JP7091019B2 - 内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成するための方法およびアッセンブリ - Google Patents
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Description
本開示の分野は、概して、内部通路が内側に画定されたコンポーネントに関し、より具体的には、大きい長さと直径の比、実質的に非線形的な形状、および、複雑な断面周囲のうちの少なくとも１つを画定するコアを使用して、そのような内部通路を画定することに関する。
いくつかのコンポーネントは、たとえば、意図する機能を果たすために、内部通路が内側に画定されることを必要とする。たとえば、限定としてではないが、ガスタービンの高温ガス流路コンポーネントなどのような、いくつかのコンポーネントは、高温にさらされる。少なくともいくつかのそのようなコンポーネントは、内部通路が内側に画定され、冷却流体のフローを受け入れ、コンポーネントが、より良好に高温に耐えることができるようになっている。別の例に関して、限定としてではないが、いくつかのコンポーネントは、別のコンポーネントとの境界面において摩擦にさらされる。少なくともいくつかのそのようなコンポーネントは、内部通路が内側に画定され、潤滑剤のフローを受け入れ、摩擦を低減させることを促進させる。
内部通路が内側に画定された少なくともいくつかの公知のコンポーネントは、モールドの中に形成され、セラミック材料コアは、内部通路として選択される場所において、モールドキャビティーの中に延在している。溶融した金属合金が、モールドキャビティーの中へセラミックコアの周りに導入され、コンポーネントを形成するように冷却された後に、セラミックコアが、たとえば、ケミカルリーチングなどによって除去され、内部通路を形成する。しかし、少なくともいくつかの公知のセラミックコアは壊れやすく、損傷なしに生産することおよび取り扱うことが困難かつ高価であるコアを結果として生じさせる。単なる１つの非限定的な例として、セラミックコアの長さと直径の（Ｌ／ｄ）比が増加するにつれて、コンポーネントの生産における取り扱いおよび／または使用の間のコアの亀裂または破壊のリスクも増加する。
少なくともいくつかのそのようなセラミックコアの亀裂または破壊のリスクは、セラミックコアの非線形性が増加するにつれて、さらに増加させられる。たとえば、実質的に線形のセラミックコアは、重力の方向に整合させることができ、その結果、コアが、柱状圧縮で自分自身の重量を支持する。それとは対照的に、実質的に非線形のコアがモールドキャビティーの中に吊り下げられているときに、コアの重量は、セラミックコアの少なくとも一部分を張力にさらし、それは、セラミックコアの亀裂または破壊のリスクをされに増加させる。追加的にまたは代替的に、少なくともいくつかのそのようなコア自身は、コアモールドの中にセラミック材料を鋳造することによって作り出され、また、少なくともいくつかの実質的に非線形のセラミックコアは、コアモールドから非線形のセラミックコアを解放するのに適切な引き面（ｐｕｌｌ ｐｌａｎｅｓ）および抜き勾配を提供することが困難であることに起因して、作り出すことが困難である。したがって、実質的に非線形性を有する内部通路を画定するために、そのような公知のセラミックコアを使用することは、とりわけ、それに限定されないが、通路のＬ／ｄ比が増加するにつれて制限される。
追加的に、少なくともいくつかのそのようなセラミックコアの亀裂または破壊のリスクは、セラミックコアの断面の複雑さが増加するにつれて増加させられる。単なる１つの非限定的な例として、滑らかでない断面周囲は、セラミックコアの中に応力集中を導入し、それは、局所的な亀裂のリスクを増加させる。したがって、たとえば、内部冷却通路の熱伝達性能は、所与の断面積に対して通路の浸辺長を増加させる断面によって改善され得るが、そのような断面を画定するためにそのような公知のセラミックコアを使用することは、とりわけ、それに限定されないが、通路のＬ／ｄ比が増加するにつれて制限される。
代替的にまたは追加的に、内部通路が内側に画定された少なくともいくつかの公知のコンポーネントは、初期には、内部通路なしで形成されており、内部通路は、その後のプロセスにおいて形成される。たとえば、少なくともいくつかの公知の内部通路は、それに限定されないが、電気化学的なドリリングプロセスを使用して、コンポーネントの中へ通路をドリル加工することによって形成される。しかし、少なくともいくつかのそのようなプロセスは、比較的に時間がかかり、高価である。そのうえ、少なくともいくつかのそのようなプロセスは、とりわけ、それに限定されない、通路のＬ／ｄ比が増加するにつれて、特定のコンポーネント設計に必要とされる、内部通路の非線形性および／または断面周囲を作り出すことができない。
１つの態様では、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する方法が提供される。方法は、モールドに対してジャケット付きコアを位置決めするステップを含む。ジャケット付きコアが、少なくとも部分的にアディティブマニュファクチャリングプロセスによって形成された中空構造体、および中空構造体の中に配設されている内側コアを含む。また、方法は、溶融状態のコンポーネント材料をモールドのキャビティーの中へ導入するステップと、キャビティーの中のコンポーネント材料を冷却してコンポーネントを形成するステップとを含む。内側コアが、コンポーネントの中に内部通路を画定する。
別の態様では、内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する際に使用するためのモールドアッセンブリが提供される。モールドアッセンブリは、モールドキャビティーを内部に画定するモールドと、モールドに対して位置決めされているジャケット付きコアとを含む。ジャケット付きコアは、少なくとも部分的にアディティブマニュファクチャリングプロセスによって形成された中空構造体を含む。また、ジャケット付きコアは、中空構造体の中に配設されている内側コアであって、溶融状態のコンポーネント材料がキャビティーの中へ導入されて冷却され、コンポーネントを形成するときに、コンポーネントの中に内部通路を画定するように位置決めされている、内側コアを含む。
以下の明細書および特許請求の範囲では、いくつかの用語が参照されることとなり、それは、以下の意味を有するように定義されるべきである。
単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および、「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明示的に別段の定めをしていなければ、複数の参照を含む。
「随意的な」または「随意的に」は、それ続いて記載されている事象または状況が、起こる可能性もあり、または、起こらない可能性もあるということ、ならびに、その説明が、事象が起こる場合、および、事象が起こらない場合を含むということを意味している。
明細書および特許請求の範囲の全体を通して、本明細書で使用されているような近似する文言は、それが関連する基本的な機能の変化を結果として生じさせることなく、許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「おおよそ」、および、「実質的に」などのような、１つまたは複数の用語によって修正される値は、特定されてい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では、近似する文言は、値を測定するための計器の精密さに対応することが可能である。ここで、明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限界が特定され得る。そのような範囲は、組み合わせられ、および／または、交換されることができ、文脈または文言が別段の定めをしていなければ、その中に含有されるすべてのサブレンジを含む。
本明細書で説明されている例示的なコンポーネントおよび方法は、内部通路を有するコンポーネントを形成するための公知のアッセンブリおよび方法に関連付けられる不利益のうちの少なくともいくつかを克服する。本明細書で説明されている実施形態は、モールドに対して位置決めされているジャケット付きコアを提供する。ジャケット付きコアは、中空構造体と、中空構造体の中に配設されている内側コアとを含む。内側コアは、モールドキャビティーの中に延在し、モールドの中に形成されることとなるコンポーネントの中に内部通路の位置を画定する。中空構造体は、少なくとも部分的に、アディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して形成されている。
図１は、本開示の実施形態が使用され得るコンポーネントを有する例示的な回転機械１０の概略図である。例示的な実施形態では、回転機械１０は、ガスタービンであり、ガスタービンは、吸気セクション１２と、吸気セクション１２の下流に連結されている圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に連結されている燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６の下流に連結されているタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に連結されている排気セクション２０とを含む。概してチューブ状のケーシング３６は、吸気セクション１２、圧縮機セクション１４、燃焼器セクション１６、タービンセクション１８、および排気セクション２０のうちの１つまたは複数を少なくとも部分的に囲んでいる。代替的な実施形態では、回転機械１０は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成されるコンポーネントがそれにとって適切である、任意の回転機械である。そのうえ、本開示の実施形態は、図示の目的のために、回転機械の文脈において説明されているが、本明細書で説明されている実施形態は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成されているコンポーネントに関与する任意の文脈において適用可能であるということが理解されるべきである。
例示的な実施形態では、タービンセクション１８は、ローターシャフト２２を介して圧縮機セクション１４に連結されている。本明細書で使用されているように、「連結する」という用語は、直接的な、コンポーネント同士の間の機械的な接続、電気的な接続、および／または、通信接続に限定されず、間接的な、複数のコンポーネント同士の間の機械的な接続、電気的な接続、および／または通信接続も含むことが可能であるということが留意されるべきである。
回転機械１０の動作の間に、吸気セクション１２は、圧縮機セクション１４に向けて空気を導く。圧縮機セクション１４が、より高い圧力および温度まで空気を圧縮する。より具体的には、ローターシャフト２２が、圧縮機セクション１４の中のローターシャフト２２に連結されている圧縮機ブレード４０の少なくとも１つの円周方向の列に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、空気フローを圧縮機ブレード４０の中へ方向付けするケーシング３６から半径方向内向きに延在する圧縮機ステーターベーン４２の円周方向の列が、圧縮機ブレード４０のそれぞれの列よりも前に置かれている。圧縮機ブレード４０の回転エネルギーは、空気の圧力および温度を増加させる。圧縮機セクション１４は、燃焼器セクション１６に向けて圧縮空気を排出する。
燃焼器セクション１６では、圧縮空気が、燃料と混合されて点火され、燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスは、タービンセクション１８に向けて導かれる。より具体的には、燃焼器セクション１６は、少なくとも１つの燃焼器２４を含み、少なくとも１つの燃焼器２４において、燃料、たとえば、天然ガスおよび／または燃料油が、空気フローの中へ噴射され、燃料空気混合物が点火され、高温燃焼ガスを発生させ、高温燃焼ガスは、タービンセクション１８に向けて導かれる。
タービンセクション１８は、燃焼ガスストリームからの熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換する。より具体的には、燃焼ガスは、タービンセクション１８の中のローターシャフト２２に連結されているローターブレード７０の少なくとも１つの円周方向の列に回転エネルギーを付与する。例示的な実施形態では、燃焼ガスをローターブレード７０の中へ方向付けするケーシング３６から半径方向内向きに延在するタービンステーターベーン７２の円周方向の列が、ローターブレード７０のそれぞれの列の前に置かれている。ローターシャフト２２は、それに限定されないが、発電機および／または機械的な駆動用途などのような、負荷（図示せず）に連結され得る。排気された燃焼ガスは、タービンセクション１８から排気セクション２０の中へ下流に流れる。回転機械１０のコンポーネントは、コンポーネント８０として指定されている。燃焼ガスの経路の近位のコンポーネント８０は、回転機械１０の動作の間に高温にさらされる。追加的にまたは代替的に、コンポーネント８０は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成された任意のコンポーネントを含む。
図２は、回転機械１０（図１に示されている）とともに使用するために図示されている、例示的なコンポーネント８０の概略斜視図である。コンポーネント８０は、内側に画定された少なくとも１つの内部通路８２を含む。たとえば、冷却流体が、回転機械１０の動作の間に内部通路８２に提供され、高温燃焼ガスの温度よりも低くコンポーネント８０を維持することを促進させる。単に１つの内部通路８２だけが図示されているが、コンポーネント８０は、本明細書で説明されているように形成された任意の適切な数の内部通路８２を含むということが理解されるべきである。
コンポーネント８０は、コンポーネント材料７８から形成されている。例示的な実施形態では、コンポーネント材料７８は、適切なニッケル基超合金である。代替的な実施形態では、コンポーネント材料７８は、コバルト基超合金、鉄基合金、チタン基合金、およびプラチナ基超合金のうちの少なくとも１つである。他の代替的な実施形態では、コンポーネント材料７８は、コンポーネント８０が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。
例示的な実施形態では、コンポーネント８０は、ローターブレード７０またはステーターベーン７２のうちの１つである。代替的な実施形態では、コンポーネント８０は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成され得る、回転機械１０の別の適切なコンポーネントである。さらなる他の実施形態では、コンポーネント８０は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成される、任意の適切な用途に関する任意のコンポーネントである。
例示的な実施形態では、ローターブレード７０、または、代替的にステーターベーン７２は、正圧側面７４および反対側の負圧側面７６を含む。正圧側面７４および負圧側面７６のそれぞれは、前縁部８４から、反対側の後縁部８６へ延在している。加えて、ローターブレード７０、または、代替的にステーターベーン７２は、ルート部側端部８８から、反対側の先端部側端部９０へ延在しており、ブレード長さ９６を画定している。代替的な実施形態では、ローターブレード７０、または、代替的にステーターベーン７２は、本明細書で説明されているような内部通路とともに形成され得る、任意の適切な構成を有している。
特定の実施形態では、ブレード長さ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。そのうえ、いくつかの実施形態では、ブレード長さ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、ブレード長さ９６は、約６１ｃｍ（２４インチ）から約１０１．６ｃｍ（４０インチ）までの範囲にある。代替的な実施形態では、ブレード長さ９６は、約２５．４ｃｍ（１０インチ）未満である。たとえば、いくつかの実施形態では、ブレード長さ９６は、約２．５４ｃｍ（１インチ）から約２５．４ｃｍ（１０インチ）までの範囲にある。他の代替的な実施形態では、ブレード長さ９６は、約１０１．６ｃｍ（４０インチ）よりも大きい。
例示的な実施形態では、内部通路８２は、ルート部側端部８８から先端部側端部９０へ延在している。代替的な実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、また、任意の適切な範囲で、コンポーネント８０の中に延在している。特定の実施形態では、内部通路８２は、非線形的になっている。たとえば、コンポーネント８０は、ルート部側端部８８および先端部側端部９０との間に画定されている軸線８９に沿って、所定の捩じりとともに形成されており、および内部通路８２は、軸線方向の捩じりに相補的な湾曲した形状を有している。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、正圧側面７４から実質的に一定の距離９４に位置決めされている。代替的にまたは追加的に、コンポーネント８０の翼弦は、ルート部側端部８８と先端部側端部９０との間でテーパーを付けられており、内部通路８２は、テーパーに相補的に非線形的に延在しており、それにより、内部通路８２は、内部通路８２の長さに沿って後縁部８６から実質的に一定の距離９２に位置決めされる。代替的な実施形態では、内部通路８２は、コンポーネント８０の任意の適切な輪郭に相補以外の非線形的な形状を有している。他の代替的な実施形態では、内部通路８２は、非線形的であり、コンポーネント８０の輪郭に相補的ではない。いくつかの実施形態では、非線形的な形状を有する内部通路８２は、コンポーネント８０に関して事前選択される冷却基準を満たすことを促進させる。代替的な実施形態では、内部通路８２は、線形に延在している。
いくつかの実施形態では、内部通路８２は、実質的に円形の断面を有している。代替的な実施形態では、内部通路８２は、実質的に卵形の断面を有している。他の代替的な実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする、任意の適切に形状決めされた断面を有している。そのうえ、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。代替的な実施形態では、内部通路８２の断面の形状は、内部通路８２が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な方式で、内部通路８２の長さに沿って変化している。
図３は、コンポーネント８０（図２に示されている）を作製するためのモールドアッセンブリ３０１の概略斜視図である。モールドアッセンブリ３０１は、モールド３００に対して位置決めされているジャケット付きコア３１０を含む。図４は、図３に示されている線４－４に沿って見たジャケット付きコア３１０の概略断面図である。図２～図４を参照すると、モールド３００の内部壁部３０２は、モールドキャビティー３０４を画定している。内部壁部３０２は、コンポーネント８０の外部形状に対応する形状を画定しており、溶融状態のコンポーネント材料７８が、モールドキャビティー３０４の中へ導入され、コンポーネント８０を形成するように冷却され得るようになっている。例示的な実施形態では、コンポーネント８０は、ローターブレード７０、または、代替的にステーターベーン７２であるが、代替的な実施形態では、コンポーネント８０は、本明細書で説明されているように、内側に画定された内部通路とともに適切に形成可能な任意のコンポーネントであるということが思い出されるべきである。
ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に対して位置決めされており、その結果、ジャケット付きコア３１０の一部分３１５は、モールドキャビティー３０４の中に延在する。ジャケット付きコア３１０は、第１の材料３２２から形成されている中空構造体３２０と、内側コア３２４とを含み、内側コア３２４は、中空構造体３２０の中に配設されており、また、内側コア材料３２６から形成されている。内側コア３２４は、内部通路８２の形状を画定するように形状決めされており、また、モールドキャビティー３０４の中に位置決めされているジャケット付きコア３１０の部分３１５の内側コア３２４は、コンポーネント８０の中の内部通路８２の位置を画定している。
中空構造体３２０は、外側壁部３８０を含み、外側壁部３８０は、内側コア３２４の長さに沿って、内側コア３２４を実質的に囲んでいる。中空構造体３２０の内部部分３６０は、外側壁部３８０に対して内部に位置付けされており、それにより、内側コア３２４は、中空構造体３２０の内部部分３６０によって相補的に形状決めされる。特定の実施形態では、中空構造体３２０は、概してチューブ状の形状を画定している。たとえば、限定としてではないが、中空構造体３２０は、チューブとして実装されており、それは、内側コア３２４の、ひいては、内部通路８２の選択された非線形的な形状を画定する必要に応じて、湾曲した形状または角度付きの形状などのような、非線形的な形状で適切に配設される。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４が本明細書で説明されているような内部通路８２の形状を画定することを可能にする任意の適切な形状を画定している。
例示的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４の特徴的幅３３０よりも小さい壁部厚さ３２８を有している。特徴的幅３３０は、本明細書で、内側コア３２４と同じ断面積を有する円形の直径として定義される。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、特徴的幅３３０よりも小さくはない壁部厚さ３２８を有している。内側コア３２４の断面の形状は、図３および図４に示されている例示的な実施形態では、円形である。代替的に、内側コア３２４の断面の形状は、本明細書で説明されているように内部通路８２が機能することを可能にする、内部通路８２の任意の適切な断面に対応している。
モールド３００は、モールド材料３０６から形成されている。例示的な実施形態では、モールド材料３０６は、コンポーネント８０を形成するために使用されるコンポーネント材料７８の溶融状態に関連付けられる高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。代替的な実施形態では、モールド材料３０６は、コンポーネント８０が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。そのうえ、例示的な実施形態では、モールド３００は、適切なインベストメント鋳造プロセスによって形成される。たとえば、限定としてではないが、ワックスなどのような適切なパターン材料が、適切なパターンダイの中へ注入され、コンポーネント８０のパターン（図示せず）を形成し、パターンは、モールド材料３０６のスラリーの中へ繰り返し漬けられ、それは、モールド材料３０６のシェルを生成するように硬化することが許され、シェルは、脱ワックスされて焼かれ、モールド３００を形成する。代替的な実施形態では、モールド３００は、本明細書で説明されているようにモールド３００が機能することを可能にする任意の適切な方法によって形成される。
特定の実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に対して固定されており、コンポーネント８０を形成するプロセスの間に、ジャケット付きコア３１０がモールド３００に対して固定されたままになるようになっている。たとえば、ジャケット付きコア３１０は、ジャケット付きコア３１０を取り囲むモールドキャビティー３０４の中への溶融したコンポーネント材料７８の導入の間に、ジャケット付きコア３１０の位置がシフトしないように固定されている。いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に直接的に連結されている。たとえば、例示的な実施形態では、ジャケット付きコア３１０の先端部部分３１２は、モールド３００の先端部部分３１４の中にリジッドに包み込まれている。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコア３１０のルート部部分３１６は、先端部部分３１４の反対側のモールド３００のルート部部分３１８の中にリジッドに包み込まれている。たとえば、限定としてではないが、モールド３００は、上記に説明されているように、インベストメント鋳造によって形成され、ジャケット付きコア３１０は、適切なパターンダイにしっかりと連結されており、その結果、先端部部分３１２およびルート部部分３１６がパターンダイから外に延在する一方、部分３１５は、ダイのキャビティーの中に延在する。パターン材料は、部分３１５がパターンの中に延在するように、ジャケット付きコア３１０の周りのダイの中へ注入される。インベストメント鋳造は、モールド３００が先端部部分３１２および／またはルート部部分３１６を包み込むことを引き起こす。追加的にまたは代替的に、コンポーネント８０を形成するプロセスの間に、モールド３００に対するジャケット付きコア３１０の位置が固定されたままであることを可能にする任意の他の適切な方式で、ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に対して固定されている。
第１の材料３２２は、溶融したコンポーネント材料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、コンポーネント材料７８は、合金であり、第１の材料３２２は、合金の少なくとも１つの構成材料である。たとえば、例示的な実施形態では、コンポーネント材料７８は、ニッケル基超合金であり、第１の材料３２２は、実質的にニッケルであり、溶融状態のコンポーネント材料７８がモールドキャビティー３０４の中へ導入されるときに、第１の材料３２２がコンポーネント材料７８によって実質的に吸収可能であるようになっている。代替的な実施形態では、コンポーネント材料７８は、任意の適切な合金であり、第１の材料３２２は、溶融した合金によって少なくとも部分的に吸収可能である少なくとも１つの材料である。たとえば、コンポーネント材料７８は、コバルト基超合金であり、第１の材料３２２は、実質的にコバルトである。別の例に関して、コンポーネント材料７８は、鉄基合金であり、第１の材料３２２は、実質的に鉄である。別の例に関して、コンポーネント材料７８は、チタン基合金であり、第１の材料３２２は、実質的にチタンである。別の例に関して、コンポーネント材料７８は、プラチナ基合金であり、第１の材料３２２は、実質的にプラチナである。
特定の実施形態では、壁部厚さ３２８は、十分に薄くなっており、そのため、溶融状態のコンポーネント材料７８がモールドキャビティー３０４の中へ導入されるときに、ジャケット付きコア３１０の部分３１５の第１の材料３２２、すなわち、モールドキャビティー３０４の中に延在する部分は、コンポーネント材料７８によって実質的に吸収される。たとえば、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、コンポーネント材料７８によって実質的に吸収されており、そのため、コンポーネント材料７８が冷却された後、コンポーネント材料７８から中空構造体３２０の輪郭を描く個別の境界線は存在しない。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は実質的に吸収されており、そのため、コンポーネント材料７８が冷却された後、第１の材料３２２はコンポーネント材料７８の中に実質的に均一に分配される。たとえば、内側コア３２４の近位の第１の材料３２２の濃度は、コンポーネント８０の中の他の場所における第１の材料３２２の濃度よりも検出可能なほどに高くはない。たとえば、限定ではなく、第１の材料３２２は、ニッケルであり、コンポーネント材料７８は、ニッケル基超合金であり、コンポーネント材料７８が冷却された後に、検出可能なほどにより高いニッケル濃度は、内側コア３２４の近位に残っておらず、形成されるコンポーネント８０のニッケル基超合金の全体を通して実質的に均一なニッケルの分配を結果として生じさせる。
代替的な実施形態では、壁部厚さ３２８は、第１の材料３２２がコンポーネント材料７８によって実質的に吸収されなくなるように選択される。たとえば、いくつかの実施形態では、コンポーネント材料７８が冷却された後に、第１の材料３２２は、コンポーネント材料７８の中に実質的に均一に分配されないようになっている。たとえば、内側コア３２４の近位の第１の材料３２２の濃度は、コンポーネント８０の中の他の場所における第１の材料３２２の濃度よりも検出可能なほどに高くなっている。いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、コンポーネント材料７８によって部分的に吸収されており、コンポーネント材料７８が冷却された後に、個別の境界線がコンポーネント材料７８から中空構造体３２０の輪郭を描くようになっている。そのうえ、いくつかのそのような実施形態では、第１の材料３２２は、コンポーネント材料７８によって部分的に吸収されており、コンポーネント材料７８が冷却された後に、内側コア３２４の近位の中空構造体３２０の少なくとも一部分が元の状態のままであるようになっている。
例示的な実施形態では、内側コア材料３２６は、コンポーネント８０を形成するために使用されるコンポーネント材料７８の溶融状態に関連付けられる高温環境に耐えるように選択された耐火セラミック材料である。たとえば、限定ではないが、内側コア材料３２６は、シリカ、アルミナ、およびムライトのうちの少なくとも１つを含む。そのうえ、例示的な実施形態では、内側コア材料３２６は、内部通路８２を形成するためにコンポーネント８０から選択的に除去可能である。たとえば、限定としてではないが、内側コア材料３２６は、それに限定されないが、適切なケミカルリーチングプロセスなどのような、コンポーネント材料７８を実質的に劣化させない適切なプロセスによって、コンポーネント８０から除去可能である。特定の実施形態では、内側コア材料３２６は、コンポーネント材料７８との相溶性、および／または、コンポーネント材料７８からの除去可能性に基づいて選択されている。代替的な実施形態では、内側コア材料３２６は、コンポーネント８０が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切な材料である。
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、中空構造体３２０を内側コア材料３２６で充填することによって形成されている。たとえば、限定としてではないが、内側コア材料３２６は、中空構造体３２０の中へのスラリーとして注入され、内側コア材料３２６は、中空構造体３２０の中で乾燥させられ、ジャケット付きコア３１０を形成する。そのうえ、特定の実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化し、したがって、いくつかの実施形態では、コンポーネント８０を形成するために、強化されていない内側コア３２４の生産、取り扱い、および使用に関連付けられることとなる潜在的な問題を低減させる。たとえば、特定の実施形態では、内側コア３２４は、破砕、亀裂、および／または、他の損傷の比較的に高いリスクにさらされる比較的に脆い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、ジャケット付きコア３１０を形成および輸送することは、ジャケットなしの内側コア３２４を使用することと比較したときに、内側コア３２４に対する損傷のはるかに低いリスクを示す。同様に、いくつかのそのような実施形態では、たとえば、ジャケット付きコア３１０の周りのパターンダイの中へワックスパターン材料を注入することなどによって、モールド３００のインベストメント鋳造のために使用されることとなる、ジャケット付きコア３１０の周りに適切なパターンを形成することは、ジャケットなしの内側コア３２４を使用することと比較したときに、内側コア３２４に対する損傷のはるかに低いリスクを示す。したがって、特定の実施形態では、ジャケット付きコア３１０の使用は、ジャケット付きコア３１０というよりもジャケットなしの内側コア３２４を使用して実施される場合の同じステップと比較して、内部通路８２が内側に画定された許容可能なコンポーネント８０を作り出すことができないリスクをはるかに低く示す。したがって、ジャケット付きコア３１０は、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、内部通路８２を画定するためにモールド３００に対して内側コア３２４を位置決めすることに関連付けられる利点を得ることを促進させる。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化しない。
たとえば、それに限定されないが、たとえば、コンポーネント８０がローターブレード７０である実施形態などの特定の実施形態では、内側コア３２４の特徴的幅３３０は、約０．０５０ｃｍ（０．０２０インチ）から約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）の範囲内にあり、中空構造体３２０の壁部厚さ３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）の範囲内とな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、特徴的幅３３０は、約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）から約０．５０８ｃｍ（０．２００インチ）の範囲内にあり、壁部厚さ３２８は、約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の範囲内となるように選択される。別の例として、たとえば、それに限定されないが、コンポーネント８０が、それに限定されないがステーターベーン７２などのような静止コンポーネントである実施形態などの、いくつかの実施形態では、内側コア３２４の特徴的幅３３０は、約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）よりも大きく、および／または、壁部厚さ３２８は、約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）よりも大きくなるように選択される。代替的な実施形態では、特徴的幅３３０は、結果として生じる内部通路８２がその意図する機能を実施することを可能にする任意の適切な値であり、壁部厚さ３２８は、本明細書で説明されているようにジャケット付きコア３１０が機能することを可能にする任意の適切な値となるように選択される。
図５は、内部通路８２を含む別の例示的なコンポーネント８０の一部分の概略斜視図である。図６は、図５に示されているコンポーネント８０を形成するためにモールド３００（図３に示されている）とともに使用され得る別の例示的なジャケット付きコア３１０の部分３１５の概略斜視図である。例示的な実施形態では、コンポーネント８０は、ローターブレード７０の１つである。代替的な実施形態では、コンポーネント８０は、本明細書で説明されているように、内部通路とともに形成されることができる回転機械１０の別の適切なコンポーネントである。さらなる他の実施形態では、コンポーネント８０は、内側に画定された内部通路とともに適切に形成される、任意の適切な用途に関する任意のコンポーネントである。
図５および図６を参照すると、上記に議論されているように、ローターブレード７０は、正圧側面７４および反対側の負圧側面７６を含み、そのそれぞれは、ルート部側端部８８から反対側の先端部側端部９０へ延在しており、ブレード長さ９６を画定しており、また、前縁部８４から、反対側の後縁部８６へ延在している。また、上記に議論されているように、内部通路８２は、ルート部側端部８８から先端部側端部９０へ延在している。例示的な実施形態では、ローターブレード７０は、一般的に、ルート部側端部８８から先端部側端部９０へテーパーを付けられており、ローターブレード７０は、ルート部側端部８８と先端部側端部９０との間に画定されている軸線８９に沿って、所定の捩じりとともに形成されている。内部通路８２は、後縁部８６の近位に位置付けされており、また、内部通路８２は、ローターブレード７０のテーパーおよび軸線方向の捩じりを含む、ローターブレード７０の形状に一致するように構成された非線形的な形状を有している。
ジャケット付きコアの部分３１５は、内部通路８２の非線形的な形状に対応する非線形的な形状を有しており、その結果、ジャケット付きコア３１０がモールド３００（図３に示されている）に対して適切に位置決めされるときに、内側コア３２４が、内部通路８２の位置を画定する。中空構造体３２０および内側コア３２４を含むジャケット付きコア３１０は、ローターブレード７０のルート部側端部８８に対応する第１の端部３６２から、ローターブレード７０の先端部側端部９０に対応する、反対側の第２の端部３６４へ延在している。端部分離距離３７０は、第１の端部３６２と第２の端部３６４との間の直線の長さとして画定される。例示的な実施形態では、ローターブレード７０の捩じりおよびテーパーに起因して、端部分離距離３７０は、ブレード長さ９６よりも大きい。代替的な実施形態では、端部分離距離３７０は、ブレード長さ９６以下である。たとえば、限定としてではないが、ジャケット付きコア３１０は、コンポーネント８０の先端部側端部９０に到達する前に終端する内部通路８２を形成するように形状決めされている。
加えて、ジャケット付きコア３１０の長さ３７２は、第１の端部３６２から第２の端部３６４へ部分３１５に沿った経路長さとして画定されている。たとえば、長さ３７２は、内側コア３２４によって画定される内部通路８２を通って流れる粒子が移動する距離を画定している。例示的な実施形態では、ジャケット付きコア３１０の捩じりおよびテーパーに起因して、長さ３７２は、端部分離距離３７０よりも大きい。
特定の実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、図３に示されているものなどのように、部分３１２および３１６をさらに含み、たとえば、モールド３００に対してジャケット付きコア３１０を位置決めすることを促進させるということが理解されるべきである。しかし、本開示の目的のために、第１の端部３６２、第２の端部３６４、端部分離距離３７０、および、内側コア３２４の長さ３７２に対する参照は、部分３１５に対して画定されるように理解される。
加えて、長さと直径の（Ｌ／ｄ）比は、特徴的幅３３０（図４に示されている）に対する長さ３７２の比として、内側コア３２４に関して画定される。そのうえ、その長さに沿って可変の断面積を有する内側コアに関して、長さと直径の比は、最小の特徴的幅３３０に対する長さ３７２の比として、内側コア３２４に関して画定される。
たとえば、特定の実施形態では、ブレード長さ９６は、少なくとも約２５．４ｃｍ（１０インチ）であり、端部分離距離３７０は、少なくとも約２６．４５ｃｍ（１０．４インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約２７．６ｃｍ（１０．８インチ）であり、内側コア３２４の長さと直径の比は、約２５から約５００の範囲内にある。別の例に関して、特定の実施形態では、ブレード長さ９６は、少なくとも約５５ｃｍ（２１．６インチ）であり、端部分離距離３７０は、少なくとも約５６．５ｃｍ（２２．４インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約６１ｃｍ（２４インチ）であり、内側コア３２４の長さと直径の比は、約６０から約５００の範囲内にある。別の例に関して、特定の実施形態では、ブレード長さ９６は、少なくとも約６１ｃｍ（２４インチ）であり、端部分離距離３７０は、少なくとも約６３．５ｃｍ（２５インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約７５ｃｍ（２９．５インチ）であり、内側コア３２４の長さと直径の比は、約７０から約５００の範囲内にある。別の例に関して、特定の実施形態では、ブレード長さ９６は、少なくとも約１０１．６ｃｍ（４０インチ）であり、端部分離距離３７０は、少なくとも約１０５．７ｃｍ（４１．６インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約１２７ｃｍ（４９．９インチ）であり、内側コア３２４の長さと直径の比は、約８０から約８００の範囲内にある。代替的な実施形態では、ブレード長さ９６、端部分離距離３７０、長さ３７２、および、内側コア３２４の長さと直径の比のそれぞれは、本明細書で説明されているようにジャケット付きコア３１０が機能することを可能にする任意の適切な値である。
特定の実施形態では、それに限定されないが、上記に説明されている内側コア３２４などのような、少なくとも約２５、少なくとも約７０、および／または、少なくとも約８０の長さと直径の比を有する、同様に非線形的であるがジャケットなしの内側コア（図示せず）の使用は、非線形的な内部通路８２が内側に画定された許容可能なコンポーネント８０を信頼性高く作り出すことができない比較的に高いリスクを示すこととなる。たとえば、限定としてではないが、そのようなジャケットなしの非線形的な内側コアの重量は、ジャケットなしコアの少なくとも一部分を張力にさらす傾向があり、モールドアッセンブリ３０１（図３に示されている）および／またはコンポーネント８０の形成の前または間のセラミックコアの亀裂または破壊のリスクを増加させることとなる。しかし、上記に議論されているように、いくつかの実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化し、その結果、ジャケット付きコア３１０が、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、非線形的な内部通路８２を画定するために内側コア３２４をモールド３００に連結することに関連付けられる利点を得ることを促進させる。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化しない。
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコア３１０を形成するために中空構造体３２０の中に内側コア材料３２６を導入する前に、中空構造体３２０は、内部通路８２の選択された非線形的な形状に対応するように事前形成され、したがって、非線形的な形状となるように内側コア３２４を別々に形成および／または機械加工する必要性を低減または排除する。より具体的には、いくつかのそのような実施形態では、中空構造体３２０は、少なくとも部分的に、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して形成される。たとえば、中空構造体３２０のコンピューター設計モデルは、第１の端部３６２と第２の端部３６４との間の一連の薄い平行な面へとスライスされている。コンピューター数値制御（ＣＮＣ）マシンは、中空構造体３２０を形成するようにスライスされたモデルにしたがって、第１の端部３６２から第２の端部３６４へ、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させる。３つのそのような代表的な層が、層３６６、３６７、および３６８として示されている。いくつかの実施形態では、第１の材料３２２の連続的な層は、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、および選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）プロセスのうちの少なくとも１つを使用して堆積させられている。追加的にまたは代替的に、第１の材料３２２の連続的な層は、中空構造体３２０が本明細書で説明されているように形成されることを可能にする任意の適切なプロセスを使用して堆積させられている。そのうえ、いくつかの実施形態では、第１の材料３２２は、対応する選択された堆積プロセスと相性が良くなるようにさらに選択され、および／または、対応する選択された堆積プロセスを促進させる。
いくつかの実施形態では、アディティブマニュファクチャリングプロセスによる中空構造体３２０の形成は、非線形的な中空構造体３２０が、たとえば、事前形成された直線状のチューブを、中空構造体３２０の事前選択された非線形的な形状となるように操作することによっては実現することができない、構造的な複雑さ、精密さ、および／または再現性とともに形成されることを可能にする。したがって、アディティブマニュファクチャリングプロセスによる中空構造体３２０の形成は、非線形的な内側コア３２４の形成、ひいては、非線形的な内部通路８２の形成を、それに対応して増加された構造的な複雑さ、精密さ、および／または再現性とともに可能にする。追加的にまたは代替的に、アディティブマニュファクチャリングプロセスの間の中空構造体３２０の形成は、上記に議論されているように、モールド３００の中のコンポーネント８０の初期の形成の後には、別々のプロセスでコンポーネント８０に信頼性高く追加されることができない非線形的な内部通路８２の形成を可能にする。
図７は、モールドアッセンブリ３０１（図３に示されている）とともに使用するためのジャケット付きコア３１０の３つの追加的な実施形態の概略斜視図である。それぞれの実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、内部通路８２の選択された非線形的な形状に対応するように形状決めされており、すなわち、コンポーネント８０がモールド３００の中で形成されるときに、中空構造体３２０の中に配設されている内側コア３２４が、コンポーネント８０（図２に示されている）の中の非線形的な内部通路８２を画定するように、中空構造体３２０は形状決めされている。図７の中の左に示されている第１の実施形態では、中空構造体３２０は、直列に連結されている複数の実質的に線形のセグメント３７４を含み、線形のセグメント３７４のそれぞれの隣接する対が、それらの間にそれぞれの角度３７６を画定している。それに対応して、内側コア３２４は、それぞれの角度３７６で接合されている一連の線形のセグメントとして、コンポーネント８０の中に内部通路８２を画定するように形状決めされている。図７の中の中間に示されている第２の実施形態では、中空構造体３２０は、複数の湾曲したセグメント３７８と直列に連結されている複数の実質的に線形のセグメント３７４を含み、セグメント３７４および／または３７８のそれぞれの隣接する対は、それらの間にそれぞれの角度３７６を画定している。それに対応して、内側コア３２４は、それぞれの角度３７６で接合されている一連の線形のセグメントおよび湾曲したセグメントとして、コンポーネント８０の中に内部通路８２を画定するように形状決めされている。図７の中の右に示されている第３の実施形態では、中空構造体３２０は、実質的にらせん状の形状３８２を画定している。それに対応して、内側コア３２４は、実質的にらせん状の形状として、コンポーネント８０の中に内部通路８２を画定するように形状決めされている。
図示されている実施形態は、中空構造体３２０を、その長さに沿って、線形のセグメント３７４、湾曲したセグメント３７８、角度３７６、および／または、らせん状の形状３８２のセグメントの全体的に繰り返しのパターンを有するものとして示しているが、中空構造体３２０は、その長さに沿って、本明細書で説明されているように中空構造体３２０が機能することを可能にする、線形のセグメント３７４、湾曲したセグメント３７８、角度３７６、および／または、らせん状の形状３８２のセグメントの位置、長さ、断面サイズ、および形状の任意の適切な変化を有するということが理解されるべきである。
それぞれの図示されているジャケット付きコア３１０は、長さ３７２を画定しており、それは、明確化のために、それぞれの実施形態に関して別々に点線で示されている。また、それぞれの図示されているジャケット付きコア３１０は、端部分離距離３７０を画定している。ジャケット付きコア３１０の非線形性の程度の１つの尺度、ひいては、中空構造体３２０および内側コア３２４の非線形性の程度の１つの尺度は、端部分離距離３７０に対する長さ３７２の比である。たとえば、ジャケット付きコア３１０が図６に示されているように形状決めされている特定の実施形態では、端部分離距離３７０は、少なくとも約６１ｃｍ（２４インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約７５ｃｍ（２９．５インチ）であり、内側コア３２４は、少なくとも約１．２の長さと端部分離距離の比を画定している。別の例に関して、図７の中の左に示されている実施形態では、端部分離距離３７０は、少なくとも約２．５４ｃｍ（１インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約９．６ｃｍ（３．８インチ）であり、内側コア３２４は、少なくとも約３．８の長さと端部分離距離の比を画定している。別の例に関して、図７の中の中間に示されている実施形態では、端部分離距離３７０は、少なくとも約２．５４ｃｍ（１インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約７．６ｃｍ（３インチ）であり、内側コア３２４は、少なくとも約３の長さと端部分離距離の比を画定している。別の例に関して、図７の中の右に示されている実施形態では、端部分離距離３７０は、少なくとも約２．５４ｃｍ（１インチ）であり、長さ３７２は、少なくとも約１５．２ｃｍ（６インチ）であり、内側コア３２４は、少なくとも約６の長さと端部分離距離の比を画定している。
上記に説明されているように、ジャケット付きコア３１０は、内側コア材料３２６を中空構造体３２０の中に配設することによって形成され、その結果、内側コア３２４が、中空構造体３２０の内部部分３６０によって相補的に形状決めされる。その後に、ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に対して位置決めされ、溶融したコンポーネント材料７８が、モールド３００に追加され、その結果、内側コア３２４が、コンポーネント８０の中に内部通路８２を画定する。特定の実施形態では、それに限定されないが、上記に説明されている内側コア３２４などのような、少なくとも約１．２、少なくとも約３、および／または、少なくとも約６の長さと端部分離距離の比を有する、同様に非線形的であるがジャケットなしの内側コア（図示せず）の使用は、非線形的な内部通路８２が内側に画定された許容可能なコンポーネント８０を信頼性高く作り出すことができない、比較的に高いリスクを示すこととなる。たとえば、限定としてではないが、非線形性によって導入される応力集中は、コアモールドからのコアの抜き取り、モールドアッセンブリ３０１（図３に示されている）の形成、および／または、コンポーネント８０の形成の前または間に、ジャケットなしのセラミックコアの亀裂または破壊のリスクを増加させる。しかし、上記に議論されているように、いくつかの実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化し、その結果、ジャケット付きコア３１０が、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、非線形的な内部通路８２を画定するために内側コア３２４をモールド３００に連結することに関連付けられる利点を得ることを促進させる。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化しない。
特定の実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア材料３２６をその中に配設する前に、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを少なくとも部分的に使用して再び事前形成され、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスでは、たとえば、ＣＮＣマシンが、第１の端部３６２から第２の端部３６４へ、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、中空構造体３２０を形成する。より具体的には、ＣＮＣマシンは、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、中空構造体３２０のそれぞれの連続的な層、たとえば、代表的な層３６６を形成する。上記に説明されているように、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して中空構造体３２０を形成することは、他の方法を使用して実現することができない構造的な複雑さ、精密さ、および／または再現性とともに、たとえば、それに限定されないが、それぞれの角度３７６および／またはらせん状の形状３８２の部分など、ジャケット付きコア３１０の非線形的な態様を形成することを可能にする。
図８は、モールドアッセンブリ３０１（図３に示されている）とともに使用するためのジャケット付きコア３１０の６つの追加的な実施形態の概略断面図である。それぞれの実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、内側コア３２４の断面周囲が内部通路８２の選択された断面周囲に対応するように形状決めされており、すなわち、コンポーネント８０がモールド３００の中で形成されるときに、中空構造体３２０の中に配設されている内側コア３２４の断面周囲が、コンポーネント８０（図２に示されている）の中の内部通路８２の断面を画定するように、中空構造体３２０は形状決めされている。
特定の実施形態では、内部通路８２の少なくとも一部分の断面積に対して、内部通路８２の少なくとも一部分の断面周囲を増加させることによって、内部通路８２の性能は増加させられる。１つの非限定的な例として、内部通路８２は、コンポーネント８０を通して冷却流体を流すように構成されており、内部通路８２の熱伝達性能は、内部通路８２の所与の断面積に対して内部通路８２の浸辺長を増加させる断面によって改善させられる。面積に対する周囲の１つの尺度は、断面周囲面積に対する断面周囲の２乗の比であり、それは、本明細書で「ｐ２Ａ比」と称される。
たとえば、図８の中の左に示されている第１の実施形態では、内側コア３２４は、実質的に円形の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的に円形の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約１２．６のｐ２Ａ比を画定している。
別の例に関して、図８の中の左から２番目に示されている実施形態では、内側コア３２４は、実質的にＴ字形状の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的にＴ字形状の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約２８．２のｐ２Ａ比を画定している。
別の例に関して、図８の中の左から３番目に示されている実施形態では、内側コア３２４は、実質的にＨ字形状の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的にＨ字形状の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約４４．６のｐ２Ａ比を画定している。
別の例に関して、図８の中の左から４番目に示されている実施形態では、内側コア３２４は、実質的に三日月形状の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的に三日月形状の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約３５．５のｐ２Ａ比を画定している。
別の例に関して、図８の中の左から５番目に示されている実施形態では、内側コア３２４は、実質的に５点星形状の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的に５点星形状の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約４６．８のｐ２Ａ比を画定している。
別の例に関して、図８の中の右に示されている実施形態では、内側コア３２４は、実質的に１２点星形状の断面周囲を提示している。それに対応して、内側コア３２４は、内部通路８２の実質的に１２点星形状の断面をコンポーネント８０の中に画定するように形状決めされており、約８９．２のｐ２Ａ比を画定している。
上記に説明されているように、ジャケット付きコア３１０は、内側コア材料３２６を中空構造体３２０の中に配設することによって形成され、その結果、内側コア３２４が、中空構造体３２０の内部部分３６０によって相補的に形状決めされる。その後に、ジャケット付きコア３１０は、モールド３００に対して位置決めされ、溶融したコンポーネント材料７８が、モールド３００に追加され、その結果、内側コア３２４が、コンポーネント８０の中に内部通路８２を画定する。特定の実施形態では、それに限定されないが、上記に説明されている内側コア３２４などのような、少なくとも約４０および／または少なくとも約８０のｐ２Ａ比を有する、同様であるがジャケットなしの内側コア（図示せず）の使用は、比較的に高いｐ２Ａ比を画定する内部通路８２を内側に有する許容可能なコンポーネント８０を信頼性高く作り出すことができない、比較的に高いリスクを示すこととなる。たとえば、限定としてではないが、複雑な断面周囲形状によって導入される応力集中は、コアモールドからのコアの抜き取り、モールドアッセンブリ３０１（図３に示されている）の形成、および／または、コンポーネント８０の形成の前または間に、ジャケットなしのセラミックコアの亀裂または破壊のリスクを増加させる。しかし、上記に議論されているように、いくつかの実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化し、その結果、ジャケット付きコア３１０が、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、比較的に高いｐ２Ａ比を有する内部通路８２を画定するために内側コア３２４をモールド３００に連結することに関連付けられる利点を得ることを促進させる。代替的な実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア３２４を実質的に構造的に強化しない。
特定の実施形態では、中空構造体３２０は、内側コア材料３２６をその中に配設する前に、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを少なくとも部分的に使用して再び事前形成され、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスでは、たとえば、ＣＮＣマシンが、第１の端部３６２から第２の端部３６４へ（図７に示されている）、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、中空構造体３２０を形成する。より具体的には、ＣＮＣマシンは、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、中空構造体３２０のそれぞれの連続的な層を形成する。上記に説明されているように、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して中空構造体３２０を形成することは、他の方法を使用して実現することができない構造的な複雑さ、精密さ、および／または再現性とともに、ジャケット付きコア３１０の複雑な断面周囲を形成することを可能にする。そのうえ、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して中空構造体３２０を形成することは、上記に説明されているように、別々の設計パラメーターの間の干渉が低減された状態で、または、干渉がない状態で、単一の形成プロセスで、中空構造体３２０が、中空構造体３２０の長さに沿って、選択された非線形的な形状を伴って形成されることを可能にし、および／または、中空構造体３２０の一部分に沿って、複雑な断面周囲を伴って形成されることを可能にする。
図９は、複数の通路壁部フィーチャー９８を有する内部通路８２を含む別の例示的なコンポーネント８０の一部分の概略斜視図である。たとえば、限定としてではないが、通路壁部フィーチャー９８は、タービュレーター（ｔｕｒｂｕｌａｔｏｒｓ）であり、タービュレーターは、回転機械１０の動作の間に内部通路８２に提供される冷却流体の熱伝達能力を改善する。図１０は、図９に示されているような通路壁部フィーチャー９８を有するコンポーネント８０を形成するために、モールドアッセンブリ３０１の中で使用するための別の例示的なジャケット付きコア３１０の概略的な切り欠き斜視図である。とりわけ、内側コア３２４のフィーチャーを図示するために、中空構造体３２０の一部分が、図１０の図の中で切り欠かれている。
図９および図１０を参照すると、内部通路８２は、コンポーネント８０の内部壁部１００によって画定されており、通路壁部フィーチャー９８は、概して内部通路８２の中心に向けて内部壁部１００から半径方向内向きに延在している。上記に議論されているように、内側コア３２４の形状は、内部通路８２の形状を画定する。特定の実施形態では、内側コア３２４の外部表面３３２は、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４を含み、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４は、少なくとも１つの通路壁部フィーチャー９８の形状に相補的な形状を有している。したがって、特定の実施形態では、内側コア３２４の外部表面３３２および凹んだフィーチャー３３４は、内部通路８２の内部壁部１００および通路壁部フィーチャー９８の形状を画定する。
たとえば、特定の実施形態では、凹んだフィーチャー３３４は、外部表面３３２の中に画定された複数の溝部３５０を含み、その結果、溶融したコンポーネント材料７８が、ジャケット付きコア３１０を取り囲むモールドキャビティー３０４の中へ導入されるときに、および、第１の材料３２２が、溶融したコンポーネント材料７８の中へ吸収されるときに、溶融したコンポーネント材料７８が、複数の溝部３５０充填する。溝部３５０の中で冷却されたコンポーネント材料７８は、内側コア３２４が除去された後に、たとえば、それに限定されないが、ケミカルリーチングプロセスを使用することなどによって、複数の通路壁部フィーチャー９８を形成する。追加的にまたは代替的に、溶融したコンポーネント材料７８がモールドキャビティー３０４の中へ導入されて冷却された後に、内側コア３２４に隣接する中空構造体３２０の内部部分３６０の一部分が元の状態のままになっているという範囲内では、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４に連結されている内部部分３６０の元の状態のままになっている部分が、少なくとも１つの内部通路フィーチャー９８を画定する。たとえば、それぞれの溝部３５０は、溝部深さ３３６および溝部幅３３８によって画定されており、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー９８は、溝部深さ３３６に実質的に等しいフィーチャー高さ１０２、および、溝部幅３３８に実質的に等しいフィーチャー幅１０４によって形成されている。
図１１は、相対的に増加したｐ２Ａ比によって輪郭決めされた断面を有する内部通路８２を含む別の例示的なコンポーネント８０の一部分の概略斜視図である。図１２は、図１１に示されているような内部通路８２を有するコンポーネント８０を形成するためにモールドアッセンブリ３０１とともに使用するための別の例示的なジャケット付きコア３１０の概略的な切り欠き斜視図である。とりわけ、内側コア３２４のフィーチャーを図示するために、中空構造体３２０の一部分が、図１２の図の中で切り欠かれている。
図１１および図１２を参照すると、例示的な実施形態では、コンポーネント８０は、ローターブレード７０およびステーターベーン７２のうちの１つであり、内部通路８２は、後縁部８６の近位のコンポーネント８０の中に画定されている。より具体的には、内部通路８２は、コンポーネント８０の内部壁部１００によって画定されており、後縁部８６のテーパー付きの幾何学形状に対応する輪郭決めされた断面周囲を有している。通路壁部フィーチャー９８は、内部通路８２の対向する細長い縁部１１０に沿って画定され、タービュレーターとして機能し、内部壁部１００から内部通路８２の中心に向かって内向きに延在している。通路壁部フィーチャー９８は、内部通路８２の軸線方向に対してそれぞれ横断する細長いリッジの繰り返しパターンとして図示されているが、代替的な実施形態では、通路壁部フィーチャー９８は、内部通路８２がその意図する目的のために機能することを可能にする、任意の適切な形状、配向、および／またはパターンを有するということが理解されるべきである。
上記に議論されているように、内側コア３２４の外部表面３３２および凹んだフィーチャー３３４の形状は、内部通路８２の内部壁部１００および通路壁部フィーチャー９８の形状を画定する。より具体的には、内側コア３２４は、内部通路８２の輪郭決めされた断面に対応する、細長いテーパー付きの断面周囲を有している。例示的な実施形態では、凹んだフィーチャー３３４は、外部表面３３２の対向する細長い側部３４６の中の細長い切り欠き３５４として画定されており、上記に説明されているように、通路壁部フィーチャー９８の形状に相補的な形状を有している。中空構造体３２０の内部部分３６０は、内側コア３２４の外部表面３３２の選択された形状を画定するように形状決めされ、したがって、通路壁部フィーチャー９８の選択された形状を画定するように形状決めされている。
図９～図１２を参照すると、特定の実施形態では、中空構造体３２０の内部部分３６０は、中空構造体３２０を内側コア材料３２６で充填する前に、内側コア３２４の外部表面３３２および凹んだフィーチャー３３４の選択された形状を画定するように事前形成され、したがって、通路壁部フィーチャー９８の選択された形状を画定するように事前形成されている。たとえば、中空構造体３２０は、複数の場所においてクリンプされ（ｃｒｉｍｐｅｄ）、複数の窪み３４０を画定しており、中空構造体３２０が内側コア材料３２６で充填されるときに、それぞれの窪み３４０は、中空構造体３２０の内部部分３６０が、対応する凹んだフィーチャー３３４を画定することを引き起こす。それぞれの窪み３４０の深さ３４２は、壁部厚さ３２８と協力して、対応する溝部３５０の溝部深さ３３６を画定する。別の例に関して、中空構造体３２０は、複数の場所においてクリンプされ、画定する複数の窪み３４０を画定しており、中空構造体３２０が内側コア材料３２６で充填されるときに、それぞれの窪み３４０は、内部部分３６０が、対応する切り欠き３５４を画定することを引き起こす。
別の例に関して、中空構造体３２０は、少なくとも部分的に、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して再び事前形成され、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスでは、たとえば、ＣＮＣマシンが、第１の端部３６２から第２の端部３６４へ（図７に示されている）、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、中空構造体３２０を形成する。より具体的には、ＣＮＣマシンは、第１の材料３２２の連続的な層を堆積させ、通路壁部フィーチャー９８を画定するように形状決めされている内部部分３６０の連続的な層を含む、中空構造体３２０のそれぞれの連続的な層を形成する。上記に説明されているように、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して中空構造体３２０を形成することは、他の方法を使用して実現することができない構造的な複雑さ、精密さ、および／または再現性とともに内部部分３６０を形成することを可能にする。そのうえ、適切なアディティブマニュファクチャリングプロセスを使用して中空構造体３２０を形成することは、上記に説明されているように、別々の設計パラメーターの間の干渉が低減された状態で、または、干渉がない状態で、単一の形成プロセスで、中空構造体３２０が、通路壁部フィーチャー９８を画定するように形状決めされている内部部分３６０を伴って形成されることを可能にし、中空構造体３２０の長さに沿って、選択された非線形的な形状を伴って形成されることを可能にし、および／または、中空構造体３２０の一部分に沿って、複雑な断面周囲を伴って形成されることを可能にする。
いくつかの実施形態では、中空構造体３２０を充填する前に、内側コア３２４の外部表面３３２の選択された形状を画定するように、中空構造体３２０を形状決めすることは、内側コア３２４が形成された後に外部表面３３２を形状決めすることに関連付けられる潜在的な問題を低減させる。たとえば、内側コア材料３２６は比較的に脆いセラミック材料であり、したがって、凹んだフィーチャー３３４を形成するように外部表面３３２を直接的に機械加工することによって、または、そうでなければ操作することによって、内側コア３２４に対する破砕、亀裂、および／または、他の損傷の比較的に高いリスクが示されることとなる。したがって、ジャケット付きコア３１０は、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、通路壁部フィーチャー９８が内部通路８２と一体的に形成されるように、内側コア３２４を形状決めすることを促進させる。
図１３は、別の複数の通路壁部フィーチャー９８を有する内部通路８２を含む別の例示的なコンポーネント８０の一部分の概略的な切り欠き斜視図である。図１４は、図１３に示されているような通路壁部フィーチャー９８を伴うコンポーネント８０を形成するために、モールドアッセンブリ３０１とともに使用するための別の例示的なジャケット付きコア３１０の概略斜視図である。図示されている実施形態では、それぞれの凹んだフィーチャー３３４は、それぞれの対応する通路壁部フィーチャー９８が、内部通路８２の周囲全体よりも小さい範囲にわたって延在するように、内側コア３２４の周囲全体よりも小さい範囲にわたって延在している切り欠き３５２である。
特定の実施形態では、ジャケット付きコア３１０は、内側コア３２４の外部表面３３２および凹んだフィーチャー３３４の選択された形状を画定するように操作され、したがって、内側コア３２４をジャケット付きコア３１０の中に形成した後に、通路壁部フィーチャー９８の選択された形状を画定する。たとえば、ジャケット付きコア３１０は、初期に、凹んだフィーチャー３３４なしで形成され、次いで、たとえば、それに限定されないが、機械加工プロセスなどの任意の適切なプロセスを使用して、内側コア３２４の中に切り欠き３５２を形成するために、複数の場所において操作される。いくつかのそのような実施形態では、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４の近位の中空構造体３２０の一部分が除去され、中空構造体３２０の中にアパーチャー３４８を生成させ、機械加工のために、内側コア３２４の外部表面３３２へのアクセスを可能にする。たとえば、例示的な実施形態では、切り欠き３５２の近位の中空構造体３２０の部分が、外部表面３３２の中へ切り欠き３５２を機械加工するプロセスで、機械加工して取り去られる。
いくつかの実施形態では、内側コア３２４をジャケット付きコア３１０の中に形成した後に、内側コア３２４の外部表面３３２の選択された形状を画定するようにジャケット付きコア３１０を操作することは、事前形成されている窪み３４０（図６に示されている）を有する中空構造体３２０を内側コア材料３２６で充填することに関連付けられる潜在的な問題を低減させ、たとえば、内側コア材料３２６がそれぞれの窪み３４０の形状の周りに十分に充填することを確実にする。加えて、いくつかのそのような実施形態では、凹んだフィーチャー３３４の形状は、内側コア材料３２６を機械加工することに関連付けられる上記に説明されている潜在的な問題を低減させるように選択される。たとえば、内側コア３２４の周囲の周りに部分的にだけ延在する切り欠き３５２を機械加工することは、内側コア３２４に対する破砕、亀裂、および／または他の損傷のリスクを低減させる。追加的にまたは代替的に、いくつかのそのような実施形態では、中空構造体３２０は、ジャケット付きコア３１０の機械加工動作の間に、内側コア３２４の構造的な完全性を強化し、内側コア３２４に対する破砕、亀裂、および／または他の損傷のリスクをさらに低減させる。したがって、ジャケット付きコア３１０は、再び、内側コア３２４に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、通路壁部フィーチャー９８が内部通路８２と一体的に形成されるように、内側コア３２４を形状決めすることを促進させる。
図９～図１４を参照すると、図示されている実施形態は、通路壁部フィーチャー９８の形状を画定するために、溝部３５０および切り欠き３５２および３５４だけとして外部表面３３２の中に画定されている凹んだフィーチャー３３４を示しているが、代替的な実施形態では、凹んだフィーチャー３３４の他の形状が、外部表面３３２の形状を画定するために使用される。たとえば、限定としてではないが、特定の実施形態では（図示せず）、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４が、内側コア３２４に沿って、少なくとも部分的に、長手方向におよび／または斜めに延在している。別の例に関して、限定としてではないが、いくつかの実施形態では（図示せず）、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４は、外部表面３３２の中に画定されているディンプルであり、スタッド形状を有する対応する通路壁部フィーチャー９８を画定する。別の例に関して、限定としてではないが、特定の実施形態では（図示せず）、少なくとも１つの凹んだフィーチャー３３４は、内側コア３２４の中に画定され、鋭い縁のビーズ、滑らかな縁のビーズ、らせん状の溝部、およびルーバー構造体のうちの１つとして、少なくとも１つの通路壁部フィーチャーを画定する。代替的な実施形態では、内側コア３２４の任意の適切な形状は、内部通路８２がその意図する目的のために機能することを可能にする通路壁部フィーチャー９８の対応する形状を画定するために使用される。そのうえ、図示されている実施形態は、実質的に同一の繰り返し形状の凹んだフィーチャー３３４を有するものとして、内側コア３２４のそれぞれの実施形態を示しているが、内側コア３２４は、本明細書で説明されているように内側コア３２４が機能することを可能にする、異なって形状決めされた凹んだフィーチャー３３４の任意の適切な組み合わせを有するということが理解されるべきである。
内部通路８２などのような、内部通路が内側に画定されたコンポーネント、たとえば、コンポーネント８０などを形成する例示的な方法１５００が、図１５および図１６のフローダイアグラムに図示されている。また、図１～図１４を参照すると、例示的な方法１５００は、モールド３００などのようなモールドに対して、ジャケット付きコア３１０などのようなジャケット付きコアを位置決めすること１５０２を含む。モールドは、モールドキャビティー３０４などのようなキャビティーをその中に画定している。ジャケット付きコアは、中空構造体３２０などのような中空構造体を含み、中空構造体は、少なくとも部分的に、アディティブマニュファクチャリングプロセスによって形成される。また、ジャケット付きコアは、内側コア３２４などのような内側コアを含み、内側コアは、中空構造体の中に配設されている。また、方法１５００は、内側コアが、溶融状態のコンポーネント材料７８などのようなコンポーネント材料をキャビティーの中へ導入すること１５０４と、キャビティーの中のコンポーネント材料を冷却してコンポーネントを形成すること１５０６とを含む。内側コアは、内部通路をコンポーネントの中に画定するように位置決めされている。
特定の実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）プロセス、および選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）プロセスのうちの少なくとも１つを使用して形成された中空構造体を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５０８を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基合金、チタン基合金、およびプラチナ基超合金のうちの少なくとも１つによって少なくとも部分的に吸収可能な、第１の材料３２２などのような第１の材料から形成された中空構造体を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５１０を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、シリカ、アルミナ、およびムライトのうちの少なくとも１つから形成された内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５１２を含む。
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約２５の長さと直径の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５１４を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約６０の長さと直径の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５１６を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約７０の長さと直径の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５１８を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約８０の長さと直径の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５２０を含む。
特定の実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約１．２の長さと端部分離距離の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５２２を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約３の長さと端部分離距離の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５２４を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、少なくとも約６の長さと端部分離距離の比を画定する内側コアを含むジャケット付きコアを位置決めすること１５２６を含む。
いくつかの実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、断面を画定する内側コアの少なくとも一部分を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５２８を含み、断面は、少なくとも約４０の周囲の２乗と面積の比を画定している。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、断面を画定する内側コアの少なくとも一部分を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５３０を含み、断面は、少なくとも約８０の周囲の２乗と面積の比を画定している。
特定の実施形態では、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、線形のセグメント３７４などのような、直列に連結されている複数の実質的に線形のセグメントを画定する中空構造体を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５３２を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、湾曲したセグメント３７８などのような複数の湾曲したセグメントによって直列に連結されている線形のセグメント３７４などのような、複数の実質的に線形のセグメントを画定する中空構造体を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５３４を含む。追加的にまたは代替的に、ジャケット付きコアを位置決めするステップ１５０２は、らせん状の形状３８２などのような実質的にらせん状の形状を画定する中空構造体の少なくとも一部分を含むジャケット付きコアを位置決めすること１５３６を含む。
上記に説明されているジャケット付きコアは、コアに関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除しながら、内側に画定された内部通路を含む少なくともいくつかのコンポーネントを形成するためのコスト効率の良い方法を提供する。具体的には、ジャケット付きコアは、内側コアを含み、内側コアは、モールドキャビティーの中に位置決めされ、コンポーネントの中の内部通路の位置を画定しており、また、内側コアがその中に配設されている中空構造体を含む。中空構造体は、アディティブマニュファクチャリングプロセスによって、少なくとも部分的に形成されている。とりわけ、限定としてではないが、本明細書で説明されているジャケット付きコアおよび方法は、形成の単一の統合プロセスを使用して、大きい長さと直径の比、実質的に非線形的な形状、および、複雑な断面周囲のうちの少なくとも１つ、場合によっては、３つすべてを画定する、信頼性高く再現性のある内部通路の形成を可能にする。また、具体的には、中空構造体は、コンポーネントを形成するためにモールドキャビティーの中へ導入される溶融したコンポーネント材料によって少なくとも部分的に吸収可能な材料から形成されている。したがって、中空構造体の使用は、コンポーネントの構造的特性または性能特性の妨げにはならず、また、内部通路を形成するためにコンポーネントから内側コア材料を後に除去することの妨げにはならない。
加えて、本明細書で説明されているジャケット付きコアは、通路壁部フィーチャーを内部通路の中に一体的に形成するコスト効率の良いおよび高精度の方法を提供する。具体的には、いくつかの実施形態では、中空構造体が内側コアを強化するため、相補的なフィーチャーを形成する内側コアの幾何学形状に関連付けられる応力集中の近位の内側コアの亀裂のリスクが低減される。追加的にまたは代替的に、内側コアを画定するために中空構造体を事前形状決めする能力は、内側コアを機械加工することなく、相補的なフィーチャーを内側コアに追加することを促進させ、したがって、コアに亀裂を入れるリスク、または、コアを損傷させるリスクを回避する。
本明細書で説明されている方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）内部通路が内側に画定されたコンポーネントを形成する際に使用されるコアの形成、取り扱い、輸送、および／または貯蔵に関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除すること、（ｂ）形成の単一の統合プロセスを使用して、大きい長さと直径の比、実質的に非線形的な形状、および、複雑な断面周囲のうちの少なくとも１つ、場合によっては、３つすべてを画定する、内部通路を含むコンポーネントを信頼性高くおよび再現性良く形成すること、ならびに、（ｃ）コンポーネントの中の通路壁部フィーチャーを相補的に画定するコアのフィーチャーに関連付けられる壊れやすさの問題を低減または排除することのうちの少なくとも１つを含む。
ジャケット付きコアの例示的な実施形態が、詳細に上記に説明されている。ジャケット付きコア、ならびに、そのようなジャケット付きコアを使用する方法およびシステムは、本明細書で説明されている特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムのコンポーネント、および／または、方法のステップは、本明細書で説明されている他のコンポーネントおよび／またはステップと独立して別々に利用され得る。たとえば、例示的な実施形態は、モールドアッセンブリの中でコアを使用するように現在構成されている多くの他の用途に関連して実装および利用され得る。
本開示のさまざまな実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面に示され、他の図面には示されていない可能性があるが、これは、単に便宜上のためである。本開示の原理にしたがって、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され、および／または特許請求され得る。
この書面による説明は、本実施形態を開示するために、また、任意の当業者が本実施形態を実施（任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む）することができるように、例（最良の形態を含む）を使用している。本開示の特許の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されている。
１０ 回転機械
１２ 吸気セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション
１８ タービンセクション
２０ 排気セクション
２２ ローターシャフト
２４ 燃焼器
３６ ケーシング
４０ 圧縮機ブレード
４２ 圧縮機ステーターベーン
７０ ローターブレード
７２ タービンステーターベーン
７４ 正圧側面
７６ 負圧側面
７８ 溶融したコンポーネント材料
８０ コンポーネント
８２ 内部通路
８４ 前縁部
８６ 後縁部
８８ ルート部側端部
８９ 軸線
９０ 反対側の先端部側端部
９２ 一定の距離
９４ 一定の距離
９６ ブレード長さ
９８ 通路壁部フィーチャー
１００ （コンポーネントの）内部壁部
１０２ フィーチャー高さ
１０４ フィーチャー幅
１１０ 細長い縁部
３００ モールド
３０１ モールドアッセンブリ
３０２ （モールドの）内部壁部
３０４ モールドキャビティー
３０６ モールド材料
３１０ ジャケット付きコア
３１２ 先端部部分
３１４ 先端部部分
３１５ 部分
３１６ ルート部部分
３１８ ルート部部分
３２０ 中空構造体
３２２ 第１の材料
３２４ 内側コア
３２６ 内側コア材料
３２８ 壁部厚さ
３３０ 特徴的幅
３３２ 外部表面
３３４ 凹んだフィーチャー
３３６ 溝部深さ
３３８ 溝部幅
３４０ 窪み
３４２ 深さ
３４６ 細長い側部
３４８ アパーチャー
３５０ 溝部
３５２ 切り欠き
３５４ 切り欠き
３６０ 内部部分
３６２ 第１の端部
３６４ 第２の端部
３６６ 層
３６７ 層
３６８ 層
３７０ 端部分離距離
３７２ 長さ
３７４ 線形のセグメント
３７６ それぞれの角度
３７８ 湾曲したセグメント
３８０ 外側壁部
３８２ らせん状の形状
１５００ 方法
１５０２ 位置決めするステップ
１５０４ 導入する
１５０６ 冷却する
１５０８ 位置決めする
１５１０ 位置決めする
１５１２ 位置決めする
１５１４ 位置決めする
１５１６ 位置決めする
１５１８ 位置決めする
１５２０ 位置決めする
１５２２ 位置決めする
１５２４ 位置決めする
１５２６ 位置決めする
１５２８ 位置決めする
１５３０ 位置決めする
１５３２ 位置決めする
１５３４ 位置決めする
１５３６ 位置決めする
１２ 吸気セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション
１８ タービンセクション
２０ 排気セクション
２２ ローターシャフト
２４ 燃焼器
３６ ケーシング
４０ 圧縮機ブレード
４２ 圧縮機ステーターベーン
７０ ローターブレード
７２ タービンステーターベーン
７４ 正圧側面
７６ 負圧側面
７８ 溶融したコンポーネント材料
８０ コンポーネント
８２ 内部通路
８４ 前縁部
８６ 後縁部
８８ ルート部側端部
８９ 軸線
９０ 反対側の先端部側端部
９２ 一定の距離
９４ 一定の距離
９６ ブレード長さ
９８ 通路壁部フィーチャー
１００ （コンポーネントの）内部壁部
１０２ フィーチャー高さ
１０４ フィーチャー幅
１１０ 細長い縁部
３００ モールド
３０１ モールドアッセンブリ
３０２ （モールドの）内部壁部
３０４ モールドキャビティー
３０６ モールド材料
３１０ ジャケット付きコア
３１２ 先端部部分
３１４ 先端部部分
３１５ 部分
３１６ ルート部部分
３１８ ルート部部分
３２０ 中空構造体
３２２ 第１の材料
３２４ 内側コア
３２６ 内側コア材料
３２８ 壁部厚さ
３３０ 特徴的幅
３３２ 外部表面
３３４ 凹んだフィーチャー
３３６ 溝部深さ
３３８ 溝部幅
３４０ 窪み
３４２ 深さ
３４６ 細長い側部
３４８ アパーチャー
３５０ 溝部
３５２ 切り欠き
３５４ 切り欠き
３６０ 内部部分
３６２ 第１の端部
３６４ 第２の端部
３６６ 層
３６７ 層
３６８ 層
３７０ 端部分離距離
３７２ 長さ
３７４ 線形のセグメント
３７６ それぞれの角度
３７８ 湾曲したセグメント
３８０ 外側壁部
３８２ らせん状の形状
１５００ 方法
１５０２ 位置決めするステップ
１５０４ 導入する
１５０６ 冷却する
１５０８ 位置決めする
１５１０ 位置決めする
１５１２ 位置決めする
１５１４ 位置決めする
１５１６ 位置決めする
１５１８ 位置決めする
１５２０ 位置決めする
１５２２ 位置決めする
１５２４ 位置決めする
１５２６ 位置決めする
１５２８ 位置決めする
１５３０ 位置決めする
１５３２ 位置決めする
１５３４ 位置決めする
１５３６ 位置決めする
Claims (9)
- 内部通路（８２）が内部に画定されたコンポーネント（８０）を形成する方法（１５００）であって、
モールド（３００）に対してジャケット付きコア（３１０）を位置決めするステップ（１５０２）であって、前記ジャケット付きコアが、少なくとも部分的にアディティブマニュファクチャリングプロセスによって第１の材料（３２２）から形成された中空構造体（３２０）であって、内部部分（３６０）を含む中空構造体（３２０）、及び前記中空構造体内に配設されている内側コア（３２４）であって、前記中空構造体（３２０）の内部部分（３６０）の実質的に全体と接触する内側コア断面周囲を画定する内側コア（３２４）を含む、ステップと、
溶融状態のコンポーネント材料（７８）を前記モールドのキャビティー（３０４）内に導入するステップ（１５０４）であって、前記コンポーネント材料（７８）が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基合金、チタン基合金及びプラチナ基超合金からなる群から選択される合金であり、第１の材料（３２２）が、溶融状態のコンポーネント材料（７８）によって少なくとも部分的に吸収可能であって、かつ前記合金の少なくとも１つの構成材料である、ステップと、
前記キャビティー内の前記コンポーネント材料を冷却して前記コンポーネントを形成するステップ（１５０６）であって、前記内側コア断面周囲が、前記コンポーネント内の前記内部通路の断面周囲を画定する、ステップと
を含む、方法（１５００）。 - 前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５０２）が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）プロセス、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）プロセス及び選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）プロセスのうちの少なくとも１つを使用して形成された前記中空構造体を含む前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５０８）を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５０２）が、シリカ、アルミナ及びムライトのうちの少なくとも１種類から形成された前記内側コアを含む前記ジャケット付きコアを位置決めするステップを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
- 前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５０２）が、少なくとも２５の長さと直径の比を画定する前記内側コアを含む前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５１４）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。
- 前記ジャケット付きコアを位置決めする前記ステップ（１５０２）が、少なくとも１．２の長さと端部分離距離の比を画定する前記内側コアを含む前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５２２）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。
- 前記ジャケット付きコアを位置決めする前記ステップ（１５０２）が、断面を画定する前記内側コアの少なくとも一部分を含む前記ジャケット付きコアを位置決めするステップ（１５２８）を含み、前記断面が、少なくとも４０の周囲の２乗と面積の比を画定している、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
- 前記中空構造体（３２０）が、溶融状態のコンポーネント材料（７８）を前記モールドのキャビティー（３０４）内に導入するときに、前記モールドのキャビティー（３０４）内に延在する前記ジャケット付きコア（３１０）の部分（３１５）の第１の材料（３２２）がコンポーネント材料（７８）によって実質的に吸収されるように十分に薄い厚さの壁部厚さ（３２８）を有する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記コンポーネント材料を冷却することによって形成される前記コンポーネント（８０）に、前記コンポーネント材料（７８）から前記中空構造体（３２０）の輪郭を描く個別の境界線が存在しない、請求項７に記載の方法。
- 前記中空構造体（３２０）が、溶融状態のコンポーネント材料（７８）を前記モールドのキャビティー（３０４）内に導入するときに、前記モールドのキャビティー（３０４）内に延在する前記ジャケット付きコア（３１０）の部分（３１５）の第１の材料（３２２）のすべてがコンポーネント材料（７８）によって吸収されることがないように選択された壁部厚さ（３２８）を有する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
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