JP2019171558A - 閉じたチャンバの砥粒流動加工システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厳密な表面仕上げ要件を有する複雑な幾何学的形状を含む構成要素の高いスループット及び低コストが可能な砥粒流動加工装置、方法を提供する。【解決手段】加工対象物の粘性及び／又は化学侵食流動加工のためのシステム及び方法。流動加工のためのツール１００は、加工対象物１０６を受け入れるように構成された空洞１０４、並びに、粘性媒体の流れのための１以上の粘性媒体入口１１２Ａ−Ｃ及び粘性媒体出口１１４Ａ−Ｃを含む。粘性媒体及び／又は化学侵食媒体は、媒体流路を介して空洞の中へ流され、加工対象物を加工するために使用される。【選択図】図１

Description

本開示は、広くは、加工対象物の処理に関し、特に、例えば、砥粒流動加工を利用する航空機の構成要素の処理に関する。

航空機の構成要素は、しばしば、厳密な表面仕上げ要件を有する複雑な幾何学的形状を含む。そのような構成要素の製造では、高いスループット及び低いコストも望まれる。砥粒流動加工は、滑らかな内部チャネルを表面仕上げするために使用され得るが、鋭い端部を丸くし、曲がり（bend）の中に残留物を蓄積し、圧力によって構成要素を膨らませる可能性もあり、現在は、外部表面ではなく内部表面を加工するためにのみ使用することができる。

粘性媒体流動加工ツールのためのシステム及び方法が本明細書で開示される。特定の一実施例では、装置が説明され得る。該装置は、空洞、及び空洞内に配置され且つ加工対象物を受け入れるように構成された加工対象物ホルダを含む、ツール本体を含むことができる。該装置は、空洞へのアクセスを可能にする第１の位置と空洞へのアクセスを妨げる第２の位置との間で移動するように構成された封止ドア、粘性媒体源に連結され且つ粘性媒体が空洞の中へ流れることを可能にするように構成された第１の粘性媒体入口、及び粘性媒体が空洞から流れ出ることを可能にするように構成された第１の粘性媒体出口を更に含むことができる。第１の粘性媒体入口は、粘性媒体の媒体流路内の第１のポイントであり、第１の粘性媒体出口は、媒体流路内の第１のポイントの下流の第２のポイントであり得る。加工対象物ホルダは、媒体流路内の加工対象物が粘性媒体によって加工されるように該加工対象物を保持するように構成され得る。

別の一実施例では、方法が説明され得る。該方法は、空洞と空洞内に配置され且つ加工対象物を受け入れるように構成された加工対象物ホルダとを備えるツール本体の幾何学的形状を特定すること、加工対象物の初期形状を特定すること、粘性媒体の特性を特定すること、空洞内の加工対象物ホルダが加工対象物を受け入れたときの空洞内の粘性媒体の媒体流路を特定すること、及び加工対象物上の粘性媒体の媒体流路の加工特性を特定することを含む。

本発明の範囲は、参照することによってこのセクションに組み込まれる特許請求の範囲によって規定される。以下の１以上の実施態様の詳細な説明を考慮することにより、当業者は、本開示をより完全に理解し、その更なる利点を認識することとなる。これより、まず簡潔に説明される添付の図面を参照する。

本開示の一実施例による、粘性媒体加工ツールを示す。 本開示の一実施例による、ツール本体の前面図を示す。 本開示の一実施例による、２つの部分を含むツール本体の前面図を示す。 本開示の一実施例による、別のツール本体の前面図を示す。 本開示の一実施例による、更なるツール本体の前面図を示す。 本開示の一実施例による、動作中の粘性加工ツールの側面断面図を示す。 本開示の一実施例による、媒体加工ツールの構成を詳細に示すフローチャートである。 本開示の一実施例による、粘性媒体加工ツールの動作を詳細に示すフローチャートである。

本開示の実施例とそれらの利点とは、下記の詳細な説明を参照することにより最もよく理解できる。１以上の図面で示される類似の要素を識別するために類似の参照番号が使用されることを理解するべきである。

粘性媒体流動加工（例えば、砥粒流動加工）及び／又は化学侵食流動加工のためのシステム及び技術が、１以上の実施例に従って本明細書で説明される。そのような加工は、構成要素の内部及び／又は外部を加工することができる。更に、粘性媒体流動加工及び／又は化学侵食流動加工で使用される様々なツールの流路を構成するためのシステム及び技術も説明される。

本明細書で説明されるシステム及び技術は、構成要素の製造、殊に、航空機の構成要素の製造を可能にする。流動加工は膨張なしに内面及び外面の両方のために使用され得るので、そのようなシステム及び技術は、流動加工のより広い用途を可能にする。更に、そのような流動加工は、端部などの所望の幾何学的形状を可能にするように適切に構成され得る。

本明細書で説明されるツールは、加工対象物の外面及び内面の両方の流動加工を可能にするように構成され得る。本明細書で説明されるツールは、加工対象物の外側表面の成形及び／又は加工を可能にするために、加工対象物の外側表面にわたり粘性媒体の流れ又は化学侵食媒体の流れを導くように特に構成された空洞を含む。更に、そのような制御は、残留物、膨張、及び加工対象物の角部の意図せぬ丸めを避けることができる。

本開示の目的のために、粘性媒体加工のために説明されるシステム及び技術は、化学侵食加工のためにも使用され得る。更に、粘性媒体加工と化学侵食加工は、個別に又は組み合せても使用され得る。そのようにして、本明細書で説明されるシステム及び技術は、粘性媒体のみ、化学侵食媒体のみ、又は両方の組み合わせを使用し得る。

例示的な一実施例として、図１は、本開示の一実施例による粘性媒体加工ツールを示している。図１は、装置又はツール１００を示している。それは、ツール本体１０２、及び通信チャネル１２２を介してツール本体１０２と通信可能に接続されたコントローラ１２０を含む。

ツール本体１０２は、空洞１０４を含む。空洞１０４は、加工対象物１０６を保持するように構成され得る。特定の実施例では、加工対象物１０６が、１以上の加工対象物ホルダによって空洞１０４内に保持され得る。加工対象物ホルダは、粘性媒体が空洞１０４を通って流れる間に、実質的に安定した位置で加工対象物１０６を保持することができる。空洞１０４へのアクセスは、封止ドア１１６によって制御される。封止ドア１１６が開いているときに、空洞１０４はアクセス可能であり、したがって、加工対象物１０６を空洞１０４の中へ積み込むことができる。封止ドア１１６が閉じているときに、空洞１０４の中への粘性媒体の流れを除いて、空洞１０４は密封され得る。したがって、封止ドア１１６が閉じているときに、粘性媒体は、空洞１０４内を流れ、加工対象物１０６を加工し且つ／又は成形することができる。

空洞１０４は、粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃ及び粘性媒体出口１１４Ａ‐Ｃに連結されている。図１で示されている一実施例は、３つの粘性媒体入口及び３つの粘性媒体出口を示しているが、他の実施例は、任意の数の粘性媒体入口及び出口を含むことができる。粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃは、１以上の粘性媒体源に連結され、粘性媒体が空洞１０４に入るための１以上の通路を形成することができる。粘性媒体出口１１４Ａ‐Ｃは、粘性媒体が（例えば、加工対象物１０６を加工した後で）空洞１０４から出て粘性媒体を集めることができる１以上の廃棄装置に至るための１以上の通路を形成することができる。

粘性媒体源は、空洞１０４の中へ流れる粘性媒体を供給することができる。図１で示されているように、粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃの各々は、粘性媒体源１０８Ａ‐Ｃのうちの１つに連結されているが、他の実施例は、任意の数の（例えば、１つ、２つ、４つ以上の）粘性媒体源を含むことができる。空洞１０４を出た粘性媒体を受け入れるために、粘性媒体収集器（例えば、粘性媒体収集器１１０Ａ‐Ｃ）が、粘性媒体出口１１４Ａ‐Ｃに連結されている。特定の実施例では、空洞１０４を出た粘性媒体が、粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃを通って再び空洞１０４へ入るように経路指定され得る。

粘性媒体は、１以上の流路を介して空洞１０４を通って流れることができる。粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃのうちの１つは、流路のうちの１つ内の第１のポイントを規定し、粘性媒体出口１１４Ａ‐Ｃのうちの１つは、流路のうちの１つ内の第２のポイントを規定することができる。そのようにして、粘性媒体は、粘性媒体入口１１２Ａ‐Ｃのうちの１つから空洞１０４を通って流れ、加工対象物１０６を成形し、摩耗させ、且つ／又は加工し、粘性媒体出口１１４Ａ‐Ｃのうちの１つへ流れることができる。そのような粘性媒体流路は、粘性媒体の流れが、加工対象物１０６を摩耗させ、形作り、又はさもなければ成形（例えば、加工）することを可能にするように構成され得る。

空洞１０４は、（複数の）媒体流路内に加工対象物１０６を保持するための加工対象物ホルダを含むことができる。加工対象物ホルダは、加工対象物１０６をしっかりと保持することができる。それによって、粘性媒体の流れは、加工対象物１０６を動かすこと又は実質的に動かすこと（例えば、１インチを超える距離の移動を含む）をせず、したがって、粘性媒体の流れは、加工対象物１０６を正確に摩耗させ、形作り、又はさもなければ成形（例えば、加工）するために使用され得る。

ツール本体１０２は、粘性媒体の流れを導くためのシェイピング・ポーション（成形部分）を含むことができる。特定の実施例では、例えば、シェイピング・ポーションが、空洞１０４又はその部分である。そのようにして、空洞１０４は、粘性媒体の流れに影響を与えることができる１以上の特徴を含み得る。そのような特徴は、空洞１０４内の粘性媒体の流れに影響を与え、粘性媒体の流れによるツール１００内の処理の後で、加工対象物１０６が所望の形状と一致するように、加工対象物１０６を摩耗させ、形作り、又はさもなければ成形（例えば、加工）することができる。

空洞１０４内の粘性媒体の流れは、ツール１００の他の動作と共に、コントローラ１２０によって制御され得る。コントローラ１２０は、例えば、シングルコアプロセッサ（若しくはシングルコアマイクロプロセッサ）又はマルチコアプロセッサ（若しくはマルチコアマイクロプロセッサ）、マイクロコントローラ、論理デバイス、信号処理デバイス、実行可能指示命令を記憶するためのメモリ（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、又は他の指示命令）、及び／又は本明細書で説明される様々な動作の何れかを実行するための任意の要素を含んでもよい。様々な実施例では、コントローラ１２０及び／又はその関連する動作が、単一のデバイスとして、又は、コントローラ１２０を集合的に構成するための（例えば、データ接続１２２を介するなどして、１以上の通信チャネルと通じるなどして、アナログ、有線、又は無線接続を通じて通信可能にリンクされた）複数のデバイスとして実装されてもよい。

コントローラ１２０は、データ及び情報を記憶するための１以上のメモリ構成要素又はデバイスを含み得る。メモリは、揮発性及び不揮発性のメモリを含み得る。このようなメモリの例は、RAM（ランダムアクセスメモリ）、ROM（リードオンリーメモリ）、EEPROM（電気的消去可能リードオンリーメモリ）、フラッシュメモリ、又は他の種類のメモリを含む。特定の実施例では、コントローラ１２０が、センサ及び／又はオペレータ（例えば、飛行乗務員）の入力に応じた制御アルゴリズムの実施及び実行を含む、本明細書で説明される様々な方法及びプロセスを実行するために、メモリ内に記憶された指示命令を実行するように適合され得る。したがって、コントローラ１２０は、ツール１００の動作のための指示命令を記憶することができ、更に、適切なタイミングでツール１００の様々な構成要素の動作のためにそれらに指示命令を提供することができる。

コントローラ１２０は、データ接続１２２を介してツール１００と通信可能に接続されている。データ接続１２２は、アナログ、有線、又は、Bluetooth、WiFi、近距離無線通信などの、若しくはインターネットサービスプロバイダ若しくはデータ接続（例えば、３Ｇ、４Ｇ、LTE、若しくは他の接続）を介するなどした、無線接続のうちの１以上を含むことができる。したがって、データ接続１２２は、任意の接続であり得る。

図２は、本開示の一実施例による、ツール本体の前面図を示している。図２は、一体成形されたツール本体２００を示している。ツール本体２００は、本体部分２０２及び空洞２０４を含む。空洞２０４は、本体部分２０２内の空間（void）である。空洞２０４は、加工対象物を受け入れるように構成され得る。

空洞２０４は、空洞２０４内の粘性媒体の流れを制御するように構成された１以上の特徴を含み得る。例えば、空洞２０４は、１以上の突出、空洞、空間、及び／又は空洞２０４内で保持された任意の加工対象物の周りで粘性媒体の流れを導く他の特徴を含むことができる。

図３Ａは、本開示の一実施例による、２つの部分を含むツール本体の前面図を示している。ツール本体３００は、スティッフニング・ポーション（強化部分）３０４とシェイピング・ポーション３０６を含む、２つの部分を含むツール３０２である。スティッフニング・ポーション３０４は、シェイピング・ポーション３０６を受け入れて、ツール１００の動作中にシェイピング・ポーション３０６に対する更なる構造的支持を提供するように構成されている。したがって、スティッフニング・ポーション３０４は、シェイピング・ポーション３０６を支持することができる。それによって、ツール１００及び粘性媒体の流れの動作中に、シェイピング・ポーション３０６は望ましくないやり方で膨張しない。

あるそのような実施例では、スティッフニング・ポーション３０４とシェイピング・ポーション３０６は、異なる材料から作られ得るか又は構造的に異なり得る（例えば、スティッフニング・ポーション３０４は格子構造であり、一方、シェイピング・ポーション３０６は固体構造であり得る）。そのような差異は、スティッフニング・ポーション３０４が、粘性媒体と相互作用しないように構成され且つシェイピング・ポーション３０６を支持するように構成されることを可能にする一方で、シェイピング・ポーション３０６が、粘性媒体と相互作用し又は粘性媒体を包含するように構成されることを可能にし得る。

シェイピング・ポーション３０６は、空洞３０８を含むことができる。空洞３０８は、加工対象物、更に粘性媒体の流れを受け入れるように構成され得る。粘性媒体はツール表面を摩耗させることができるので、空洞３０８又はその部分は、消耗し又は摩耗するように構成され、したがって、シェイピング・ポーション３０６は、交換可能に構成され得る。シェイピング・ポーション３０６は、空洞３０８の特徴が最大摩耗レベル未満の摩耗を示しているうちに、交換されるように構成され得る。特定の実施例では、そのような摩耗レベルは、最大摩耗レベルを過ぎた摩耗が存在するならば、粘性媒体の流れによる加工対象物の成形が影響を受けるレベルであり得る。

そのような一実施例では、シェイピング・ポーション３０６が、シェイピング・ポーション３０６の交換を容易にするために、スティッフニング・ポーション３０４から連結解除されるように構成され得る。シェイピング・ポーション３０６は、接着、機械的締結、溶接、又は他の取り付け技術を通じてスティッフニング・ポーション３０４に連結され得る。そして、そのような取り付けは、スティッフニング・ポーション３０４からのシェイピング・ポーション３０６の除去を可能とするために連結解除され得る。

図３Ｂは、本開示の一実施例による、別のツール本体の前面図を示している。図３Ｂは、更なる特徴を有する図３Ａのツール本体３００を示している。そのような更なる特徴は、加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃ、インサート３１２、及びカットアウト（切り欠き）３１４Ａ‐Ｄを含む。

加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃは、加工対象物を保持するように構成されている。加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃの各々は、加工対象物の異なる部分と連結するように構成され得る。したがって、加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃは、空洞３０８内に加工対象物しっかりと保持し、保持されたときに空洞３０８内の加工対象物の実質的な動きを妨げることができる。例えば、加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃは、機械的締結具、角片（angled piece）、クランプ、ピン、及び／若しくは合わせくぎなどの特徴、並びに／又は加工対象物の保持のための他のそのような構成要素若しくはデバイスを含むことができる。図３Ｂで示されている実施例が、加工対象物ホルダ３１０Ａ‐Ｃを含む一方で、他の実施例は、任意の数の加工対象物ホルダを含み得る。

（「摩耗可能部分３１２」とも称される）インサート３１２は、空洞３０８の１以上の特徴と連結するように構成され得る。インサート３１２は、接着、機械的締結、溶接、磁力を介して、又は他の締結技術を通じて、空洞３０８の１以上の特徴に連結され得る。特定の実施例では、空洞３０８が、（例えば、空洞３０８内のカットアウト、空洞３０８内に配置されたスタッド、締結具を受け入れ若しくは締結具と係合するように構成された特徴、及び／又は空洞３０８の１以上の特徴にインサート３１２を受け入れる若しくは連結するように構成されたそのような特徴を通じて）インサート３１２を受け入れるように構成され得る。

インサート３１２は、粘性媒体の流れによって摩耗し、インサート３１２の摩耗が、例えば、摩耗閾値にあるならば又は摩耗閾値を超えるならば、交換されるように構成され得る。特定の実施例では、インサート３１２が、空洞３０８の高摩耗エリアに配置されるように構成され得る。例えば、空洞３０８の鋭い端部は、粘性媒体の流れに曝されたときに高摩耗エリアになり得る。そのようなエリアは、摩耗し且つ／又は定期的に交換されるように構成され得るインサートを受け入れるように構成され得る。特定の更なる実施例では、そのようなインサートが、空洞３０８の残りの部分とは異なる硬度又は弾性を有し得る。例えば、そのようなインサートは、殊に、粘性媒体の流れに対して、空洞３０８の残りの部分よりも摩耗しにくく構成されている。更に、ツール本体３００の他の実施例は、任意の数のインサートを含み得る。

カットアウト３１４Ａ‐Ｄは、シェイピング・ポーション３０６を複数の部材に分割することができる。そのような構成は、シェイピング・ポーション３０６の個々の部材が、例えば、摩耗又は幾何学的な制約に応じて交換されることを可能にし得る。シェイピング・ポーション３０６の異なる部材も、最終的な加工対象物の幾何学的な必要に応じて交換され得る。例えば、ツール本体３００内で異なる最終的な幾何学的形状の加工対象物が成形され、加工対象物の最終的な幾何学的形状に応じて、シェイピング・ポーション３０６の異なる形状の部材が、スティッフニング・ポーション３０４の中へ挿入され得る。

図４は、本開示の一実施例による、更なるツール本体の前面図を示している。図４は、２つの部分を含むツール４０２を含む、ツール本体４００を示している。２つの部分を含むツール４０２は、スティッフニング・ポーション４０４とシェイピング・ポーション４０６を含む。シェイピング・ポーション４０６は、空洞４０８を含む。

空洞４０８は、空洞３０８とは異なる形状である。そのようにして、空洞４０８は、空洞４０８と空洞３０８の形状／幾何学的形状における差異のために、空洞３０８のものとは異なる最終形状の加工対象物を成形するように構成され得る。したがって、加工対象物の異なる最終形状が望まれるならば、異なる形状の空洞が使用され得る。

図５は、本開示の一実施例による、動作中の粘性加工ツールの側面断面図を示している。図５は、空洞５０４、加工対象物ベース５０６、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢ、並びに加工対象物アタッチメント５１０を含む、ツール５００を示している。加工対象物５０２は、加工対象物ベース５０６の上に置かれ、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢによって保持され得る。

加工対象物アタッチメント５１０は、加工対象物５０２の１以上の表面の摩耗を妨げるために、加工対象物５０２に連結され得る。したがって、加工対象物アタッチメント５１０は、加工対象物５０２の角部の望ましくない摩耗及び／又は丸めを妨げるために、加工対象物５０２の表面及び／又は端部に取り付けられ得る。加工対象物アタッチメント５１０は、本明細書で説明される任意の技術を介して連結され得る。そのようにして、加工対象物アタッチメント５１０は、機械的に、接着で、磁気的に、又は他の技術を通じて連結され得る。特定の実施例では、加工対象物アタッチメント５１０が、加工対象物５０２の成形の後で除去可能に構成され得る。そのようにして、加工対象物アタッチメント５１０は、加工対象物アタッチメント５１０なしに、加工対象物５０２が粘性媒体の流れによって摩耗され得る特定のエリアにおいて、加工対象物５０２に対する摩耗を妨げるために犠牲的であり得る。

加工対象物５０２は、加工対象物ベース５０６の上に置かれ、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢによって保持され得る。加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢは、加工対象物５０２を適所に保持するために加工対象物５０２の一部分を覆って置かれ得る。特定の実施例では、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢが、粘性媒体の流れによって成形されない加工対象物５０２の部分を覆って且つ／又はそれらの近傍に置かれ得る。そのようにして、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢは、加工対象物５０２のそのような部分が粘性媒体の流れによって意図せぬ摩耗を被らないようにも保護し得る。加工対象物ベース５０６、加工対象物ホルダ５０８Ａ及びＢ、並びに加工対象物アタッチメント５１０は、加工対象物５０２と類似した若しくは同一の材料から作られ、且つ／又は加工対象物５０２とは異なる（例えば、より硬い）材料から作られ得る。

粘性媒体の流れは、例えば、粘性媒体流路５１２を通って空洞５０４内を流れることができる。空洞５０４は、粘性媒体の流れからの空洞５０４の摩耗を妨げる又は遅くするために、コーティング５０４Ａを含むことができる。コーティング５０４Ａは、硬化コーティング、材料処理（例えば、ショットピーニング）、めっき、空洞５０４の１以上の部分上に配置された硬質材料の層、又は粘性媒体の流れからの空洞５０４の摩耗を妨げる若しくは遅くするための他のそのような技術であり得る。

粘性媒体の流れは、粘性媒体流路５１２又は空洞５０４内の（図示せぬ）他の流路に従って流れることができる。粘性媒体流路５１２の部分は、加工対象物５０２の部分を覆って通過することができ、したがって、加工対象物５０２を加工し、摩耗させ、又はさもなければ成形することができる。空洞５０４は、粘性媒体の流れを導くように構成された特徴を含み得る。特徴は、角部の望ましくない丸め、残留物の蓄積、及び／又は粘性媒体の流れの他の望ましくない副作用なしに、加工対象物５０２の外側表面の成形及び／又は加工を可能にし得る。

加工対象物５０２を成形するために使用される粘性媒体の流れは、所定の流量及び／若しくは圧力又は複数の所定の流量及び／若しくは圧力（例えば、異なる時点での異なる流量）、加工時間、並びに／又は使用される１以上の粘性媒体（例えば、異なる流量で加工対象物５０２を摩耗させることができる粘性媒体が、加工の異なるポイントで使用され得る）などの、所定の特性を含むことができる。したがって、そのようなプロセスは、第１の期間に第１の圧力で第１の粘性媒体を流すこと、及び、その後に、第２の期間に第２の圧力で流れることとなる第２の粘性媒体に切り替えることを含み得る。

そのような所定の特性は、ツール５００の動作の前の解析を通じて特定され得る。例えば、ツール５００の幾何学的形状及び特性並びに使用される粘性媒体は、例えば、数値流体力学（CFD）によってモデル化され得る。少なくとも加工対象物５０２の初期形状と空洞５０４及び空洞５０４内の構成要素の幾何学的形状とに基づいて、流量及び／若しくは圧力、加工時間、使用される粘性媒体などの特性、並びに／又は他の特性が、粘性媒体の流れが加工対象物５０２を成形して所望の最終形状を呈することができるように特定され得る。その後、そのような特性が使用されて、ツール５００を動作させ、可能性としては、そのような特性が必要に応じて調整され得る。

図６は、本開示の一実施例による、媒体加工ツールの構成を詳細に示すフローチャートである。図６で詳細に示されているステップのうちの１つ、一部、又は全部は、特定の設計技術を使用して実行され得る。例えば、加工特性及び流れ特性などの粘性媒体の流れに関する特性が、CFDを通じて特定され得る。更に、ブロック６０２で詳細に示されているように、加工対象物の幾何学的形状は、加工対象物の最終三次元形状に到達することができるように、例えば、コンピュータ支援設計（CAD）によって特定される。様々な実施例では、ブロック６０２が、加工対象物の初期形状及び／又は中間形状及び／又は最終形状を特定することを含み得る。加工対象物の初期形状は、加工対象物が先ず空洞内に置かれたときの加工対象物の幾何学的形状であり得る。加工対象物の最終形状は、粘性流動加工が実行された後の加工対象物の所望の幾何学的形状であり得る。

ブロック６０２で加工対象物の最終形状が特定された後で、ツールの特性が特定され得る。そのような特性は、複数の異なる特性を含み得る。例えば、ブロック６０４では、使用されるべき粘性媒体が特定され得る。粘性媒体は、粘度、摩耗性、コスト、流量、スループット、加工対象物の所望の幾何学的形状、加工対象物の材料、及び／又は他のそのような要因などの、要因に基づいて選択され得る。したがって、例えば、より軟らかい材料から作られた加工対象物は、より摩耗性が低い粘性媒体を用いて成形され得る。一方で、より硬い材料から作られた加工対象物は、より摩耗性が高い粘性媒体を用いて成形され得る。

ブロック６０６では、粘性媒体流路が特定され得る。粘性媒体流路は、加工特性及び／又は加工対象物に対して望まれる加工の量に基づいて特定され得る。例えば、加工されることが要求される多くの量を含む初期加工対象物は、したがって、摩耗性粘性媒体を含む媒体の流れ、及び加工対象物にわたるそのような媒体の流れを積極的に導く（例えば、加工対象物の表面を覆って大量の媒体の流れを導く且つ／又は高い圧力及び／若しくは流量で媒体の流れを導く）媒体流路を必要とし得る。より少ない加工を必要とする他の加工対象物は、加工対象物にわたって媒体の流れをより消極的に導く（例えば、加工対象物の表面を覆ってより少ない量の媒体の流れを導く且つ／又はより低い圧力及び／若しくは流量で媒体の流れを導く）媒体流路を含み得る。特定の実施例では、加工対象物の異なる部分での加工対象物の加工の異なる速度を可能にするために、媒体流路内の媒体の流れが変更され得る（例えば、媒体流路の特定の部分は、より高い流量及び／又は圧力を含み得る）。

ブロック６０８では、空洞の幾何学的形状が特定され得る。空洞のサイズは、少なくとも、空洞内に加工対象物を受け入れるように構成されるように設定され得る。そのような幾何学的形状は、空洞内の粘性媒体の流れに影響を与え得る。例えば、空洞の１以上の特徴は、加工対象物に向けて、加工対象物の周りで、加工対象物から離れるように、粘性媒体を導き、粘性媒体の流れをスピードアップ若しくはスローダウンさせ、粘性媒体の圧力を高め若しくは低減させ、特定の流路若しくは特性の流れを生成し、又は他のやり方で粘性媒体の流れに影響を与えることができる。空洞の中へ及び空洞の外への粘性媒体の流れのためのインレット（入口）及びアウトレット（出口）の位置決め及び数も、ブロック６０８で特定され得る。多数のインレット及び／又はアウトレットを含むことは、空洞内の粘性媒体の流れを更に微調整することができる。

様々な実施例では、ブロック６０４、６０６、及び／又は６０８が、個別に実行され得るか且つ／又はプロセス内の１つのステップの中へ組み込まれ得る。例えば、別の一実施例では、ブロック６０４で粘性媒体の選択が先ず実行され得る。粘性媒体が選択された後で、粘性媒体流路、空洞の幾何学的形状、及び粘性媒体流路を通って空洞内を流れるときの粘性媒体の加工特性が共に特定され得る。

加工対象物の幾何学的形状、粘性媒体、粘性媒体流路、加工の所望のレベル、及び空洞が、ブロック６０２‐６０８で特定された後で、加工プロセスの出力（６１０）が解析され得る。そのような解析は、例えば、CFDを通じて実行され得る。加工対象物の幾何学的形状、粘性媒体、粘性媒体流路、及び空洞の幾何学的形状は、CFD及び／又は他のそのような技術でモデル化され、その後、粘性媒体の流れがシミュレートされ得る。シミュレーションの結果は、粘性媒体の流れによる加工及び／又は摩耗の量、加工対象物の膨張の量、粘性媒体の流れによる（例えば、摩擦からの）粘性媒体、加工対象物、及び／又は空洞の温度、使用される粘性媒体の量、空洞及び／又は使用される様々なアタッチメント及び／又はホルダ、並びに／又は幾つかの要因を出力することができる。そのような要因は、ブロック６１２‐６１６で解析され得る。

ブロック６１２‐６１６では、加工対象物の膨張又は歪、粘性媒体、加工対象物、及び／又は空洞の温度、粘性媒体による加工対象物の加工及び／又は摩耗の量、空洞及び／又はアタッチメント及び／又はホルダの摩耗の量、並びに／又は他のそのような要因が解析され得る。全てのそのような要因は、閾値量を含み得る。例えば、粘性媒体、加工対象物、及び／又は空洞の最大膨張量、最大許容温度、加工対象物に要求される加工及び／又は摩耗の範囲、並びに／又は空洞及び／若しくはアタッチメントの許容可能な摩耗の閾値量が存在し得る。例えば、加工対象物の初期形状が、粘性媒体の特性、粘性媒体流路、及び空洞の幾何学的形状、更には、加工対象物の初期形状が加工対象物の所望の幾何学的形状に成形され得るか否かを判定するための他の動作パラメータ（例えば、流量、圧力、動作時間）と共に解析され得る。

更に、加工対象物上の残留物の堆積の量も特定されて閾値量と比較され得る。任意のそのような要因が許容可能な閾値を超えているならば、加工対象物の幾何学的形状、粘性媒体、粘性媒体流路、所望の加工特性、空洞の幾何学的形状、及び／又は他のそのような要因が、ブロック６０２‐６０８で調整され得る。

したがって、ブロック６０２‐６１６で詳細に説明されているプロセスは、ツール及び／又は空洞の幾何学的形状、粘性媒体の流れの流れ特性、並びにどのように粘性媒体が加工対象物と相互作用するかを、素早く解析するために使用され得る。その後、そのような技術は、許容可能なパラメータに従って加工対象物が成形されることを可能とするツール及び／又は空洞の幾何学的形状に到達するために使用され得る。粘性媒体の流れは、それが接触する全ての表面を摩耗させる傾向があるので、そのようなプロセスは、意図せぬ誤差（例えば、角部の丸め）を生成することなしに加工対象物が意図された最終形状に成形されることとなるようにツールが作られることを可能にする。

加工対象物は、加工対象物の特定の部分が、特定の加工／成形パラメータの観点から、加工対象物で実行される後処理（例えば、穿孔、更なる部分の溶接、及び／又は他のそのような処理）などの、加工／成形プロセス中に除去されるべき多かれ少なかれ余剰な材料を含むような、加工／成形プロセスを受け入れるように設計され得る。したがって、加工対象物は、流動加工の前、間、又は後の更なる成形を受けることができる。

したがって、意図された最終形状は、更なる材料を有する表面を含むことができ、更なる材料は、所望の部分形状に到達するために（例えば、処理後の加工によって）除去され得る。意図された最終形状は、最終部分よりも少ない材料を有する表面も含み得る。そして、更なる材料が、所望の部分形状に到達するために後処理中に追加（例えば、溶接、機械的に締結、及び／又は接合）され得る。更に、（例えば、任意の流動加工が実行される前に）加工対象物の初期形状は、流動加工及び後処理加工によって部分的に又は完全に加工され得る余剰の材料を有する幾何学的形状を含むことができる。特定の実施例では、特定の表面の加工は、流動加工中に実行され得る。

ツールの解析が、本明細書で説明される解析要因が閾値に従った許容可能なパラメータ内あると判定したならば、該プロセスは、ブロック６１８へ進むことができ、ツールが製造される。その後、ツールは、様々な機構（例えば、粘性媒体源）に連結され、加工対象物の最終形状を製造するために動作可能であり得る。

図７は、本開示の一実施例による、粘性媒体加工ツールの動作を詳細に示すフローチャートである。ブロック７０２では、加工対象物が、ツールの空洞内に配置され、加工対象物ホルダによって保持される。

ブロック７０４では、ツールが、例えば、任意の加工対象物アタッチメントを取り付けること、空洞への任意のドアを閉じること、粘性媒体源をツールに連結すること、及び他のそのような準備によって、動作のために準備され得る。

ブロック７０６では、粘性媒体の流れが、ツールに供給されて空洞の中へ流れ得る。粘性媒体の流れは、ブロック７０８で、加工対象物を加工し成形することができる。したがって、粘性媒体は、加工対象物を最終形状へ成形することができる。特定の実施例では、最終形状が、粘性媒体の流れによる加工の終点であり得る。そして、他の後処理ステップ（例えば、穿孔、更なる構成要素の取付け、面取り、デバリング、及び／又は端部の丸め）も、粘性媒体による加工の後に実行され得る。

ブロック７１０では、粘性媒体の流れが停止した後で、加工対象物が空洞から除去され得る。その後、加工対象物は、完全に加工され得るか又は後処理のための準備ができている。その後、インサート、アタッチメント、ホルダ、空洞、及び／又はツールの他の構成要素が、ブロック７１２でチェックされ得る。許容可能な閾値を超えた摩耗を示す構成要素は、ブロック７１４で交換され得る。

更に、本開示は以下の条項による実施例を含む。
条項１
空洞（１０４）、及び、前記空洞（１０４）内に配置され且つ加工対象物（１０６）を受け入れるように構成された加工対象物ホルダ（５０８）を備えるツール本体（１０２）と、
前記空洞へのアクセスを可能にする第１の位置と前記空洞へのアクセスを妨げる第２の位置との間で移動するように構成された封止ドア（１１６）と、
媒体源（１０８Ａ）に連結され且つ媒体が前記空洞（１０４）の中へ流れることを可能にするように構成された第１の媒体入口（１１２Ａ）と、
前記媒体が前記空洞（１０４）から流れ（７０６）出ることを可能にするように構成された第１の媒体出口（１１４Ａ）と、
を備え、
前記第１の媒体入口（１１２Ａ）が、前記媒体の媒体流路（５１２）内の第１のポイントであり、前記第１の媒体出口（１１４Ａ）が、前記媒体流路（５１２）内の前記第１のポイントの下流の第２のポイントであり、
前記加工対象物ホルダ（５０８）が、前記媒体によって加工され（７０８）るように前記加工対象物（１０６）を前記媒体流路（５１２）内で保持するように構成されている、装置（１００）。
条項２
前記ツール本体（１０２）が、
前記空洞（３０８）を備えたシェイピング・ポーション（３０６）、及び
前記シェイピング・ポーション（３０６）を受け入れ且つ前記シェイピング・ポーション（３０６）を補強するように構成されたスティッフニング・ポーション（３０４）を更に備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項３
前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記スティッフニング・ポーション（３０４）から除去可能であるように構成されている、条項２に記載の装置（１００）。
条項４
前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記空洞（３０８）内で前記媒体流路（５１２）に影響を与えるように構成されている、条項３に記載の装置（１００）。
条項５
前記加工対象物ホルダ（５０８）が、前記シェイピング・ポーション（３０６）に連結されている、条項２に記載の装置（１００）。
条項６
前記ツール本体（１０２）が、前記空洞（１０４）内に配置され且つ前記加工対象物ホルダ（３１０）とは独立して前記空洞（１０４）から除去されるように構成された摩耗可能部分（３１２）を更に備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項７
前記ツール本体（１０２）が第１の材料から作られ、少なくとも前記空洞（１０４）が前記第１の材料上に配置された硬化コーティング（５０４Ａ）を更に備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項８
媒体が前記空洞（１０４）の中へ流れることを可能にするように構成された第２の媒体入口（１１２Ｂ）、及び
媒体が前記空洞（１０４）から流れ出ることを可能にするように構成された第２の媒体出口（１１４Ｂ）を更に備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項９
前記媒体が、粘性媒体及び／又は化学侵食媒体である、条項１に記載の装置（１００）。
条項１０
前記空洞（１０４）が、前記媒体流路に影響を与えるように構成された特徴を備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項１１
前記媒体源（１０８Ａ）を更に備える、条項１に記載の装置（１００）。
条項１２
前記媒体源（１０８Ａ）と通信可能に接続されたコントローラ（１２０）を更に備え、前記コントローラが、前記媒体源（１０８Ａ）に所定の時間だけ前記媒体を前記空洞（１０４）の中へ流させ（７０６）るように構成されている、条項１１に記載の装置（１００）。
条項１３
条項１に記載の装置（１００）を使用する方法であって、
加工対象物（１０６）が前記加工対象物ホルダ（５０８）によって保持されるように前記加工対象物（１０６）を位置決めすること（７０２）、
前記封止ドア（１１６）を前記第２の位置へ移動させること、
前記媒体を前記空洞（１０４）の中へ流すこと（７０６）、及び
前記媒体流路（５１２）を通って流れる前記媒体を用いて前記加工対象物（１０６）を加工すること（７０８）を含む、方法。
条項１４
前記ツール本体（１０２）が、前記空洞（１０４）を備えたシェイピング・ポーション（３０６）、及び前記シェイピング・ポーション（３０６）を受け入れ且つ前記シェイピング・ポーション（３０６）を補強するように構成されたスティッフニング・ポーション（３０４）を更に備え、前記方法が更に、
前記シェイピング・ポーション（３０６）の摩耗が摩耗閾値を超えたと判定すること（７１２）、
前記シェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）から除去すること（７１４）、及び
前記摩耗閾値未満の摩耗を有する第２のシェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）に連結すること（７１４）を含む、条項１３に記載の方法。
条項１５
加工される加工対象物の形状を特定すること（６１０）、
前記加工される加工対象物の形状を特定したこと（６１０）に応じて、異なる幾何学的形状の複数のシェイピング・ポーションから前記シェイピング・ポーション（３０６）を選択すること、及び
前記シェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）に連結すること（７０２）を更に含む、条項１４に記載の方法。
条項１６
空洞（１０４）と前記空洞（１０４）内に配置され且つ加工対象物（１０６）を受け入れるように構成された加工対象物ホルダ（５０８）とを備えるツール本体の幾何学的形状を特定すること（６０８）、
前記加工対象物（１０６）の初期形状を特定すること（６０２）、
媒体の特性を特定すること（６０４）、
前記空洞（１０４）内の前記加工対象物ホルダ（５０８）が前記加工対象物（１０６）を受け入れたときの前記空洞（１０４）内の前記媒体の媒体流路を特定すること（６０６）、及び
前記加工対象物（１０６）上の前記媒体の前記媒体流路（５１２）の加工特性を特定すること（６０６）を含む、方法。
条項１７
前記ツール本体の前記幾何学的形状を特定すること（６０８）が、前記ツール本体（１０２）のシェイピング・ポーション（３０６）の形状を特定することを含み、前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記媒体流路（５１２）内に配置されるように構成され且つ前記媒体流路（５１２）に影響を与えるように構成されている、条項１６に記載の方法。
条項１８
前記ツール本体の前記幾何学的形状を特定すること（６０８）が、前記シェイピング・ポーション（３０６）の摩耗可能部分（３１２）の幾何学的形状を特定することを更に含み、前記方法が更に、
前記摩耗可能部分（３１２）上の前記媒体の前記媒体流路（５１２）の加工特性を特定すること（６０６）を更に含む、条項１７に記載の方法。
条項１９
前記加工特性を特定すること（６０６）が、前記加工対象物の第１の部分からの侵食の量が第１の侵食閾値を超えていると判定すること（６１０）、及び／又は、前記加工対象物の第１の部分の膨張が第１の膨張閾値未満であると判定すること（６１２）を含み、前記媒体流路（５１２）を特定することが、前記加工対象物ホルダ（３１０）に対する媒体入口（１１２）の配置を特定することを含む、条項１６に記載の方法。
条項２０
前記加工対象物の最終形状と前記媒体の前記特性とから前記空洞の空洞形状を特定することを更に含む、条項１６に記載の方法。

上記の実施例は、本発明を例示するものであって、限定するものではない。本発明の原則に従って数多くの修正例及び変形例が可能であることも理解するべきでる。したがって、本発明の範囲は下記の請求項によってのみ定義されるものである。

Claims (15)

1. 空洞（１０４）、及び、前記空洞（１０４）内に配置され且つ加工対象物（１０６）を受け入れるように構成された加工対象物ホルダ（５０８）を備えるツール本体（１０２）と、
   前記空洞へのアクセスを可能にする第１の位置と前記空洞へのアクセスを妨げる第２の位置との間で移動するように構成された封止ドア（１１６）と、
   媒体源（１０８Ａ）に連結され且つ媒体が前記空洞（１０４）の中へ流れることを可能にするように構成された第１の媒体入口（１１２Ａ）と、
   前記媒体が前記空洞（１０４）から流れ（７０６）出ることを可能にするように構成された第１の媒体出口（１１４Ａ）と、
   を備え、
   前記第１の媒体入口（１１２Ａ）が、前記媒体の媒体流路（５１２）内の第１のポイントであり、前記第１の媒体出口（１１４Ａ）が、前記媒体流路（５１２）内の前記第１のポイントの下流の第２のポイントであり、
   前記加工対象物ホルダ（５０８）が、前記媒体によって加工され（７０８）るように前記加工対象物（１０６）を前記媒体流路（５１２）内で保持するように構成されている、装置（１００）。
2. 前記ツール本体（１０２）が、
   前記空洞（３０８）を備えたシェイピング・ポーション（３０６）、及び
   前記シェイピング・ポーション（３０６）を受け入れ且つ前記シェイピング・ポーション（３０６）を補強するように構成されたスティッフニング・ポーション（３０４）を更に備える、請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記スティッフニング・ポーション（３０４）から除去可能であるように構成されている、請求項２に記載の装置（１００）。
4. 前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記空洞（３０８）内で前記媒体流路（５１２）に影響を与えるように構成されている、請求項２又は３に記載の装置（１００）。
5. 前記ツール本体（１０２）が、前記空洞（１０４）内に配置され且つ前記加工対象物ホルダ（３１０）とは独立して前記空洞（１０４）から除去されるように構成された摩耗可能部分（３１２）を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１００）。
6. 媒体が前記空洞（１０４）の中へ流れることを可能にするように構成された第２の媒体入口（１１２Ｂ）、及び
   媒体が前記空洞（１０４）から流れ出ることを可能にするように構成された第２の媒体出口（１１４Ｂ）を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１００）。
7. 前記媒体源（１０８Ａ）と通信可能に接続されたコントローラ（１２０）を更に備え、前記コントローラが、前記媒体源（１０８Ａ）に所定の時間だけ前記媒体を前記空洞（１０４）の中へ流させ（７０６）るように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１００）。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１００）を使用する方法であって、
   加工対象物（１０６）が前記加工対象物ホルダ（５０８）によって保持されるように前記加工対象物（１０６）を位置決めすること（７０２）、
   前記封止ドア（１１６）を前記第２の位置へ移動させること、
   前記媒体を前記空洞（１０４）の中へ流すこと（７０６）、及び
   前記媒体流路（５１２）を通って流れる前記媒体を用いて前記加工対象物（１０６）を加工すること（７０８）を含む、方法。
9. 前記ツール本体（１０２）が、前記空洞（１０４）を備えたシェイピング・ポーション（３０６）、及び前記シェイピング・ポーション（３０６）を受け入れ且つ前記シェイピング・ポーション（３０６）を補強するように構成されたスティッフニング・ポーション（３０４）を更に備え、前記方法が更に、
   前記シェイピング・ポーション（３０６）の摩耗が摩耗閾値を超えたと判定すること（７１２）、
   前記シェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）から除去すること（７１４）、及び
   前記摩耗閾値未満の摩耗を有する第２のシェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）に連結すること（７１４）を含む、請求項８に記載の方法。
10. 加工される加工対象物の形状を特定すること（６１０）、
    前記加工される加工対象物の形状を特定したこと（６１０）に応じて、異なる幾何学的形状の複数のシェイピング・ポーションから前記シェイピング・ポーション（３０６）を選択すること、及び
    前記シェイピング・ポーション（３０６）を前記スティッフニング・ポーション（３０４）に連結すること（７０２）を更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 空洞（１０４）と前記空洞（１０４）内に配置され且つ加工対象物（１０６）を受け入れるように構成された加工対象物ホルダ（５０８）とを備えるツール本体の幾何学的形状を特定すること（６０８）、
    前記加工対象物（１０６）の初期形状を特定すること（６０２）、
    媒体の特性を特定すること（６０４）、
    前記空洞（１０４）内の前記加工対象物ホルダ（５０８）が前記加工対象物（１０６）を受け入れたときの前記空洞（１０４）内の前記媒体の媒体流路を特定すること（６０６）、及び
    前記加工対象物（１０６）上の前記媒体の前記媒体流路（５１２）の加工特性を特定すること（６０６）を含む、方法。
12. 前記ツール本体の前記幾何学的形状を特定すること（６０８）が、前記ツール本体（１０２）のシェイピング・ポーション（３０６）の形状を特定することを含み、前記シェイピング・ポーション（３０６）が、前記媒体流路（５１２）内に配置されるように構成され且つ前記媒体流路（５１２）に影響を与えるように構成されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ツール本体の前記幾何学的形状を特定すること（６０８）が、前記シェイピング・ポーション（３０６）の摩耗可能部分（３１２）の幾何学的形状を特定することを更に含み、前記方法が更に、
    前記摩耗可能部分（３１２）上の前記媒体の前記媒体流路（５１２）の加工特性を特定すること（６０６）を更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記加工特性を特定すること（６０６）が、前記加工対象物の第１の部分からの侵食の量が第１の侵食閾値を超えていると判定すること（６１０）、及び／又は、前記加工対象物の第１の部分の膨張が第１の膨張閾値未満であると判定すること（６１２）を含み、前記媒体流路（５１２）を特定することが、前記加工対象物ホルダ（３１０）に対する媒体入口（１１２）の配置を特定することを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記加工対象物の最終形状と前記媒体の前記特性とから前記空洞の空洞形状を特定すること（６０８）を更に含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。