite Element 214 von der äußeren Oberfläche des Körpers 202 trennt, und eine Einkerbung 216, die zwischen dem ersten 212 und dem zweiten Element 214 positioniert ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Turbomaschine
    4
    Verdichter
    8
    Luft
    10
    Brennkammer
    12
    Brennstoff
    16
    Verbrennungsgase
    18
    Turbine
    20
    Rotor
    24
    externe Last
    100
    AM-System
    102
    AM-Komponente
    110
    Schmelzstrahlquelle
    112
    Schmelzstrahlquelle
    114
    Schmelzstrahlquelle
    116
    Schmelzstrahlquelle
    118
    Bauplattform
    120
    Steuersystem
    122
    AM-Drucker
    124
    Programmcode
    126
    Computer
    130
    Speicher
    132
    Speichersystem
    134
    Prozessoreinheit (PE)
    136
    Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schnittstelle
    138
    Bus
    140
    [E/]A-Vorrichtung
    142
    Kammer
    164
    Applikator
    166
    Rohmaterial
    168
    lineares Transportsystem
    170
    Schienen
    172
    Schienen
    174
    Linearaktuator
    176
    Element
    178
    Rohmaterialquelle
    179
    Überlaufkammer
    180
    Gasgemisch
    182
    Inertgas
    184
    Pumpe
    186
    Ventilsystem
    188
    Filter
    190
    vertikales Verstellsystem
    200
    Turbomaschinenschaufelblatt
    202
    Körper
    208
    Umfangsbereich
    210
    beschichtungsaufnehmende Einrichtung
    212
    erstes Element
    214
    zweites Element
    216
    Einkerbung
    222
    Kühlkanal
    224
    Einlass
    226
    Innenraum
    228
    Auslässe
    230
    Oberflächenbeschichtung
    232
    Basisbeschichtungsschicht
    234
    erste TBC-Schicht
    236
    zweite TBC-Schicht
    240
    Klebematerial
    250
    hohler Innenraum
    102A
    zwei AM-Komponenten
    102B
    zwei AM-Komponenten

Claims (10)

  1. Komponente einer Turbomaschine (2), die aufweist: einen Körper (202) mit einer Außenfläche (208), die in einem Heißgaspfad(HGP)-Abschnitt einer Turbomaschine (2) positioniert ist; und eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210), die auf der Außenfläche (208) des Körpers (202) angebracht ist und mit dem HGP-Abschnitt (204) der Turbomaschine (2) in thermischer Verbindung steht, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) enthält: ein erstes Element (212), das auf der Außenfläche (208) des Körpers (202) positioniert ist, wobei das erste Element (212) wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) definiert, ein zweites Element (214), das auf dem ersten Element (212) positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) definiert, wobei das erste Element (212) das zweite Element (214) von der Außenfläche (208) des Körpers (202) trennt, und eine Einkerbung (216), die zwischen dem ersten und dem zweiten Element (212) positioniert ist.
  2. Komponente einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1, die ferner einen Kühlkanal (222) aufweist, der innerhalb der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) ausgebildet ist, wobei der Kühlkanal (222) einen Einlass (224), der mit einem Innenraum (226) des Körpers (202) fluidmäßig gekoppelt ist, und einen Auslass (228) enthält, der durch die wenigstens eine äußere Seitenwand des ersten Elementes (212) oder die wenigstens eine äußere Seitenwand des zweiten Elementes (214) fluidmäßig angekoppelt ist.
  3. Komponente einer Turbomaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) und der Körper (202) jeweils ein lasergesintertes Metall enthalten.
  4. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Oberflächenbeschichtung (230) aufweist, die auf dem Körper (202) und der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) positioniert ist, wobei die Oberflächenbeschichtung (230) enthält: eine Basisbeschichtungsschicht (232), die auf der Außenfläche (208) des Körpers (202), der wenigstens einen Seitenwand des ersten Elementes (212) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) und der wenigstens einen Seitenwand des zweiten Elementes (214) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) konform aufgebracht ist, wobei die Basisbeschichtungsschicht (232) wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung (216) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) positioniert ist, eine erste Wärmeschutzbeschichtungs(TBC)-Schicht (232), die auf der Basisbeschichtungsschicht (232) positioniert ist, und eine zweite TBC-Schicht (236), die auf der ersten TBC-Schicht (234) positioniert ist; wobei jede von der Basisbeschichtungsschicht (232), der ersten TBC-Schicht (234) und der zweiten TBC-Schicht (236) eine andere Materialzusammensetzung aufweisen kann.
  5. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) von dem Körper (202) unter einem nicht senkrechten Winkel in Bezug auf die Außenfläche (208) des Körpers (202) nach außen erstreckt.
  6. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (202) einen Teil einer Leitschaufel oder einer Laufschaufel aufweist, die innerhalb des HGP-Abschnitts (204) der Turbomaschine (2) positioniert ist.
  7. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Element (212) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) im Wesentlichen pyramidenstumpfförmig oder kegelstumpfförmig ist und wobei das zweite Element (214) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) im Wesentlichen kugelförmig ist.
  8. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Klebeverbindung aufweist, die zwischen dem ersten Element (212) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) und der Außenfläche (208) des Körpers (202) eingefügt ist.
  9. Komponente einer Turbomaschine (2) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) einen hohlen Innenraum (250) enthält, der sich von dem Inneren des ersten Elementes (212) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) bis zu einem äußersten Ende des zweiten Elementes (214) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) erstreckt.
  10. Vorrichtung, die aufweist: eine Komponente einer Turbomaschine (2) mit einer Außenfläche (208) zur Positionierung innerhalb eines Heißgaspfad(HGP)-Abschnitts einer Turbomaschine (2); eine beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210), die auf der Außenfläche (208) der Komponente der Turbomaschine (2) aufgebracht ist und mit dem HGP-Abschnitt (204) der Turbomaschine (2) in thermischer Verbindung steht, wobei die beschichtungsaufnehmende Einrichtung (210) aufweist: ein erstes Element (212), das auf der Außenfläche (208) der Komponente der Turbomaschine (2) positioniert ist, wobei das erste Element (212) wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen ersten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) definiert, ein zweites Element (214), das auf dem ersten Element (212) positioniert ist und wenigstens eine äußere Seitenwand aufweist, die einen zweiten Umfang der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) definiert, wobei das erste Element (212) das zweite Element (214) von der Außenfläche (208) der Komponente der Turbomaschine (2) trennt, und eine Einkerbung (216), die zwischen dem ersten und dem zweiten Element (212, 214) positioniert ist; und eine Oberflächenbeschichtung (230), die aufweist: eine Basisbeschichtungsschicht (232), die auf der Außenfläche (208) der Komponente der Turbomaschine (2), der wenigstens einen Seitenwand des ersten Elementes (212) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) und der wenigstens einen Seitenwand des zweiten Elementes (214) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) konform aufgebracht ist, wobei die Basisbeschichtungsschicht (232) wenigstens teilweise innerhalb der Einkerbung (216) der beschichtungsaufnehmenden Einrichtung (210) positioniert ist, und wenigstens eine Wärmeschutzbeschichtungs(TBC)-Schicht (234, 236), die auf der Basisbeschichtungsschicht (232) positioniert ist.
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