JP2021161538A - ２材料積層造形による保護マスクおよび関連方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コーティングが阻止材料を跨ぐことを防止し、コーティングの残りの部分に亀裂が生じることを低減または防止する。
【解決手段】部品（１０２）用の保護マスク（１００）であって、部品（１０２）が自身の表面（１０６）に複数の開口部（１０４）を備える、保護マスク（１００）が提供される。保護マスク（１００）は、複数の開口部（１０４）のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的に取り付け部材（１２０）を備える。各取り付け部材（１２０）は水溶性材料（１６０）を含む。マスキング部材（１３０）は、少なくとも２つの取り付け部材（１２０）を結合する。マスキング部材（１３０）は非水溶性材料（１６２）を含む。各取り付け部材（１２０）は水溶性材料（１６０）の第１の複数の一体層を含み、マスキング部材（１３０）は非水溶性材料（１６２）の第２の複数の一体層を含む。保護マスク（１００）は、２材料積層造形システム（１５０）によって作製され得る。関連方法も提供される。
【選択図】図１

Description

本開示は、概して部品製造に関し、より詳細には、部品の表面にある開口部を覆うための保護マスクに関する。保護マスクは、一方が水溶性材料から作られる２つの部材を備える。両方の部材とも積層造形によって形成される。

工業部品は、部品を仕上げるために、製造後に様々なプロセスを受けることがある。一例では、部品は、部品の表面に金属ショットなどのピーニング材料を衝突させるショットピーニングを受けることがある。別の例では、部品は、部品が使用される過酷な環境から下にある材料を保護するために保護層でコーティングされることがある。例えば、使用中にタービンロータブレードを高温から保護するために、タービンロータブレードの外面に遮熱コーティング（ＴＢＣ）が塗布されることがある。

一部の部品は、その表面に、形成後の処理の際に保護される必要がある開口部を備える場合がある。例えば、タービンロータブレードは、冷却通路、すなわち部品の表面にある開口部を介して部品の外面に通気する様々な内部冷却回路を備える場合がある。冷却通路は、自身が存在する内部構造を冷却するために、および／または部品の外面にわたって冷却膜を形成するために設けられ得る。

開口部を保護するために様々な機構が使用される。場合によっては、プラグなどの取り外し可能な材料を開口部の中または上に設けて、例えばコーティングがその上に塗布されるときにそれらが埋まるのを防ぐことができる。取り外し可能な材料は、コーティングが開口部に入るのを阻止するが、取り外し可能な材料および／またはその上のコーティングを最終的に除去しなければならないため、製造の時間および複雑さを増大させる。例えば、各開口部は、阻止材料を除去しなければならず、これは時間がかかるものになり得る。さらに、コーティングは、典型的には阻止材料の上に塗布されるが、阻止材料および／または開口部を露出させるために阻止材料の上から除去される必要がある。コーティングは阻止材料を跨ぐため、コーティングを除去することは、コーティングの残りの部分、例えばＴＢＣに広範な亀裂を引き起こす場合があり、これにより部品が使用不可能になる、または広範な追加の処理を必要とする場合がある。ピーニングプロセス後に阻止材料を除去することは、阻止材料がプロセスによって部品の材料に固着する場合に特に困難であり得る。他の手法は、開口部を保護するためにオーバーハングなどの阻止機構を使用する。場合によっては、オーバーハングは除去され、その場合、取り外し可能な阻止材料に対するのと同様の課題を提示する。他の場合には、オーバーハングは部品の一体部分として残る。この後者の場合、部品の複雑さが増し、部品の性能はオーバーハングに対応するために犠牲にされ得る。手法にかかわらず、部品の表面にある開口部を保護するための現在のプロセスは、保護マスクのみを形成および／または除去することが極めて複雑になり得るという点で困難であり得る。

積層造形（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＡＭ）は、材料の除去ではなく、材料の連続的な層形成により部品を製造する多種多様なプロセスを含む。そのため、積層造形では、いかなる種類の工具、金型、または固定具も使用することなく、かつ材料をほとんどまたは全く無駄にすることなく、複雑な幾何学的形状を作成することができる。材料の固体ビレットから構成要素を機械加工して、その大半を切断して廃棄するのではなく、積層造形では、構成要素を成形するために必要となる材料のみが使用される。したがって、タービンロータブレードなどの多くの工業部品は、積層造形によって製造される。積層造形の進歩により、２つの異なる材料を使用してプリントすることができるシステムがもたらされている。

本開示の第１の態様は、部品用の保護マスクであって、部品が自身の表面に複数の開口部を備え、保護マスクが、複数の開口部のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的にある取り付け部材であって、各取り付け部材が水溶性材料を含む、取り付け部材と、少なくとも２つの取り付け部材を結合するマスキング部材であって、マスキング部材が非水溶性材料を含む、マスキング部材とを備え、各取り付け部材が水溶性材料の第１の複数の一体層を含み、マスキング部材が非水溶性材料の第２の複数の一体層を含む、部品用の保護マスクを提供する。

本開示の第２の態様は、積層造形（ＡＭ）構造体であって、自身の表面に複数の開口部を備える部品と、部品用の保護マスクであって、部品が自身の表面に複数の開口部を備え、保護マスクが、複数の開口部のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的にある取り付け部材であって、各取り付け部材が水溶性材料を含む、取り付け部材と、少なくとも２つの取り付け部材を結合するマスキング部材であって、マスキング部材が非水溶性材料を含む、マスキング部材とを備え、各取り付け部材が水溶性材料の第１の複数の一体層を含み、マスキング部材が非水溶性材料の第２の複数の一体層を含み、各取り付け部材およびマスキング部材が、少なくとも２つの材料積層造形システムを使用して形成される、部品用の保護マスクとを備える、積層造形（ＡＭ）構造体を提供する。

本開示の第３の態様は、部品の表面にある複数の開口部のうちの少なくとも２つの中に少なくとも部分的に取り付け部材を選択的に生成するために、水溶性流体材料を層ごとに所定の経路で第１に順次分配するステップと、少なくとも２つの取り付け部材を結合するマスキング部材を選択的に生成するために、層ごとに所定の経路で非水溶性流体材料を第２に順次分配するステップとを含む、方法を提供する。

本開示の例示的な態様は、本明細書で説明される問題および／または検討されていない他の問題を解決するように設計されている。

本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて本開示の様々な態様の以下の詳細な説明を読めばより容易に理解されるはずである。

本開示の実施形態による、部品上に保護マスクを含む積層造形（ＡＭ）構造体の斜視図である。 本開示の実施形態による、部品上に保護マスクを含むＡＭ構造体の拡大側面図である。 本開示の他の実施形態による、部品上に保護マスクを含むＡＭ構造体の拡大側面図である。 本開示の実施形態による、保護マスクの取り付け部材を順次形成するステップの側面図である。 本開示の実施形態による、保護マスクのマスキング部材を順次形成するステップの側面図である。 本開示の実施形態による、コーティングをＡＭ構造体に塗布するステップの拡大側面図である。 本開示の実施形態による、ＡＭ構造をショットピーニングするステップの拡大側面図である。 本開示の実施形態による、取り付け部材を溶解するステップの拡大側面図である。

本開示の図面は、必ずしも原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを図示することを意図されており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面では、類似する符号は、図面間で類似する要素を表す。

最初の問題として、本技術を明確に説明するために、関連する構成要素を参照して説明するときに特定の専門用語を選択することが必要になる。一般的な工業専門用語は、その受け入れられている意味と可能な限り同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照され得ることが当業者には理解されよう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素を含んでもよく、別の文脈において複数の構成要素から構成されるとして言及されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で言及されてもよい。以下に記載のように、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則通りに使用することができる。「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。

本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図されている。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「場合により（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含む。

ある要素または層が別の要素または層に対して「上に」、「係合される」、「接続される」、または「結合される」と言及される場合には、他の要素または層に対して直接上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が別の要素または層に対して「直接上に」、「直接係合される」、「直接接続される」、または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「〜の間に」に対して「直接〜の間に」、「〜に隣接して」に対して「直接〜に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。

上述のように、本開示は、部品用の保護マスクであって、部品が自身の表面に複数の開口部を備える、部品用の保護マスクを提供する。保護マスクは、複数の開口部のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的に取り付け部材を備える。各取り付け部材は水溶性材料を含む。マスキング部材は、少なくとも２つの取り付け部材を結合する。マスキング部材は非水溶性材料を含む。各取り付け部材は、水溶性材料の第１の複数の一体層を含み、マスキング部材は、非水溶性材料の第２の複数の一体層を含む。保護マスクは、２材料積層造形システムによって作製され得る。関連方法も提供される。

積層造形（ＡＭ）は、材料の除去ではなく、材料の連続的な層形成により構成要素を製造する多種多様なプロセスを含む。そのため、積層造形では、いかなる種類の工具、金型、または固定具も使用することなく、かつ材料をほとんどまたは全く無駄にすることなく、複雑な幾何学的形状を作成することができる。材料の固体ビレットから構成要素を機械加工して、その大半を切断して廃棄するのではなく、積層造形では、構成要素を成形するために必要となる材料のみが使用される。積層造形技法は、通常、形成予定の構成要素の三次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを取得するプロセスと、この構成要素を、例えば１８〜１０２マイクロメートル厚の層に電子的にスライスするプロセスと、ベクトル、画像または座標を含み、各層の二次元画像でファイルを作成するプロセスとを含む。次いで、構成要素を異なるタイプの積層造形システムによって構築することができるようにファイルを解釈する準備ソフトウェアシステムにこのファイルがロードされ得る。３Ｄプリンティング、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、およびダイレクトデジタルマニュファクチャリング（ＤＤＭ）の積層造形形式では、材料層を選択的に分配し、例えば、焼結し、形成し、堆積させるなどして構成要素を形成する。

本開示の実施形態によれば、３Ｄプリンティング、より具体的にはマルチヘッド押出機の積層造形技術の進歩は、保護マスクの形成に有利であることが判明した。この技術は、とりわけ、熱溶解積層法（ＦＤＭ）と呼ばれることがある。これらの積層造形プロセスでは、層ごとに所定の経路で流体を選択的に分配することによって物体が構築される。部品および／または分配ヘッド（複数可）は、Ｘ−Ｙ方向に移動することができる。部品および／または分配ヘッド（複数可）はまた、構築物に対応するために垂直方向に移動することができる。使用される材料は、例えば、流体形態の熱可塑性ポリマー、セラミックなどであってもよい。各層が作成されると、部品形状の各二次元スライスが硬化する。材料は、自然に硬化されるのであってもよいし、例えば、冷却、加熱、または紫外線露光を使用して硬化されてもよい。

保護される部品は、従来の切削（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）技法によって形成することができるが、積層造形を使用して構築することもできる。例えば、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）（選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）とも呼ばれる）などの金属粉末積層造形技法では、金属粉末層を共に順次溶融して部品を形成する。より具体的には、金属粉末床上でアプリケータを使用して微細な金属粉末層を均一に分与した後、これらを順次溶融させる。各アプリケータは、金属もしくはプラスチック材料、炭素繊維、またはゴム製のリップ、ブラシ、ブレード、またはローラの形態であり、金属粉末をビルドプラットフォーム上に均一に広げるアプリケータ要素を備える。金属粉末床は、垂直軸線に沿って移動させることができる。プロセスは、正確に制御された雰囲気を有する処理チャンバで行われる。各層が形成されると、金属粉末を選択的に溶融することによって、構成要素の幾何学的形状の各二次元スライスを融着させることができる。溶融は、１００ワットのイッテルビウムレーザなどの高出力溶融ビームによって実施することができ、金属粉末を完全に溶接（溶融）して固体金属を形成する。溶融ビームは走査ミラーを使用してＸ−Ｙ方向に移動し、金属粉末を完全に溶接（溶融）して固体金属を形成するのに十分な強度を有する。後続の二次元層ごとに金属粉末床を下げてもよく、構成要素が完全に形成されるまでプロセスを繰り返す。

図面を参照すると、本開示の様々な実施形態による保護マスク１００において、図１は斜視図を示し、図２は拡大部分側面図を示している。上述のように、保護マスク１００は、部品形成後の処理の際に、例えば、熱処理、コーティング、表面仕上げなどの際に部品１０２を保護する。部品１０２は、自身の表面１０６に複数の開口部１０４を備える。部品１０２は、任意の現在知られているまたは後に開発される工業部品を含むことができる。非限定的な一例では、部品１０２は、冷却通路を介して部品の外面、例えば表面１０６に通気する様々な内部冷却回路（例えば、図３を参照）を備えるタービンロータブレードを含み得る。冷却通路は、自身が存在する内部構造体を冷却するために、および／または部品１０２の表面１０６にわたって冷却膜を形成するために設けられ得る。必ずしも必要ではないが、図１の例に示すように、開口部１０４は、部品の別の表面１１２から延びる部品の表面１０６の台座１１０に配置されてもよい。開口部１０４は、表面１０６において任意の断面形状、例えば、円形、楕円形、多角形（正方形、長方形、台形など）、ディフューザ形状などを有してもよく、表面１０６に対して任意の方向に部品１０２内に延びてもよい。開口部１０４は、例えば等距離または非等距離に間隔を空けて表面１０６にわたって配置されてもよい。部品１０２は、任意の現在知られているまたは後に開発される技法を使用して形成することができる。非限定的な一例では、部品１０２は積層造形、例えばＤＭＬＭまたはＳＬＭによって形成されてもよい。これらのプロセスは周知であるため、それらの処理の詳細は、プロセスが処理チャンバ内に金属粉末床を提供することと、金属粉末床上で金属粉末の層を順次溶融して、開口部１０４を備える部品１０２を生成することとを含むと述べること以外は詳細には説明されない。

引き続き図１および図２を参照すると、保護マスク１００は、複数の開口部１０４のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的に取り付け部材１２０を備え得る。取り付け部材１２０は、使用される各開口部１０４においてその位置を維持するために、それぞれの開口部１０４内に任意の必要な程度まで延び得る。取り付け部材１２０は、わずかに２つの開口部１０４に適用されてもよい。図２では、２つの取り付け部材１２０が開口部１０４に示されており、図１では、２４個の取り付け部材１２０が開口部１０４に示されている。特定の実施形態では、各開口部１０４は、少なくとも部分的に内部に取り付け部材１２０を含むことができ、その結果、取り付け部材１２０は、開口部１０４が間隔を空けて配置されている表面１０６にわたって同様に間隔を空けて配置される。図２に示すように、取り付け部材１２０は、場合により、部品１０２の表面１０６に沿ってそれぞれの開口部１０４から外側に延びてもよい。つまり、図２に示すように、取り付け部材１２０は、表面１０６の一部１２２を覆うことができる。取り付け部材（複数可）１２０は、表面１０６から任意の所望の高さを有することができる。例えば、取り付け部材（複数可）１２０は、取り付け部材（複数可）１２０および／または（本明細書に記載される）マスキング部材１３０の上にコーティング（複数可）１７０が跨がることを防止し、保護マスク１００を除去する際に生じ得るコーティング（複数可）１７０の亀裂を低減または排除するために、部品１０２に塗布されるコーティング（複数可）１７０（図６）の予想される厚さよりも大きい高さを有することができる。

本開示の実施形態によれば、各取り付け部材１２０は水溶性材料を含む、つまり、水に溶解することができる。水溶性材料は、所定の位置にある保護マスク１００に適用される処理の環境に耐えることができる任意の現在知られているまたは今後開発される水溶性ポリマー、セラミックなどを含むことができる。非限定的な一例では、水溶性材料は、とりわけ、熱処理、ＴＢＣの塗布などのコーティング処理、および表面１０６のショットピーニングに耐えることができる水溶性セラミックを含むことができる。

保護マスク１００はまた、少なくとも２つの取り付け部材１２０を結合するマスキング部材１３０を備え得る。取り付け部材１２０とは対照的に、マスキング部材１３０は非水溶性材料を含む、つまり、水に溶解しない。非水溶性材料は、限定はしないが、硬化後の保護マスク１００に適用される処理の環境に耐えることができるポリマーまたはセラミックなどの任意の現在知られているまたは今後開発される水不溶性材料を含むことができる。加えて、非水溶性材料は、自身および取り付け部材１２０の位置を維持するのに十分な構造強度を有するべきである。

マスキング部材１３０は、取り付け部材１２０を一緒に結合し、取り付け部材１２０を少なくとも部分的に覆うことができる任意の形態の構造を取ることができる。非限定的な一例では、マスキング部材１３０は、少なくとも２つの取り付け部材１２０のうちの対応する１つに結合された第１の部材１３２と、第１の部材１３２のそれぞれを一緒に結合する第２の部材１３４とを備え得る。第１の部材１３２は、第１の部材１３２と取り付け部材１２０との異種材料を一緒に結合することができる任意の構造を含み得る。第１の部材１３２はまた、例えば剥がし点（ｐｒｙ ｐｏｉｎｔ）および／または把持位置により保護マスク１００を取り外す、例えば「さっと取る（ｓｎａｐ ｏｆｆ）」ことを容易にする任意の構造を含み得る。図２では表面間接触を有するものとして示されているが、図３に示されているように、第１の部材１３２および／または取り付け部材１２０は、これらに限定されるものではないが、雄−雌界面、結合材料など、それらを互いに結合する相互作用構造１３６を有してもよい。マスキング部材１３０、より詳細には、マスキング部材１３０の第１の部材１３２は、各取り付け部材１２０の少なくとも一部を覆う。図１および図２では、マスキング部材１３０は、取り付け部材１２０の全部ではないにしても大部分を覆う。しかしながら、図３に示すように、マスキング部材１３０は、取り付け部材１２０の一部１３８を露出させたままにしてもよい。この後者の構成は、例えば、取り付け部材１２０の材料がマスキング部材１３０の材料よりも安価であり、取り付け部材１２０の材料は露出しているが損傷を受けることなく処理の環境に耐えることができる場合に望ましい場合がある。

図１〜図３はまた、部品１０２および保護マスク１００を備える積層造形（ＡＭ）構造体１４０を示している。

図４および図５に示すように、本開示の実施形態による方法は、少なくとも２つの材料積層造形（ＡＭ）システム１５０を使用して少なくとも２つの取り付け部材１２０およびマスキング部材（複数可）１３０を形成するステップを含むことができる。ＡＭシステム１５０は、２つの材料で、例えば取り付け部材１２０の水溶性材料およびマスキング部材１３０の非水溶性材料でプリントすることができる任意の現在知られているまたは今後開発される積層造形システムを含むことができる。非限定的な一例では、ＡＭシステム１５０は、本明細書で説明するようにＦＤＭ技術に基づくことができる。図示のように、ＡＭシステム１５０は、二重分配ヘッド１５２を含むことができるが、両方の材料を取り扱うことができる単一の分配ヘッドも可能であり得る。図４の断面図に示すように、本方法は、部品１０２の表面１０６にある複数の開口部１０４のうちの少なくとも２つの中に少なくとも部分的に取り付け部材１２０（部分的に作成されて示される）を選択的に生成するために、層ごとに所定の経路で水溶性流体材料１６０を第１に順次分配するステップを含むことができる。本明細書で使用される場合、「分配（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）」は、ＡＭシステム１５０が層を作成する任意の方法、例えば、限定はしないが、レイアウト、背圧による噴霧、堆積、焼結などを含む。また、「流体」は、材料が、例えば液体またはペーストなど、一般に固定形状を有さず、外圧に容易に屈することを示す。

図５は、少なくとも２つの取り付け部材１２０を結合するマスキング部材１３０（部分的に作成されて示される）を選択的に生成するために、層ごとに所定の経路で非水溶性流体材料１６２を第２に順次分配するステップを示している。理解されるように、ＡＭシステム１５０および／または部品１０２の少なくとも一部は、分配が行われるときに層を作成するために水平に移動することができる。また理解されるように、ＡＭシステム１５０および／または部品１０２は、ＡＭ構造体１４０の成長に対応するために層間で垂直に移動されてもよい。取り付け部材１２０は、マスキング部材１３０を開始する前に完全に完成されてもよいし、ＡＭシステム１５０が可能である場合、両方の部材１２０、１３０が、例えば所与の層内の材料の変化を伴って同時に形成されてもよい。取り付け部材１２０およびマスキング部材１３０を積層造形した結果として、各取り付け部材１２０は、水溶性材料の複数の一体層を含み、マスキング部材１３０は、非水溶性材料の複数の一体層を含む。

本明細書で述べるように、第１に順次分配するステップの前に、部品１０２が積層造形によって形成されてもよい。例えば、部品１０２は、処理チャンバ内に金属粉末床を提供し、金属粉末床上で金属粉末の層を順次溶融して開口部１０４を備える部品１０２を生成するＤＭＬＭ機械などの別のＡＭシステムによって作製されてもよい。

図６および図７は、保護マスク１００が適用された部品１０２に適用され得る例示的な処理を示している。ただし、例示的なプロセスは、保護マスク１００を上に有する部品１０２に適用することができる多数のプロセスのうちの２つのみである。図６は、例えば溶射または他の適切な技法によって部品１０２上にコーティング（複数可）１７０を塗布することを示している。図示のように、取り付け部材１２０は、コーティング１７０が開口部１０４に入るのを防止する。前述のように、取り付け部材（複数可）１２０は、部品１０２に塗布されるコーティング（複数可）１７０（図６）の予想される厚さよりも大きくなるように選択された表面１０６からの高さを有することができる。このようにして、取り付け部材１２０は、取り付け部材（複数可）１２０および／またはマスキング部材１３０の上にコーティング（複数可）１７０が跨がることを低減または防止し、保護マスク１００を除去する際に生じ得るコーティング（複数可）１７０の亀裂を低減または排除することができる。コーティング（複数可）１７０は、限定はしないが、塗料（複数可）、遮熱コーティング（複数可）、環境コーティング（複数可）などの任意の現在知られているまたは今後開発されるコーティングを含むことができる。図７は、ショットピーニングを部品１０２に適用することを示している。図示のように、取り付け部材１２０は、ショット材料１７２、例えば金属ショットが開口部１０４に入ったり開口部１０４を損傷させたりするのを防止する。マスキング部材１３０は、例えばショットピーニングに耐えることができない材料で作られている場合に、ショットピーニングの際に取り付け部材１２０を保護するために取り付け部材１２０の少なくとも一部を覆う。図７のショットピーニングは、図６のコーティングの前に適用されてもよいことを理解されたい。

図８は、取り付け部材１２０（図６〜図７）を水１８０にさらして、取り付け部材１２０を除去し、マスキング部材１３０を解放することを示している。取り付け部材１２０は、任意の仕方で、例えば、取り付け部材１２０上に流れを送達すること、浸漬、噴霧などによって水１８０にさらされてもよい。いずれの場合でも、水１８０にさらすことにより、取り付け部材１２０の水溶性材料が溶解し、図８には残りの１つの部分部材のみが示されている。取り付け部材１２０が少なくとも大部分除去されると、マスキング部材１３０は解放される、すなわち、脱落するか、または容易に除去することができる。マスキング部材１３０は、廃棄することもできるし、可能であれば再利用することもできる。図８に示すように、開口部１０４内には、意図された動作を阻止する可能性のある損傷または材料はない。

本開示の実施形態は、マスキング部材１３０の残りの部分を容易に脱落させることができる、「洗い落とす」ことのできる取り付け部材１２０を備える一体型のプリントされた２材料保護マスク１００を提供する。保護マスク１００は、重力、および／またはマスキング部材１３０の第１の部材１３２によって提供される剥がし点および把持位置によって容易に取り外すことができる。上述のように、一体的に取り付けられた保護マスク１００は、部品１０２の処理に有用である。特に、保護マスク１００は、開口部１０４の高価な機械加工および／または洗浄を排除し、例えばショットピーニングの際に開口部の幾何学的形状を損傷するリスクを低減する。保護マスク１００はまた、本来開口部１０４を洗浄および／または修復するために必要とされる電気化学機械加工（ＥＣＭ）、レーザ穿孔、またはアブレーションと比較して、人件費、ならびにプラントおよび機器費を大幅に削減することができる。取り付け部材１２０は、コーティングが保護マスクを跨ぐのを防止するように構成することができ、したがって、部品を使用不可能にするかまたは広範な追加の処理を必要とする可能性があるコーティングの残りの部分、例えばＴＢＣの亀裂を低減または防止する。

近似を表す文言は、本明細書および特許請求の範囲を通じて使用される場合、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく変動することが許され得るあらゆる量的な表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの１つまたは複数の用語によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応し得る。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、別段の文脈および文言の指示のない限り、このような範囲は識別され、その範囲に包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」は、両端の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された値（複数可）の＋／−１０％を示すことができる。

以下の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。当業者には、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく多くの修正および変形が明らかであろう。本開示の原理および実際の用途を最良に説明し、想定される特定の使用に適するように様々な修正を伴う様々な実施形態の本開示を他の当業者が理解することができるようにするために、本実施形態を選択し、かつ説明した。

１００ 保護マスク／２材料保護マスク
１０２ 部品
１０４ 開口部
１０６ 表面
１１０ 台座
１１２ 表面
１２０ 取り付け部材
１２２ 表面の一部
１３０ マスキング部材
１３２ 第１の部材
１３４ 第２の部材
１３６ 相互作用構造
１３８ 取り付け部材の一部
１４０ 積層造形（ＡＭ）構造体
１５０ 積層造形（ＡＭ）システム
１５２ 二重分配ヘッド
１６０ 水溶性流体材料
１６２ 非水溶性流体材料
１７０ コーティング
１７２ ショット材料
１８０ 水

Claims (15)

1. 部品（１０２）用の保護マスク（１００）であって、前記部品（１０２）が自身の表面（１０６）に複数の開口部（１０４）を備え、前記保護マスク（１００）が、
   前記複数の開口部（１０４）のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的にある取り付け部材（１２０）であって、各取り付け部材が水溶性材料（１６０）を含む、取り付け部材（１２０）と、
   少なくとも２つの前記取り付け部材（１２０）を結合するマスキング部材（１３０）であって、前記マスキング部材（１３０）が非水溶性材料（１６２）を含む、マスキング部材（１３０）と
   を備え、
   各取り付け部材（１２０）が前記水溶性材料（１６０）の第１の複数の一体層を備え、前記マスキング部材（１３０）が前記非水溶性材料（１６２）の第２の複数の一体層を含む、部品（１０２）用の保護マスク（１００）。
2. 前記複数の開口部（１０４）が、前記表面（１０６）にわたって間隔を空けて配置され、各開口部（１０４）が、少なくとも部分的に内部に取り付け部材（１２０）を含む、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
3. 前記取り付け部材（１２０）が、前記部品（１０２）の前記表面（１０６）に沿ってそれぞれの開口部（１０４）から外側に延びる、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
4. 前記マスキング部材（１３０）が、前記少なくとも２つの取り付け部材（１２０）のうちの対応する１つに結合された第１の部材（１３２）と、前記第１の部材（１３２）のそれぞれを一緒に結合する第２の部材（１３４）とを備える、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
5. 前記少なくとも２つの取り付け部材（１２０）および前記マスキング部材（１３０）が、少なくとも２つの材料積層造形システム（１５０）を使用して形成される、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
6. 前記複数の開口部（１０４）が、前記部品（１０２）の別の表面（１１２）から延びる前記部品（１０２）の前記表面（１０６）にある台座（１１０）内に配置される、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
7. 前記マスキング部材（１３０）が、各取り付け部材（１２０）の少なくとも一部（１３８）を露出させる、請求項１に記載の保護マスク（１００）。
8. 積層造形（ＡＭ）構造体（１４０）であって、
   自身の表面（１０６）に複数の開口部（１０４）を備える部品（１０２）と、
   保護マスク（１００）であって、
   前記複数の開口部（１０４）のうちの少なくとも２つのそれぞれの中に少なくとも部分的にある取り付け部材（１２０）であって、各取り付け部材（１２０）が水溶性材料（１６０）を含む、取り付け部材（１２０）と、
   少なくとも２つの前記取り付け部材（１２０）を結合するマスキング部材（１３０）であって、前記マスキング部材（１３０）が非水溶性材料（１６２）を含む、マスキング部材（１３０）と
   を備え、
   各取り付け部材（１２０）が前記水溶性材料（１６０）の第１の複数の一体層を含み、前記マスキング部材（１３０）が前記非水溶性材料（１６２）の第２の複数の一体層を含み、
   各取り付け部材（１２０）および前記マスキング部材（１３０）が、少なくとも２つの材料積層造形システム（１５０）を使用して形成される、保護マスク（１００）と
   を備える、積層造形（ＡＭ）構造体（１４０）。
9. 前記マスキング部材（１３０）が、各取り付け部材（１２０）の少なくとも一部（１３８）を露出させる、請求項８に記載のＡＭ構造体（１４０）。
10. 前記複数の開口部（１０４）が、前記表面（１０６）にわたって間隔を空けて配置され、各開口部（１０４）が、少なくとも部分的にその中に取り付け部材（１２０）を含む、請求項８に記載のＡＭ構造体（１４０）。
11. 前記取り付け部材（１２０）が、前記部品（１０２）の前記表面（１０６）に沿ってそれぞれの開口部（１０４）から外側に延びる、請求項８に記載のＡＭ構造体（１４０）。
12. 前記マスキング部材（１３０）が、前記少なくとも２つの取り付け部材（１２０）のうちの対応する１つに結合された第１の部材（１３２）と、前記第１の部材（１３２）のそれぞれを一緒に結合する第２の部材（１３４）とを備える、請求項８に記載のＡＭ構造体（１４０）。
13. 部品（１０２）の表面（１０６）にある複数の開口部（１０４）のうちの少なくとも２つの中に少なくとも部分的に取り付け部材（１２０）を選択的に生成するために、水溶性流体材料（１６０）を層ごとに所定の経路で第１に順次分配するステップと、
    少なくとも２つの前記取り付け部材（１２０）を結合するマスキング部材（１３０）を選択的に生成するために、層ごとに所定の経路で非水溶性流体材料（１６２）を第２に順次分配するステップと
    を含む、方法。
14. 第１に順次分配する、前記ステップの前に、
    処理チャンバ内に金属粉末床を設けるステップと、
    前記金属粉末床上で金属粉末の層を順次溶融して、前記複数の開口部（１０４）を備える前記部品（１０２）を生成するステップと
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. コーティング（１７０）を前記部品（１０２）上に塗布するステップをさらに含み、前記少なくとも２つの取り付け部材（１２０）が、前記コーティング（１７０）が前記複数の開口部（１０４）のうちの前記少なくとも２つに入るのを防止する、請求項１３に記載の方法。

Images