KR102543861B1 - 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법 - Google Patents

일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

부품의 스트레인을 모니터링하는 방법 및 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법을 개시한다. 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법은, 제1 재료를 포함한 내부 체적과 외면을 포함하는 부품을 형성하는 단계; 및 외면의 일부분 상에 바로 복수의 기준 마커를 성막하는 단계를 포함한다. 기준 마커는 각각 제1 재료와 친화성을 갖는 제2 재료로 형성되며, 외면의 일부분은 부품의 외면 상의 분석 영역을 획정한다. 분석 영역은 게이지 길이를 획정하며, 복수의 기준 마커 중 각 기준 마커는 게이지 길이의 1/10 내지 1/20의 최대 직경을 갖는다.

Description

일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법{METHODS OF MAKING A COMPONENT WITH AN INTEGRAL STRAIN INDICATOR}
본 개시는 일반적으로는 부품의 스트레인을 모니터링하는 방법 및 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
다양한 산업 용례에 걸쳐, 장치 부품은 수많은 극단적인 조건(예를 들면, 고온, 고압, 큰 응력 부하, 등)에 노출된다. 시간이 경과함에 따라, 장치의 개별 부품은 그 부품의 사용 수명을 감소시킬 수 있는 크리프 및/또는 변형을 겪을 수 있다. 이러한 염려는 예를 들면 몇몇 터보기계에 적용될 수 있다.
터보기계는 발전 및 항공기 엔진 분야에 널리 이용되고 있다. 예를 들면, 통상의 가스 터빈 시스템은 압축기 섹션, 연소기 섹션 및 적어도 하나의 터빈 섹션을 포함한다. 압축기 섹션은 작동 유체(예를 들면, 공기)가 압축기 섹션을 통과할 때에 그 작동 유체를 압축하도록 구성된다. 압축기 섹션은 고압 압축 작동 유체를 연소기에 공급하며, 여기서 그 고압 작동 유체는 연료와 혼합되고 연소실 내에서 연소되어, 고온 및 고압을 갖는 연소 가스를 생성한다. 연소 가스는 고온 가스 경로를 따라 터빈 섹션 내로 흐른다. 터빈 섹션은 일(work)을 생성하기 위해 에너지를 연소 가스로부터 추출함으로써 그 연소 가스를 이용한다. 예를 들면, 터빈 섹션에서의 연소 가스의 팽창은 샤프트를 회전시켜, 압축기, 발전기 및 기타 다양한 부하를 구동할 수 있다.
터보 기계의 작동 중에, 터보 기계 내의 다양한 부품, 특히 터보 기계의 터빈 섹션 내의 터빈 블레이드 등의 고온 가스 경로를 따른 부품들은 고온 및 고응력으로 인해 크리프를 겪을 수 있다. 터빈 블레이드의 경우, 크리프는 전체 블레이드 또는 그 일부가 연신되게 하여, 블레이드 팁이 고정 구조체, 예를 들면 터빈 케이싱에 접촉하게 하고 잠재적으로 작동 중에 원하지 않는 진동 및/또는 감소된 성능을 야기할 수 있다.
특허문헌 1: 미국 특허출원공개공보 US2013/0202192호
본 발명의 양태 및 이점은 후속한 상세한 설명에서 기재하거나, 그 상세한 설명으로부터 드러나거나, 본 발명의 실시를 통해 습득할 수 있을 것이다.
본 개시의 하나의 실시예에 따르면, 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 방법을 제공한다. 그 방법은, 제1 재료를 포함한 내부 체적과 외면을 포함한 부품을 형성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 외면의 일부분 상에 바로 복수의 기준 마커(fiducial marker)를 성막하는 단계를 포함한다. 기준 마커는 제1 재료와 친화성(compatible)을 갖는 제2 재료를 포함하며, 외면의 일부분은 부품의 외면 상의 분석 영역을 포함한다. 분석 영역은 게이지 길이를 획정하며, 복수의 기준 마커 중 각 기준 마커는 게이지 길이의 1/10 내지 1/20의 최대 직경을 갖는다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 부품을 모니터링하는 방법을 제공한다. 그 부품은 제1 재료를 포함한 내부 체적과 외면을 포함한다. 그 방법은, 3차원 데이터 취득 장치에 의해 부품의 외면의 일부분 상의 복수의 기준 마커를 초기에 직접 측정하는 단계; 및 그 초기 직접 측정에 기초하여 부품의 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 부품을 적어도 1회의 듀티 사이클을 겪게 하는 단계; 적어도 1회의 듀티 사이클 후에 3차원 데이터 취득 장치에 의해 복수의 기준 마크를 후속 직접 측정하는 단계; 및 후속 직접 측정에 기초하여 부품의 3차원 모델을 생성하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 초기 직접 측정에 기초한 3차원 모델과 후속 직접 측정에 기초한 3차원 모델을 비교하는 단계를 더 포함한다. 복수의 기준 마커는 부품의 외면의 일부분 상에 바로 성막되며, 기준 마커는 제1 재료와 친화성을 갖는 제2 재료를 포함한다.
본 발명의 상기한 것은 물론 기타 특징, 양태 및 이점은 후속한 상세한 설명 및 청구 범위를 참조함으로써 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예들을 예시하는 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
당업자에게 대한 그 최선의 형태를 비롯한 가능한 본 발명의 전체 개시는 첨부 도면을 참조로 하는 본 명세서에 기재한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 기준 마커를 포함한 예시적인 부품의 사시도이며,
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 기준 마커가 그 상에 형성되어 있는 도 1의 부품의 부분 단면도이며,
도 3은 본 개시의 추가적인 실시예에 따른 기준 마커가 그 상에 형성되어 있는 도 1의 부품의 부분 단면도이며,
도 4는 본 개시의 다른 추가적인 실시예에 따른 기준 마커가 그 상에 형성되어 있는 도 1의 부품의 부분 단면도이며,
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 부품의 스트레인을 모니터링하는 시스템의 사시도이며,
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 기준 마커의 평면도이며,
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 복수의 기준 마커의 평면도이며,
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 제1 시간에서의 예시적인 기준 마커의 단면도이며,
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 제2 시간에서의 도 6의 기준 마커의 단면도이며,
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 부품을 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이며,
도 11은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 부품의 변형을 모니터링하는 방법의 흐름도이다.
이하, 도면에 그 하나 이상의 예를 도시한 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 각 예는 본 발명의 설명으로서 제공한 것이지 본 발명의 한정으로서 제공한 것은 아니다. 실제로, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에서의 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 하나의 실시예의 일부로서 도시하거나 설명하는 특징들은 다른 실시예와 함께 이용되어 또 다른 실시예를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위의 보호 범위 및 그 등가물에 포함되는 그러한 수정 및 변형을 커버하고자 한 것이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 부품(10)은 그 부품 외면(14)에 복수의 기준 마커(12)가 형성된 것으로 도시되어 있다. 부품(10)은 예를 들면, 고온 용례에 이용되는 부품(예를 들면, 니켈 또는 코발트계 초합금을 포함한 부품) 등의 각종 다양한 용례에 이용되는 임의의 다양한 형태의 부품일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부품(10)은 연소용 부품 또는 고온 가스 경로용 부품 등의 산업용 가스 터빈 또는 증기 터빈 부품일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부품(10)은 터빈 블레이드, 압축기 블레이드, 베인, 노즐, 쉬라우드, 로터, 전이 피스(transition piece) 또는 케이싱일 수 있다. 다른 실시예에서, 부품(10)은 가스 터빈, 증기 터빈 등의 임의의 다른 부품 등의 터빈의 임의의 다른 부품일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부품은, 자동차 부품(예를 들면, 승용차, 트럭 등), 항공우주 부품(예를 들면, 비행기, 헬리콥터, 우주선, 알루미늄 부품 등), 기관차 또는 철도 부품(예를 들면, 기차, 철도 등), 구조용, 사회 기반 설비용 또는 토목용 부품(예를 들면, 다리, 건물, 건설 장비 등), 및/또는 발전 또는 화학물질 처리용 부품(예를 들면, 고온 용례에 이용되는 파이프)을 비롯하여 이에 한정되지 않는 비-터빈(non-turbine) 부품일 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 예시적 부품(10)은 기준 마커(12)가 배치된 외면(14)을 갖는다. 도 1의 예시적인 실시예에 도시한 예시적인 부품(10)은 터빈 부품, 보다 구체적으로 터빈 블레이드이다. 하지만, 부품(10)은 전술한 바와 같은 다양한 추가적 또는 대안적 부품일 수 있다. 기준 마커(12)는 외면(14)에 걸쳐 길이(L)와 폭(W)(도 6 참조)을 갖는 대체로 식별 가능한 타깃이다. 특정 기준 마커(12)의 실시예는 또한 외면(14)에 대한 두께를 포함할 수 있고, 이에 의해 외면(14) 위로 높이(H)(도 2 내지 도 4 참조)를 갖는 상승된 마커 표면을 형성할 수 있다.
예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 예시적 부품(10)은 제1 재료로 형성된 내부 체적(15)을 갖는다. 다양한 냉각 통로(도시 생략)가 내부 체적(14) 내에 형성될 수도 있다. 부품(10)이 터빈 블레이드인 경우 등의 몇몇 실시예에서, 내부 체적(14)을 위한 적절한 재료는 GTD-111, GTD-141, GTD-444, R108, INCONELTM 738, 또는 단결정 N4 및 N5 등의 고성능 니켈계 초합금을 포함할 수 있다. 대안적으로, 터빈 블레이드(10)는 다른 적절한 금속 또는 기타 재료로 형성될 수도 있다. 기준 마커(12)는 각각 유리하게는 제1 재료와 친화성이 있는(몇몇 경우에는 동일한) 재료, 예를 들면 제2 재료로 형성될 수 있다. 일반적으로 말해, 제2 재료는 제2 재료의 추가가 부품(10)의 재료 특성 또는 사용 수명에 바람직하지 못한 변화를 생성하지 않는 경우에 제1 재료와 친화성을 가질 수 있다. 예를 들면, 부품(10)의 제1 재료가 니켈계 초합금 등의 금속인 경우, 기준 마커(12)는 부품(10)의 사용 환경 내에서 수명을 제한하는 것일 수 있는 내부식성 및 열팽창계수 등의 특성에 대해 유사하다는 점에서 친화성을 갖는 제2 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 부품(10)은 가스 터빈의 고온 가스 경로 부품일 수 있다. 그러한 실시예에서, 부품(10)의 사용 환경(본 예에서, 가스 터빈의 고온 가스 경로)은, 부품(10) 및 그 상에 형성된 임의의 기준 마커(12)가 노출될 수 있는 고온을 포함하여, 기준 마커(12)를 위한 적절한 친화성 재료는 제1 재료와 유사한 열팽창계수를 갖는 재료를 포함할 것이다. 몇몇 실시예에서, 부품(10)의 외면(14)은 역시 제1 재료로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 외면(14)이 다른 재료, 예를 들면 아래에서 논의하는 바와 같은 열 배리어층을 포함하는 것도 가능하다. 다양한 예시적인 실시예에서, 제2 재료는 금속, 폴리머 또는 세라믹 재료일 수 있고, 아래에서 논의하는 바와 같은 적층 방법(additive method) 등의 임의의 적절한 방법에 의해 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하면, 기준 마커(12)는 부품(10)의 외면(14)의 부분(18) 상에 위치한다. 예시적인 실시예에서, 적어도 2개의 별개의 마커(예를 들면, 12a, 12b)가 마련되어, 이들 적어도 2개의 마커(12a, 12b) 사이의 거리(D)가 측정될 수 있다. 당업자에게는 자명한 바와 같이, 그 측정치는 부품(10)의 그 영역에서의 스트레인, 스트레인 속도(strain rate), 크리프, 피로, 응력 등의 크기를 결정하는 데에 도움을 줄 수 있다. 적어도 2개의 별개의 마커(12a, 12b)는 그 사이의 거리(D)가 측정될 수 있는 한, 특정 부품(10)에 따라 다양한 거리 및 다양 위치로 배치될 수 있다.
기준 마커(12)는, 이들이 일관성 있게 식별 가능하고 그 사이의 거리(D)를 측정하는 데에 이용될 수 있는 한, 도트, 라인, 원, 직사각형, 또는 임의의 기하학적 혹은 비기하학적 형상 등의 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 기준 마커(12)는 각종 상이한 형상, 사이즈 및 위치를 갖는 기준 마커(12)를 채용하는 등에 의해 각종 상이한 구성 및 단면을 형성할 수 있다. 예를 들면, 각 기준 마커(12)는 매칭되는 또는 독특한 형상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각 마커(12)는 다른 기준 마커와 동일하거나(즉, 매칭되거나) 그와 달리 독특한 원형, 직사각형, 선형일 수 있다.
마커(12)는 다양한 예시적인 방법에 의해 외면(12)의 부분 상에 바로 성막될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 마커(12)는 부품(10)의 외면(14)에 인쇄될 수 있다. 적절한 인쇄 방법으로는, 예를 들면 스크린 프린팅, 레이저 프린팅, 직접 세라믹 잉크젯 프린팅, 에어로졸 제트 프린팅 또는 다른 적절한 방법에 의한 2차원(2-D) 또는 3차원(3-D) 프린팅을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 마커(12)는 레이저 클래딩, 일렉트로-스파크 성막(electro-spark deposition), 스폿 용접, 스틱 용접, 분발 베드 프린팅, 솔더링, 브레이징 또는 임의의 적절한 적층 방법 등의 적층 방법에 의해 부품(10)의 외면(14) 상에 바로 성막될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 코팅 또는 박막 처리 기법을 이용하여 기준 마커(12)를 외면의 부분 상에 성막할 수도 있다. 이용될 수 있는 그러한 기법의 예로는 용사, 화학적 성막, 물리적 기상 성막, 원자층 성막, 및 포토레지스트/화학적 에칭 기법을 포함하며 이들에 한정되진 않는다. 하나의 예시적인 용접 방법은, 제2 재료의 용접봉을 마련하고, 그 제2 재료를 부품(10)의 외면(14) 상에 선택적으로 용접하여 기준 마커(12)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 분말 베드 프린팅 등의 몇몇 예시적인 실시예에서, 부품(10)도 역시 그러한 적층 제조 방법에 의해 형성될 수 있고, 복수의 기준 마커(12)가 그 부품(10)의 형성 중에 부품(10)의 외면(14)의 일부분에 바로 성막될 수 있다. 추가적인 비한정적 예로서, 복수의 기준 마커(12)는 염색(staining), 페인팅, 또는 접착(adhering)에 의해 바로 성막될 수 있다.
추가적 또는 대안적인 실시예에서, 기준 마커(12)는 선택적 접합층(17) 및/또는 열 배리어층(16)에 적용 및/또는 그 내에 배치될 수 있다. 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같은 몇몇 예시적인 실시예에서, 기준 마커(12)는 열 배리어층(16)의 일부분일 수 있는데, 예를 들면 기준 마커(12)의 제2 재료가 열 배리어층의 재료일 수 있다. 그러한 실시예에서, 외면(14)은 적어도 부분적으로 열 배리어층(16)에 의해 획정되며, 그 열 배리어층(16)은 제2 재료를 포함한다. 그러한 실시예에 이용하기에 적절한 열 배리어층 재료는, 예를 들면 이트리아 안정화 지르코니아("YSZ") 또는 낮은 열 전도성을 갖는 적절한 세라믹 기반 조성을 포함한다. 특히, 몇몇 실시예에서, 접합층(17) 등의 추가적 층이 열 배리어층(16)과 부품(10)의 내부 체적(15) 사이에 마련될 수 있다. 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같은 몇몇 예시적인 시예에서, 기준 마커(12)는 접합층(17)의 일부분일 수 있는데, 예를 들면 기준 마커(12)의 제2 재료가 접합층의 재료일 수 있다. 접합층(17)으로서 이용하기에 적절한 재료는 예를 들면, 니켈, 크롬, 알루미늄 및 이트리아의 합금("NiCrAlY"), 니켈, 코발트, 크롬, 알루미늄 및 이트리아의 합금("NiCoCrAlY"), GE33, GE55, Gel 알루미나이드, GT21, GT29, 또는 GT33을 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 기준 마커(12)가 형성되는 외면(14)은 부품(10)의 최외측 표면일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다는 점을 이해해야 할 것이다. 오히려, 외면(14)은 층들, 예를 들면 기재 또는 내부 체적(15), 접합 코팅(17)(존재하는 경우), 또는 열 배리어층(16)(존재하는 경우) 중 하나의 최외측 표면일 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 열 성장 산화물이 상기한 층들 사이에, 예를 들면 접합 코팅(17)과 열 배리어층(16) 사이에 개재될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 부품(10)의 외면(14) 상의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 적절한 방법은 부품(10)의 강도 또는 유효 수명에 영향을 미치지 않는 방법을 포함한다. 예를 들면, 테스트 시편 또는 샘플의 전자 주사 현미경 등의 현미경 분석을 통해 부품(10)의 결정립 조직이 영향을 받지 않았음이 실제로 입증될 수 있다. 추가로, 외면(14) 상에 기준 마커(12)를 바로 성막하는 방법은 그 방법이 부품(10)에 응력 집중(stress riser)을 생성하지 않는 경우에 본 개시에 따라 적절할 수 있다. 적절한 방법은 또한 일시적 응력 집중이 예를 들면 열처리에 의해 완화될 수 있는 경우에 일시적 응력 집중을 생성할 수 있는 방법도 포함할 수 있다.
예를 들면, 인쇄, 용접 또는 기타 적절한 방법에 의해 그와 같이 바로 성막하는 것의 결과로, 기준 마커(12)는 부품(10)의 외면(14)과 일체적으로 결합되어, 부품(10)과는 독립된 또는 부품(10) 이상의 기준 마커(12)의 이동을 감소 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 기준 마커(12)는 부품(10)의 일체형 스트레인 인디케이터를 형성한다. 게다가, 부품(10) 상에 기준 마커(12)의 직접 적용은 내구성을 증가시킬 수 있고, 적절한 측정 장치가 시간이 경과함에 따라 마커(12)를 측정할 수 없게 될 우려를 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 기준 마커(12)가 형성된 외면(14)의 부분은 부품(10)의 외면(14) 상에 분석 영역(18)을 획정할 수 있다. 그러한 실시예에서, 그 분석 영역(18)의 주요 치수는 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)를 획정한다. 게이지 길이(G)를 갖는 분석 영역(18)을 포함하는 몇몇 실시예에서, 기준 마커(12)는 각각 최대 직경(MD)을 가질 수 있고(도 6 참조), 각 기준 마커(12)의 최대 직경(MD)은 게이지 길이(G)의 1/10 내지 1/20 등의 1/8 내지 1/25일 수 있다. 다양한 실시예에서, 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)는 3/10인치(0.3") 내지 1인치(1.0") 등의 2/10인치(0.2") 내지 1과 2/10인치(1.2")일 수 있다. 다양한 실시예에서, 마커(12)의 최대 직경(MD)은 2/100인치(0.02") 내지 12/100인치(0.12") 등의 1/100인치(0.01") 내지 15/100인치(0.15")일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 게이지 길이(G)는 3/10인치(0.3")일 수 있고, 마커(12)의 최대 직경(MD)은 15/1000인치(0.015") 내지 3/100인치(0.03")일 수 있다. 하나의 기준 마커(12)의 최대 직경(MD)은 다른 기준 마커(12)와는 다를 수 있는 데, 예를 들면 그 최대 직경(MD)들이 동일 범위 내에 있을 수 있지만 반드시 서로 동일할 필요는 없다는 점을 이해할 것이다. 특히, 마커(12)들의 사이즈에 비해 마커(12)들 간의 상대적으로 큰 거리는 유리하게는, 부품(10)에서의 응력 및/또는 스트레인으로부터 초래되는 측정된 변화에 대한 마커(12)의 변형의 영향을 회피하거나 감소시킴으로써, 부품(10)에서의 스트레인에 대한 비교적 정확한 표시를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 기준 마커(12)는 외면(14) 위로 높이(H)(도 2 내지 4 참조)를 가질 수 있다. 역시 상기한 바와 같이, 소정 예시적인 실시예에서, 부품(10)은 터빈 블레이드 또는 기타 적절한 공기 역학적 부품일 수 있다. 유리하게는, 기준 마커(12)의 사이즈, 특히 그 높이(H)는 본 명세서에서 논의한 바와 같이 측정하기에 충분하게 크면서도 부품의 공기 역학에 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 작은 것이 바람직하다. 따라서, 그러한 예시적인 실시예에서, 기준 마커(12)의 높이(H)는 3/1000인치(0.003") 내지 25/1000인치(0.025"), 6/1000인치 내지 20/1000인치(0.020"), 8/1000인치(0.008") 내지 15/1000인치(0.015") 등의 1/1000인치(0.001") 내지 30/1000인치(0.030")일 수 있다.
아래에서 보다 상세하게 논의하는 바와 같이, 다양한 실시예는 광학 스캐너(24)(도 5 참조) 등을 갖는 3차원 데이터 취득 장치를 이용하여 복수의 기준 마커(12)를 직접 측정하는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 광학 스캐너(24) 또는 기타 적절한 장치는 시계(field of view), 즉 그 장치가 단일 이미지 또는 패스로 캡쳐할 수 있는 최대 면적 크기를 갖는다. 그러한 실시예에서, 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)는 바람직하게는 시계의 최장 치수의 적어도 삼분의 일(1/3), 예를 들면, 시계가 타원형인 경우에 그 시계에 의해 정해지는 타원의 장축의 적어도 삼분의 일(1/3)일 수 있다. 예를 들면, 아래에서 보다 상세하게 논의하는 같이, 몇몇 실시예에서, 광학 스캐너(24)는 구조화 광 스캐너(structured light scanner)일 수 있고, 그러한 스캐너의 예시적인 실시예는 60밀리미터(60mm)의 시계를 가질 수 있다. 그러한 실시예에서, 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)는 적어도 20밀리미터(20mm)일 수 있다. 또한, 그러한 실시예에서, 스캐너(24) 또는 기타 적절한 장치의 시계가 분석 영역(18)의 사이즈의 상한을 제공할 수 있는데, 예를 들면 분석 영역(18)은 복수의 기준 마커(12) 전부가 그 시계 내에 들어올 수 있도록 크기 설정될 수 있다.
기준 마커(12)는 다양한 부품 상의 다양한 위치 중 하나 이상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 기준 마커(12)는 터빈 블레이드, 베인, 노즐, 쉬라우드, 로터, 전치 피스 또는 케이싱에 배치될 수 있다. 그러한 실시예에서, 기준 마커(12)는, 단위 작동(unit operation) 중에 다양한 힘을 겪는 것으로 알려진 에어포일, 플랫폼, 팁 상의 또는 이들에 근접한 위치나 기타 적절한 위치 등의 하나 이상의 위치에 구성될 수 있다. 게다가, 기준 마커(12)는 높은 온도를 겪는 것으로 알려진 하나 이상의 위치에 성막될 수도 있다. 예를 들면, 기준 마커912)는 고온 가스 경로 및/또는 연소용 부품(10)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 분석 영역은 부품의 수명 제한 영역, 예를 들면 고응력 또는 고크리프 영역 및/또는 좁은 공차 또는 클리어런스를 갖는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 부품(10)이 가스 터빈 엔진의 터빈 블레이드인 실시예에서, 터빈 블레이드의 외부에서 또는 그 근처에서 터빈 블레이드와 터빈 케이싱 간의 좁은 클리어런스가 존재할 수 있다. 따라서, 블레이드의 외부는 그 부분의 변형이 잠재적으로 케이싱이 블레이드의 회전을 방해하게 할 것이라는 점에서 수명을 제한하고 있는 것일 수 있다. 다른 실시예에서, 분석 영역(18)은 부품(10)의 실질적으로 전체 외면(14)을 포함할 수 있다. 그러한 실시예는 선택적인 다양한 하위 부분(예를 들면, 2개의 인접한 마크(12)들 사이의 영역)에 걸친 국부적 스트레인의 선택적 검출 및/또는 부품(10)에 걸친 전체 스트레인의 검출을 가능하게 한다.
복수의 기준 마커(12)는 임의의 적절한 개수 및 배치로 부품(10)의 외면(14)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 적어도 4개의 기준 마커(12)를 마련하는 것이 2D 스트레인 필드(strain field) 측정 및 분석을 가능하게 하여 유리하고, 적어도 7개의 기준 마커(12)를 마련하는 것이 3D 스트레인 필드 측정 및 분석을 가능하게 하여 유리할 수 있다. 기준 마커(12)는 다양한 예시적인 실시예에서는 예를 들면 마커(12)들이 직사각형 형상을 획정하도록 정규 격자(regular grid)를 따라 배치될 수 있다. 적어도 하나의 대안적인 실시예에서, 기준 마커(12)는 선형 또는 기타 정규 패턴으로 배치될 수도 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 기준 마커(12)는 비선형 패턴으로 배치되거나 및/또는 비정규 형상을 형성할 수도 있다. 그러한 실시예의 다양한 조합도 가능한데, 예를 들면 4개의 마커가 정사각형 또는 직선을 형성하도록 마련 및 배치될 수 있거나, 4개의 마커가 비선형 패턴으로 마련될 수도 있다. 이러한 예는 단지 예시를 위한 것이지 한정하고자 하는 것은 아니다. 다양한 실시예에서, 기준 마커(12)의 임의의 적절한 개수 및 배치가 마련될 수 있다.
다양한 실시예에서, 기준 마커 상의 다수의 지점 중 임의의 것에 기초하여 기준 마커들 간의 거리를 측정하거나 및/또는 기준 마커들의 위치를 정의할 수 있고, 예를 들면 꼭짓점 등의 기준 마커의 에지 또는 외면 상의 점이 이용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기준 마커는 반구형 등의 구형의 일부분이거나 그에 근사할 수 있는데, 예를 들면 복수의 기준 마커 각각은 부분적으로 구면을 형성할 수 있다. 그러한 실시예에서, 기준 마커(12)의 무게 중심(centroid)(120)(도 8 및 도 9 참조) 또는 질량 중심이 분석을 위해 기준 마커(12)의 위치를 정의하는 데에 이용될 수 있다. 몇몇 그러한 실시예에서, 분석을 위한 기준 마커(12)의 무게 중심(120)은 예를 들면 반구형의 기준 마커의 물리적 기하학적 형상에 의해 정해지는 실제 무게 중심일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 프로세서(26)가 기준 마커(12)에 의해 획정되는 부분 구형, 예를 들면 반구형으로부터 완전한 구형(13)의 무게 중심을 계산 또는 유추할 수 있다. 즉, 본 명세서에서 앞서 기재한 바와 같은 예시적인 모니터링 방법에서 분석을 위한 기준 마커의 무게 중심은 가상 무게 중심, 예를 들면 구형의 무게 중심일 수 있고, 이 경우 기준 마커들은 그 구형의 일부분을 획정한다. 예를 들면, 기준 마커(12)가 구형(13)의 대략 절반을 획정하고 있고 그 구형(13)의 나머지는 외면(14) 아래에서 내부 체적(15) 내에 파선으로 도시되어 있는 도 2를 참조하기 바란다.
본 개시에 따른 무게 중심은 2차원 또는 3차원 영역일 수 있는 당해 영역의 기하하적 중심이며, 따라서 그 형상 내의 모든 점들의 산술 평균 위치이다. 예시적인 실시예에서, 무게 중심은 영상 장치(24) 및 프로세스(26)의 사용을 통해 구해질 수 있다. 프로세서(26)는 예를 들면 기준 마커의 이미지를 분석시에 전술한 바와 같이 물리적 무게 중심 또는 가상 무게 중심일 수 있는 그 기준 마커의 무게 중심을 계산하여 구할 수 있다.
거리 측정을 위한 기준점으로서 기준 마커(12)의 무게 중심의 이용은 유리하게는 마커(12)의 변형으로 인한 오차를 감소 또는 최소화할 수 있다. 예를 들면, 도 8은 초기 조건에서, 예를 들면 제조 당시의 예시적인 기준 마커(12)를 도시하고, 도 9는 후속 조건에서, 예를 들면 그 마커(12)가 배치된 부품(12)이 적어도 1회의 듀티 사이클을 겪은 후의 도 8의 기준 마커(12)를 도시한다. 이러한 예에서, 마커(12)의 에지 상의 지점과 인접한 마커(12) 상의 지점 간의 거리는, 단지 마커(12)의 에지 또는 둘레를 따른 지점들이 부품(10)의 변형 대신에 또는 그에 추가하여 마커(12)의 변형으로 인해 변위되었기 때문에 변화할 수 있다. 반면, 무게 중심(12)의 위치는 마커(12)의 에지를 따른 위치와 비교해 비교적 일정하게 유지되며, 이에 따라 각 마커(12)의 위치 및 마커들 간의 거리를 무게 중심(120)에 기초하여 정의함으로써 부품(12)의 변형의 보다 정밀한 이미지가 얻어질 수 있다. 도 8 및 도 9에서, 무게 중심(120)의 위치는, 아래에서 설명하고 도 5에 도시한 바와 같은, X축, Y축 또는 Z축 중 임의의 2개일 수 있는 서로 직교하는 축선(50, 52)을 기준으로 한 좌표계에 정의된다. 다른 예시적인 실시예에서, 무게 중심(120)의 위치는 X축, Y축 및 Z축 3개 모두를 기준으로 한 3차원 좌표계에서 정의될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하면, 부품의 변형을 모니터링하는 시스템의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 본 개시에 따른 그러한 시스템은 3개의 축선(통상 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축로서 지칭함)을 따라 기준 마커(12)를 측정함으로써 개선된 국부적 및/또는 전체적 스트레인 분석을 촉진시킬 수 있다. 기준 마커(12)의 이동(M)(도 7 참조)은 도 6에 도시한 바와 같이 시스템(23)이 각 마커의 상대 변위 및 이에 의한 부품(10)의 변형을 측정할 때에 각 평면 내에서 추적될 수 있다. 시스템(23)은 예를 들면 전술한 바와 같은 하나 이상의 부품의 외면(14)에 배치된 복수의 기준 마커(12)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(23)은 예시적인 실시예에서의 기준 마커(12)를 분석하기 위한 광학 스캐너(24)(도 5 참조) 등의 3차원 데이터 취득 장치(24)와, 이 3차원 데이터 취득 장치에 작동적으로 연통하는 프로세서(26)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "프로세서"란 용어는 당업계에서 컴퓨터에 포함되는 것으로서 지칭되는 집적 회로뿐만 아니라, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 마이크로컴퓨터, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 주문형 집적 회로, 및 기타 프로그래머블 회로를 가리킨다. 프로세서(26)는 또한 프로세서(26)와 통신할 수 있는 3차원 데이터 취득 장치(24) 등의 다양한 기타 구성 요소로부터 입력을 수신하고 제어 신호를 전송하는 다양한 입출력 채널을 포함할 수 있다. 프로세서(26)는 또한 3차원 데이터 취득 장치(24)로부터 입력 및 데이터를 저장 및 분석하고 또한 본 명세서에서 설명한 바와 같은 방법 단계들을 대체로 수행하기 위한 적절한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
특히, 프로세서(26)(또는 그 구성 요소)는 3차원 데이터 취득 장치(24) 내에 통합될 수 있다. 추가적 또는 대안적인 실시예에서, 프로세서(26)(또는 그 구성 요소)는 3차원 데이터 취득 장치(24)와는 별개일 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 예를 들면, 프로세서(26)는, 3차원 데이터 취득 장치(24)에 의해 수신된 데이터를 초기에 처리하게 위해 3차원 데이터 취득 장치(24) 내에 통합된 구성 요소와, 기준 마커(12)를 측정하거나 및/또는 데이터로부터 해당 3차원 프로파일을 조립하고 그 프로파일을 비교하기 위해 3차원 데이터 취득 장치(24)와는 별개로 이루어진 구성 요소를 포함한다.
일반적으로, 프로세서(26)는 X축 데이터 점, Y축 데이터 점 및 Z축 데이터 점을 획득하여 외면(14)의 토폴로지(topology)의 정밀한 3D 디지털 복제를 생성하기 위해 X축, Y축 및 Z축을 따라 기준 마커(12)를 직접 측정하도록 작동 가능하다. 논의한 바와 같이, 그 축선들은 서로 직교한다. X축 데이터 점, Y축 데이터 점 및 Z축 데이터 점은 기준 마커(12)의 직접 측정과 관련된 치수 데이터 점이다. 프로세서(26)는 또한 각 기준 마커(13)의 무게 중심(120)을 구하도록, 예를 들면 무게 중심(120)의 위치를 나타내는 3차원 좌표를 결정하도록 작동 가능하다. 예를 들면, 크리프, 피로 및 과부하 등의 변형 이벤트 전후 등의 다양한 시간에 부품(10)을 스캐닝함으로써, 부품(10)은 예를 들면 응력 및/또는 스트레인에 대해 모니터링될 수 있다. 3차원 데이터 취득 장치(24)는 합성 스캔(composite scan)이 필요로 하지 않거나 수행되지 않도록 단일의 3차원 스캐닝을 수행하도록 작동 가능할 수 있다. 부품(10)의 단일의 3차원 스캐닝은 3차원 데이터를 생성하고 3차원 스트레인 분석을 가능하게 한다. 그러한 3차원 데이터의 예시적인 실시예는 서로 직교하는 X, Y 및 Z축에 의해 획정되는 3차원 공간 내의 무게 중심 좌표를 비롯한 3차원 포인트 클라우드(three-dimensional point cloud) 내의 폴리곤 메시 데이터를 포함할 수 있다. 그러면, 그러한 3차원 데이터가 영역의 표면 스트레인을 계산하기 위한 변형 분석 알고리즘에 대한 입력일 수 있다.
일반적으로, 3차원에서 직접 측정치를 얻기 위해 표면 계측 기법을 이용하는 임의의 적절한 3차원 데이터 취득 장치(24)가 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 장치(24)는 비접촉 표면 계측 기법을 이용하는 비접촉식 장치이다. 또한, 예시적인 실시예에서, 본 개시에 따른 장치(24)는 약 100나노미터 내지 약 100마이크로미터의 X축, Y축 및 Z축을 따른 해상도를 갖는다. 따라서, 예시적인 방법에 따르면, X축 데이터 점, Y축 데이터 점 및 Z축 데이터 점은 약 100나노미터 내지 약 100마이크로미터의 해상도로 획득된다.
예를 들면, 몇몇 실시예에서, 기준 마커(12)를 3차원으로 광학적으로 식별하는 적절한 광학 스캐너(24)가 이용될 수 있다. 도 5는 본 개시에 따른 광학 스캐너(24)의 예시적인 실시예를 도시하며, 그 스캐너는 구조화 광 스캐너이다. 구조화 광 스캐너는 일반적으로 발광 다이오드(30) 또는 기타 적절한 광 생성 장치 등의 그에 포함된 에미터로부터 광(28)을 방사한다. 예시적인 실시예에서, 구조화 광 스캐너에 의해 이용되는 방사 광(28)은 청색광 또는 백색광이다. 일반적으로, 방사광(28)은 대체로 특정 패턴으로 기준 마커(12) 및 부품(10) 상에 투사된다. 광(28)이 기준 마커(12) 및 부품(10)과 접촉하는 경우, 부품과 기준 마커(12)의 표면 윤곽은 광(28)을 왜곡시킨다. 이러한 왜곡(distortion)은 그 구조화 광이 외면에 의해 반사된 후에 검출기에 의해, 예를 들면 카메라(32)에 의해 촬영되는 이미지로 캡쳐될 수 있다. 기준 마커(12)(및 그 주변의 외면(14))와 접촉하는 광(28)의 이미지는 예를 들면 프로세서(26)에 의해 수신된다. 이어서, 프로세서(26)가 예를 들면 광 패턴에서의 왜곡을 예상 패턴과 비교함으로써 수신된 이미지에 기초하여 X축 데이터 점, Y축 데이터 점 및 Z축 데이터 점을 계산한다. 특히, 예시적인 실시예에서, 프로세서(26)가 다양한 상기한 단계들을 수행하도록 그러한 광학 스캐너(24)를 작동시킨다.
대안적으로, 다른 적절한 데이터 취득 장치가 이용될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 장치(24)는 레이저 스캐너일 수 있다. 레이저 스캐너는 일반적으로 레이저 비임 형태의 광을, 대체로 상기한 실시예에서의 기준 마커(12) 및 터빈 부품(10) 등의 대상물을 향해 방사하는 레이저를 포함한다. 이어서, 그 광은 장치(24)의 센서에 의해 검출된다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 광은 광이 접촉하는 표면에서 반사되어 장치(24)의 센서에 의해 수신된다. 광이 센서에 도달하는 왕복 시간이 다양한 축선을 따른 측정치를 결정하는 데에 이용된다. 이러한 장치는 통상 비행 시간 장치(time-of-flight device)로서 알려져 있다. 다른 실시예에서, 센서는 광이 접촉하는 표면에서 광을 검출하여 그 센서의 시계 내에서의 광의 상대적 위치에 기초하여 측정치를 결정한다. 이러한 장치는 통상 삼각 측량 장치(triangulation device)로서 알려져 있다. 이어서, X축 데이터 점, Y축 데이터 점 및 Z축 데이터 점은 전술한 바와 같이 검출된 광에 기초하여 계산된다. 특히, 예시적인 실시예에서, 프로세서(26)가 다양한 상기한 단계들을 수행하도록 그러한 데이터 취득 장치(24)를 수행 및 작동시킨다.
몇몇 실시예에서, 레이저에 의해 방사된 광은 복수의 기준 마커(12) 등의 측정 대상물의 일부분에서 반사되기에 충분한 정도로만 넓은 대역(band)으로 방사된다. 이들 실시예에서, 레이저를 이동시키기 위한 스테퍼 모터 또는 기타 적절한 기구가, 광이 전체 측정 대상물에서 반사될 때까지 필요로 하는 바에 따라 레이저 및 방사된 대역을 이동시키는 데에 이용될 수 있다.
또한, 기타 적절한 3차원 데이터 취득 장치(24)가 이용될 수도 있다. 하지만, 대안적으로는 본 개시는 3차원 데이터 취득 장치(24)의 이용에 제한되지 않는다. 예를 들면, 기타 적절한 장치로는, 예를 들면 맴돌이 전류 코일을 포함할 수 있는 전기장 스캐너, 홀 효과 프로브(Hall Effect probe), 전도성 프로브 및/또는 용량성 프로브를 포함한다.
이하, 도 10을 참조하면, 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품을 제조하는 예시적인 방법(300)이 도시되어 있다. 그 방법(200)은 제1 재료로 형성된 내부 체적과 외면을 갖는 부품을 형성하는 단계(210)를 포함한다. 그 방법(200)은 또한 외면(14)의 일부분(18) 상에 바로 복수의 기준 마커(12)를 성막하는 단계(220)를 포함한다. 기준 마커(12)는 각각 제1 재료와 친화성(compatible)을 갖는 제2 재료로 형성되며, 외면의 일부분은 부품(10)의 외면(14) 상의 분석 영역(18)을 획정한다. 분석 영역(18)은 게이지 길이(G)를 획정하며, 복수의 기준 마커 중 각 기준 마커(12)는 게이지 길이(G)의 1/10 내지 1/20의 최대 직경(MD)을 갖는다.
이하, 도 11을 참조하면, 제1 재료로 형성된 내부 체적과 외면을 포함하는 부품을 모니터링하는 예시적인 방법(300)이 도시되어 있다. 예시적인 실시예에서 그러한 방법(300)은 전체적으로 또는 부분적으로 전술한 바와 같은 프로세서(26)에 의해 수행된다. 그 방법(300)은, 제1 재료와 친화성을 갖는 제2 재료로 형성된 복수의 기준 마커(12)를 부품(10)의 외면(14)의 일부분(18) 상에 바로 성막하는 단계(310)를 포함한다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 복수의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 단계는 부품(10)의 형성 중에 수행될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 단계(310)는 부품(10)의 형성 후에 수행될 수 있다. 그 방법(300)은, 광학 스캐너에 의해 복수의 기준 마커(12)를 스캐닝하는 등에 의해 3차원 데이터 취득 장치(24)에 의해 복수의 기준 마커(12)를 초기에 측정하는 단계(320)를 더 포함한다. 그 방법(300)은, 본 명세서에서 설명한 바와 같은 X축, Y축 및 Z축 데이터 점을 이용하는 등에 의해 초기 측정에 기초하여 부품(10)의 3차원 모델을 생성하는 단계(330)를 더 포함한다. 이러한 단계는 제1 시간에 이루질 수 있다. 그 방법(300)은, 부품(10)을 적어도 1회의 듀티 사이클을 겪게 하는 단계(340)를 더 포함하며, 이는 제1 시간 후에 이루어질 수 있다. 예를 들면, 듀티 사이클은 터빈 부품의 경우에 터보 기계 또는 기타 작동에서의 사용으로서 발생할 수 있다. 대안적으로, 듀티 사이클은 일반적으로 부품(10)이 이용되도록 설계된 환경에서 그 부품(10)의 사용을 통해 이루어질 수 있다. 그 방법(300)은, 적어도 1회의 듀티 사이클 후(및 제1 시간 후의 제2 시간에), 3차원 데이터 취득 장치(34)에 의해 직접 측정하는 등의 복수의 기준 마커(12)를 후속 측정하는 단계(350)를 더 포함한다. 그 방법(300)은, 본 명세서에서 설명한 바와 같은 X축, Y축 및 Z축 데이터 점을 이용하는 등에 의해 후속 측정에 기초하여 부품(10)의 3차원 모델을 생성하는 단계(360)를 더 포함한다. 그 방법(300)은, 초기 직접 측정에 기초한 3차원 모델과 후속 직접 측정에 기초한 3차원 모델을 비교하는 단계(370)를 더 포함한다.
몇몇 실시예에서, 초기 측정에 기초한 부품(10)의 3차원 모델은 또한 각 기준 마커(12)의 초기 위치의 표시, 예를 들면, 전술한 X, Y 및 Z축에 의해 획정되는 3차원 공간 내에서의 무게 중심(120)을 나타는 3차원 좌표를 포함할 수 있다. 후속 측정에 기초한 부품의 3차원 모델의 몇몇 실시예는, 각 기준 마커의 초기 위치의 표시와 유사한 3차원 무게 중심 좌표일 수 있는 각 기준 마커의 후속 위치의 표시를 또한 포함할 수 있다. 또한, 방법(300)의 그러한 실시예에서, 비교 단계(300)는 복수의 기준 마커의 초기 위치를 복수의 기준 마커의 후속 위치와 비교하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 기술한 설명은 최상의 모드를 비롯한 발명을 개시함과 아울러, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 비롯하여 어떠한 당업자라도 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 일례들을 이용하고 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구 범위에 의해서 정해지고, 당업자에게 일어나는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예들은 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 상이하지 않은 구조적인 요소를 포함하는 경우, 또는 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 별 차이가 없는 등가의 구조적인 요소를 포함하는 경우 청구항들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 일체형 스트레인 인디케이터를 갖는 부품(10)을 제조 및 모니터링하는 방법으로서:
    제1 재료를 포함한 내부 체적(15)과 외면(14)을 포함한 부품(10)을 형성하는 단계;
    상기 외면(14)의 일부분 상에 바로 복수의 기준 마커(fiducial marker)(12)를 성막하는 단계로서, 상기 기준 마커(12)는 상기 제1 재료와 친화성(compatible)을 갖는 제2 재료를 포함하는 것인, 복수의 기준 마커를 성막하는 단계
    를 포함하며,
    상기 외면(14)의 일부분은 상기 부품(10)의 외면(14) 상의 분석 영역(18)을 포함하고, 상기 분석 영역(18)은 게이지 길이(G)를 획정하며, 상기 복수의 기준 마커(12) 중 각 기준 마커(12)는 상기 게이지 길이(G)의 1/10 내지 1/20의 최대 직경(MD)을 가지고,
    상기 복수의 기준 마커(12) 중 각 기준 마커(12)는 상기 외면(14) 위로 높이(H)를 가지고, 상기 복수의 기준 마커(12) 중 각 기준 마커(12)의 상기 높이(H)는 상기 외면(14) 위로 상승된 마커 표면을 형성하며, 상기 복수의 기준 마커(12) 중 각 기준 마커(12)는 반구면을 형성하고, 상기 방법은,
    3차원 데이터 취득 장치에 의해 상기 부품(10)의 외면(14)의 일부분 상의 상기 복수의 기준 마커(12)를 초기에 직접 측정하는 단계;
    상기 초기 직접 측정에 기초하여 상기 부품(10)의 3차원 모델을 생성하는 단계;
    상기 부품(10)을 적어도 1회의 듀티 사이클을 겪게 하는 단계;
    상기 적어도 1회의 듀티 사이클 후에 상기 3차원 데이터 취득 장치에 의해 상기 복수의 기준 마크(12)를 후속 직접 측정하는 단계;
    상기 후속 직접 측정에 기초하여 상기 부품(10)의 3차원 모델을 생성하는 단계; 및
    상기 초기 직접 측정에 기초한 3차원 모델과 상기 후속 직접 측정에 기초한 3차원 모델을 비교하는 단계
    를 포함하고,
    상기 부품(10)의 외면(14)은 열 배리어층(16)을 포함하고, 상기 열 배리어층(16)은 상기 제2 재료를 포함하며, 상기 복수의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 단계는 상기 열 배리어층(16)의 외면(14)에 바로 상기 복수의 기준 마커(12)를 성막하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석 영역(18)은 상기 부품(10)의 수명 제한 영역을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 니켈계 초합금이고 상기 제2 재료는 알루미나이드인 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부품(10)의 외면(14)에 바로 기준 마커(12)를 성막하는 단계는, 상기 부품(10)의 결정립 조직에 영향을 미치지 않고 상기 부품(10)의 영구적 응력 집중을 생성하지 않는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부품(10)의 외면(14)은 상기 제1 재료를 포함하는 것인 방법.
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  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 기준 마커(12)는 비선형 패턴의 적어도 4개의 기준 마커(12)를 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 기준 마커(12) 중 각 기준 마커(12)는 구형 표면을 부분적으로 획정하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)는 3/10인치 내지 1인치인 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분석 영역(18)의 게이지 길이(G)는 적어도 20밀리미터인 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 각 기준 마커(12)는 2/100인치 내지 12/100인치의 최대 직경(MD)과 1/1000인치 내지 30/1000인치의 높이(H)를 갖는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 단계는 상기 외면(14)의 일부분 상에 상기 복수의 기준 마커(12)를 용접하는 것을 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 부품(10)을 형성하는 단계는 적층 제조(additive manufacturing)에 의해 상기 부품(10)을 형성하는 것을 포함하며, 상기 복수의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 단계는 상기 부품(10)의 형성 중에 상기 복수의 기준 마커(12)를 바로 성막하는 것을 포함하는 것인 방법.
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