JP6945298B2

JP6945298B2 - 被覆コアを使用して内部通路を有する部品を形成するための方法及びアセンブリ

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Publication number: JP6945298B2
Application number: JP2016238077A
Authority: JP
Inventors: スタンレイ・フランク・シンプソン
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Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2021-10-06
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Description

本開示の分野は、概して、その中に画成される内部通路を有する部品に関し、より具体的には、被覆コアを使用してそのような部品を形成することに関する。

いくつかの部品は、例えば、意図される機能を果たすために、その中に画成される内部通路を必要とする。例えば、限定されるものではないが、ガスタービンの高温ガス経路部品等のいくつかの部品は、高温に供される。少なくともいくつかのそのような部品は、冷却流体の流れを受容するために、その中に画成される内部通路を有し、そうすることで、部品はより良好に高温に耐えることが可能となる。別の例として、限定されるものではないが、いくつかの部品は、別の部品との界面で摩擦に供される。少なくともいくつかのそのような部品は、摩擦の減少を促進するための潤滑剤の流れを受容するために、その中に画成される内部通路を有する。

その中に画成される内部通路を有する少なくともいくつかの既知の部品は、内部通路のために選択された位置で鋳型キャビティ内にセラミック材料のコアが延在する鋳型内で形成される。溶融金属合金がセラミックコアの周囲の鋳型キャビティに導入され、冷却されて部品が形成された後、化学的溶解等によってセラミックコアが除去され、内部通路が形成される。しかしながら、少なくともいくつかの既知のセラミックコアは脆弱であり、結果的に、コアを損傷することなく製造及び取り扱うことが困難であり、高価となる。また、そのような部品を形成するために使用されるいくつかの鋳型は、インベストメント鋳造によって形成され、少なくともいくつかの既知のセラミックコアは、インベストメント鋳造プロセスのためのパターンを形成するために使用される、限定されないが、ワックス等の材料の注入に確実に耐える十分な強度を有しない。

代替的に又は付加的に、その中に画成される内部通路を有する少なくともいくつかの既知の部品は、最初は内部通路なしで形成され、後続ステップにおいて内部通路が形成される。例えば、少なくともいくつかの既知の内部通路は、限定されないが、電気化学的な穿孔プロセス等を用いて、部品に通路を穿孔することによって形成される。しかしながら、少なくともいくつかのそのような穿孔プロセスは、比較的時間が掛かり、かつ高価である。さらに、少なくともいくつかのそのような穿孔プロセスは、特定の部品設計に必要とされる内部通路の曲率をもたらすことができない。

米国特許第９０７９８０３号明細書

一態様において、その中に画成される内部通路を有する部品を形成する方法が提供される。方法は、内部通路の形状に対応する形状を有する前駆体コアを形成することと、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成することとを含む。方法はまた、中空構造内から前駆体コアを除去することと、中空構造及び内部コアが被覆コアを形成するように、中空構造内に内部コアを配置することとを含む。方法はさらに、被覆コアを型に対して位置付けることと、溶融状態にある部品材料がキャビティ内で被覆コアの一部から中空構造を少なくとも部分的に吸収するように、溶融状態にある部品材料を鋳型のキャビティに導入することとを含む。付加的に、方法は、部品を形成するように部品材料をキャビティの中で冷却することを含む。内部コアは、部品内の内部通路を画成する。

例示的な回転機の概略図である。図１に示す回転機とともに使用される例示的な部品の概略斜視図である。図２に示す部品を作製するための例示的な鋳型アセンブリの概略斜視図であり、鋳型アセンブリは、鋳型に対して位置付けされた被覆コアを含む。図３に示す線４−４に沿った、図３に示す鋳型アセンブリとともに使用される例示的な被覆コアの概略断面図である。例示的な前駆体コアの周囲に形成された、図３及び図４に示す被覆コアの例示的な中空構造の概略的切欠斜視図である。図１に示す回転機とともに使用される別の例示的な部品の一部の概略斜視図であり、部品は、複数の通路壁特徴部を有する内部通路を含む。図６に示すような通路壁特徴部を有する部品を形成するために図３に示す鋳型アセンブリとともに使用される別の例示的な被覆コアの概略切欠斜視図である。図７に示す被覆コアを形成する際に使用される別の例示的な前駆体コアの概略斜視図である。図１に示す回転機とともに使用される部品の一部の概略斜視図であり、部品は、起伏のある断面を有する内部通路を含む。図９に示す内部通路を有する部品を形成するために図３に示す鋳型アセンブリとともに使用される別の例示的な被覆コアの概略切欠斜視図である。図１０に示す被覆コアを形成する際に使用される別の例示的な前駆体コアの概略斜視図である。図２、図６、及び図９に示す部品のうちのいずれか等の、その中に画成される内部通路を有する部品を形成する例示的な方法のフロー図である。図１２からのフロー図の続きである。図１２及び図１３からのフロー図の続きである。

以下の明細書及び特許請求の範囲において、多くの用語に言及するが、それらは以下の意味を有するように定義されるものとする。

単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈による別段の明確な指示がない限り、複数形の指示対象を含む。

「任意選択的な」又は「任意選択的に」は、続いて記載される事象又は状況が発生してもしなくてもよく、その記載が事象が発生する場合及び発生しない場合を含むことを意味する。

近似を表す文言は、本明細書及び特許請求の範囲を通して本発明で使用される場合、それが関連する基本的機能の変化をもたらすことなく、許容範囲で変化し得る任意の定量的表現を修飾するために適用され得る。したがって、「約」、「及び」、及び「実質的に」等の１以上の用語によって修飾される値は、指定される正確な値に限定されるべきではない。少なくともいくつかの場合において、近似を表す文言は、その値を測定するための器具の精度に対応し得る。ここで、また本明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限界が特定され得る。そのような範囲は、組合せられてもよく、かつ／又は交換されてもよく、文脈又は文言による別段の指示がない限り、それに含まれる全ての部分範囲を含む。

本明細書に記載される例示的な部品及び方法は、その中に画成される内部通路を有する部品を形成するための既知のアセンブリ及び方法に関連する欠点の少なくともいくつかを克服する。本明細書に記載される実施形態は、内部通路の形状に対応する前駆体コアを形成することと、前駆体コアの周囲に中空構造を形成することとを含む。中空構造内から前駆体コアが除去され、内部コアがその中に配置されて被覆コアを形成する。被覆コアは、鋳型に対して位置付けられ、部品は、その鋳型内で鋳造される。溶融状態にある部品材料は、被覆コアの一部から中空構造を少なくとも部分的に吸収し、内部コアは、部品内の内部通路を画成する。

図１は、本開示の実施形態が使用され得る部品を有する例示的な回転機１０の略図である。例示的な実施形態では、回転機１０は、吸気部１２、吸気部１２から下流に連結された圧縮機部１４、圧縮機部１４から下流に連結された燃焼器部１６、燃焼器部１６から下流に連結されたタービン部１８、及びタービン部１８から下流に連結された排気部２０を含むガスタービンである。略管状ケーシング３６は、吸気部１２、圧縮機部１４、燃焼器部１６、タービン部１８、及び排気部２０のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り囲む。代替の実施形態では、回転機１０は、本明細書に記載されるような内部通路を伴って形成される部品が好適な任意の回転機である。さらに、本開示の実施形態は、説明のために回転機に関連して記載されているが、本明細書に記載される実施形態は、その中に画成される内部通路を伴って好適に形成される部品に関する任意の状況において適用可能であることを理解されたい。

例示的な実施形態では、タービン部１８は、ロータシャフト２２を介して圧縮機部１４に連結される。本明細書で使用される場合、「連結する」という用語は、部品間の直接的な機械的接続、電気的接続、及び／又は通信接続に限定されるものではなく、複数の部品間の間接的な機械的接続、電気的接続、及び／又は通信接続も含み得るということに留意されたい。

ガスタービン１０の動作中、吸気部１２は、圧縮機部１４に空気を送る。圧縮機部１４は、より高圧及び温度に空気を圧縮する。より具体的には、ロータシャフト２２は、圧縮機部１４内でロータシャフト２２に連結された１以上の円周方向に並んだ圧縮機ブレード４０に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、圧縮機ブレード４０の各列の前には、空気流を圧縮機ブレード４０に誘導する、ケーシング３６から半径方向内向きに延在する円周方向に並んだ圧縮機ステータベーン４２がある。圧縮機ブレード４０の回転エネルギーは、空気の圧力及び温度を上昇させる。圧縮機部１４は、燃焼器部１６に向かって圧縮された空気を放出する。

燃焼器部１６において、圧縮されたガスは、燃料と混合され、点火され、タービン部１８に向かって導かれる燃焼ガスを発生する。より具体的には、燃焼器部１６は、１以上の燃焼器２４を含み、その中で、燃料、例えば、天然ガス及び／又は燃料油が、空気流中に注入され、燃料と空気の混合物が点火され、タービン部１８に向かって導かれる高温燃焼ガスを発生させる。

タービン部１８は、燃焼ガス流からの熱エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する。より具体的には、燃焼ガスは、タービン部１８内でロータシャフト２２に連結された１以上の円周方向に並んだロータブレード７０に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、ロータブレード７０の各列の前には、燃焼ガスをロータブレード７０に誘導する、ケーシング３６から半径方向内向きに延在する円周方向に並んだタービンのステータベーン７２がある。ロータシャフト２２は、限定されないが、発電機及び／又は機械的駆動用途等の負荷（図示せず）に連結されてもよい。排気された燃焼ガスは、タービン部１８から排気部２０内へと下流に流れる。回転機１０の部品は、部品８０として設計される。燃焼ガスの経路に近接する部品８０は、回転機１０の動作中に高温に供される。付加的に又は代替的に、部品８０は、その中に画成される内部通路を伴って好適に形成される任意の部品を含む。

図２は、回転機１０（図１に示す）とともに使用されるように示された、例示的な部品８０の概略斜視図である。部品８０は、その中に画成される１以上の内部通路８２を含む。例えば、部品８０を高温燃焼ガスの温度未満に維持することを促進するために、回転機１０の動作中に冷却流体が内部通路８２に提供される。内部通路８２は１つのみ示されているが、部品８０は、任意の好適な数の本明細書に記載されるように形成される内部通路８２を含むということを理解されたい。

部品８０は、部品材料７８から形成される。例示的な実施形態では、部品材料７８は、好適なニッケル系超合金である。代替の実施形態では、部品材料７８は、コバルト系超合金、鉄系合金、及びチタン系合金のうちの少なくとも１つである。他の代替の実施形態では、部品材料７８は、部品８０が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な材料である。

例示的な実施形態では、部品８０は、ロータブレード７０又はステータベーン７２のうちの一方である。代替の実施形態では、部品８０は、本明細書に記載されるような内部通路を伴って形成されることが可能な回転機１０の別の好適な部品である。さらに他の実施形態では、部品８０は、その中に画成される内部通路を伴って好適に形成される任意の好適な用途のための任意の部品である。

例示的な実施形態では、ロータブレード７０、又は代替的にステータベーン７２は、圧力側７４及び反対側の吸引側７６を含む。圧力側７４及び吸引側７６の各々は、前縁８４から反対側の後縁８６まで延在する。さらに、ロータブレード７０、又は代替的にステータベーン７２は、根元端部８８から反対の先端部９０まで延在し、ブレード長９６を画成する。代替の実施形態では、ロータブレード７０、又は代替的にステータベーン７２は、本明細書に記載されるような内部通路を伴って形成されることが可能な任意の好適な構成を有する。

特定の実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約２５．４センチメートル（ｃｍ）（１０インチ）である。さらに、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、少なくとも約５０．８ｃｍ（２０インチ）である。特定の実施形態では、ブレード長９６は、約６１ｃｍ（２４インチ）〜約１０１．６ｃｍ（４０インチ）の範囲である。代替の実施形態では、ブレード長９６は、約２５．４ｃｍ（１０インチ）未満である。例えば、いくつかの実施形態では、ブレード長９６は、約２．５４ｃｍ（１インチ）〜約２５．４ｃｍ（１０インチ）の範囲である。他の代替の実施形態では、ブレード長９６は、約１０１．６ｃｍ（４０インチ）を超える。

例示的な実施形態では、内部通路８２は、根元端部８８から先端部９０まで延在する。代替の実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な様式で、かつ任意の好適な程度まで、部品８０内に延在する。特定の実施形態では、内部通路８２は非直線的である。例えば、部品８０は、根元端部８８と先端部９０との間に画成される軸８９に沿って所定のねじれとともに形成され、内部通路８２は、軸方向のねじれに相補的な湾曲形状を有する。いくつかの実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２の長さに沿って圧力側７４から実質的に一定の距離９４に位置付けられる。代替的に又は付加的に、内部通路８２が内部通路８２の長さに沿って後縁８６から実質的に一定の距離９２に位置付けられるように、部品８０のコードは、根元端部８８と先端部９０との間で先細になり、内部通路８２は、先細部に相補的に、非直線的に延在する。代替の実施形態では、内部通路８２は、部品８０の任意の好適な輪郭に相補的な非線形形状を有する。他の代替の実施形態では、内部通路８２は、非直線的であり、部品８０の輪郭に相補的ではない。いくつかの実施形態では、非線形形状を有する内部通路８２は、部品８０のために事前に選択された冷却基準を満たすことを促進する。代替の実施形態では、内部通路８２は直線的に延在する。

いくつかの実施形態では、内部通路８２は、実質的に環状の断面を有する。代替の実施形態では、内部通路８２は、実質的に卵形の断面を有する。他の代替の実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な形状の断面を有する。さらに、特定の実施形態では、内部通路８２の断面の形状は、内部通路８２の長さに沿って実質的に一定である。代替の実施形態では、内部通路８２の断面の形状は、内部通路８２が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な様式で、内部通路８２に沿って変化する。

図３は、部品８０（図２に示す）を作製するための鋳型アセンブリ３０１の概略斜視図である。鋳型アセンブリ３０１は、鋳型３００に対して位置付けられた被覆コア３１０を含む。図４は、図３に示す線４−４に沿った被覆コア３１０の概略断面図である。図２〜図４を参照すると、鋳型３００の内壁３０２は、鋳型キャビティ３０４を画成する。溶融状態にある部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に導入され、冷却されて部品８０を形成することができるように、内壁３０２は、部品８０の外側形状に対応する形状を画成する。例示的な実施形態における部品８０は、ロータブレード７０、又は代替的にステータベーン７２であるが、代替的な実施形態では、部品８０は、本明細書に記載されるように、その中に画成される内部通路を伴って好適に形成される任意の部品であることに留意されたい。

被覆コア３１０は、被覆コア３１０の一部３１５が鋳型キャビティ３０４内に延在するように、鋳型３００に対して位置付けられる。被覆コア３１０は、第１の材料３２２から形成される中空構造３２０と、中空構造３２０内に配置され、内部コア材料３２６から形成される内部コア３２４とを含む。内部コア３２４は、内部通路８２の形状を画成するように成形され、鋳型キャビティ３０４内に位置付けられた被覆コア３１０の一部３１５の内部コア３２４は、部品８０が形成されると部品８０内の内部通路８２を画成する。

中空構造３２０は、内部コア３２４の長さに沿って内部コア３２４を実質的に取り囲む外壁３８０を含む。内部コア３２４が中空構造３２０の内側部分３６０によって相補的に成形されるように、中空構造３２０の内側部分３６０は、外壁３８０に対して内側に位置する。特定の実施形態では、中空構造３２０は、略管状形状を画成する。例えば、限定されるものではないが、中空構造３２０は、内部コア３２４の、ひいては内部通路８２の選択された非直線形状を画成するために必要に応じて、屈曲形状又は傾斜形状等の非直線形状で好適に配置される管として実装される。代替の実施形態では、中空構造３２０は、内部コア３２４が本明細書に記載されるような内部通路８２の形状を画成することを可能にする任意の好適な形状を画成する。

例示的な実施形態では、中空構造３２０は、内部コア３２４の特徴的な幅３３０未満である壁厚３２８を有する。特徴的な幅３３０は、本明細書において、内部コア３２４と同じ断面積を有する円の直径として定義される。代替の実施形態では、中空構造３２０は、特徴的な幅３３０未満ではない壁厚３２８を有する。内部コア３２４の断面の形状は、図３及び図４に示す例示的な実施形態では円である。代替的に、内部コア３２４の断面の形状は、内部通路８２が本明細書に記載されるように機能することを可能にする内部通路８２の任意の好適な断面の形状に対応する。

鋳型３００は、鋳型材料３０６から形成される。例示的な実施形態では、鋳型材料３０６は、部品８０を形成するために使用される部品材料７８の溶融状態に関連する高温環境に耐えるように選択される耐火セラミック材料である。代替の実施形態では、鋳型材料３０６は、部品８０が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な材料である。さらに、例示的な実施形態では、鋳型３００は、好適なインベストメント鋳造プロセスによって形成される。例えば、限定されるものではないが、ワックス等の好適なパターン材料を、部品８０のパターン（図示せず）を形成するための好適なパターンダイに注入し、パターンを鋳型材料３０６のスラリーに繰り返し浸漬し、それを硬化させて鋳型材料３０６のシェルを作製し、シェルを脱ろうし、焼成して鋳型３００を形成する。代替の実施形態では、鋳型３００は、鋳型３００が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適な方法によって形成される。

特定の実施形態では、部品８０を形成するプロセスの間、被覆コア３１０が鋳型３００に対して固定されたままであるように、被覆コア３１０が鋳型３００に対して固着される。例えば、被覆コア３１０は、被覆コア３１０を取り囲む鋳型キャビティ３０４に溶融部品材料７８を導入する間に被覆コア３１０の位置が変化しないように固着される。いくつかの実施形態では、被覆コア３１０は、鋳型３００に直接連結される。例えば、例示的な実施形態では、被覆コア３１０の先端部分３１２は、鋳型３００の先端部分３１４内に強固に包み込まれている。付加的に又は代替的に、被覆コア３１０の根元部分３１６は、先端部分３１４の反対側で鋳型３００の根元部分３１８内に強固に包み込まれている。例えば、限定されるものではないが、鋳型３００は、前述のようなインベストメント鋳造によって形成され、被覆コア３１０は、先端部分３１２及び根元部分が３１６がパターンダイの外に延在する一方で、一部３１５がダイのキャビティ内に延在するように、好適なパターンダイにしっかりと連結される。パターン材料は、一部３１５がパターン内に延在するように被覆コア３１０の周囲のダイに注入される。インベストメント鋳造により、鋳型３００が、先端部分３１２及び／又は根元部分３１６を包み込む。付加的に又は代替的に、被覆コア３１０は、部品８０を形成するプロセスの間、鋳型３００に対する被覆コア３１０の位置を固定されたままにすることができる任意の他の好適な様式で鋳型３００に対して固着される。

第１の材料３２２は、溶融部品材料７８によって少なくとも部分的に吸収可能であるように選択される。特定の実施形態では、部品材料７８は合金であり、第１の材料３２２は、合金の１以上の構成材料である。さらに、いくつかの実施形態では、第１の材料３２２は、本明細書に記載されるように、内側部分３６０と外壁３８０との間に連続層として配置される複数の材料を含む。

例えば、例示的な実施形態では、溶融状態にある部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に導入されたときに、第１の材料３２２が部品材料７８によって実質的に吸収可能であるように、部品材料７８はニッケル系超合金であり、第１の材料３２２は実質的にニッケルである。代替の実施形態では、部品材料７８は、任意の好適な合金であり、第１の材料３２２は、溶融合金によって少なくとも部分的に吸収可能な１以上の材料である。例えば、部品材料７８はコバルト系超合金であり、第１の材料３２２は実質的にニッケルである。別の例として、部品材料７８は鉄系合金であり、第１の材料３２２は実質的に鉄である。別の例として、部品材料７８はチタン系合金であり、第１の材料３２２は実質的にチタンである。

特定の実施形態では、溶融状態にある部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に導入されたときに、被覆コア３１０の一部３１５、すなわち鋳型キャビティ３０４内に延在する部分の第１の材料３２２が、部品材料７８によって実質的に吸収されるように、壁厚３２８は十分に薄い。例えば、いくつかのそのような実施形態では、部品材料７８が冷却した後に、明確な境界線によって中空構造３２０と部品材料７８とが区別されないように、第１の材料３２２は、部品材料７８によって実質的に吸収される。さらに、いくつかのそのような実施形態では、部品材料７８が冷却した後に、第１の材料３２２が部品材料７８中に実質的に均一に分布されるように、第１の材料３２２は実質的に吸収される。例えば、内部コア３２４に近接する第１の材料３２２の濃度は、部品８０内の他の位置の第１の材料３２２の濃度よりも、検出可能なほど高くはない。例えば、かつ限定されることなく、第１の材料３２２はニッケルであり、また部品材料７８はニッケル系超合金であり、部品材料７８が冷却した後に内部コア３２４の近くには検出可能なより高いニッケル濃度は残らず、形成される部品８０のニッケル系超合金全体にわたって実質的に均一なニッケルの分布がもたらされる。

代替の実施形態では、壁厚３２８は、第１の材料３２２が部品材料７８によって実質的に吸収されないように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、部品材料７８が冷却した後、第１の材料３２２は、部品材料７８中に実質的に均一に分布されない。例えば、内部コア３２４に近接する第１の材料３２２の濃度は、部品８０内の他の位置の第１の材料３２２の濃度よりも検出可能に高い。いくつかのそのような実施形態では、部品材料７８が冷却した後に、明確な境界線によって中空構造３２０と部品材料７８とが区別されるように、第１の材料３２２は、部品材料７８によって部分的に吸収される。さらに、いくつかのそのような実施形態では、部品材料７８が冷却した後に、内部コア３２４に近接する中空構造３２０の少なくとも一部が無傷のまま残るように、第１の材料３２２は、部品材料７８によって部分的に吸収される。

例えば、限定されないが、部品８０がロータブレード７０である実施形態等の特定の実施形態では、内部コア３２４の特徴的な幅３３０は、約０．０５０ｃｍ（０．０２０インチ）〜約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）の範囲内であり、中空構造３２０の壁厚３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）〜約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）の範囲内であるように選択される。より具体的には、いくつかのそのような実施形態では、特徴的な幅３３０は、約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）〜約０．５０８ｃｍ（０．２００インチ）の範囲内であり、壁厚３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）〜約０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の範囲内であるように選択される。別の例として、限定されないが、部品８０が、限定されないがステータベーン７２等の静止部品である実施形態等のいくつかの実施形態では、内部コア３２４の特徴的な幅３３０は、約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）を超え、かつ／又は壁厚３２８は、約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）を超えるように選択される。代替の実施形態では、特徴的な幅３３０は、結果として得られる内部通路８２が意図される機能を果たすことを可能にする任意の好適な値であり、壁厚３２８は、被覆コア３１０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適な値となるように選択される。

例示的な実施形態では、内部コア材料３２６は、部品８０を形成するために使用される部品材料７８の溶融状態に関連する高温環境に耐えるように選択される耐火セラミック材料である。例えば、限定されないが、内部コア材料３２６は、シリカ、アルミナ、及びムライトのうちの少なくとも１つを含む。さらに、例示的な実施形態では、内部コア材料３２６は、内部通路８２を形成するために部品８０から選択的に除去可能である。例えば、限定されるものではないが、内部コア材料３２６は、限定されないが、好適な化学的溶解プロセス等の、部品材料７８を実質的に劣化させない好適なプロセスによって、部品８０から除去可能である。特定の実施形態では、内部コア材料３２６は、部品材料７８との互換性及び／又は部品材料７８からの除去可能性に基づいて選択される。代替の実施形態では、内部コア材料３２６は、部品８０が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適な材料である。

図５は、例示的な前駆体コア５２４の周囲に形成される中空構造３２０の概略切欠斜視図である。前駆体コア５２４は、前駆体材料５２６から形成される。図２〜図５を参照すると、前駆体コア５２４は、内部通路８２の形状に対応する形状を有する。中空構造３２０の内側部分３６０が外壁５２８によって相補的に成形されるように、中空構造３２０は、前駆体コア５２４の外壁５２８の周囲に形成される。中空構造３２０は、切欠図において、前駆体コア５２４の一部の上にのみ延在しているように示されているが、例示的な実施形態では、中空構造３２０は、内部通路８２を画成する前駆体コア５２４の実質的に全ての部分上に延在する。中空構造３２０が外壁５２８の周囲に形成された後、前駆体コア５２４が中空構造３２０内から除去され、被覆コア３１０を形成するように内部コア３２４が中空構造３２０内に配置される。内部コア３２４は、内側部分３６０によって相補的に成形され、そうすることで、内部コア３２４もまた内部通路８２の形状に対応する形状を有し、そうすることで、前述のように、鋳型キャビティ３０４内に位置付けられた被覆コア３１０の一部３１５の内部コア３２４が、部品８０内で内部通路８２の位置を画成する。

いくつかの実施形態では、前駆体コア５２４は、好適な付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて形成され、前駆体材料５２６は、前駆体コア５２４の付加的な製造を促進するように選択される。例えば、前駆体コア５２４のコンピュータ設計モデルは、前駆体コア５２４の第１の端部５１１と第２の端部５１３との間で一連の薄い平行な平面にスライスされる。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械は、モデルスライスに従って第１の端部５１１から第２の端部５１３まで前駆体材料５２６の連続層を堆積して前駆体コア５２４を形成する。そのような３つの代表的な層が、層５６６、５６７、及び５６８として示されている。いくつかのそのような実施形態では、前駆体材料５２６は、フォトポリマーであるように選択され、前駆体材料５２６の連続層は、ステレオリソグラフィープロセスを用いて堆積される。代替的に、前駆体材料５２６は、熱可塑性物質であるように選択され、前駆体材料５２６の連続層は、熱溶解フィラメント製造プロセス、インクジェット／粉末床プロセス、選択的加熱焼結プロセス、及び選択的レーザ焼結プロセスのうちの少なくとも１つを用いて堆積される。付加的に又は代替的に、前駆体材料５２６は、任意の好適な材料であるように選択され、前駆体材料５２６の連続層は、前駆体コア５２４が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適なプロセスを用いて堆積される。

特定の実施形態では、付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、前駆体コア５２４が、他の方法によって達成不可能な非直線性、構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性を伴って形成されることを可能にする。したがって、付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、それに応じて改善された非直線性、構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性を伴う、中空構造３２０の内側部分３６０、内部コア３２４の、ひいては非直線的な内部通路８２の相補的な形成を可能にする。付加的に又は代替的に、付加的な製造プロセスを用いた前駆体コア５２４の形成は、前述のように、鋳型３００における部品８０の初期形成後に、別個のプロセスにおいて部品８０に確実に加えることができない内部通路８２の形成を可能にする。さらに、いくつかの実施形態では、フォトポリマー又は熱可塑性物質である前駆体材料５２６を使用した付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、金属の第１の材料３２２を使用した付加的な製造によって直接的に中空構造３２０を形成することと比較して、中空構造３２０の製造に必要なコスト及び／時間を削減する。

代替の実施形態では、前駆体コア５２４は、本明細書に記載されるような外壁５２８の周囲に中空構造３２０が形成されることを可能にする任意の好適な様式で形成される。

特定の実施形態では、前駆体材料５２６は、中空構造３２０内からの前駆体コア５２４の除去を促進するようにさらに選択される。いくつかのそのような実施形態では、前駆体材料５２６は、第１の材料３２２の融点未満である融点を有するように選択される。例えば、前駆体コア５２４の周囲に形成される中空構造３２０の温度は、前駆体コア５２４が融解して中空構造３２０から流れ出るように、前駆体材料５２６の融点を超えて上昇される。付加的に又は代替的に、前駆体材料５２６は、第１の材料３２２よりも柔らかい材料であるように選択され、前駆体コア５２４は、中空構造３２０から機械加工される。例えば、前駆体コア５２４の除去を促進するために、中空構造３２０の中で機械的ルータデバイスを蛇行させて前駆体材料５２６を破壊する及び／又は取り除く。付加的に又は代替的に、前駆体材料５２６は、化学的除去プロセスに適合するように選択され、前駆体コア５２４は、好適な溶剤を使用して中空構造３２０から除去される。

代替の実施形態では、前駆体材料５２６は、任意の好適な様式で前駆体コア５２４が中空構造３２０内から除去されることを可能にする任意の好適な材料である。

いくつかの実施形態では、中空構造３２０の選択された壁厚３２８が得られるまで第１の材料３２２が外壁５２８の周囲に堆積されるように、中空構造３２０は、めっきプロセスによって前駆体コア５２４の外壁５２８の周囲に形成される。例えば、第１の材料３２２は、金属であり、好適な金属めっきプロセスにおいて外壁５２８の周囲に堆積される。いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、無電解めっきプロセスにおいて外壁５２８の周囲に堆積される。付加的に又は代替的に、第１の材料３２２は、電気めっきプロセスにおいて外壁５２８の周囲に堆積される。代替の実施形態では、第１の材料３２２は、任意の好適な材料であり、中空構造３２０は、中空構造３２０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適なめっきプロセスによって、前駆体コア５２４の外壁５２８の周囲に形成される。

特定の実施形態では、第１の材料３２２は、内側部分３６０と外壁３８０との間に連続層として配置される複数の材料を含む。例えば、前駆体材料５２６は熱可塑性物質であり、第１の材料３２２の最初の層は、外壁５２８の周囲における前駆体材料５２６への無電解めっきによる堆積を促進するように選択される第１の金属合金であり、第１の材料３２２の後続層は、第１の材料３２２の前の層への電気めっきを促進するように選択される第２の金属合金である。いくつかのそのような実施形態では、第１及び第２の金属合金の各々は、ニッケルの合金である。他の実施形態では、前駆体材料５２６は、任意の好適な材料であり、第１の材料３２２は、任意の好適な複数の材料であり、中空構造３２０は、中空構造３２０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適なプロセスによって前駆体コア５２４の外壁５２８の周囲に形成される。

前述のように、中空構造３２０が形成された後、前駆体コア５２４は中空構造３２０内から除去される。いくつかの実施形態では、被覆コア３１０は、中空構造３２０を内部コア材料３２６で充填することによって形成される。例えば、限定されるものではないが、内部コア材料３２６を、スラリーとして中空構造３２０内に注入し、被覆コア３１０内に内部コア３２４を形成するように中空構造３２０内で内部コア材料３２６を乾燥させる。さらに、特定の実施形態では、中空構造３２０は、実質的に内部コア３２４を構造的に補強するため、いくつかの実施形態では部品８０を形成するための製造、取り扱い、及び未補強の内部コア３２４の使用に関連するであろう潜在的な問題を軽減する。例えば、特定の実施形態では、内部コア３２４は、破砕、亀裂、及び／又は他の損傷の比較的高いリスクにさらされる、比較的脆性のセラミック材料である。したがって、いくつかのそのような実施形態では、被覆コア３１０を形成及び輸送することは、非被覆内部コア３２４の使用と比較して内部コア３２４に対する損傷のリスクがはるかに低い。同様に、いくつかのそのような実施形態では、例えば、被覆コア３１０の周囲のパターンダイにワックスパターン材料を注入することによって、被覆コア３１０の周囲に鋳型３００のインベストメント鋳造に使用される好適なパターンを形成することは、非被覆内部コア３２４の使用と比較して内部コア３２４に対する損傷のリスクがはるかに低い。したがって、特定の実施形態では、被覆コア３１０の使用は、被覆コア３１０ではなく非被覆内部コア３２４を使用して行われた場合の同じステップと比較して、その中に画成される内部通路８２を有する許容可能な部品８０を製造することの失敗のリスクがはるかに低い。したがって、被覆コア３１０は、内部通路８２を画成するように内部コア３２４を鋳型３００に対して位置付けることに関連する利点の獲得を促進する一方で、内部コア３２４に関連する脆弱性の問題を軽減するか又は排除する。

図６は、複数の通路壁特徴部９８を有する内部通路８２を含む部品８０の一部の概略斜視図である。例えば、限定されるものではないが、通路壁特徴部９８は、回転機１０の動作中に内部通路８２に提供される冷却流体の熱伝達能力を向上させるタービュレータである。図７は、図６に示すような通路壁特徴部９８を有する部品８０を形成するための鋳型アセンブリ３０１において使用される、別の例示的な被覆コア３１０の概略切欠斜視図である。具体的には、図７の視野では、内部コア３２４の特徴を示すために中空構造３２０の一部が切り取られている。図８は、図７に示す被覆コア３１０を形成するために使用される別の例示的な前駆体コア５２４の概略斜視図である。

図６〜図８を参照すると、前述のように、内部コア３２４の形状は、内部通路８２の形状を画成する。特定の実施形態では、内部コア３２４が、その中に画成される１以上の通路壁特徴部９８を含む内部通路８２を画成するように、内部コア３２４は、中空構造３２０の内側部分３６０によって相補的に形成される。例えば、内部コア３２４は、１以上の相補的特徴部３３１を含むように内側部分３６０によって相補的に形成され、１以上の相補的特徴部３３１は、１以上の通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する。したがって、溶融部品材料７８が被覆コア３１０を取り囲む鋳型キャビティ３０４（図３に示す）に導入され、第１の材料３２２が溶融部品材料７８に吸収されると、溶融状態にある部品材料７８は、１以上の相補的特徴部３３１に対して連結し、１以上の通路壁特徴部９８を形成する。付加的に又は代替的に、溶融部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に導入されて冷却された後に、内部コア３２４に隣接する中空構造３２０の内側部分３６０の一部が無傷のまま残る程度まで、１以上の相補的特徴部３３１に対して連結された内側部分３６０の無傷な部分は、１以上の通路壁特徴部９８を画成する。

例えば、例示される実施形態では、１以上の相補的特徴部３３１は、内部コア３２４の外面３３２内に画成される複数の凹状特徴部３３４である。溶融部品材料７８が鋳型キャビティ３０４に導入され、第１の材料３２２が溶融部品材料７８に吸収されたときに、溶融部品材料７８が複数の凹状特徴部３３４を充填するように、各凹状特徴部３３４は、対応する通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する。凹状特徴部３３４内で冷却された部品材料７８は、限定されないが、化学的溶解プロセスを用いること等によって、内部コア３２４が除去された後に、複数の通路壁特徴部９８を形成する。例えば、各凹状特徴部３３４は、深さ３３６及び幅３３８によって画成される溝３５０であり、各対応する通路壁特徴部９８は、内壁１００から内側に延在する隆起部として形成され、隆起部の高さ１０２は、深さ３３６と実質的に等しく、隆起部の幅１０４は、幅３３８と実質的に等しい。したがって、外面３３２は、内壁１００の全体的な形状を画成し、内部コア３２４の相補的特徴部３３１は、内部通路８２の通路壁特徴部９８の形状を画成する。

例示的な実施形態では、前駆体コア５２４は、中空構造３２０を形成するために使用される。より具体的には、例示的な実施形態では、中空構造３２０は、好適なめっきプロセスによって前駆体コア５２４の周囲に形成され、そうすることで、前述のように、中空構造３２０の選択された壁厚３２８が得られるまで第１の材料３２２が外壁５２８の周囲に堆積される。代替の実施形態では、中空構造３２０は、中空構造３２０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適な様式で、前駆体コア５２４の周囲に形成される。

前駆体コア５２４は、この場合も同様に、内部通路８２の形状に対応する形状を有する。より具体的には、前駆体コア５２４は、１以上の通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する１以上の相補的特徴部５３１を含む。例えば、例示的な実施形態では、１以上の相補的特徴部５３１は、前駆体コア５２４の外壁５２８に沿って画成される複数の凹状特徴部５３４である。中空構造が外壁５２８の周囲に形成されたときに、中空構造３２０の内側部分３６０が、１以上の相補的特徴部５３１、すなわち、例示的な実施形態における複数の凹状特徴部５３４と一致するように、各凹状特徴部５３４は、対応する通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する。同様に、前駆体コア５２４が中空構造３２０内から除去され、被覆コア３１０を形成するように内部コア３２４が中空構造３２０内に配置された後、中空構造３２０の内側部分３６０は、前述のように内部コア３２４の凹状特徴部３３４を成形する。例えば、各凹状特徴部５３４は、内部コア３２４の溝３５０の深さ３３６及び幅３３８に対応する深さ５３６及び幅５３８によって画成される溝５５０である。

いくつかの実施形態では、前駆体コア５２４は、前述のように、好適な付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて形成され、前駆体材料５２６は、この場合も同様に、前駆体コア５２４の付加的な製造を促進するように選択される。付加的に又は代替的に、前駆体材料５２６は、任意の好適な材料であるように選択され、前駆体材料５２６の連続層は、前駆体コア５２４が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適なプロセスを用いて堆積される。特定の実施形態では、付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、中空構造３２０の内側部分３６０、ひいては内部通路８２の通路壁特徴部９８が、他の方法によって達成不可能な構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性を伴って形成されることを可能にする。したがって、付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、それに応じて改善された構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性を伴う、中空構造３２０の内側部分３６０、内部コア３２４、ひいては通路壁特徴部９８の相補的な形成を可能にする。付加的に又は代替的に、付加的な製造プロセスを用いた前駆体コア５２４の形成は、前述のように、鋳型３００における部品８０の初期形成後に、別個のプロセスにおいて内部通路８２に確実に加えることができない通路壁特徴部９８の形成を可能にする。さらに、いくつかの実施形態では、フォトポリマー又は熱可塑性物質である前駆体材料５２６を使用した付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、金属の第１の材料３２２を使用した付加的な製造によって直接的に中空構造３２０を形成することと比較して、中空構造３２０の製造に必要なコスト及び／時間を削減する。

この場合も同様に、特定の実施形態では、前駆体材料５２６は、前述のように、中空構造３２０内からの前駆体コア５２４の除去を促進するようにさらに選択される。

いくつかの実施形態では、鋳型３００における部品８０の形成中に通路壁特徴部９８を画成するように前駆体コア５２４によって中空構造３２０の内側部分３６０を成形することは、他の方法を用いて一貫して及び確実に形成することができない内部通路８２に沿った位置における通路壁特徴部９８の形成を可能にする。例えば、内部コア材料３２６は、比較的脆性のセラミック材料であるため、相補的特徴部３３１を画成するために、類似するが非被覆の内部コア３２４を独立して成形することは、内部コア３２４の破砕又は亀裂のリスクを増加させる。大きな長さ対直径（Ｌ／ｄ）比及び／又は実質的に非直線の形状を有する非被覆内部コア３２４の場合、リスクはさらに増加する。別の例として、後続の別個のプロセスにおいて、すなわち、部品８０が形成された後に、内部通路８２の長さに沿って通路壁特徴部９８を加えることは、再現性及び正確性を伴って達成することが比較的困難であり、大きな長さ対直径（Ｌ／ｄ）比及び／又は実質的に非直線の形状を有する内部通路８２の場合は特に困難である。

例示される実施形態は、通路壁特徴部９８の形状を画成するために、前駆体コア５２４の外壁５２８に沿った溝５５０としてのみ画成される凹状特徴部５３４、ひいては内部コア３２４の外面３３２における溝３５０としてのみ画成される凹状特徴部３３４を示しているが、代替の実施形態では、他の形状の相補的特徴部５３１、ひいては相補的特徴部３３１が、通路壁特徴部９８の形状を画成するために使用される。例えば、限定されるものではないが、特定の実施形態（図示せず）において、１以上の凹状特徴部５３４は、少なくとも部分的に、前駆体コア５２４に沿って縦方向にかつ／又は斜めに延在し、少なくとも部分的に、内部コア３２４に沿って縦方向にかつ／又は斜めに延在する１以上の凹状特徴部３３４を形成する。別の例として、限定されるものではないが、いくつかの実施形態（図示せず）において、１以上の凹状特徴部５３４は、スタッド形状を有する対応する通路壁特徴部９８を画成するように外壁５２８に画成されるくぼみである。別の例として、限定されるものではないが、いくつかの実施形態（図示せず）において、１以上の相補的特徴部５３１は、対応する通路壁特徴部９８をくぼみ又は他の凹形状として画成するように外壁５２８上に画成されるスタッド又は他の突起である。代替の実施形態では、任意の好適な形状の外壁５２８が、内部通路８２がその意図される目的のために機能することを可能にする、対応する形状の通路壁特徴部９８を画成するために使用される。さらに、例示される実施形態は、実質的に同一な反復形状である相補的特徴部５３１及び３３１をそれぞれ有する前駆体コア５２４、ひいては内部コア３２４を示しているが、前駆体コア５２４は、前駆体コア５２４及び内部コア３２４が本明細書に記載されるように機能することを可能にする異なる形状の相補的特徴部５３１の任意の好適な組合せを有することを理解されたい。

さらに、例示される実施形態は、略環状断面を有する内部通路８２を画成するように成形された前駆体コア５２４及び内部コア３２４を示しているが、代替の実施形態では、前駆体コア５２４、ひいては内部コア３２４は、内部通路８２がその意図される目的のために機能することを可能にする、任意の好適な形状の断面を有する内部通路８２を画成するように成形される。具体的には、限定されるものではないが、前駆体コア５２４を使用して被覆コア３１０を成形することは、部品８０の幾何形状に一致する起伏のある断面形状を有する内部通路８２を伴う部品８０を形成することを促進する。さらに、例示される実施形態は、前駆体コア５２４、ひいては内部コア３２４を、それらのそれぞれの長さに沿って略一定形状の断面を有するものとして示しているが、前駆体コア５２４及び内部コア３２４は、それらの長さに沿った断面の形状において、前駆体コア５２４及び内部コア３２４が本明細書に記載されるように機能することを可能にする、任意の好適な変形例を有することを理解されたい。

例えば、図９は、起伏のある断面を有する内部通路８２を含む部品８０の一部の概略斜視図である。図１０は、図９に示す内部通路８２を有する部品８０を形成するために鋳型アセンブリ３０１とともに使用される別の例示的な被覆コア３１０の概略切欠斜視図である。具体的には、図１０の視野では、内部コア３２４の特徴を示すために中空構造３２０の一部が切り取られている。図１１は、図１０に示す中空構造３２０を形成するために使用され得る別の例示的な前駆体コア５２４の概略斜視図である。

図９〜図１１を参照すると、例示的な実施形態では、部品８０は、ロータブレード７０及びステータベーン７２のうちの一方であり、内部通路８２は、後縁８６に近接して部品８０内に画成される。より具体的には、内部通路８２は、後縁８６の先細の幾何形状に対応する起伏のある断面円周を有するように部品８０の内壁１００によって画成される。通路壁特徴部９８は、タービュレータとして機能するように内部通路８２の反対側の細長い縁部１１０に沿って画成され、内壁１００から内部通路８２の中心に向かって内向きに延在する。通路壁特徴部９８は、各々が内部通路８２の軸方向に横断する細長い隆起部の反復パターンとして示されているが、代替の実施形態では、通路壁特徴部９８は、内部通路８２がその意図される目的のために機能することを可能にする任意の好適な形状、配向、及び／又はパターンを有することを理解されたい。

上で論じたように、外面３３２及び内部コア３２４の凹状特徴部３３４の形状は、内部通路８２の内壁１００及び通路壁特徴部９８の形状を画成する。より具体的には、内部コア３２４は、内部通路８２の起伏のある断面に対応する細長い先細の断面を有する。例示的な実施形態では、１以上の相補的特徴部３３１は、外面３３２の反対側の細長い側面３４６にある細長い切り欠き部３５４として画成される複数の凹状特徴部３３４であり、各切り欠き部３５４は、前述のように、通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する。

例示的な実施形態では、中空構造３２０は、この場合も同様に、好適なめっきプロセスによって前駆体コア５２４の周囲に形成され、そうすることで、前述のように、中空構造３２０の選択された壁厚３２８が得られるまで第１の材料３２２が外壁５２８の周囲に堆積される。代替の実施形態では、中空構造３２０は、中空構造３２０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適な様式で前駆体コア５２４の周囲に形成される。

前駆体コア５２４は、この場合も同様に、内部通路８２の形状に対応する形状を有する。より具体的には、前駆体コア５２４は、内部通路８２の起伏のある断面に対応する細長い先細の断面を有する。例示的な実施形態では、１以上の相補的特徴部５３１は、外壁５２８の反対側の細長い側面５４６にある細長い切り欠き部５５４として画成される複数の凹状特徴部５３４であり、各切り欠き部５５４は、前述のように、通路壁特徴部９８の形状に相補的な形状を有する。したがって、中空構造が外壁５２８の周囲に形成されたときに、中空構造３２０の内側部分３６０は複数の凹状特徴部５３４と一致する。同様に、前駆体コア５２４が中空構造３２０内から除去され、被覆コア３１０を形成するように内部コア３２４が中空構造３２０内に配置された後、中空構造３２０の内側部分３６０は、外面３３２の反対側の細長い側面３４６を成形し、前述のように、内部コア３２４の凹状特徴部３３４を細長い切り欠き部３５４として成形する。

いくつかの実施形態では、前駆体コア５２４は、前述のように、好適な付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて形成され、前駆体材料５２６は、この場合も同様に、前駆体コア５２４の付加的な製造を促進するように選択される。付加的に又は代替的に、前駆体材料５２６は、任意の好適な材料であるように選択され、前駆体材料５２６の連続層は、前駆体コア５２４が本明細書に記載されるように形成されることを可能にする任意の好適なプロセスを用いて堆積される。特定の実施形態では、付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、中空構造３２０の内側部分３６０、ひいては内部通路８２の断面形状及び通路壁特徴部９８が、他の方法によって達成不可能な構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性を伴って形成されることを可能にする。付加的に又は代替的に、付加的な製造プロセスを用いた前駆体コア５２４の形成は、前述のように、鋳型３００における部品８０の初期形成後に、別個のプロセスにおいて内部通路８２に確実に加えることができない断面形状及び通路壁特徴部９８の形成を可能にする。さらに、いくつかの実施形態では、フォトポリマー又は熱可塑性物質である前駆体材料５２６を使用した付加的な製造プロセスによる前駆体コア５２４の形成は、金属の第１の材料３２２を使用した付加的な製造によって直接的に中空構造３２０を形成することと比較して、中空構造３２０の製造に必要なコスト及び／時間を削減する。

代替の実施形態では、部品８０は、任意の好適な幾何形状を有し、前駆体コア５２４は、部品８０の幾何形状に好適に対応する任意の好適な形状を有する内部通路８２を形成するように成形される。

内部通路８２等の、その中に画成される内部通路を有する、部品８０等の部品を形成する例示的な方法１２００を、図１２〜図１４においてフロー図に示す。また、図１〜図１１を参照すると、例示的な方法１２００は、内部通路の形状に対応する形状を有する、前駆体コア５２４等の前駆体コアを形成すること１２０２を含む。方法１２００はまた、外壁５２８等の前駆体コアの外壁の周囲に、中空構造３２０等の中空構造を形成すること１２０４も含む。方法１２００は、中空構造内から前駆体コアを除去すること１２０６と、中空構造及び内部コアが被覆コア３１０等の被覆コアを形成するように、中空構造内に内部コア３２４等の内部コアを配置すること１２０８とを含む。付加的に、方法１２００は、被覆コアを鋳型３００等の鋳型に対して位置付けること１２１０と、溶融状態にある部品材料がキャビティ内で被覆コアの一部から中空構造を少なくとも部分的に吸収するように、溶融状態にある部品材料７８等の部品材料を鋳型キャビティ３０４等の鋳型のキャビティに導入すること１２１２とを含む。方法１２００はまた、部品を成形するようにキャビティ内で部品材料を冷却する１２１４ことも含む。内部コアは、部品内の内部通路を画成する。

いくつかの実施形態では、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、前駆体コアの外壁によって内側部分３６０等の中空構造の内側部分を相補的に成形すること１２１６を含む。

いくつかの実施形態では、中空構造内に内部コアを配置するステップ１２０８は、内部コアが内部通路の形状に対応する形状を有するように、内側部分３６０等の中空構造の内側部分によって内部コアを相補的に成形すること１２１８を含む。

特定の実施形態では、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて前駆体コアを形成すること１２２０を含む。いくつかのそのような実施形態では、前駆体コアを形成するステップ１２０４は、ステレオリソグラフィープロセスを用いて前駆体コアを形成すること１２２２を含む。付加的に又は代替的に、いくつかのそのような実施形態では、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、熱溶解フィラメント製造プロセス、インクジェット／粉末床プロセス、選択的加熱焼結プロセス、及び選択的レーザ焼結プロセスのうちの少なくとも１つを用いて前駆体コアを形成すること１２２４を含む。

いくつかの実施形態では、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、フォトポリマー材料から前駆体コアを形成すること１２２６を含む。付加的に又は代替的に、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、熱可塑性材料から前駆体コアを形成すること１２２８を含む。

特定の実施形態では、中空構造内から前駆体コアを除去するステップ１２０６は、前駆体コアを融解させること１２３０を含む。付加的に又は代替的に、中空構造内から前駆体コアを除去するステップ１２０６は、中空構造から前駆体コアを機械加工すること１２３２を含む。付加的に又は代替的に、中空構造内から前駆体コアを除去するステップ１２０６は、化学的除去プロセスを用いて中空構造から前駆体コアを除去すること１２５８を含む。

いくつかの実施形態では、中空構造は、第１の材料３２２等の第１の材料から形成され、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、めっきプロセスにおいて外壁の周囲に第１の材料を堆積させること１２３４を含む。いくつかのそのような実施形態では、第１の材料は金属材料であり、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、金属めっきプロセスにおいて外壁の周囲に第１の材料を堆積させること１２３６を含む。さらに、いくつかのそのような実施形態では、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、無電解めっきプロセスにおいて外壁の周囲に第１の材料を堆積させること１２３８を含む。付加的に又は代替的に、いくつかのそのような実施形態では、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、電気めっきプロセスにおいて外壁の周囲に第１の材料を堆積させること１２４０を含む。さらに、いくつかのそのような実施形態では、前駆体コアの外壁の周囲に中空構造を形成するステップ１２０４は、内側部分３６０等の中空構造の内側部分からの複数の材料を、外壁３８０等の中空構造の外壁に連続層として堆積させること１２４２を含む。いくつかのそのような実施形態では、複数の材料を堆積させるステップ１２４２は、無電解めっきプロセスを用いて、前駆体コアの外壁の周囲に、複数の層の最初の層として第１の金属合金を堆積させること１２４４と、電気めっきプロセスを用いて、複数の層の後続層として第２の金属合金を堆積させること１２４６とを含む。

特定の実施形態では、中空構造内に内部コアを配置するステップ１２０８は、内部コア材料３２６等の内部コア材料をスラリーとして中空構造内に注入すること１２４８と、内部コアを形成するように中空構造内で内部コア材料を乾燥させること１２５０とを含む。

いくつかの実施形態では、内部通路は、通路壁特徴部９８等の１以上の通路壁特徴部を含み、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、１以上の相補的特徴部が１以上の通路壁特徴部の形状に相補的な形状を有するように、相補的特徴部５３１等の前駆体コアの１以上の相補的特徴部を形成すること１２５２を含む。いくつかのそのような実施形態では、１以上の通路壁特徴部は、内壁１００等の部品の内壁から内側に延在する隆起部であり、前駆体コアの１以上の相補的特徴部を形成するステップ１２５２は、前駆体コアの外壁に沿って凹状特徴部５３４等の複数の凹状特徴部を形成すること１２５４を含む。

特定の実施形態では、前駆体コアを形成するステップ１２０２は、部品の幾何形状に一致する内部通路の断面形状を画成するように前駆体コアを成形すること１２５６を含む。

特定の実施形態では、方法１２００は、部品内に内部通路を形成するように部品から内部コアを除去すること１２６０をさらに含む。

上述の被覆コアは、その中に画成される内部通路、特に、限定されないが、非直線的及び／又は複雑な形状を有する内部通路を有する部品を形成するために使用される被覆コアを形成するための費用対効果の高い方法を提供し、よって、コアに関連する脆弱性の問題を軽減するか又は排除する。具体的には、被覆コアは、中空構造と、その中に配置される内部コアとを含む。中空コアは、内部通路の形状に対応する形状を有する前駆体コアの外壁の周囲に形成される。被覆コアは、部品内で内部通路の位置を画成するように鋳型キャビティ内に位置付けられる。中空構造は、内部コアに構造上の補強を提供し、例えば、限定されないが、その中に画成される内部通路を有する部品を形成するための従来のコアより長い、より重い、より薄い、及び／又はより複雑なコアの確実な取り扱い及び使用を可能にする。いくつかの実施形態では、前駆体コアは、例えば、付加的な製造プロセスによって、比較的迅速かつ安価な製造を可能にする材料から形成され、前駆体コアの周囲に形成される中空構造の改善された構造的複雑性、正確性、及び／又は再現性をもたらす。特定の実施形態では、中空構造は、金属めっきプロセスによって前駆体コアの周囲に形成される。

さらに、本明細書に記載される前駆体コアから被覆コアを形成することは、内部通路を画成する壁に様々な通路壁特徴部のいずれかを一体形成するための費用対効果が高く、かつ高精度な方法を提供する。具体的には、中空構造を相補的に画成し、ひいては内部コアの外面を画成するように前駆体コアを予め成形する能力によって、例えば、中空構造又は内部コアを機械的に操作することなく内部コアの外面にタービュレータ画成特徴部を加えることが容易になり、したがって、亀裂又は他の損傷のリスクが回避される。

本明細書に記載される方法、システム、及び装置の例示的な技術的効果は、以下のうちの少なくとも１つを含む：（ａ）その中に画成される内部通路を有する部品を形成する際に使用されるコアの形成、取り扱い、輸送、及び／又は保存に関連する脆弱性の問題を軽減するか又は排除すること、（ｂ）部品に内部通路を形成するための従来のコアと比較して、より長い、より重い、より薄い、及び／又はより複雑なコアの使用を可能にすること、並びに（ｃ）部品内の通路壁特徴部を相補的に画成する特徴部をコアの外面に加えることに関連する脆弱性の問題を軽減するか又は排除すること。

前駆体コアから形成される被覆コアの例示的な実施形態が、上に詳述される。前駆体コア及びそれから形成される被覆コア、並びにそのような前駆体コア及びそれから形成される被覆コアを使用する方法及びシステムは、本明細書に記載される特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの部品及び／又は方法のステップは、本明細書に記載される他の部品及び／又はステップとは無関係にかつ別個に用いられてもよい。例えば、例示的な実施形態は、現在、鋳型アセンブリ内でコアを使用するように構成されている多くの他の用途に関連して実施及び利用され得る。

本開示の種々の実施形態の特定の特徴は、ある図面には示され、他の図面には示されていないかもしれないが、これは便宜のためであるに過ぎない。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴が、任意の他の図面の任意の特徴と組合せて参照及び／又は請求され得る。

本明細書は、実施例を用いて、最良の形態を含む実施形態を開示し、また、任意の当業者が、任意のデバイス又はシステムを作製及び使用すること、並びに任意の組み込まれた方法を行うことを含めて、実施形態を実施することを可能にする。本開示の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と差異のない構造要素を有する場合、又は、それらが特許請求の範囲の文言とのごくわずかな差異を有する等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。
［実施態様１］
その中に画成される内部通路（８２）を有する部品（８０）を形成する方法（１２００）であって、
内部通路（８２）の形状に対応する形状を有する前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）と、
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）と、
中空構造（３２０）内から前駆体コア（５２４）を除去すること（１２０６）と、
中空構造（３２０）及び内部コア（３２４）が被覆コア（３１０）を形成するように、中空構造（３２０）内に内部コア（３２４）を配置すること（１２０８）と、
被覆コア（３１０）を鋳型（３００）に対して位置付けること（１２１０）と、
溶融状態にある部品材料（７８）がキャビティ（３０４）内で被覆コア（３１０）の一部から中空構造（３２０）を少なくとも部分的に吸収するように、溶融状態にある部品材料（７８）を鋳型（３００）のキャビティ（３０４）に導入すること（１２１２）と、
部品（８０）を形成するように部品材料（７８）をキャビティ（３０４）の中で冷却すること（１２１４）とを含み、内部コア（３２４）は、部品（８０）内の内部通路（８２）を画成する、方法（１２００）。
［実施態様２］
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）によって中空構造（３２０）の内側部分（３６０）を相補的に成形すること（１２１６）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様３］
中空構造（３２０）内に内部コア（３２４）を配置すること（１２０８）は、内部コア（３２４）が内部通路（８２）の形状に対応する形状を有するように、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）によって内部コア（３２４）を相補的に成形すること（１２１８）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様４］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２０）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様５］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、ステレオリソグラフィープロセスを用いて前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２２）を含む、実施態様４に記載の方法（１２００）。
［実施態様６］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、熱溶解フィラメント製造プロセス、インクジェット／粉末床プロセス、選択的加熱焼結プロセス、及び選択的レーザ焼結プロセスのうちの少なくとも１つを用いて前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２４）を含む、実施態様４に記載の方法（１２００）。
［実施態様７］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、フォトポリマー材料から前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２６）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様８］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、熱可塑性材料から前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２８）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様９］
中空構造（３２０）内から前駆体コア（５２４）を除去すること（１２０６）は、前駆体コア（５２４）を融解させること（１２３０）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様１０］
中空構造（３２０）内から前駆体コア（５２４）を除去すること（１２０６）は、中空構造（３２０）から前駆体コア（５２４）を機械加工すること（１２３２）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様１１］
中空構造（３２０）内から前駆体コア（５２４）を除去すること（１２０６）は、化学的除去プロセスを用いて中空構造（３２０）から前駆体コア（５２４）を除去すること（１２５８）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様１２］
中空構造（３２０）は、第１の材料（３２２）から形成され、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３４）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様１３］
第１の材料（３２２）は、金属材料であり、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、金属めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３６）を含む、実施態様１２に記載の方法（１２００）。
［実施態様１４］
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、無電解めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３８）を含む、実施態様１３に記載の方法（１２００）。
［実施態様１５］
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、電気めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２４０）を含む、実施態様１３に記載の方法（１２００）。
［実施態様１６］
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成すること（１２０４）は、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）からの複数の材料を、中空構造（３２０）の外壁（３８０）に連続層として堆積させること（１２４２）を含む、実施態様１２に記載の方法（１２００）。
［実施態様１７］
複数の材料を堆積させること（１２４２）は、
無電解めっきプロセスを用いて、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に、複数の層の最初の層として第１の金属合金を堆積させること（１２４４）と、
電気めっきプロセスを用いて、複数の層の後続層として第２の金属合金を堆積させること（１２４６）とを含む、実施態様１６に記載の方法（１２００）。
［実施態様１８］
中空構造（３２０）内に内部コア（３２４）を配置すること（１２０８）は、
内部コア材料（３２６）をスラリーとして中空構造（３２０）内に注入すること（１２４８）と、
内部コア（３２４）を形成するように中空構造（３２０）内で内部コア材料（３２６）を乾燥させること（１２５０）とを含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様１９］
内部通路（８２）は、１以上の通路壁特徴部（９８）を含み、前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、１以上の相補的特徴部（５３１）が１以上の通路壁特徴部（９８）の形状に相補的な形状を有するように、前駆体コア（５２４）の１以上の相補的特徴部（５３１）を形成すること（１２５２）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様２０］
１以上の通路壁特徴部（９８）は、部品（８０）の内壁から内側に延在する隆起部であり、前駆体コア（５２４）の１以上の相補的特徴部（５３１）を形成すること（１２５２）は、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）に沿って複数の凹状特徴部（５３４）を形成することを含む、実施態様１９に記載の方法（１２００）。
［実施態様２１］
前駆体コア（５２４）を形成すること（１２０２）は、部品（８０）の幾何形状に一致する内部通路（８２）の断面形状を画成するように前駆体コア（５２４）を成形すること（１２５６）を含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。
［実施態様２２］
部品（８０）内に内部通路（８２）を形成するように部品（８０）から内部コア（３２４）を除去すること（１２６０）をさらに含む、実施態様１に記載の方法（１２００）。

１０回転機、ガスタービン
１２吸気部
１４圧縮機部
１６燃焼器部
１８タービン部
２０排気部
２２ロータシャフト
２４燃焼器
３６管状ケーシング
４０圧縮機ブレード
４２圧縮機ステータベーン
７０ロータブレード
７２ステータベーン
７４圧力側
７６吸引側
７８溶融部品材料
８０部品
８２内部通路
８４前縁
８６後縁
８８根元端部
８９軸
９０先端部
９２実質的に一定の距離
９４実質的に一定の距離
９６ブレード長
９８通路壁特徴部
１００内壁
１０２隆起部の高さ
１０４隆起部の幅
１１０細長い縁部
３００鋳型
３０１鋳型アセンブリ
３０２内壁
３０４鋳型キャビティ
３０６鋳型材料
３１０被覆コア
３１２先端部分
３１４先端部分
３１５一部
３１６根元部分
３１８根元部分
３２０中空構造
３２２第１の材料
３２４非被覆内部コア
３２６内部コア材料
３２８壁厚
３３０特徴的な幅
３３１相補的特徴部
３３２外面
３３４凹状特徴部
３３６深さ
３３８幅
３４６細長い側面
３５０溝
３５４切り欠き部
３６０内側部分
３８０外壁
５１１第１の端部
５１３第２の端部
５２４前駆体コア
５２６前駆体材料
５２８外壁
５３１相補的特徴部
５３４凹状特徴部
５３６深さ
５３８幅
５４６細長い側面
５５０溝
５５４切り欠き部
５６６層
５６７層
５６８層
１２００方法
１２０２形成するステップ
１２０４形成するステップ
１２０６除去するステップ
１２０８配置するステップ
１２１０位置付けること
１２１２導入すること
１２１４冷却すること
１２１６成形すること
１２１８成形すること
１２２０形成すること
１２２２形成すること
１２２４形成すること
１２２６形成すること
１２２８形成すること
１２３０融解させること
１２３２機械加工すること
１２３４堆積させること
１２３６堆積させること
１２３８堆積させること
１２４０堆積させること
１２４２堆積させるステップ
１２４４堆積させること
１２４６堆積させること
１２４８注入すること
１２５０乾燥させること
１２５２形成するステップ
１２５４形成すること
１２５６成形すること
１２５８除去すること

Claims

内部に画成される内部通路（８２）を有する部品（８０）を形成する方法（１２００）であって、当該方法が、
内部通路（８２）の形状に対応する形状を有する前駆体コア（５２４）を形成するステップ（１２０２）と、
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に第１の材料からなる中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）と、
中空構造（３２０）内から前駆体コア（５２４）を除去するステップ（１２０６）と、
中空構造（３２０）及び内部コア（３２４）が被覆コア（３１０）を形成するように、中空構造（３２０）内に内部コア（３２４）を配置するステップ（１２０８）と、
被覆コア（３１０）を鋳型（３００）に対して位置付けるステップ（１２１０）と、
溶融状態にある部品材料（７８）を鋳型（３００）のキャビティ（３０４）に導入するステップであって、部品材料（７８）が合金であり、かつ第１の材料が前記合金の１以上の構成材料であることにより、溶融状態にある部品材料（７８）がキャビティ（３０４）内で被覆コア（３１０）の一部から中空構造（３２０）の第１の材料を少なくとも部分的に吸収する、ステップ（１２１２）と、
部品（８０）を形成するように部品材料（７８）をキャビティ（３０４）の中で冷却するステップ（１２１４）と
を含み、内部コア（３２４）は、部品（８０）内の内部通路（８２）を画成する、方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）によって中空構造（３２０）の内側部分（３６０）を相補的に成形すること（１２１６）を含む、請求項１に記載の方法（１２００）。
中空構造（３２０）内に内部コア（３２４）を配置するステップ（１２０８）は、内部コア（３２４）が内部通路（８２）の形状に対応する形状を有するように、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）によって内部コア（３２４）を相補的に成形すること（１２１８）を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）を形成するステップ（１２０２）は、付加的な製造プロセスを少なくとも部分的に用いて前駆体コア（５２４）を形成すること（１２２０）を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３４）を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法（１２００）。
第１の材料（３２２）は、金属材料であり、前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、金属めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３６）を含む、請求項５に記載の方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、無電解めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２３８）を含む、請求項６に記載の方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、電気めっきプロセスにおいて外壁（５２８）の周囲に第１の材料（３２２）を堆積させること（１２４０）を含む、請求項６に記載の方法（１２００）。
前駆体コア（５２４）の外壁（５２８）の周囲に中空構造（３２０）を形成するステップ（１２０４）は、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）からの複数の材料を、中空構造（３２０）の外壁（３８０）に連続層として堆積させること（１２４２）を含む、請求項５に記載の方法（１２００）。
部品（８０）内に内部通路（８２）を形成するように部品（８０）から内部コア（３２４）を除去するステップ（１２６０）をさらに含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法（１２００）。