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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862160
(24)【登録日】2021年4月2日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】内部通路が画成された部品を形成する方法及びアセンブリ
(51)【国際特許分類】
B22C 9/10 20060101AFI20210412BHJP
B22C 9/24 20060101ALI20210412BHJP
B22D 19/00 20060101ALI20210412BHJP
B22D 19/08 20060101ALI20210412BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20210412BHJP
F02C 7/00 20060101ALI20210412BHJP
F02C 7/16 20060101ALI20210412BHJP
F01D 5/18 20060101ALI20210412BHJP
F01D 9/02 20060101ALI20210412BHJP
【ＦＩ】
B22C9/10 C
B22C9/24 C
B22D19/00 A
B22D19/08 Z
F01D25/00 X
F02C7/00 C
F02C7/00 D
F02C7/16 A
F01D5/18
F01D9/02 102
【請求項の数】10
【外国語出願】
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2016-236363(P2016-236363)
(22)【出願日】2016年12月6日
(65)【公開番号】特開2017-109242(P2017-109242A)
(43)【公開日】2017年6月22日
【審査請求日】2019年11月21日
(31)【優先権主張番号】14/973,555
(32)【優先日】2015年12月17日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100113974
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 拓人
(72)【発明者】
【氏名】スタンレー・フランク・シンプソン
(72)【発明者】
【氏名】スティーブン・フランシス・ルトコウスキ
(72)【発明者】
【氏名】カナン・ウスルー・ハードウィック
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ・レオナルド・モロソー
(72)【発明者】
【氏名】スティーブン・チャールズ・ラウチ
【審査官】
瀧口 博史
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００１−０３８４５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
欧州特許出願公開第００１９０１１４（ＥＰ，Ａ１）
【文献】
特開昭４８−０７６７３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２２Ｄ１９／００
Ｂ２２Ｃ ９／１０
Ｆ０１Ｄ２５／０８
Ｆ０２Ｃ ７／００
Ｆ０１Ｄ ５／１８
Ｆ０１Ｄ ５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部通路（８２）が画成された部品（８０）を形成する方法（１９００）であって、当該方法が、
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）と、中空構造（３２０）の内部に配置された内部芯材（３２４）とを備える被覆芯材（３１０）を型（３００）に対して位置決めする工程（１９０２）であって、第２の材料が中空構造（３２０）の長手方向の選択された場所だけに分布している、工程（１９０２）と、
溶融状態の部品材料（７８）を型（３００）のキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）と、
キャビティ（３０４）内の部品材料（７８）を冷却して部品（８０）を形成する工程（１９０６）と
を含み、
内部芯材（３２４）が部品（８０）内に内部通路（８２）を画成する、方法（１９００）。
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）と、中空構造（３２０）の内部に配置された内部芯材（３２４）とを備える被覆芯材（３１０）を型（３００）に対して位置決めする工程（１９０２）であって、第２の材料が中空構造（３２０）の長手方向の選択された場所だけに分布している、工程（１９０２）と、
溶融状態の部品材料（７８）を型（３００）のキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）と、
キャビティ（３０４）内の部品材料（７８）を冷却して部品（８０）を形成する工程（１９０６）と
を含み、
内部芯材（３２４）が部品（８０）内に内部通路（８２）を画成する、方法（１９００）。
【請求項2】
当該方法が、付加製造法を使用して中空構造（３２０）を形成する工程（１９２４）をさらに含んでおり、付加製造法を使用する工程が、第１の材料（３２２）及び第２の材料（３６２）のそれぞれを交互に積層して、中空構造（３２０）の複数の層の各々に第１の材料（３２２）及び第２の材料（３６２）の所定の分布を生じさせる工程（１９２８）を含む、請求項１に記載の方法（１９００）。
【請求項3】
部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）が、部品（８０）が形成された後に、部品（８０）内で内部通路（８２）を画成する内壁（１００）の選択された部分を第２の材料（３６２）が覆うように部品材料（７８）を導入する工程（１９１０）を含む、請求項１又は請求項２に記載の方法（１９００）。
【請求項4】
被覆芯材（３１０）を型（３００）に対して位置決めする工程（１９０２）が、第１の材料（３２２）の径方向内側の、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第１の長手方向部分（３５４）上に第２の材料（３６２）が延在するように、被覆芯材（３１０）を位置決めすることを含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法（１９００）。
【請求項5】
内部通路（８２）の形状が部品（８０）内の１以上の応力集中領域（１０２）を画成しており、１以上の応力集中領域（１０２）に対応する中空構造（３２０）の少なくとも一部分（３５８）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成され、中空構造（３２０）の残りの部分が第１の材料（３２２）から形成され、部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）が、部品（８０）が形成された後に、第２の材料（３６２）が１以上の応力集中領域（１０２）の少なくとも一部を形成するように部品材料（７８）を導入する工程（１９２０）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（１９００）。
【請求項6】
内部通路（８２）が画成された部品（８０）を形成する際に使用される型アセンブリ（３０１）であって、当該型アセンブリ（３０１）が、
内部に型キャビティ（３０４）を画成している型（３００）と、
型（３００）に対して位置決めされた被覆芯材（３１０）と
を備えており、被覆芯材（３１０）が、
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）であって、第２の材料が中空構造（３２０）の長手方向の選択された場所だけに分布している、中空構造（３２０）と、
溶融状態の部品材料（７８）が型キャビティ（３０４）に導入され、冷却されて部品（８０）が形成されるときに部品（８０）内に内部通路（８２）を画成するように中空構造（３２０）内に配置された内部芯材（３２４）と
を備える、型アセンブリ（３０１）。
内部に型キャビティ（３０４）を画成している型（３００）と、
型（３００）に対して位置決めされた被覆芯材（３１０）と
を備えており、被覆芯材（３１０）が、
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）であって、第２の材料が中空構造（３２０）の長手方向の選択された場所だけに分布している、中空構造（３２０）と、
溶融状態の部品材料（７８）が型キャビティ（３０４）に導入され、冷却されて部品（８０）が形成されるときに部品（８０）内に内部通路（８２）を画成するように中空構造（３２０）内に配置された内部芯材（３２４）と
を備える、型アセンブリ（３０１）。
【請求項7】
第２の材料（３６２）が（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料、（ｖｉ）摩耗抑制材料及び（ｖｉｉ）第１の材料（３２２）よりも比較的高強度の材料のうちの少なくとも１つから選択されている、請求項６に記載の型アセンブリ（３０１）。
【請求項8】
中空構造（３２０）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成された内側部分（３６０）を備え、該内側部分（３６０）が、部品（８０）が形成されたときに内部通路（８２）の１以上の内部通路特徴（９８）を画成するように成形されている、請求項６又は請求項７に記載の型アセンブリ（３０１）。
【請求項9】
内部通路（８２）の形状が部品（８０）内の１以上の応力集中領域（１０２）を明らかにしており、１以上の応力集中領域（１０２）に対応する中空構造（３２０）の少なくとも一部分（３５８）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成され、中空構造（３２０）の残りの部分が第１の材料（３２２）から形成されている、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の型アセンブリ（３０１）。
【請求項10】
第２の材料（３６２）が、第１の材料（３２２）の径方向内側の、中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第１の長手方向部分（３５４）上に延在する、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の型アセンブリ（３０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の分野は、一般に、内部通路が画成された部品に関し、特に、複数の材料を用いて、内部通路を画成する内壁を形成することに関する。
【背景技術】
【0002】
一部の部品は、例えば意図した機能を行なうために、内部通路が画成される必要がある。例えば、限定するつもりはないが、ガスタービンの高温ガス経路部品など、一部の部品は高温にさらされる。少なくとも一部のそのような部品は、高温により耐えることができるように、冷却液の流れを受け入れるよう画成された内部通路を有している。また例えば、限定するつもりはないが、一部の部品は別の部品との界面で摩擦を受ける。少なくとも一部のそのような部品は、潤滑剤の流れを受け入れて摩擦の低下を促すように画成された内部通路を有している。
【0003】
内部通路が画成される少なくとも一部の公知の部品は型で形成され、型キャビティ内の内部通路用に選択された場所には、セラミック材料の芯材が延在している。セラミック芯材周りの型キャビティに溶融金属合金が導入され、冷却されて部品が形成された後、セラミック芯材が化学浸出などによって除去されて内部通路が形成される。その代わりに、又は、それに加えて、内部通路が画成される少なくとも一部の公知の部品は、初めは内部通路なしで形成され、その後の工程で内部通路が形成される。例えば、少なくとも一部の公知の内部通路は、以下に限定されないが、電気化学的穴あけ法を用いるなどして、部品内に通路を開けることによって形成される。いずれの場合でも、内部通路を画成する内壁は、部品を形成するために使用された合金によって画成される。したがって、内壁が、例えば、特定の位置への応力集中を明らかに示している場合には、部品全体を鋳造するために使用される合金が、その特定の位置における相対的に高い強度の必要性を満たすように選択されねばならず、部品のコストを増大させる可能性がある。
【0004】
加えて、内部通路が画成された少なくとも一部の公知の部品は、内壁にコーティングが付与された後、意図した機能の性能の向上を示す。しかしながら、そのようなコーティングは、以下に限定されないが、高度の非線形性、複雑な断面及び／又は大きな長さ直径比を特徴とする内部通路など、特定の内部通路に対して完全及び／又は均一に付与するには困難か、コストが法外に高くなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第９０７９８０３号明細書
【発明の概要】
【0006】
一局面では、内部通路が画成された部品を形成する方法が提供される。方法は型に対して被覆芯材を位置決めする工程を含む。被覆芯材は、少なくとも第１の材料と第２の材料から形成された中空構造と、中空構造の内部に配置された内部芯材とを備えている。方法は、溶融状態の部品材料を型のキャビティに導入する工程と、キャビティ内の部品材料を冷却して部品を形成する工程をさらに含む。内部芯材は部品内に内部通路を画成する。
【0007】
別の局面では、内部通路が画成された部品を形成する際に使用される型アセンブリが提供される。型アセンブリは、内部に型キャビティを画成している型と、型に対して位置決めされた被覆芯材を備えている。被覆芯材は、少なくとも第１の材料と第２の材料から形成された中空構造と、中空構造の内部に配置された内部芯材とを備えている。内部芯材は、溶融状態の部品材料が型キャビティに導入され、冷却されて部品が形成されるときに部品内に内部通路を画成するように配置されている。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の詳細説明と請求の範囲において、多数の用語について言及されているが、それらは以下の意味を有するものと定義される。
【0010】
文脈上特に明記しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「この（ｔｈｅ）」には、複数形の指示対象も含まれる。
【0011】
「任意の」又は「任意に」とは、続いて記載される事象又は状況が発生することも発生しないこともあり得ること、また、その記載には事象が発生する場合も生じない場合も含まれることを意味する。
【0012】
詳細説明と請求の範囲を通して本書で使用される概算の言葉は、それが関係する基本機能の変化をもたらさない範囲で差し支えない程度に変化し得るいかなる量の表現をも修飾するよう適用することができる。したがって、「約」、「およそ」、「ほぼ」などの用語によって修飾される値は、具体的に記述されたその値に限定されるべきではない。少なくとも一部の例では、概算の言葉は、その値を測定する計器の精度に相当してもよい。本書において、詳細説明と請求の範囲を通して、範囲の限界が同一視されてもよい。そのような範囲は、組合せ及び／又は入れ替えがなされてもよく、文脈上又は言葉で特に明示しない限り、その範囲内に含まれるすべての下位範囲を含む。
【0013】
本書に記載された例示の部品及び方法は、部品材料以外の材料が内部通路の近くに配置された状態で、内部通路が画成された部品を形成する公知のアセンブリ及び方法に関連する不利点の少なくとも一部を克服する。本書に記載された実施形態は、型に対して位置決めされた被覆芯材を提供する。被覆芯材は、中空構造と、中空構造の内部に配置された内部芯材とを備えている。内部芯材は、型キャビティの内部で延在して、型で形成されるべき部品内の内部通路の位置を確定する。中空構造は第１の材料と第２の材料から形成される。部品が型で形成されるときに第２の材料が内部通路に沿って選択的に配置されるように、第２の材料は、付加製造法などによって中空構造内に戦略的に分布される。
【0014】
図１は、本開示の実施形態が使用される部品を有する例示の回転機械１０の概略図である。例示の実施形態では、回転機械１０は、吸気部１２と、吸気部１２から下流側に連結された圧縮器部１４と、圧縮器部１４から下流側に連結された燃焼器部１６と、燃焼器部１６から下流側に連結されたタービン部１８と、タービン部１８から下流側に連結された排気部２０とを備えたガスタービンである。概ね管状のケーシング３６が、吸気部１２、圧縮器部１４、燃焼器部１６、タービン部１８及び排気部２０の１つ以上を少なくとも部分的に囲んでいる。別の実施形態では、回転機械１０は、本書に記載したように内部通路を備えて形成された部品が適するあらゆる回転機械である。さらに、本開示の実施形態は例示の目的で回転機械という背景において記載されているが、本書に記載された実施形態が内部に内部通路が画成された状態で適切に形成された部品に関係するあらゆる背景に当てはまることは理解されるべきである。
【0015】
例示の実施形態では、タービン部１８は、ロータ軸２２を介して圧縮器部１４に連結されている。本書で使用される用語「連結」が部品間の直接的な機械的、電気的及び／又は連通による接続に限定されず、多数の部品間の間接的な機械的、電気的及び／又は連通による接続をも含み得ることは注意されるべきである。
【0016】
ガスタービン１０の動作時、吸気部１２が圧縮器部１４に向かって空気を流す。圧縮器部１４は空気をより高圧かつ高温に圧縮する。より具体的には、ロータ軸２２が、圧縮器部１４内でロータ軸２２に連結された少なくとも１円周方向列の圧縮器ブレード４０に回転エネルギーを付与する。例示の実施形態では、各列の圧縮器ブレード４０よりも前に、気流を圧縮器ブレード４０に向ける、ケーシング３６から径方向内側に延在する１円周方向列の圧縮器ステータベーン４２が位置している。圧縮器ブレード４０の回転エネルギーは空気の圧力と温度を増大させる。圧縮器部１４は燃焼器部１６に向かって圧縮空気を放出する。
【0017】
燃焼器部１６では、圧縮空気が燃料と混合、着火されて、タービン部１８に向かって流れる燃焼ガスが生成される。より具体的には、燃焼器部１６は１以上の燃焼器２４を備え、燃焼器２４では、燃料、例えば、天然ガス及び／又は燃料油が気流に注入され、その燃料空気混合物が着火されて、タービン部１８に向かって流れる高温燃焼ガスが生成される。
【0018】
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内でロータ軸２２に連結された少なくとも１円周方向列のロータブレード７０に回転エネルギーを付与する。例示の実施形態では、各列のロータブレード７０よりも前に、燃焼ガスをロータブレード７０に向ける、ケーシング３６から径方向内側に延在する１円周方向列のタービンステータベーン７２が位置している。ロータ軸２２は、以下に限定されないが、発電機及び／又は機械式駆動装置アプリケーションなどの負荷に連結されていてもよい。排出された燃焼ガスはタービン部１８から下流側に流れ、排気部２０に流入する。以後、回転機械１０の部品を部品８０と表す。燃焼ガスの経路に近い部品８０は、回転機械１０の動作時に高温にさらされる。それに加えて、又は、その代わりに、部品８０は、内部通路が画成された状態で適切に形成されたあらゆる部品を含む。
【0019】
図２は、回転機械１０（図１に図示）で使用されるために示された、例示の部品８０の概略斜視図である。部品８０は、その内部に内壁１００によって画成された１以上の内部通路８２を備えている。例えば、部品８０を高温燃焼ガスの温度より低く維持することを容易にするように、回転機械１０の動作時に内部通路８２に冷却液が供給される。内部通路８２は１つしか図示されていないが、部品８０が本書に記載されるように形成されたあらゆる適切な数の内部通路８２を備えることは理解されるべきである。
【0020】
部品８０は部品材料７８から形成されている。例示の実施形態では、部品材料７８は適切なニッケル基超合金である。別の実施形態では、部品材料７８は、コバルト基超合金、鉄基合金及びチタン基合金の少なくとも１つである。さらに別の実施形態では、部品材料７８は、部品８０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な材料である。
【0021】
例示の実施形態では、部品８０はロータブレード７０又はステータベーン７２の一方である。別の実施形態では、部品８０は、本書に記載されるように内部通路を備えて形成可能な回転機械１０の別の適切な部品である。さらに別の実施形態では、部品８０は、内部通路が画成された状態で適切に形成された、あらゆる適切な用途のあらゆる部品である。
【0022】
例示の実施形態では、ロータブレード７０又はその代わりとしてのステータベーン７２が、圧力側７４と、その反対側の吸込み側７６とを備えている。圧力側７４と吸込み側７６のそれぞれが前縁８４から反対側の後縁８６まで延在している。加えて、ロータブレード７０又はその代わりとしてのステータベーン７２が基端８８から反対側の先端９０まで延在して、ブレード長９６を定めている。別の実施形態では、ロータブレード７０又はその代わりとしてのステータベーン７２が、本書に記載されるように内部通路を備えて形成可能なあらゆる適切な構成を有している。
【0023】
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、一部の実施形態では、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）から約１０１．６ｃｍ（４０インチ）までの範囲内である。別の実施形態では、ブレード長９６は約２５．４ｃｍ（１０インチ）未満である。例えば、一部の実施形態では、ブレード長９６は約２．５４ｃｍ（１インチ）から約２５．４ｃｍ（１０インチ）までの範囲内である。さらに別の実施形態では、ブレード長９６は約１０１．６ｃｍ（４０インチ）より長い。
【0024】
例示の実施形態では、内部通路８２が基端８８から先端９０まで延在している。別の実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な様式かつあらゆる適切な程度で部品８０内に延在している。特定の実施形態では、内部通路８２は非線形である。例えば、部品８０は、基端８８と先端９０との間に定められた軸８９に沿って所定のねじれを伴って形成されており、内部通路８２は、軸のねじれに相補的な湾曲形状を有している。一部の実施形態では、内部通路８２は、内部通路８２の長さに沿って圧力側７４からほぼ一定の距離９４のところに位置決めされている。その代わりに、又は、それに加えて、部品８０の翼弦が基端８８と先端９０との間でテーパ状になっており、内部通路８２は、内部通路８２の長さに沿って後縁８６からほぼ一定の距離９２のところに位置決めされるように、テーパに対して非線形状に相補的に延在している。別の実施形態では、内部通路８２は、部品８０のあらゆる適切な輪郭に相補的な非線形の形状を有している。さらに別の実施形態では、内部通路８２は非線形であるが、部品８０の輪郭に対して相補的ではない。一部の実施形態では、非線形形状を有する内部通路８２が、部品８０の予め選択された冷却基準を満たすことを容易にする。別の実施形態では、内部通路８２が直線状に延在している。
【0025】
一部の実施形態では、内部通路８２がほぼ円形断面の外周を有している。別の実施形態では、内部通路８２がほぼ卵形断面の外周を有している。さらに別の実施形態では、内部通路８２が、内部通路８２を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な形状の断面の外周を有している。さらに、特定の実施形態では、内部通路８２の断面の外周形状が内部通路８２の長さに沿ってほぼ一定である。別の実施形態では、内部通路８２の断面の外周形状が、内部通路８２を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な様式で内部通路８２の長さに沿って変化する。
【0026】
図３は、部品８０（図２に図示）を製造するための型アセンブリ３０１の概略斜視図である。型アセンブリ３０１は、型３００に対して位置決めされた被覆芯材３１０を備えている。図４は、被覆芯材３１０の実施形態の、図３に示す線４−４に沿った概略断面図である。図２ないし図４を参照すると、型３００の内壁３０２が型キャビティ３０４を画成している。内壁３０２は、溶融状態の部品材料７８が型キャビティ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、部品８０の外形に対応する形状を画成している。例示の実施形態の部品８０はロータブレード７０又はその代わりとしてのステータベーン７２であるが、別の実施形態では、部品８０が、本書に記載されるように内部通路が画成された状態で適切に形成可能なあらゆる部品であることは想起されるべきである。
【0027】
被覆芯材３１０は、その一部分３１５が型キャビティ３０４内部で延在するように、型３００に対して位置決めされている。被覆芯材３１０は、第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成された中空構造３２０を備えている。被覆芯材３１０は、中空構造３２０の内部に配置されて内部芯材材料３２６から形成された内部芯材３２４も備えている。内部芯材３２４は内部通路８２の形状を画成するように成形されており、部品８０が形成されると、型キャビティ３０４内に位置決めされた被覆芯材３１０の部分３１５の内部芯材３２４が部品８０内に内部通路８２を画成する。
【0028】
中空構造３２０は、内部芯材３２４の長さに沿って内部芯材３２４をほぼ包囲する外壁３８０を備えている。中空構造３２０の内側部分３６０は、内部芯材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、外壁３８０に対して内側に位置している。特定の実施形態では、中空構造３２０が概ね管状を画成している。例えば、限定するつもりはないが、中空構造３２０は、内部芯材３２４、ひいては内部通路８２の選択された非線形形状を画成するように必要に応じて湾曲状、角状などの非線形形状に適切に加工されるほぼまっすぐな金属管から最初は形成されている。別の実施形態では、中空構造３２０は、内部芯材３２４が本書に記載されるように内部通路８２の形状を画成可能にするあらゆる適切な形状を画成している。
【0029】
例示の実施形態では、中空構造３２０は、内部芯材３２４の特性幅（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｗｉｄｔｈ）３３０より小さい壁厚３２８を有している。特性幅３３０は、本書では、内部芯材３２４と同じ断面積を有する円の直径と定義される。別の実施形態では、中空構造３２０は、特性幅３３０以上の壁厚３２８を有している。内部芯材３２４の断面形状は、図３ないし図５に示す例示の実施形態では円形である。或いは、内部芯材３２４の断面形状は、内部通路８２を本書に記載されるように機能させる内部通路８２の断面のあらゆる適切な形状に相当する。
【0030】
特定の実施形態では、第１の材料３２２は、被覆芯材３１０を構造的に支持するように選択される。例示の実施形態では、中空構造３２０は、内部芯材３２４の少なくとも一部に隣接して配置された第２の材料３６２と、外壁３８０に隣接して配置された第１の材料３２２とを備えている。より具体的には、第２の材料３６２は中空構造３２０の内側部分３６０を画成し、第１の材料３２２は中空構造３２０の外壁３８０を画成している。別の実施形態では、第１の材料３２２と第２の材料３６２は、中空構造３２０を本書に記載されるように機能させる中空構造３２０内のあらゆる適切な配置で配置される。
【0031】
一部の実施形態では、第２の材料３６２は、以下に述べるように、部品８０が形成された後に内部通路８２の性能を高めるように選択される。例えば、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８の酸化を抑制するように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８の腐食を抑制するように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８上への炭素の付着を抑制するように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８に対する断熱材となるように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８に対する防湿材となるように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、限定するつもりはないが、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って部品材料７８の、限定されないが、浸食などの摩耗を抑制するように選択される。それに加えて、又は、その代わりに、第２の材料３６２は、内壁１００に沿って配置された際に内部通路８２の他のいかなる選択された特性も付与又は促進するいかなる適切な材料でもあるように選択される。さらに、第２の材料３６２は単一材料とみなされているが、一部の実施形態では、第２の材料３６２が複数の性能向上成分からなる混合物を含むことは理解されるべきである。
【0032】
特定の実施形態では、中空構造３２０は、第１の材料３２２及び第２の材料３６２に加えて、あらゆる適切な数の材料から形成される。例えば、図５は、被覆芯材３１０の別の実施形態の、図３に示す線４−４に沿った概略断面図である。例示の実施形態では、被覆芯材３１０は、内部芯材３２４の少なくとも一部に隣接して配置された第２の材料３６２と、外壁３８０に隣接して配置された第１の材料３２２と、第２の材料３６２と第１の材料３２２との間に径方向に配置された少なくとも第３の材料３７２とを備えている。一部の実施形態では、第２の材料３６２は、この場合もまた、（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料及び（ｖｉ）摩耗抑制材料の少なくとも１つから選択され、第３の材料３７２は、（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料及び（ｖｉ）摩耗抑制材料の別の１つから選択される。別の実施形態では、第３の材料３７２は、第１の材料３２２及び部品材料７８の少なくとも一方に対する第２の材料３６２の接着を促進させるボンディングコート材料である。さらに別の実施形態では、第３の材料３７２は、被覆芯材３１０を本書に記載されるように機能させるあらゆる適切な材料である。
【0033】
図２ないし図５を参照すると、型３００は型材料３０６から形成されている。例示の実施形態では、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選択された耐火セラミック材料である。別の実施形態では、型材料３０６は、部品８０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な材料である。さらに、例示の実施形態では、型３００は適切なインベストメント鋳造法によって形成されている。例えば、限定するつもりはないが、蝋などの適切な原型材料が適切な原型用型（ｐａｔｔｅｒｎ ｄｉｅ）に注入されて部品８０の原型（図示せず）が形成され、原型が、硬化されて型材料３０６のシェルにされる型材料３０６のスラリーに繰り返し浸漬され、シェルが脱蝋及び焼成されて型３００が形成される。別の実施形態では、型３００は、型３００を本書に記載されるように機能させるあらゆる適切な方法によって形成される。
【0034】
特定の実施形態では、被覆芯材３１０は、部品８０を形成する過程の間、型３００に対して固定されたままになるように、型３００に対して取り付けられる。例えば、被覆芯材３１０は、溶融した部品材料７８を被覆芯材３１０を取り囲む型キャビティ３０４内に導入している間に被覆芯材３１０の一部が移動しないように取り付けられる。一部の実施形態では、被覆芯材３１０は型３００に直接連結される。例えば、例示の実施形態では、被覆芯材３１０の先端部分３１２が、型３００の先端部分３１４に動かないように包み込まれる。それに加えて、又は、その代わりに、被覆芯材３１０の根元部分３１６が、型３００の先端部分３１４と反対側の根元部分３１８に動かないように包み込まれる。例えば、限定するつもりはないが、型３００が上述のインベストメント鋳造によって形成され、先端部分３１２と根元部分３１６が原型用型から延出する一方、部分３１５が型のキャビティ内で延在するように、被覆芯材３１０が適切な原型用型にしっかりと連結される。部分３１５が原型内で延在するように、原型材料が型の被覆芯材３１０周りに注入される。インベストメント鋳造によって、型３００が先端部分３１２及び／又は根元部分３１６を包み込む。それに加えて、又は、その代わりに、被覆芯材３１０は、部品８０を形成する過程の間、型３００に対する被覆芯材３１０の位置を固定されたままにする他のあらゆる適切なやり方で型３００に対して取り付けられる。
【0035】
第１の材料３２２は、溶融した部品材料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ている。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はその合金の少なくとも一構成材料である。例えば、例示の実施形態では、部品材料７８はニッケル基超合金であり、第１の材料３２２は、溶融状態の部品材料７８が型キャビティ３０４に導入される際に第１の材料３２２が部品材料７８によってほぼ吸収可能であるように、実質的にニッケルである。別の実施形態では、部品材料７８はあらゆる適切な合金であり、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な少なくとも１種類の材料である。例えば、部品材料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。また、例えば、部品材料７８は鉄基合金であり、第１の材料３２２は実質的に鉄である。また、例えば、部品材料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。
【0036】
特定の実施形態では、第２の材料３６２も、第１の材料３２２に関して上述したように、溶融した部品材料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。例えば、部品材料７８は主要成分金属の第１の合金であり、第２の材料３６２は同じ主要成分金属の第２の合金である。一部のそのような実施形態では、第２の材料３６２は、以下に限定されないが、部品材料７８と比較して、向上した構造強度特性など、向上した物理的特性を有するように選択される。さらに、中空構造３２０が第１の材料３２２及び第２の材料３６２に加えてさらに材料を含む一部の実施形態では、以下に限定されないが、第３の材料３７２などの追加の材料も、第１の材料３２２及び第２の材料３６２に関して上述したように、溶融した部品材料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。
【0037】
特定の実施形態では、溶融状態の部品材料７８が型キャビティ３０４に導入される際に被覆芯材３１０の部分３１５、すなわち、型キャビティ３０４内で延在する部分の第１の材料３２２と第２の材料３６２が部品材料７８によってほぼ吸収されるように、壁厚３２８が十分に薄い。例えば、一部のそのような実施形態では、部品材料７８が冷却された後に部品材料７８から不連続の境界が中空構造３２０の輪郭として描出されることがないように、第１の材料３２２と第２の材料３６２が部品材料７８によってほぼ吸収される。さらに、一部のそのような実施形態では、部品材料７８が冷却された後に第１の材料３２２と第２の材料３６２が部品材料７８内にほぼ一様に分布されるように、第１の材料３２２と第２の材料３６２がほぼ吸収される。例えば、内部芯材３２４に近い第１の材料３２２の濃度と第２の材料３６２の濃度のそれぞれは、部品８０内の他の場所における第１の材料３２２の濃度と第２の材料３６２の濃度よりも検出可能なほど高くはない。
【0038】
別の実施形態では、第１の材料３２２及び第２の材料３６２の少なくとも一方が部品材料７８によってほぼ吸収されることがないように、壁厚３２８が選択される。例えば、一部の実施形態では、部品材料７８が冷却された後、第１の材料３２２及び第２の材料３６２の少なくとも一方は部品材料７８内にほぼ一様に分布されることはない。例えば、内部芯材３２４に近い第１の材料３２２の濃度及び第２の材料３６２の濃度の少なくとも一方は、部品８０内の他の場所における第１の材料３２２又は第２の材料３６２の各濃度よりも検出可能なほど高い。一部のそのような実施形態では、部品材料７８が冷却された後に部品材料７８から不連続の境界が中空構造３２０の輪郭として描出されるように、第１の材料３２２及び第２の材料３６２の少なくとも一方が部品材料７８によって部分的に吸収される。さらに、一部のそのような実施形態では、部品材料７８が冷却された後に内部芯材３２４に近い中空構造３２０の少なくとも一部がもとのまま残るように、第１の材料３２２及び第２の材料３６２の少なくとも一方が部品材料７８によって部分的に吸収される。
【0039】
一部のそのような実施形態では、部品８０が形成された後、内部芯材３２４に近い第２の材料３６２の濃度は、部品８０内の他の場所における第２の材料３６２の濃度よりも検出可能なほど高い。したがって、内部芯材３２４が部品８０から除去されて内部通路８２が形成された後、内壁１００に近い第２の材料３６２の濃度は、部品８０内の他の場所における第２の材料３６２の濃度よりも検出可能なほど高い。さらに、一部のそのような実施形態では、第２の材料３６２は内部通路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を覆う。
【0040】
例えば、図６は、部品８０の図２に示す線６−６に沿った断面であり、内壁１００に近い第２の材料３６２の勾配分布を概略的に示している。部品８０内の第１の材料３２２の分布は、分かりやすくするために図６から省略されている。一部の実施形態では、内壁１００に近い第２の材料３６２の濃度は、内壁１００の少なくとも一部に沿って第２の材料３６２に関連する１以上の材料特性を証明するのに十分な濃度である。さらに、一部の実施形態では、内壁１００に近い第２の材料３６２の濃度は、第２の材料３６２の少なくとも一部が内部通路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を覆うのに十分な濃度である。
【0041】
さらに、中空構造３２０が第１の材料３２２及び第２の材料３６２に加えてさらに材料を含む特定の実施形態では、以下に限定されないが、第３の材料３７２など追加の材料が、部品８０が形成された後には、同様に内壁１００の近くに分布されている。例えば、内壁１００に近い第３の材料３７２の濃度は、第３の材料３７２が内部通路８２を画成する内壁１００の少なくとも一部を覆うのに十分な濃度である。また、例えば、第３の材料３７２はボンディングコート材料であって、内壁１００に近い第３の材料３７２の濃度は、内壁１００に近い部品材料７８及び／又は第１の材料３２２に対する第２の材料３６２の接着を促進させるのに十分な濃度である。
【0042】
例示の実施形態では、内部芯材材料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選択された耐火セラミック材料である。例えば、以下に限定されないが、内部芯材材料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、例示の実施形態では、内部芯材材料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、限定するつもりはないが、内部芯材材料３２６は、以下に限定されないが、適切な化学浸出処理など、部品材料７８の質を実質的に低下させない適切な処理によって部品８０から除去可能である。特定の実施形態では、内部芯材材料３２６は、部品材料７８、第１の材料３２２及び／又は第２の材料３６２に対する適合性及び／又は除去性に基づいて選択される。別の実施形態では、内部芯材材料３２６は、部品８０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な材料である。
【0043】
一部の実施形態では、中空構造３２０に内部芯材材料３２６を充填することによって、被覆芯材３１０が形成される。例えば、限定するつもりはないが、内部芯材材料３２６がスラリーの形で中空構造３２０に注入され、内部芯材材料３２６が中空構造３２０内で乾燥されて被覆芯材３１０が形成される。さらに、特定の実施形態では、中空構造３２０が内部芯材３２４をほぼ構造的に強化し、それにより、一部の実施形態では未強化の内部芯材３２４を製造、取り扱い及び使用して部品８０を形成する場合に関連する潜在的な問題を軽減する。例えば、特定の実施形態では、内部芯材３２４は、破断、亀裂及び／又はその他損傷のリスクに比較的高く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、一部のそのような実施形態では、被覆芯材３１０を形成及び輸送することは、未被覆の内部芯材３２４を使用することに比べて、内部芯材３２４の損傷リスクがはるかに低い。同様に、一部のそのような実施形態では、原型用型の被覆芯材３１０の周りに蝋の原型材料を注入することなどによって、型３００のインベストメント鋳造に使用される被覆芯材３１０の周りに適切な原型を形成することは、未被覆の内部芯材３２４を使用することに比べて、内部芯材３２４の損傷リスクがはるかに低い。したがって、特定の実施形態では、被覆芯材３１０を使用すれば、被覆芯材３１０ではなく未被覆の内部芯材３２４を使用して行なわれる同じ工程と比較して、内部通路８２が画成された許容可能な部品８０を製造し損なうリスクがはるかに低い。したがって、被覆芯材３１０は、内部芯材３２４に関連する脆性の問題を軽減又は解消しつつ、内部通路８２を画成するために型３００に対して内部芯材３２４を位置決めすることに関連する利点を得ることを容易にする。別の実施形態では、中空構造３２０は内部芯材３２４をほぼ構造的に強化しない。
【0044】
例えば、以下に限定されないが、部品８０がロータブレード７０である実施形態など、特定の実施形態では、内部芯材３２４の特性幅３３０は約０．０５０ｃｍ（０．０２０インチ）から約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）の範囲内であり、中空構造３２０の壁厚３２８は約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約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、一部のそのような実施形態では、特性幅３３０は約０．１０２ｃｍ（０．０４０インチ）から約０．５０８ｃｍ（０．２００インチ）の範囲内であり、壁厚３２８は約０．０１３ｃｍ（０．００５インチ）から約０．０３８ｃｍ（０．０１５インチ）の範囲内であるように選択される。また、例えば、以下に限定されないが、部品８０が以下に限定されないステータベーン７２などの固定部品である実施形態など、一部の実施形態では、内部芯材３２４の特性幅３３０は約１．０１６ｃｍ（０．４００インチ）より大きく、及び／又は壁厚３２８は約０．２５４ｃｍ（０．１００インチ）より大きくなるように選択される。別の実施形態では、特性幅３３０は、結果として得られる内部通路８２がその意図した機能を果たすことを可能にするあらゆる適切な値であり、壁厚３２８は、被覆芯材３１０を本書に記載されるように機能させるあらゆる適切な値であるように選択される。
【0045】
特定の実施形態では、中空構造３２０は適切な付加製造法を用いて形成される。例えば、図７は、第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成された中空構造３２０の実施形態の概略断面図である。例示の実施形態では、中空構造３２０が第１の端部３５０から反対側の第２の端部３５２まで延在しており、中空構造３２０は、第２の材料３６２が中空構造３２０の内側部分３６０を画成し、第１の材料３２２が中空構造３２０の外壁３８０を画成するように、第１の端部３５０から第２の端部３５２までそれぞれ延在する第２の材料３６２の径方向内側層と、第１の材料３２２の径方向外側層とを備えている。
【0046】
中空構造３２０を形成するために、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、各面内における第１の材料３２２と第２の材料３６２のそれぞれの分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層を積層する。例えば、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２と第２の材料３６２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な３層が、層３６６、３６８、３７０として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と第２の材料３６２を含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0047】
一部の実施形態では、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる第２の材料３６２の分布を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、内壁１００近くの第２の材料３６２の一体的分布（例えば、図６に図示）を備えて部品８０を形成することが可能になる。
【0048】
また、例えば、図８は、第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成された中空構造３２０の別の実施形態の概略断面図である。例示の実施形態では、中空構造３２０が、この場合もまた、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで延在する第１の材料３２２の層を備えている。中空構造３２０は、第１の材料３２２の径方向内側に、中空構造３２０の内側部分３６０の１以上の所定の第１の長手方向部分３５４上に広がる第２の材料３６２の層も備えている。例示の実施形態では、上記１以上の所定の第１の長手方向部分３５４は、間隔を置いて配された複数の第１の長手方向部分３５４である。
【0049】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、各面内における第１の材料３２２と、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２とのそれぞれの分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで、第１の材料３２２と第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２の連続層を積層する。例えば、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２と第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な３層が、層３６６、３６８、３７０として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２を含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0050】
一部の実施形態では、この場合もまた、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる第２の材料３６２の分布を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、この場合もまた、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、内壁１００近くの第２の材料３６２の一体的分布（図６に図示）を備えて部品８０を形成することが可能になる。特に、付加製造法による中空構造３２０の形成により、第２の材料３６２を内壁１００に沿って長手方向の選択された場所にのみ分布させて部品８０を形成することが可能になる。例えば、特定の実施形態では、第２の材料３６２は比較的高価であり、付加製造法による中空構造３２０の形成によって、第２の材料３６２の使用が指定の設計基準を達成するのに必要な内部通路８２に沿う場所に対応する中空構造３２０の第１の長手方向部分３５４にのみ第２の材料３６２を位置させることで、内部通路８２の全長を通して第２の材料３６２を分布させることに伴うコストを削減させることが可能になる。
【0051】
また、例えば、図９は、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び第３の材料３７２から形成された中空構造３２０の別の実施形態の概略断面図である。例示の実施形態では、中空構造３２０が、この場合もまた、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで延在する第１の材料３２２の層を備えている。中空構造３２０は、第１の材料３２２の径方向内側に、中空構造３２０の内側部分３６０の１以上の所定の第１の長手方向部分３５４上に広がる第２の材料３６２の層と、第１の材料３２２の径方向内側に、中空構造３２０の内側部分３６０が１以上の所定の第２の長手方向部分３５６上に広がる第３の材料３７２の層も備えている。例示の実施形態では、上記１以上の所定の第１の長手方向部分３５４は、複数の第１の長手方向部分３５４であり、上記少なくとも１つ所定の第２の長手方向部分３５６は、内側部分３６０に沿って複数の第１の長手方向部分３５４と交互に位置する複数の第２の長手方向部分３５６である。
【0052】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、第１の材料３２２、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２及び第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２のそれぞれの各面内における分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び／又は第３の材料３７２の連続層を積層する。例えば、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２及び第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な３層が、層３６６、３６８、３７０として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２と、第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２を含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び／又は第３の材料３７２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0053】
一部の実施形態では、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる第２の材料３６２及び第３の材料３７２の分布を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、内壁１００の選択された部分に近い第２の材料３６２の一体的分布（図６に図示）と内壁１００の別の選択された部分に近い第３の材料３７２の同様の一体的分布を備えて部品８０を形成することが可能になる。特に、付加製造法による中空構造３２０の形成により、第２の材料３６２及び第３の材料３７２を内壁１００に沿って長手方向のそれぞれ選択された場所にのみ分布させて部品８０を形成することが可能になる。例えば、特定の実施形態では、第２の材料３６２は第１の有効性をもつ断熱材を提供し、第３の材料３７２は第２の、より高い有効性をもつ断熱材を提供し、それに応じてより高価であり、付加製造法による中空構造３２０の形成によって、第３の材料３７２の使用が指定の設計熱基準を達成するのに必要な内部通路８２に沿う場所に対応する中空構造３２０の第２の長手方向部分３５６にのみ第３の材料３７２を位置させることで、内部通路８２の全長を通して第３の材料３７２を分布させることに伴うコストを削減させることが可能になる。
【0054】
また、例えば、図１０は、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び第３の材料３７２から形成された中空構造３２０の別の実施形態の概略断面図である。例示の実施形態は、複数の第２の長手方向部分３５６と複数の第１の長手方向部分３５４の少なくとも一方が複数の第２の長手方向部分３５６と複数の第１の長手方向部分３５４の他方から内側部分３６０に沿って間隔を置いて配されていること以外は、図９に示す実施形態と同様である。
【0055】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、第１の材料３２２、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２及び第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２のそれぞれの各面内における分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び／又は第３の材料３７２の連続層を積層する。例えば、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２及び第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な３層が、層３６６、３６８、３７０として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と、第１の長手方向部分３５４用の第２の材料３６２と、第２の長手方向部分３５６用の第３の材料３７２を含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２、第２の材料３６２及び／又は第３の材料３７２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0056】
一部の実施形態では、この場合もまた、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる第２の材料３６２及び第３の材料３７２の分布を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、内壁１００の選択された部分に近い第２の材料３６２の一体的分布（図６に図示）と内壁１００の別の選択された部分に近い第３の材料３７２の同様の一体的分布を備えて部品８０を形成することが可能になる。特に、付加製造法による中空構造３２０の形成により、第２の材料３６２及び第３の材料３７２を内壁１００に沿って長手方向のそれぞれ選択された場所にのみ分布させて部品８０を形成することが可能になる。例えば、特定の実施形態では、第２の材料３６２が第１の有効性をもつ断熱材を提供して第１の材料３２２よりも高価であり、第３の材料３７２が第２の、より高い有効性をもつ断熱材を提供して第２の材料３６２よりも高価である。付加製造法による中空構造３２０の形成によって、第２の材料３６２の使用が第１の指定の設計熱基準を達成するのに必要な内部通路８２に沿う場所に対応する中空構造３２０の第１の長手方向部分３５４にのみ第２の材料３６２を位置させ、第３の材料３７２の使用が第２の、より厳格な、指定の設計熱基準を達成するのに必要な内部通路８２に沿う場所に対応する中空構造３２０の第２の長手方向部分３５６にのみ第３の材料３７２を位置させることで、内部通路８２の全長を通して第２の材料３６２及び第３の材料３７２の少なくとも一方を分布させることに伴うコストを削減させることが可能になる。
【0057】
図１１は、複数の内部通路特徴９８を有する内部通路８２を備えた別の例示の部品８０の一部の概略断面図である。図１２は、図１１に示すように内部通路特徴９８を有する部品８０を形成するために型アセンブリ３０１で使用される別の例示の被覆芯材３１０の概略切欠き斜視図である。特に、図１２の図では、内部芯材３２４の特徴を説明するため、中空構造３２０の一部が切り欠かれている。図１３は、被覆芯材３１０を形成する際に使用される別の中空構造３２０の一部の概略断面図である。この場合もまた、中空構造３２０は第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成されている。
【0058】
図１１ないし図１３を参照すると、内部通路８２が、この場合もまた、部品８０の内壁１００によって概ね画成されており、内部通路特徴９８が内部通路８２によって画成された流路の局所的な変化を定めるように成形されている。例えば、限定するつもりはないが、内部通路特徴９８は、内壁１００から径方向内方に概ね内部通路８２の中心に向かって延在し、内壁１００に沿う温度境界層流れを乱して回転機械１０（図１に図示）の動作中に内部通路８２に供給される冷却液の伝熱能力を向上させるように成形されたタービュレータである。或いは、内部通路特徴９８は、内部通路８２によって画成された流路の局所的な変化を定めるように成形されたあらゆる構造である。例示の実施形態では、部品８０の各内部通路特徴９８に近い部分が、後述するように第２の材料３６２によって少なくとも部分的に形成される。部品８０内の第１の材料３２２の分布は、分かりやすくするために図１１から省略されている。
【0059】
特定の実施形態では、中空構造３２０の内側部分３６０が、１以上の内部通路特徴９８を画成するように成形されている。一部のそのような実施形態では、内部芯材３２４が、１以上の内部通路特徴９８が画成された内部通路８２を画成するように、中空構造３２０の内側部分３６０によって相補形に成形される。例えば、内部芯材３２４は、１以上の相補形特徴３３１を備えるように内側部分３６０によって相補形に成形され、該１以上の相補形特徴３３１は、１以上の内部通路特徴９８の形状に対して相補形状を有する。
【0060】
例えば、例示の実施形態では、上記１以上の相補形特徴３３１は、内部芯材３２４の外表面に画成された複数の凹状特徴３３４である。各凹状特徴３３４は、対応する内部通路特徴９８の形状に対して相補形状を有する。より具体的には、例示の実施形態では、中空構造３２０の内側部分３６０は、中空構造３２０の内側部分３６０上に径方向内側に延出する複数の鋲形状として形成された突出部３４１を備え、内部芯材材料３２６が中空構造３２０に加えられると、突出部３４１が凹状特徴３３４を画成する。それにより、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に導入され、中空構造３２０が溶融した部品材料７８中に少なくとも部分的に吸収されると、溶融した部品材料７８が上記１以上の相補形特徴３３１を埋め、該１以上の相補形特徴３３１内で冷却された部品材料７８が上記１以上の内部通路特徴９８を形成する。それに加えて、又は、その代わりに、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に導入されて冷却された後に、内部芯材３２４に隣接する中空構造３２０の内側部分３６０の一部がもとのまま残る程度まで、上記１以上の相補形特徴３３１に対して連結された内側部分３６０のもとのままの部分が上記１以上の内部通路特徴９８を画成する。
【0061】
例示の実施形態では、中空構造３２０の内側部分３６０が、第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成された突出部３４１と、第１の材料３２２から形成された中空構造３２０の残りの部分とを少なくとも備えている。別の実施形態では、中空構造３２０は、第１の材料３２２と第２の材料３６２のあらゆる適切な分布を備えている。一部の実施形態では、被覆芯材３１０が型３００（図３に図示）に対して位置決めされ、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に添加、冷却されて部品８０が形成された後、内部通路特徴９８に近い第２の材料３６２の濃度が、部品８０内の他の場所における第２の材料３６２の濃度よりも検出可能なほど高い。さらに、一部のそのような実施形態では、第２の材料３６２は内部通路特徴９８の少なくとも一部を形成する。
【0062】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、各面内における第１の材料３２２と第２の材料３６２のそれぞれの分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで、第１の材料３２２と、１以上の突出部３４１が部分的に画成された層のための第２の材料３６２との連続層を積層する。例えば、この場合もまた、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２と第２の材料３６２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な１つの層が層３６６として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と、１以上の突出部３４１が部分的に画成された層のための第２の材料３６２とを含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0063】
一部の実施形態では、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる、第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成された突出部３４１を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成された内部通路特徴９８を備えて部品８０を形成することが可能になる。例えば、特定の実施形態では、第２の材料３６２は、第１の材料３２２よりも耐食性が比較的高いが、費用も比較的高く、第２の材料３６２の使用は腐食に対する内部通路特徴９８の形状維持を容易にする用途で選択され、第１の材料３２２及び／又は部品材料７８は内壁１００の他の部分に関する指定の腐食防止設計基準を達成して部品８０に関連するコストを削減させるのに十分である。
【0064】
図１４は、複数の内部通路特徴９８を有する内部通路８２を備えた別の例示の部品８０の一部の概略断面図である。図１５は、図１４に示すように内部通路特徴９８を有する部品８０を形成するために型アセンブリ３０１で使用される別の例示の被覆芯材３１０の概略切欠き斜視図である。特に、図１５の図では、内部芯材３２４の特徴を説明するため、中空構造３２０の一部が切り欠かれている。図１６は、被覆芯材３１０を形成する際に使用される別の中空構造３２０の一部の概略断面図である。この場合もまた、中空構造３２０は第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成されている。
【0065】
図１４ないし図１６を参照すると、内部通路８２が、この場合もまた、部品８０の内壁１００によって概ね画成されており、内部通路特徴９８が、この場合もまた、内部通路８２によって画成された流路の局所的な変化を定めるように成形されている。例示の実施形態では、部品８０の各内部通路特徴９８に近い部分が、この場合もまた、後述するように第２の材料３６２によって少なくとも部分的に形成される。部品８０内の第１の材料３２２の分布は、分かりやすくするために図１４から省略されている。
【0066】
特定の実施形態では、中空構造３２０の内側部分３６０が、この場合もまた、１以上の内部通路特徴９８を画成するように成形されている。一部のそのような実施形態では、この場合もまた、内部芯材３２４が、１以上の内部通路特徴９８が画成された内部通路８２を画成するように、内部芯材３２４が中空構造３２０の内側部分３６０によって相補形に成形される。より具体的には、例示の実施形態では、中空構造３２０の内側部分３６０が、上記１以上の内部通路特徴９８を内部通路８２の内壁１００に沿う旋条溝として画成するように成形されている。したがって、内側部分３６０は、内部芯材材料３２６が中空構造３２０に添加されたときに、内部芯材３２４の上記１以上の相補形特徴３３１を旋条溝構造３３９として画成するように成形された旋条突出部３４１を備えている。それにより、この場合もまた、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に導入され、中空構造３２０が溶融した部品材料７８中に少なくとも部分的に吸収されると、溶融した部品材料７８が上記１以上の相補形特徴３３１を埋め、該１以上の相補形特徴３３１内で冷却された部品材料７８が上記１以上の内部通路特徴９８を形成する。それに加えて、又は、その代わりに、この場合もまた、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に導入されて冷却された後に、内部芯材３２４に隣接する中空構造３２０の内側部分３６０の一部がもとのまま残る程度まで、上記１以上の相補形特徴３３１に対して連結された内側部分３６０のもとのままの部分が上記１以上の内部通路特徴９８を画成する。
【0067】
例示の実施形態では、中空構造３２０が、第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成された突出部３４１と、第１の材料３２２から形成された中空構造３２０の残りの部分とを少なくとも備えている。別の実施形態では、中空構造３２０は、第１の材料３２２と第２の材料３６２のあらゆる適切な分布を備えている。一部の実施形態では、被覆芯材３１０が型３００（図３に図示）に対して位置決めされ、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に添加、冷却されて部品８０が形成された後、内部通路特徴９８に近い第２の材料３６２の濃度は、部品８０内の他の場所における第２の材料３６２の濃度よりも検出可能なほど高い。さらに、一部のそのような実施形態では、第２の材料３６２は内部通路特徴９８の少なくとも一部を形成する。
【0068】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、各面内における第１の材料３２２と第２の材料３６２のそれぞれの分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで、第１の材料３２２と、突出部３４１が部分的に画成された層のための第２の材料３６２との連続層を積層する。例えば、この場合もまた、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２と第２の材料３６２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な１つの層が層３６６として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２と、突出部３４１が部分的に画成された層のための第２の材料３６２とを含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0069】
一部の実施形態では、付加製造法による中空構造３２０の形成により、この場合もまた、上述したように、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成された内部通路特徴９８を備えて部品８０を形成することが可能になる。
【0070】
図１１ないし図１６を参照すると、内部通路特徴９８が鋲及び／又は旋条溝として例示されているが、本開示が内部通路８２をその意図した目的で機能させるあらゆる適切な追加又は代替の形状を有する内部通路特徴９８と、内部通路特徴９８を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な対応する形状を有する中空構造３２０の内側部分３６０及び内部芯材３２４の相補形特徴３３１を考えていることは理解されるべきである。さらに、例示の実施形態は内部通路特徴９８の各実施形態をほぼ同一の繰返し形状をもつものとして示しているが、本開示が内部通路８２をその意図した目的で機能させる様々な形状のあらゆる適切な組合せを有する内部通路特徴９８と、内部通路特徴９８を本書に記載された通りに形成可能にする様々な形状のあらゆる適切な対応する組合せを有する中空構造３２０の内側部分３６０及び内部芯材３２４の相補形特徴３３１を考えていることは理解されるべきである。
【0071】
図１７は、内部通路８２が画成された別の例示の部品８０の一部の概略断面図である。図１８は、図１７に示す部品８０を形成するために型アセンブリ３０１で使用される別の中空構造３２０の一部の概略断面図である。この場合もまた、中空構造３２０は第１の材料３２２と第２の材料３６２から形成されている。例示の実施形態では、第２の材料３６２は、第１の材料３２２よりも比較的高強度の材料である。或いは、第２の材料３６２は、部品材料７８及び第１の材料３２２の少なくとも一方と相乗的に接合して部品材料７８及び第１の材料３２２の少なくとも一方の構造強度特性を向上させる能力を有する材料である。
【0072】
図１７及び図１８を参照すると、この場合もまた、内部通路８２が部品８０の内壁１００によって画成されている。例示の実施形態では、内部通路８２の形状によって、内壁１００に近い部品８０内の１以上の応力集中領域１０２が明らかにされている。該１以上の応力集中領域１０２の近くに第２の材料３６２を集中させることにより、該１以上の応力集中領域１０２における部品８０の耐応力性の向上が促進される。部品８０内の第１の材料３２２の分布は、分かりやすくするために図１７から省略されている。
【0073】
特定の実施形態では、内部芯材３２４（図示せず）が上記１以上の応力集中領域１０２を備えた内部通路８２を画成するように、この場合もまた、内部芯材３２４が中空構造３２０の内側部分３６０によって相補形に成形される。上記１以上の応力集中領域１０２に対応する中空構造３２０の少なくとも一部分３５８が第２の材料３６２から少なくとも部分的に形成され、中空構造３２０の残りの部分が第１の材料３２２から形成されている。別の実施形態では、中空構造３２０は、第１の材料３２２と第２の材料３６２のあらゆる適切な分布を備えている。さらに、中空構造３２０は、内部芯材材料３２６が充填されて、図３に示す被覆芯材３１０と同様の被覆芯材３１０を形成する。一部の実施形態では、被覆芯材３１０が型３００（図３に図示）に対して位置決めされ、溶融した部品材料７８が型キャビティ３０４に添加、冷却されて部品８０が形成された後、第２の材料３６２が上記１以上の応力集中領域１０２の少なくとも一部を形成する。
【0074】
中空構造３２０を形成するために、この場合もまた、中空構造３２０のコンピュータ設計モデルが第１の端部３５０と第２の端部３５２との間で一連の薄い平行の面にスライスされ、各面内における第１の材料３２２と第２の材料３６２のそれぞれの分布が定められている。コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、中空構造３２０を形成するモデルスライスに従って、第１の端部３５０から第２の端部３５２まで第１の材料３２２及び／又は第２の材料３６２の連続層を積層する。例えば、この場合もまた、付加製造法は、複数の金属材料及び／又は複数の金属及びセラミック材料のそれぞれを交互に積層するために適切に設定され、交互の積層は、各層において第１の材料３２２と第２の材料３６２の定められた分布を生じるようにコンピュータ設計モデルに従って適切に制御される。その代表的な３層が、層３６６、３６８、３７０として図示されている。一部の実施形態では、それぞれ第１の材料３２２及び／又は第２の材料３６２を含む連続層が、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを用いて積層される。それに加えて、又は、その代わりに、第１の材料３２２と第２の材料３６２の連続層は、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な方法を用いて積層される。
【0075】
一部の実施形態では、この場合もまた、付加製造法による中空構造３２０の形成により、中空構造３２０を形成する他の方法では製造することが困難及び／又は比較的高価になる第２の材料３６２の分布を備えて中空構造３２０を形成することが可能になる。したがって、付加製造法による中空構造３２０の形成により、（ｉ）部品８０を形成する他の方法によって製造すること、及び／又は（ｉｉ）型３００で部品８０を最初に形成した後に別の工程で部品８０に付加することが困難及び／又は比較的高価であるような、１以上の応力集中領域１０２近くの第２の材料３６２の一体的分布を備えて部品８０を形成することが可能になる。
【0076】
図７ないし図１８をさらに参照すると、例示の実施形態は内部通路８２を概ね円形の断面を有するものとして示しているが、内部通路８２が内部通路８２をその意図した目的で機能させるあらゆる適切な追加又は代替の断面を有することは理解されるべきである。さらに、例示の実施形態は内部通路８２の各実施形態をその長さに沿って概ね一定の断面を有するものとして示しているが、内部通路８２が、内部通路８２をその意図した目的で機能させる、長さに沿った断面のあらゆる適切な変化を有することは理解されるべきである。さらに、中空構造３２０を本書に記載されるように形成可能にするあらゆる適切な様式で内部通路８２のあらゆる適切な対応する形状を画成するように中空構造３２０が成形されることは理解されるべきである。
【0077】
内部通路８２などの内部通路が画成された部品８０などの部品を形成する例示の方法１９００を、図１９及び図２０にフロー図で示す。図１ないし図１８も参照すると、例示の方法１９００は、型３００などの型に対して被覆芯材３１０などの被覆芯材を位置決めする工程１９０２を含む。被覆芯材は、第１の材料３２２などの第１の材料と第２の材料３６２などの第２の材料から少なくとも形成された、中空構造３２０などの、中空構造を備えている。被覆芯材は、中空構造内に配置された、内部芯材３２４などの、内部芯材も備えている。方法１９００は、部品を形成するために、型キャビティ３０４など、型のキャビティに溶融状態の、部品材料７８などの、部品材料を導入する工程１９０４と、部品を形成するためにキャビティ内の部品材料を冷却する工程１９０６をさらに含む。内部芯材は部品内に内部通路を画成する。
【0078】
一部の実施形態では、部品材料をキャビティに導入する工程１９０４は、部品が形成された後に、内部芯材に近い第２の材料の濃度が部品内に内部通路を画成する、内壁１００などの、内壁の少なくとも一部に沿った第２の材料に関連する１以上の材料特性を証明するのに十分な濃度になるように部品材料を導入する工程１９０８を含む。
【0079】
特定の実施形態では、部品材料をキャビティに導入する工程１９０４は、部品が形成された後に、第２の材料が部品内に内部通路を画成する、内壁１００などの、内壁の少なくとも一部を覆うように部品材料を導入する工程１９１０を含む。
【0080】
一部の実施形態では、被覆芯材を位置決めする工程１９０２は、第２の材料が（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料、（ｖｉ）摩耗抑制材料及び（ｖｉｉ）部品が形成されたときに内部通路に沿う部品の構造強度を増大させる材料のうちの少なくとも１つから選択された被覆芯材を位置決めする工程１９１２を含む。
【0081】
特定の実施形態では、被覆芯材を位置決めする工程１９０２は、第２の材料が第１の材料の径方向内側で、内側部分３６０などの、中空構造の内側部分の、第１の長手方向部分３５４などの、１以上の所定の第１の長手方向部分上に広がる被覆芯材を位置決めする工程１９１４を含む。一部のそのような実施形態では、被覆芯材を位置決めする工程１９１４は、第１の材料と、第２の材料と、第３の材料３７２などの第３の材料とから形成された中空構造を備えた被覆芯材を位置決めする工程１９１６を含む。第３の材料は、第１の材料の径方向内側で、第２の長手方向部分３５６などの、中空構造の内側部分の１以上の所定の第２の長手方向部分上に広がる。
【0082】
特定の実施形態では、内側部分３６０などの、中空構造の内側部分は第２の材料から少なくとも部分的に形成され、内側部分は、内部通路特徴９８などの、内部通路の１以上の内部通路特徴を画成するように成形され、部品材料をキャビティに導入する工程１９０４は、部品が形成された後に、第２の材料が上記１以上の内部通路特徴の少なくとも一部を形成するように部品材料を導入する工程１９１８を含む。
【0083】
一部の実施形態では、内部通路の形状によって、応力集中領域１０２など、部品内の１以上の応力集中領域が明らかにされている。さらに、上記１以上の応力集中領域に対応する、部分３５８などの、中空構造の少なくとも一部分が第２の材料から少なくとも部分的に形成される。部品材料をキャビティに導入する工程１９０４は、部品が形成された後に、第２の材料が上記１以上の応力集中領域の少なくとも一部を形成するように部品材料を導入する工程１９２０を含む。
【0084】
特定の実施形態では、被覆芯材を位置決めする工程１９０２は、付加製造法を用いてそれぞれ形成された、代表的な層３６６、３６８、３７０などの、複数の層を備えた中空構造を備える被覆芯材を位置決めする工程１９２２を含む。
【0085】
一部の実施形態では、方法１９００は、付加製造法を使用して（１９２６）中空構造を形成する工程１９２４をさらに含む。さらに、一部のそのような実施形態では、付加製造法を使用する工程１９２６は、第１の材料及び第２の材料のそれぞれを交互に積層して、代表的な層３６６、３６８、３７０などの、中空構造の複数の層のそれぞれに第１の材料と第２の材料の定められた分布を生じさせる工程１９２８を含む。それに加えて、又は、その代わりに、一部のそのような実施形態では、付加製造法を使用する工程１９２６は、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを使用する工程１９３０を含む。
【0086】
上述した被覆芯材は、部品材料以外の材料が内部通路に沿って選択的に配置された状態で内部通路が画成された部品を形成する、費用効果の高い方法を提供する。特に、被覆芯材は、部品内の内部通路の位置を確定するように型キャビティ内に位置決めされる内部芯材を備えるとともに、少なくとも第１の材料と第２の材料から形成され、内部に内部芯材が配置される中空構造も備える。部品が型で形成されるときに第２の材料が内部通路に沿って選択的に配置されるように、第２の材料は、付加製造法などによって中空構造内に戦略的に分布される。例えば、限定するつもりはないが、第２の材料は、内部通路に沿って配置されたタービュレータ用に腐食防止コーティングを提供するか、又は内部通路の形状に関連する応力集中を構造的に補強するように選択的に配置される。ほんの一例として、比較的低強度の部品材料は、部品の大部分に対する強度要件を満たし、部品にとってより優れた全体的な熱性能を提供するように選択され、また、内部通路に近い場所に第２の材料を選択的に付加することによって、熱性能が比較的重要ではない領域において必要に応じて局所強度を向上させることができる。
【0087】
また、特に、第１の材料と第２の材料は、部品を形成するために型キャビティに導入される溶融した部品材料によってそれぞれ少なくとも部分的に吸収可能である。したがって、中空構造の使用が、部品の構造特性又は性能特性を阻害することはなく、内部通路を形成するべく、後に部品から内部芯材材料を除去することを妨げることはない。
【0088】
本書に記載の方法、システム及び装置の例示の技術的効果には、（ａ）内部通路が画成された部品を形成する際に使用される芯材の形成、取り扱い、輸送及び／又は貯蔵に関連する脆性の問題を軽減又は解消すること、及び（ｂ）非線形及び／又は複雑な形状を有し、及び／又は高いＬ／ｄ比率を特徴とする内部通路の場合でさえ、部品が型で形成されるときに第２の材料を内部通路に沿って確実かつ繰り返し可能に選択的に配置可能であることの少なくとも一方が含まれる。
【0089】
被覆芯材の例示の実施形態を詳細に上述した。被覆芯材並びにそのような被覆芯材を使用する方法及びシステムは、本書に記載の特定の実施形態に限定されず、より正確に言えば、システムの構成要素及び／又は方法の工程が本書に記載の他の構成要素及び／又は工程から独立して別に利用されてもよい。例えば、例示の実施形態は、型アセンブリ内で芯材を使用するように現在構成されている多数の他の用途に関して実行及び利用可能である。
【0090】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面では示し、他の図面では示していないが、便宜上の理由に過ぎない。本開示の原理に従って、一図面のいかなる特徴も他のあらゆる図面のあらゆる特徴と組合せて参照及び／又は権利主張することができる。
【0091】
本書面の記述は、最良の形態を含む実施形態を開示するとともに、当業者が、あらゆる装置又はシステムを製造及び使用し、あらゆる組み込まれた方法を実行することも含め、実施形態を実施できるようにするために実施例を用いている。本開示の特許性のある範囲は、特許請求の範囲に規定されているが、当業者が想到する他の実施例も包含し得る。そのような他の実施例が特許請求の範囲の文字通りの文言と相違しない構造的要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文字通りの文言とごくわずかに相違する構造的要素を備えている場合には、特許請求の範囲に包含されるものとする。［実施態様１］
内部通路（８２）が画成された部品（８０）を形成する方法（１９００）であって、
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）と、中空構造（３２０）の内部に配置された内部芯材（３２４）とを備えた被覆芯材（３１０）を型（３００）に対して位置決めする工程（１９０２）と、
溶融状態の部品材料（７８）を型（３００）のキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）と、
キャビティ（３０４）内の部品材料（７８）を冷却して部品（８０）を形成する工程（１９０６）を含み、
内部芯材（３２４）が部品（８０）内に内部通路（８２）を画成する方法（１９００）。
［実施態様２］
部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）は、部品（８０）が形成された後に、内部芯材（３２４）に近い第２の材料（３６２）の濃度が部品（８０）内に内部通路（８２）を画成する内壁（１００）の少なくとも一部に沿った第２の材料（３６２）に関連する１以上の材料特性を証明するのに十分な濃度になるように部品材料（７８）を導入する工程（１９０８）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様３］
部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）は、部品（８０）が形成された後に、第２の材料（３６２）が部品（８０）内に内部通路（８２）を画成する内壁（１００）の少なくとも一部を覆うように部品材料（７８）を導入する工程（１９１０）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様４］
被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９０２）は、第２の材料（３６２）が（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料、（ｖｉ）摩耗抑制材料及び（ｖｉｉ）部品（８０）が形成されたときに内部通路（８２）に沿う部品（８０）の構造強度を増大させる材料のうちの少なくとも１つから選択された、被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９１２）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様５］
被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９０２）は、第２の材料（３６２）が第１の材料（３２２）の径方向内側で中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第１の長手方向部分（３５４）上に広がる、被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９１４）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様６］
被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９１４）は、第１の材料（３２２）と、第２の材料（３６２）と、第３の材料（３７２）とから形成された中空構造（３２０）を備えた被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９１６）を含み、第３の材料（３７２）は、第１の材料（３２２）の径方向内側で中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第２の長手方向部分（３５６）上に広がる、実施態様５に記載の方法（１９００）。
［実施態様７］
中空構造（３２０）の内側部分（３６０）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成され、内側部分（３６０）は内部通路（８２）の１以上の内部通路特徴（９８）を画成するように成形され、部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）は、部品（８０）が形成された後に、第２の材料（３６２）が１以上の内部通路特徴（９８）の少なくとも一部を形成するように部品材料（７８）を導入する工程（１９１８）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様８］
内部通路（８２）の形状が部品（８０）内の１以上の応力集中領域（１０２）を明らかにしており、１以上の応力集中領域（１０２）に対応する中空構造（３２０）の少なくとも一部分（３５８）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成され、部品材料（７８）をキャビティ（３０４）に導入する工程（１９０４）は、部品（８０）が形成された後に、第２の材料（３６２）が１以上の応力集中領域（１０２）の少なくとも一部を形成するように部品材料（７８）を導入する工程（１９２０）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様９］
被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９０２）は、付加製造法を用いてそれぞれ形成された複数の層（３６６、３６８、３７０）を備えた中空構造（３２０）を備える被覆芯材（３１０）を位置決めする工程（１９２２）を含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様１０］
付加製造法を使用して（１９２６）中空構造（３２０）を形成する工程（１９２４）をさらに含む、実施態様１に記載の方法（１９００）。
［実施態様１１］
付加製造法を使用する工程（１９２６）は、第１の材料（３２２）及び第２の材料（３６２）のそれぞれを交互に積層して中空構造（３２０）の複数の層（３６６、３６８、３７０）のそれぞれに第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）の定められた分布を生じさせる工程（１９２８）を含む、実施態様１０に記載の方法（１９００）。
［実施態様１２］
付加製造法を使用する工程（１９２６）は、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）法、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）法、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）法、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法及びロボキャスティング押出し式付加法の少なくとも１つを使用する工程（１９３０）を含む、実施態様１０に記載の方法（１９００）。
［実施態様１３］
内部通路（８２）が画成された部品（８０）を形成する際に使用される型アセンブリ（３０１）であって、
内部に型キャビティ（３０４）を画成している型（３００）と、
少なくとも第１の材料（３２２）と第２の材料（３６２）から形成された中空構造（３２０）と、溶融状態の部品材料（７８）が型キャビティ（３０４）に導入され、冷却されて部品（８０）が形成されるときに部品（８０）内に内部通路（８２）を画成するように中空構造（３２０）内に配置された内部芯材（３２４）とを備え、型（３００）に対して位置決めされた被覆芯材（３１０）とを備えた型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１４］
第２の材料（３６２）が（ｉ）酸化抑制材料、（ｉｉ）腐食抑制材料、（ｉｉｉ）炭素付着抑制材料、（ｉｖ）断熱材料、（ｖ）防湿材料、（ｖｉ）摩耗抑制材料及び（ｖｉｉ）部品（８０）が形成されたときに内部通路（８２）に沿う部品（８０）の構造強度を増大させる材料のうちの少なくとも１つから選択されている、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１５］
第２の材料（３６２）が第１の材料（３２２）の径方向内側で中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第１の長手方向部分（３５４）上に広がる、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１６］
中空構造（３２０）が第１の材料（３２２）と、第２の材料（３６２）と、第３の材料（３７２）とから形成され、第３の材料（３７２）が、第１の材料（３２２）の径方向内側で中空構造（３２０）の内側部分（３６０）の１以上の所定の第２の長手方向部分（３５６）上に広がる、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１７］
中空構造（３２０）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成された内側部分（３６０）を備え、該内側部分（３６０）は、部品（８０）が形成されたときに内部通路（８２）の１以上の内部通路特徴（９８）を画成するように成形されている、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１８］
内部通路（８２）の形状が部品（８０）内の１以上の応力集中領域（１０２）を明らかにしており、１以上の応力集中領域（１０２）に対応する中空構造（３２０）の少なくとも一部分（３５８）が第２の材料（３６２）から少なくとも部分的に形成されている、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様１９］
第２の材料（３６２）が、
第１の材料（３２２）よりも比較的高強度の材料と、
部品材料（７８）及び第１の材料（３２２）の少なくとも一方と相乗的に接合して部品材料（７８）及び第１の材料（３２２）の少なくとも一方の構造強度特性を向上させる能力を有する材料のうちの少なくとも一方である、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
［実施態様２０］
中空構造（３２０）は、付加製造法を用いてそれぞれ形成された複数の層（３６６、３６８、３７０）を備えている、実施態様１３に記載の型アセンブリ（３０１）。
【符号の説明】
【0092】
１０ 回転機械、ガスタービン１２ 吸気部
１４ 圧縮器部
１６ 燃焼器部
１８ タービン部
２０ 排気部
２２ ロータ軸
２４ 燃焼器
３６ ケーシング
４０ 圧縮器ブレード
４２ 圧縮器ステータベーン
７０ ロータブレード
７２ タービンステータベーン
７４ 圧力側
７６ 吸込み側
７８ 部品材料
８０ 部品
８２ 内部通路
８４ 前縁
８６ 後縁
８８ 基端
８９ 軸
９０ 先端
９２ 一定の距離
９４ 一定の距離
９６ ブレード長
９８ 内部通路特徴
１００ 内壁
１０２ 応力集中領域
３００ 型
３０１ 型アセンブリ
３０２ 内壁
３０４ 型キャビティ
３０６ 型材料
３１０ 被覆芯材
３１２、３１４ 先端部分
３１５ 部分
３１６、３１８ 根元部分
３２０ 中空構造
３２２ 第１の材料
３２４ 内部芯材
３２６ 内部芯材材料
３２８ 壁厚
３３０ 特性幅
３３１ 相補形特徴
３３４ 凹状特徴
３３９ 旋条溝構造
３４１ 旋条突出部
３５０ 第１の端部
３５２ 第２の端部
３５４ 第１の長手方向部分
３５６ 第２の長手方向部分
３５８ 部分
３６０ 内側部分
３６２ 第２の材料
３６６、３６８、３７０ 層
３７２ 第３の材料
３８０ 外壁