特開 2025-84689 部品用アンカー付き金属多孔質クーポン及び同クーポンを有する部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025084689

(43)【公開日】2025-06-03

(54)【発明の名称】部品用アンカー付き金属多孔質クーポン及び同クーポンを有する部品

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/38 20210101AFI20250527BHJP

   B22F 10/25 20210101ALI20250527BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20250527BHJP

   B22F 10/50 20210101ALI20250527BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20250527BHJP

【ＦＩ】

B22F10/38

B22F10/25

B22F10/28

B22F10/50

B33Y80/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024181499

(22)【出願日】2024-10-17

(31)【優先権主張番号】18/495,811

(32)【優先日】2023-10-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(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】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペムリック、ジェームズ ウォーレン

(72)【発明者】

【氏名】サルム、ジェイコブ アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ハント、マーク ローレンス

(72)【発明者】

【氏名】シンプソン、スタンリー フランク

(72)【発明者】

【氏名】オストルート、ネイサン ニコラス

(57)【要約】      （修正有）

【課題】部品に固定するためのアンカーを備える多孔質金属クーポン、および前記部品を提供する。
【解決手段】金属クーポン２００は、総体積に対して２～５０％の空洞空間体積を有する多孔質領域３００を有する積層造形（ＡＭ）金属部材２９０を含む。金属クーポン２００は、部品の本体のクーポン開口部内のアンカー２９４の第２のセクション２９６と相互作用するように構成されたアンカー２９４の第１のセクション２９２を含む。金属クーポン２００を含む部品は、クーポン開口部を含む本体と、ＡＭ金属クーポン２００と本体の一方に設けられた第１のセクション２９２を含むアンカー２９４と、ＡＭ金属クーポン２００と本体の他方に設けられた第２のセクション２９６を含んでいてもよい。少なくとも第１のセクションと第２のセクション２９２、２９６は、本体のクーポン開口部にＡＭ金属クーポン２００を協働で保持する。
【選択図】図８Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属クーポン（２００）であって、当該金属クーポン（２００）が、
積層造形（ＡＭ）金属部材（２９０）であって、
多孔質領域（３００）の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積を有する多孔質領域（３００）と、
金属クーポン（２００）を結合させる部品（２０２）の本体（２０６）のアンカー（２９４）の相補的な形状の第２のセクション（２９６）と相互作用するように構成されたアンカー（２９４）の第１のセクション（２９２）と
を含む積層造形金属部材（２９０）を備える金属クーポン（２００）。

【請求項2】

前記アンカー（２９４）の第１のセクション（２９２）が細長い突起である、請求項１に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項3】

前記細長い突起が雄型蟻尾形状、多角形形状及び湾曲形状のいずれかを有する、請求項２に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項4】

前記細長い突起が積層造形金属部材（２９０）の側面に沿って少なくとも部分的に延在している、請求項２に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項5】

前記細長い突起が複数の細長い突起を含む、請求項２に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項6】

前記アンカー（２９４）の第１のセクション（２９２）が細長い開口部である、請求項１に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項7】

前記細長い開口部が、雌ダブテール形状、多角形形状及び湾曲形状のいずれかを有する、請求項６に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項8】

前記細長い開口部が、積層造形金属部材（２９０）の側面に沿って少なくとも部分的に延在している、請求項６に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項9】

第１のセクション（２９２）が前記多孔質領域（３００）の少なくとも一部を含んでいる、請求項１に記載の金属クーポン（２００）。

【請求項10】

部品（２０２）であって、当該部品（２０２）が、
クーポン開口部（２０４）を含む本体（２０６）と、
多孔質領域（３００）の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する多孔質領域（３００）を有する積層造形（ＡＭ）金属クーポン（２００）と、
アンカー（２９４）であって、前記積層造形金属クーポン（２００）又は前記本体（２０６）の一方に設けられた第１のセクション（２９２）、及び前記積層造形金属クーポン（２００）又は前記本体（２０６）の他方に設けられた第２のセクション（２９６）を含んでおり、少なくとも第１のセクション（２９２）及び第２のセクション（２９６）が協働で前記本体（２０６）のクーポン開口部に積層造形金属クーポン（２００）を保持する、アンカー（２９４）と、
前記積層造形金属クーポン（２００）を前記本体（２０６）のクーポン開口部に結合するろう材であって、少なくとも前記ポロシティの特性に基づいて前記多孔質領域（３００）に溶浸したろう材と
を備える、部品（２０２）。

【請求項11】

前記アンカー（２９４）の第１のセクション（２９２）が細長い突起であり、前記アンカー（２９４）の第２のセクション（２９６）が細長い突起に対して相補的な形状の細長い開口部であって、第１のセクション（２９２）の細長い突起を受け入れるように構成される、請求項１０に記載の部品（２０２）。

【請求項12】

前記細長い突起及び細長い開口部が、雄雌ダブテール形状、雄雌多角形形状又は雄雌湾曲形状の相補的ないずれかである、請求項１１に記載の部品（２０２）。

【請求項13】

第１のセクション（２９２）が前記多孔質領域（３００）の少なくとも一部を含んでいる、請求項１０に記載の部品（２０２）。

【請求項14】

第１のセクション（２９２）が前記積層造形金属クーポン（２００）及び前記本体（２０６）の一方の側面の少なくとも一部又は部分的に第１の距離で延在し、第２のセクション（２９６）が前記積層造形金属クーポン（２００）と前記本体（２０６）の他方の側面に沿って第２の距離で延在し、第１距離と第２距離が等しい、請求項１０に記載の部品（２０２）。

【請求項15】

第１のセクション（２９２）及び第２のセクション（２９６）が各々凹部を含んでおり、前記アンカー（２９４）が、第１のセクション（２９２）の凹部と第２のセクション（２９６）の凹部を係合して前記積層造形金属クーポン（２００）を本体（２０６）のクーポン開口部（２０４）に協働で保持するように構成されたロッキングエレメント（２９８）をさらに含む、請求項１０に記載の部品（２０２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、部品の補修及び製造、さらに具体的には、部品に固定するためのアンカーを備える多孔質金属クーポンに関する。

【背景技術】

【0002】

工業用部品は、時々補修を必要とすることが々ある。例えば、ターボ機械でエネルギー生成のため作動流体を導くのに使用される高温ガス経路部品は、補修を要することがある。高温ガス経路部品は、エネルギー生成のため作動流体を導く翼形部を含むタービンロータブレード又は静止ベーンのように、様々な形状をとり得る。ロータブレードはタービンロータに結合されてタービンロータを回転させるように作用し、静止ベーンはターボ機械のケーシングに結合されて作動流体をロータブレードに向けて導く。

【0003】

直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又は選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）のような積層造形は、工業部品を製造するための信頼性の高い製造方法として登場した。積層造形技術の登場により、ターボ機械のノズルの前縁又は後縁の一部のような部品の一部を交換することもできるようになった。例えば、ターボ機械のノズルの前縁の一部を除去してノズルに切欠部を残し、新しいセクション（本明細書では「クーポン」という）を切欠部に結合してもよい。クーポンは、切欠部の形状と少なくとも概ね一致する形状をもつように積層造形される。このクーポンは、使用済みのターボ機械ノズルの一部を交換するか、新しいターボ機械ノズルの一部として追加できる。

【0004】

ただし、交換用クーポンは、部品の除去部分と同じ材料及び外装構造で作られる。そのため、交換用クーポンには、元の部品及び／又は切欠部と同じ短所の幾つかがみられ、クーポン強度、耐酸化性、サイクル疲労、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、熱伝導率又は導電率及び／又は質量減少のような全般的性能特性が改善されることはない。１種類のろう材を用いて交換用クーポンを部品に結合すると、上述の全般的性能特性、さらには継手密着強さ及び信頼性の向上、ろう付け後に必要とされる機械加工／ブレンディング作業の低減のような、継手に関連する追加の性能特性の改善もできなくなる。また、除去した切欠部と実質的に同一材料のクーポンを使用すると、交換用クーポンの高額な材料コストを削減できなくなる。

【発明の概要】

【0005】

以下に挙げるすべての態様、具体例及び特徴は、技術的に可能な方法で組合せることができる。

【0006】

本開示の一態様は、金属クーポンを提供するが、金属クーポンは、積層造形（ＡＭ）金属部材であって、多孔質領域であって、多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積を有する多孔質領域と、金属クーポンを結合させる部品の本体のアンカーの相補的な形状の第２のセクションと相互作用するように構成されたアンカーの第１のセクションとを含む。

【0007】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、アンカーの第１のセクションは、細長い突起である。

【0008】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起は、雄型蟻尾形状、多角形形状及び湾曲形状のいずれかを有する。

【0009】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起はＡＭ金属部材の側面に沿って少なくとも部分的に延在している。

【0010】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起は複数の細長い突起を含む。

【0011】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、アンカーの第１のセクションは細長い開口部である。

【0012】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い開口部は、雌ダブテール形状、多角形形状及び湾曲形状のいずれかを有する。

【0013】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い開口部は、ＡＭ金属部材の側面に沿って少なくとも部分的に延在している。

【0014】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、多孔質領域の少なくとも一部を含む。

【0015】

本開示の態様は、部品を包含し、部品は、開口部を含む本体と、多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する多孔質領域を有する積層造形（ＡＭ）金属クーポンと、ＡＭ金属クーポン又は本体の一方に設けられた第１のセクションと、ＡＭ金属クーポン又は本体の他方に設けられた第２のセクションとを含むアンカーであって、少なくとも第１のセクション及び第２のセクションが協働で本体のクーポン開口部にＡＭ金属クーポンを保持するアンカーと、ＡＭ金属クーポンを本体のクーポン開口部に結合するろう材であって、少なくとも上記ポロシティの特性に基づいて多孔質領域に溶浸したろう材とを備える。

【0016】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、アンカーの第１のセクションは細長い突起であり、アンカーの第２のセクションは、細長い突起に対して相補的な形状の細長い開口部であって、第１のセクションの細長い突起を受け入れるように構成される。

【0017】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起及び細長い開口部は、雄雌ダブテール形状、雄雌多角形形状又は雄雌湾曲形状の相補的ないずれかである。

【0018】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、多孔質領域の少なくとも一部を含む。

【0019】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、ＡＭ金属クーポンと本体の一方の側面の側面の少なくとも一部又は部分的に第１の距離で延在し、第２のセクションは、ＡＭ金属クーポンと本体の他方の側面に沿って第２の距離で延在し、第１距離と第２距離は等しい。

【0020】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションと第２のセクションは各々凹部を含んでおり、アンカーはさらに、第１のセクションの凹部と第２のセクションの凹部とを係合してＡＭ金属クーポンを本体の開口部に協調的に保持するように構成されたロッキングエレメントを含む。

【0021】

本開示の態様は、ターボ機械を包含し、タービン機械は、タービンアセンブリと、タービンアセンブリ内の少なくとも１つの部品とを含んでおり、部品は、クーポン開口部を含む本体と、多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する多孔質領域を含む積層造形（ＡＭ）金属クーポンと、ＡＭ金属クーポン又は本体の一方に設けられた第１のセクションと、ＡＭ金属クーポン又は本体の他方に設けられた第２のセクションとを含むアンカーであって、少なくとも第１のセクション及び第２のセクションが協働で本体のクーポン開口部にＡＭ金属クーポンを保持するアンカーと、ＡＭ金属クーポンを本体のクーポン開口部に結合するろう材であって、少なくとも上記ポロシティの特性に基づいて多孔質領域に溶浸したろう材とを備える。

【0022】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、アンカーの第１のセクションは細長い突起であり、アンカーの第２のセクションは、第１のセクションの細長い突起を受け入れるように構成された細長い開口部である。

【0023】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起及び細長い開口部は、雄雌ダブテール、雄雌多角形形状又は雄雌湾曲形状の相補的ないずれかである。

【0024】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、ＡＭ金属クーポンと本体の一方の側面に沿って少なくとも部分的に距離で延在し、第２のセクションは、ＡＭ金属クーポンと本体の他方の側面に沿って距離で延在する。

【0025】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、多孔質領域の少なくとも一部を含む。

【0026】

本開示の別の態様は、クーポン開口部を有する本体を有する部品に金属クーポンを結合する方法を包含し、方法は、金属クーポンを積層造形するステップであって、金属クーポンが、多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する多孔質領域と、ＡＭ金属クーポン又は本体の一方に設けられた第１のセクション及びＡＭ金属クーポン又は本体の他方に設けられた第２のセクションを含むアンカーであって、少なくとも第１のセクション及び第２のセクションが協働で本体のクーポン開口部にＡＭ金属クーポンを保持するアンカーとを含む、ステップと、金属クーポンを部品の本体のクーポン開口部に配置するステップであって、アンカーが金属クーポンをクーポン開口部に保持する、ステップと、金属クーポンを本体のクーポン開口部に結合するため、金属クーポンをろう材で溶浸するステップであって、溶浸が、少なくともポロシティの特性に基づいて多孔質領域にろう材を溶浸させることを含む、ステップとを含む。

【0027】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、さらに、さらに、積層造形の前に、金属クーポンが収まるように構成されたクーポン開口部を本体に形成するステップと、クーポン開口部のモデルを作成するステップとを含んでおり、積層造形は、クーポン開口部のモデルに基づいて金属クーポンを製造することを含む。

【0028】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、積層造形は、クーポン開口部のモデルに基づいてクーポン開口部のニアネット形状に金属クーポンを製造することを含む。

【0029】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、アンカーの第１のセクションは細長い突起であり、アンカーの第２のセクションは、第１のセクションの細長い突起を受け入れるように構成された細長い開口部である。

【0030】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、細長い突起及び細長い開口部は、雄雌ダブテール形状、雄雌多角形形状又は雄雌湾曲形状の相補的ないずれかである。

【0031】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、金属クーポンと本体の一方の側面に沿って少なくとも部分的に第１の距離で延在し、第２のセクションは、金属クーポンと本体の他方の側面に沿って第２の距離で延在し、全体として、第１及び第２の距離は、クーポン開口部の厚さと同じ寸法である。

【0032】

本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１のセクションは、多孔質領域の少なくとも一部を含む。

【0033】

この発明の概要の欄に記載した態様も含めて、本開示に記載した２以上の態様を組合せて、本明細書に具体的に記載されていない実施態様としてもよい。すなわち、本願に記載された実施形態はすべて互いに組合せることができる。

【0034】

１以上の実施態様の詳細を、添付の図面及び以下の説明に記載する。その他の特徴、態様及び利点は、発明の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0035】

本開示の上記その他の特徴については、本開示の様々な実施形態について記載する添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができよう。

【図1】本開示の実施形態に係る部品を含むガスタービンシステムの形態の例示的な産業機械の概略図。

【図2】本開示の実施形態に係る部品を含む図１のガスタービンシステムで使用し得る例示的なガスタービンアセンブリの断面図。

【図3】本開示の実施形態に係る金属クーポンを含むタービン回転ブレードの形態の部品の斜視図。

【図4】本開示の実施形態に係る金属クーポンを含むタービンノズルの形態の部品の斜視図。

【図5】本開示の実施形態に従って金属クーポンを積層造形するための例示的な積層造形システムの概略ブロック図。

【図6A】本開示の実施形態に係るポロシティの異なる複数の多孔質領域を有するサンプル金属クーポンの上面図。

【図6B】本開示の実施形態に係るポロシティの異なる複数の多孔質領域を有するサンプル金属クーポンの上面図。

【図6C】本開示の実施形態に係るポロシティの異なる複数の多孔質領域を有するサンプル金属クーポンの上面図。

【図6D】本開示の実施形態に係るポロシティの異なる複数の多孔質領域を有するサンプル金属クーポンの上面図。

【図7A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図7B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図7C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図7D】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図8A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図8B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図8C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図9A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図9B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図9C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図10A】本開示の実施形態に係る部品内の２つの金属クーポンの斜視図。

【図10B】本開示の実施形態に係る部品内の２つの金属クーポンの斜視図。

【図10C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図11A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図11B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図11C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの上面図。

【図12A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図12B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図12C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの断面図。

【図12D】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの断面図。

【図13A】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図13B】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図。

【図13C】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの断面図。

【図13D】本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの断面図。

【図14】図７Ｃ、図７Ｄ、図１０Ｃ及び図１１ＣのＸ－Ｘ矢視断面図。

【図15A】本開示の実施形態に係る部品内の２つの金属クーポンの上面図。

【図15B】本開示の実施形態に係る部品内の２つの金属クーポンの上面図。

【図16A】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図16B】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図16C】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図16D】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図16E】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図16F】本開示の様々な実施形態に係る方法の斜視図。

【図17A】本開示の実施形態に係る部品の本体の開口部内の金属クーポンの拡大断面図。

【図17B】本開示の実施形態に係る部品の本体の開口部内の金属クーポンの拡大断面図。

【図17C】本開示の実施形態に係る部品の本体の開口部内の金属クーポンの拡大断面図。

【図17D】本開示の実施形態に係る部品の本体の開口部内の金属クーポンの拡大断面図。

【0036】

本開示の図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は、本開示の典型的な態様を例示するものにすぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。図面において、同様の符号は複数の図面間で同様の構成要素を表す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

まず、本開示の技術的内容を明確に説明するため、ターボ機械の例示的用途で関連する機械部品について言及及び説明する際に、用語を選択する必要がある。できるだけ、当技術分野で一般的な用語を、その通常の意味と一致するように用いる。別途記載されていない限り、かかる用語は、本願の文脈及び添付の特許請求の範囲に則して広義に解釈すべきである。ある部品について幾つかの異なる又は重複する用語を用いて言及することが多々あることは当業者には明らかであろう。本明細書において、単一の部材として記載したものであっても、別の文脈では複数の部品からなるものとして記載することもある。或いは、本明細書のある箇所で複数の部品を含むものとして記載したものであっても、別の箇所では単一の部材として記載することもある。

【0038】

さらに、本明細書では幾つかの記述的用語を繰返し用いるが、本欄の冒頭でこれらの用語を定義しておくと有用であろう。これらの用語及びその定義は、別途明記しない限り、以下の通りである。本明細書で用いる「下流」及び「上流」という用語は、流体の流れ（例えばタービンエンジンを通る作動流体の流れ、或いは燃焼器を通る空気又はタービンの部品系の１つを通る冷却剤の流れなど）に関する方向を示す用語である。「下流」という用語は流体が流れていく方向に対応し、「上流」という用語は流れと反対の方向（すなわち、流れてくる方向）をいう。「前方」及び「後方」という用語は、それ以上は特定されない方向をいい、「前方」はターボ機械の前方又は圧縮機端を示し、「後方」はターボ機械の後方又はタービン端を示す。

【0039】

さらに、本明細書では、以下に記載する通り、幾つかの記述的用語を繰返し用いる。「第１」、「第２」及び「第３」という用語は、ある部品を他の部品と区別するために互換的に用いられ、個々の部品の位置又は重要性を示すものではない。

【0040】

本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、開示内容を限定するものではない。本明細書において、単数形で記載したものであっても、前後関係から別途明らかでない限り、複数の場合も含めて意味する。本明細書において、「備える」、「含む」及び／又は「有する」という用語は、記載した特徴、整数、ステップ、操作、構成要素及び／又は部品が存在することを示し、他の１以上の特徴、整数、ステップ、操作、構成要素、部品及び／又はこれらの群の存在又は追加を除外するものではない。「任意」又は「適宜」という用語は、その用語に続いて記載された事象が起きても起きなくてもよい、或いはその用語に続いて記載された特徴が存在しても存在しなくてもよいことを意味しており、かかる記載はその事象が起こる又はその特徴が存在する場合と、その事象が起こらない又はその特徴が存在しない場合とを包含する。

【0041】

ある構成要素又は層が別の構成要素又は層「の上」、「に係合」、「に接続」、「に結合」又は「に装着」しているという場合、その別の構成要素又は層の上に直接位置していても、その別の構成要素又は層に直接係合、接続、結合又は装着していてもよいし、或いは介在する構成要素又は層が存在していてもよい。対照的に、ある構成要素が別の構成要素又は層「の直接上」、「に直接係合」、「に直接接続」又は「に直接結合」しているという場合、介在する構成要素又は層は存在しない。構成要素間の関係について説明するために用いられる他の用語（例えば、「～の間」と「直接～の間」、「隣接」と「直接隣接」など）も同様に解釈される。「結合」及び「装着」の動詞形は、同義に用いられることがある。

【0042】

上述したように、本開示は、総体積に対して２～５０％のポロシティを有する多孔質領域を有する積層造形（ＡＭ）金属部材を含む金属クーポンを提供する。本明細書で使用される「クーポン」は、元の製造又は補修の一部として、部品の本体の開口部に配置されるように構成された任意の部品、すなわち、挿入可能な部品を含んでいてもよい。金属クーポンは、部品の本体の補完的な形状の開口部と相互作用するように構成されたアンカーの第１のセクションも含む。部品には、金属クーポンと、クーポンの開口部を含む本体がを含む。アンカーは、ＡＭ金属クーポンと本体の一方又はその上の最初のセクションと、ＡＭ金属クーポンと本体の他方の内側又は本体上の２番目のセクションを含む。少なくとも第１のセクションと第２のセクションは、本体のクーポン開口部にＡＭ金属クーポンを協働で保持する。ろう材は本体のクーポン開口部にクーポンを連結している。ろう材は多孔質領域に溶浸する。金属クーポンの１以上のポロシティは、１以上のろう材の流れを、以前に可能であったよりも異なる物理的特性を作り出すために、例えば、必要な場所でより多くのろう材を向けることによって、特別な形状にろう材を向けること、及び／又は複数のろう材の使用を可能にすることによって、１以上のろう材の流れを導くように構成される。補修に使用する場合、カスタマイズされたＡＭ金属クーポンは、元の部品及び／又はカットアウトと同じ欠点を被らず、ろう材を使用して、例えば、ジョイント接着剤接着強度、クーポン強度、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、耐酸化性、サイクル疲労、熱伝導率、電気伝導率、表面粗さ、硬度、及び質量などを変更するようにカスタマイズすることができる。この補修は、従来の狭ギャップろう付けプロセスよりも強力で、特定の補修後の仕上げを必要とせず、事前に焼結したプリフォーム（ＰＳＰ）などの現在の技術と比較して物理的特性が改善されている。１つ又は複数のろう材を使用して、交換用クーポンを部品に結合し、継手密着強さや信頼性など、ジョイントに関連する性能特性を向上させ、必要なろう付け後の機械加工／ブレンドを減らすことができる。また、多孔質ＡＭ金属クーポンを使用することで、金属クーポンの高価な基材の使用量を減らすなど、材料費の削減にもつながる。アンカーは、部品の本体のクーポン開口部に対して金属クーポンを配置、位置合わせ、及び／又は保持するのに役立つ。

【0043】

図１は、例示的な産業機械の概略図を示しており、産業機械は、本開示の教示内容に則した部品を含むことができる。本例では、機械は燃焼又はガスタービン（ＧＴ）システムの形態のターボ機械１００を含んでいる。ターボ機械１００は、圧縮機１０２及び燃焼器１０４を含む。燃焼器１０４は、燃焼領域１０６及び燃料ノズルアセンブリ１０８を含んでいる。ターボ機械１００は、タービンアセンブリ１１０及び共通の圧縮機／タービンシャフト（すなわちロータ１１２）１１２も含んでいる。一実施形態では、ターボ機械１００は、ＧＥ Ｖｅｒｎｏａ社から市販の７ＨＡ．０３エンジンである。本開示は、いかなる特定のＧＴシステムに限定されるものではなく、例えばＧＥ Ｖｅｒｎｏａ社の他のＨＡ、Ｆ、Ｂ、ＬＭ、ＧＴ、ＴＭ及びＥクラスエンジンモデル、さらには他社のエンジンモデルを始めとする、他のエンジンに関しても実施し得る。本開示は、いかなる特定のターボ機械に限定されるものではなく、製造又は補修時にクーポンを使用するあらゆる工業部品部品に適用し得る。

【0044】

運転中、圧縮機１０２を通って空気が流れ、燃焼器１０４に圧縮空気が供給される。具体的には、圧縮空気は、燃焼器１０４に内蔵された燃料ノズルアセンブリ１０８に供給される。アセンブリ１０８は燃焼領域１０６と流体連通している。燃料ノズルアセンブリ１０８は燃料源（図１には図示せず）とも流体連通しており、燃料及び空気を燃焼領域１０６に導く。燃焼器１０４は燃料を点火して燃焼させる。燃焼器１０４はタービンアセンブリ１１０と流体連通している。タービンアセンブリ１１０は、ロータ１１２に回転可能に結合してロータ１１２を駆動するタービン１１１を含んでいる。圧縮機１０２もロータ１１２に回転可能に結合している。例示的な実施形態では、複数の燃焼器１０４及び燃料ノズルアセンブリ１０８が存在する。

【0045】

図２は、図１のガスタービンシステムで使用し得るターボ機械１００（図１）の例示的なタービンアセンブリ１１０の断面図を示す。タービンアセンブリ１１０のタービン１１１は、ターボ機械１００の静止ケーシング１２２に結合したノズル又はベーンの列１２０と、軸方向に隣接したブレードの列１２４とを含んでいる。静止ベーン又はノズル１２６は、半径方向外側プラットフォーム１２８及び半径方向内側プラットフォーム１３０によってタービンアセンブリ１１０内に保持し得る。タービンアセンブリ１１０のブレードの列１２４は、ロータ１１２に結合してロータと共に回転する回転ブレード１３２を含んでいる。回転ブレード１３２は、ロータ１１２に結合した半径方向内側プラットフォーム１４８（ブレードの根元）と、適宜、半径方向外側先端１３６（ブレードの先端）とを含んでいてもよい。本願で用いる「部品」という用語は、静止ノズル１２６、回転ブレード１３２又はその他本開示に係る１以上の多孔質領域を含む金属クーポンを用いることのできる構造体を総称して表す。

【0046】

図３及び図４は、ターボ機械の高温ガス経路部品のような、本開示の教示内容を用いることのできる例示的な部品を示す。図３は、本開示の実施形態を用いることができるタイプのタービンロータブレード１３２の斜視図を示す。タービンロータブレード１３２は根元１４０を含んでおり、ロータブレード１３２は根元１４０によってロータ１１２（図２）に取り付けられる。根元１４０は、ロータ１１２（図２）のロータホイール１４４（図２）の外周上の対応ダブテールスロットに装着されるように構成されたダブテール１４２を含むことができる。根元１４０は、ダブテール１４２とプラットフォーム１４８との間に延在するシャンク１４６をさらに含んでもよく、プラットフォーム１４８は、翼形部１５０と根元１４０の連結部に配置され、タービンアセンブリ１１０を通る流路の一部を画成する。翼形部１５０は、作動流体１５１（すなわち高温燃焼ガス）の流れ（図２）を受け止めて、ロータディスク回転を惹起させるロータブレード１３２の能動部品である。
回転ブレード１３２の翼形部１５０は、凹面状正圧側（ＰＳ）外壁１５２と、周方向又は横方向に反対側の凸面状負圧側（ＳＳ）外壁１５４とを含んでおり、軸方向に前縁１５６と後縁１５８の間に延在する。側外壁１５２及び１５４は、半径方向にプラットフォーム１４８から外側先端１６０まで延在ており、先端６０は先端シュラウド１３６（図２）を含んでいても、含んでいなくてもよい。

【0047】

図４は、本開示の実施形態で使用し得るタイプの静止ノズル１２６の斜視図である。静止ノズル１２６は外側プラットフォーム１７０を含んでおり、外側プラットフォーム１７０によって静止ノズル１２６はターボ機械の静止ケーシング１２２（図２）に取り付けられる。外側プラットフォーム１７０は、ケーシングの対応マウントに取り付けるための現在公知の又は将来開発される任意の取付け構成を含んでいてもよい。静止ノズル１２６は、隣接するタービンロータブレード１３２（図３）及びプラットフォーム１４８（図３）の間に配置される内側プラットフォーム１７４をさらに含んでいてもよい。プラットフォーム１７０，１３０は、タービンアセンブリ１１０を通る流路の外側及び内側境界のそれぞれの部分を画成する。翼形部１７６は、作動流体の流れを受け止めて、その流れをタービンロータブレード１３２（図３）に向ける静止ノズル１２６の能動部品である。静止ノズル１２６の翼形部１７６は、凹面状正圧側（ＰＳ）外壁１７８と、周方向又は横方向に反対側の凸面状負圧側（ＳＳ）外壁１８０とを含んでおり、軸方向に前縁１８２と後縁１８４との間に延在する。側外壁１７８及び１８０も、半径方向にプラットフォーム１７０からプラットフォーム１７４まで延在している。

【0048】

ブレード１３２又はノズル１２６は、冷却剤の供給源を含む内部冷却構造、例えば冷却剤をフィルム冷却のためにその表面に届けるための通路、導管その他の構造を含んでいてもよい。冷却剤としては、例えば圧縮機１０２からの空気が挙げられる。

【0049】

本願に記載する本開示の実施形態は、静止ノズル１２６、タービンロータブレード１３２及び／又はその他クーポンが用いられる任意の工業部品に適用できる態様を包含する。図３及び図４には、部品２０２における例示的な積層造形（ＡＭ）金属クーポン２００（以下、「金属クーポン２００」又は「ＡＭ金属クーポン２００」）も示してある。さらに具体的には、金属クーポン２００は、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４内にある。「本体２０６のクーポン開口部２０４」は、本体２０６（例えば先端シュラウド）の除去部分を含むまでの本体２０６内の任意の大きさの空所であってもよい。例えば、金属クーポン２００は、ブレード１３２又はノズル１２６それぞれの後縁１５８，１８４のクーポン開口部２０４に配置し得る。或いは、金属クーポン２００は、ブレード１３２又はノズル１２６のそれぞれの前縁１５６，１８２のクーポン開口部２０４に配置し得る。金属クーポン２００は、ブレード１３２の先端又はノズル１２６のプラットフォーム１７０，１７４（図４に示す）にも存在し得る。ただし、金属クーポン２００は、部品２０２の本体２０６内の任意のクーポン開口部２０４に使用し得る。本体２０６は、部品２０２のいかなる部分であってもよいし、或いは部品全体であってもよい。

【0050】

１以上の多孔質領域を有する積層造形金属クーポン２００は、多孔質領域を形成することができる現在公知の又は将来開発される任意の技術を使用して積層造形し得る。図５は、金属クーポン２００又は複数の金属クーポン２００Ａ，２００Ｂ（それらの一層だけを示す）を生成するための例示的なコンピュータ化された金属粉末積層造形システム２１０（以下、「ＡＭシステム２１０」）の概略／ブロック図を示す。本開示では、複数の溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８を用いた金属クーポン２００の造形について説明するが、本開示の教示は、任意の数の溶融ビーム源を使用した複数のクーポン２００Ａ，２００Ｂ（図示）の造形にも等しく適用できることは明らかであろう。この例では、ＡＭシステム２１０は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）用に配置されている。本開示の教示内容全般は、粉末床溶融結合、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）など、他の形態の金属粉末積層造形、さらにはおそらく他の形態の積層造形（すなわち、金属粉末用途以外のもの）にも同様に適用できる。クーポン２００Ａ、２００Ｂは、矩形構成要素として示してあるが、積層造形プロセスは、ビルドプラットフォーム２２０上での任意の形状のクーポン、多種多様な異なるクーポン及び多数のクーポンの製造に容易に適合させることができる。

【0051】

ＡＭシステム２１０は、一般に、積層造形制御システム２３０（「制御システム」）及びＡＭプリンタ２３２を含む。後述の通り、制御システム２３０は、複数の溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８を使用してクーポン２００を生成するために、コンピュータ実行可能な命令又はコード２３４のセットを実行する。図に示す例では、４つの溶融ビーム源は４つのレーザを含む。ただし、本開示の教示内容は、任意の溶融ビーム源、例えば電子ビーム、レーザなどにも適用できる。制御システム２３０は、コンピュータプログラムコードとしてコンピュータ２３６に実装された状態で示してある。これに関して、コンピュータ２３６は、メモリ２３８及び／又はストレージシステム２４０、プロセッサユニット（ＰＵ）２４４、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２４６、及びバス２４８を含む状態で示してある。また、コンピュータ２３６は、外部Ｉ／Ｏデバイス／リソース２５０と通信状態にあるものとして示してある。一般に、プロセッサユニット（ＰＵ）２４４は、メモリ２３８及び／又はストレージシステム２４０に格納されたコンピュータプログラムコード２３４を実行する。コンピュータプログラムコード２３４を実行している間、プロセッサユニット（ＰＵ）２４４は、メモリ２３８、ストレージシステム２４０、Ｉ／Ｏデバイス２５０及び／又はＡＭプリンタ２３２との間でデータを読み書きすることができる。バス２４８は、コンピュータ２３６内の各オブジェクト間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏデバイス２５０は、ユーザがコンピュータ２３６と対話できるようにする任意のデバイス（例えばキーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイなど）を備えることができる。コンピュータ２３６は、ハードウェアとソフトウェアの様々な可能な組合せを代表しているに過ぎない。例えば、プロセッサユニット（ＰＵ）２４４は、単一の処理ユニットを備えてもよいし、１以上の場所、例えばクライアント及びサーバ上の１以上の処理ユニットに分散してもよい。同様に、メモリ２３８及び／又はストレージシステム２４０は、１以上の物理的な場所に常駐し得る。メモリ２３８及び／又はストレージシステム２４０は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む、様々なタイプの非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組合せを備えることができる。コンピュータ２３６は、産業用コントローラ、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、ハンドヘルドデバイスなど、任意のタイプのコンピューティングデバイスを含むことができる。

【0052】

上述の通り、ＡＭシステム２１０、特に制御システム２３０は、コード２３４を実行して１以上の金属クーポン２００を生成する。コード２３４は、とりわけ、ＡＭプリンタ２３２を操作するための一組のコンピュータ実行可能命令２３４Ｓ（本明細書では「コード２３４Ｓ」ともいう）と、ＡＭプリンタ２３２によって物理的に生成される１以上の金属クーポン２００を定義する一組のコンピュータ実行可能命令２３４Ｏ（本明細書では「コード２３４Ｏ」ともいう）を含むことができる。本明細書に記載されるように、積層造形プロセスは、コード２３４を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えばメモリ２３８、ストレージシステム２４０など）から始まる。ＡＭプリンタ２３２を操作するためのコンピュータ実行可能命令２３４Ｓは、ＡＭプリンタ２３２を動作させることができる、現在公知の又は将来開発される任意のソフトウェアコードを含んでいてもよい。

【0053】

１以上の金属クーポン２００を定義するコンピュータ実行可能命令２３４Ｏのセットは、クーポン２００の正確に定義された３Ｄモデルを含んでいてもよく、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ３ＤＭａｘのような周知のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムから生成することができる。この点に関して、コード２３４Ｏは、現在公知の又は将来開発される任意のファイルフォーマットを含むことができる。さらに、金属クーポン２００を表すコード２３４Ｏは、異なるフォーマット間で変換してもよい。例えば、コード２３４Ｏは、３ＤＳｙｓｔｅｍｓのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に作成されたＳＴＬ（Standard Tessellation Language）ファイル、又はいかなるＣＡＤソフトウェアであっても任意のＡＭプリンタで製造すべきあらゆる３次元の形状及び組成を記述できるように設計された拡張可能なマークアップ言語（ＸＭＬ）ベースのフォーマットである米国機械学会（ＡＳＭＥ）標準である積層造形ファイル（ＡＭＦ）を含んでいてもよい。金属クーポン２００を表すコード２３４Ｏは、必要に応じて、一組のデータ信号に変換して送信したり、一組のデータ信号として受信したり、コードに変換したり、格納したりすることもできる。コード２３４Ｏは、本開示の実施形態に従って、後述の通り重複場領域で境界及び内部セクションを形成できるように構成してもよい。いずれにせよ、コード２３４Ｏは、ＡＭシステム２１０への入力であってもよく、部材設計者、知的財産（ＩＰ）提供者、設計会社、ＡＭシステム２１０のオペレータ又は所有者、又は他の供給元に由来するものでもよい。いずれにせよ、制御システム２３０は、コード２３４Ｓ及び２３４Ｏを実行し、１以上の金属クーポン２００を一連の薄いスライスに分割して、それらをＡＭプリンタ２３２を用いて材料の連続層へと積層する。

【0054】

ＡＭプリンタ２３２は、金属クーポン２００のプリントのための制御された雰囲気を供給するためにの密閉処理チャンバ２６０を含んでいてもよい。金属クーポン２００が造形されるビルドプラットフォーム２２０は、処理チャンバー２６０内に配置される。多数の溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、ビルドプラットフォーム２２０上の金属粉末の層を溶融してクーポン２００を生じるように構成される。４つの溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８が例示されているが、本開示の教示内容は、任意の数（例えば１、２、３又は５以上）のビーム源を使用するシステムにも適用できる。各溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、金属粉末を独占的に溶融することができる非重複場領域を含む場を有していてもよいし、或いは２以上のビーム源で金属粉末を溶融できる１以上の重複場領域を含んでいてもよい。この点に関して、各溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、コード２３４Ｏによって定義される各スライスのために、粒子を融合する溶融ビームを生成し得る。例えば、図５に、溶融ビーム源２１２が、溶融ビーム２６２を用いて１つの領域で金属クーポン２００の層を作成し、溶融ビーム源２１６が別の領域で溶融ビーム２６２’を用いて金属クーポン２００の層を作成していることが示してある。各溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、現在公知の又は将来開発される任意の方法で較正される。すなわち、各溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、その個々の精度を確保するための個々の位置補正（図示せず）を提供するため、ビルドプラットフォーム２２０に対するレーザビーム又は電子ビームの予想位置をその実際の位置と相関させている。一実施形態では、複数の溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８の各々が、同じ断面寸法（例えば動作時の形状及び大きさ）、出力及び走査速度を有する溶融ビーム（例えば２６２，２６２’）を作成し得る。

【0055】

続けて図５を参照すると、アプリケータ（又はリコーターブレード）２７０は、空白キャンバスとして広げられた原料２７２の薄層を作成することができ、その上で最終金属クーポン２００の連続スライスの各々が作成される。ＡＭプリンタ２３２の様々な部分は、追加される各々の新層を収容するために移動させることができ、例えば各層の後に、ビルドプラットフォーム２２０を下降及び／又はチャンバ２６０及び／又はアプリケータ２７０を上昇させてもよい。本プロセスは、細粒金属粉末の形態の様々な原料を使用することができ、原料のストックを、アプリケータ２７０でアクセス可能なチャンバ２６０内に保持してもよい。この事例では、クーポン２００は金属から作ることができ、金属は純金属又は合金を含むことができる。一例では、金属は、実質的に任意の非反応性金属粉末、すなわち、非爆発性又は非導電性の粉末、例えば限定されるものではないが、コバルトクロムモリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）合金、ステンレス鋼、オーステナイトニッケル－クロム基合金、例えばニッケル－クロム－モリブデン－ニオブ合金（ＮｉＣｒＭｏＮｂ）（例えばＩｎｃｏｎｅｌ ６２５又はＩｎｃｏｎｅｌ ７１８）、ニッケル－クロム－鉄－モリブデン合金（ＮｉＣｒＦｅＭｏ）（例えばＨａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なハステロイ（登録商標）Ｘ）、又はニッケル－クロム－コバルト－モリブデン合金（ＮｉＣｒＣｏＭｏ）（例えばＨａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＨａｙｎｅｓ２８２）等が挙げられる。その他可能なものとして、例えばＲｅｎｅ １０８、ＣＭ２４７ＬＣ、ＭａｒＭ２４７、その他の析出硬化型（ＰＨ）ニッケル基合金などが挙げられる。

【0056】

処理チャンバ２６０は、アルゴン又は窒素のような不活性ガスで満たされ、酸素を最小限に抑制又は完全に除去するように制御される。制御システム２３０は、不活性ガス２７６の供給源から処理チャンバ２６０内のガス混合物２７４の流れを制御するように構成されている。この場合、制御システム２３０は、ポンプ２８０及び／又は不活性ガス用の流量弁システム２８２を制御して、ガス混合物２７４の含有量を制御してもよい。流量弁システム２８２は、特定のガスの流れを正確に制御することができる、１以上のコンピュータ制御可能な弁、流量センサ、温度センサ、圧力センサなどを含んでいてもよい。ポンプ２８０は、弁システム２８２の有無にかかわらず設けることができる。ポンプ２８０が省略される場合、不活性ガスは、処理チャンバ２６０への導入に先立って、単に導管又はマニホールドに入ることができる。不活性ガス２７６の供給源は、その中に含まれる材料のための任意の従来の供給源、例えばタンク、貯留層又は他の供給源の形態をとることができる。ガス混合物２７４を測定するために必要な任意のセンサ（図示せず）を設けてもよい。ガス混合物２７４は、従来の方法でフィルタ２８６を用いて濾過することができる。

【0057】

動作中、処理チャンバ２６０内には金属粉体を載せたビルドプラットフォーム２２０が設けられ、制御システム２３０は、不活性ガス２７６の供給源から処理チャンバ２６０内のガス混合物２７４の流れを制御する。制御システム２３０は、ＡＭプリンタ２３２、特に、アプリケータ２７０及び溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８も制御して、ビルドプラットフォーム２２０上の金属粉末の層を順次溶融し、本開示の実施形態に係る金属クーポン２００を生成する。

【0058】

ここでは特定のＡＭシステム２１０について説明してきたが、本開示の教示は、ある特定の積層造形システム又は方法に限定されるものではない。また、本開示の教示は、積層造形金属クーポン２００に関するものであるが、部品２０２については、積層造形（おそらく金属クーポン２００について記載したものと同様）、鋳造その他の方法など、現在公知の又は将来開発される任意の方法で製造し得る。部品２０２は、金属クーポン２００に関して本明細書で挙げた材料のいずれかを含んでいてもよい。

【0059】

図７Ａ～Ｄ、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１０Ａ～Ｃ、図１１Ａ～Ｃ、図１２Ａ～Ｄ、図１３Ａ～Ｄ及び図１４Ａ～Ｂは、多孔質領域３００（細孔３０２を有する）を有する積層造（ＡＭ）金属部材２９０を含む、例示的な積層造（ＡＭ）金属クーポン２００の図を示す。本明細書でさらに説明されるように、金属クーポン２００は、金属クーポン２００が結合される部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４において、アンカー２９４の補完形状の第２のセクション２９６（すなわち、第１のセクション２９２に相補形状）と相互作用するように構成されたアンカー２９４の第１のセクション２９２も含む。より詳細には、アンカー２９４の第２のセクション２９６は、金属クーポン２００が結合される部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４内にあり得る。アンカー２９４の第１のセクション２９２は、多孔質領域３００の少なくとも一部を含んでいてもよい。多孔質領域３００は、各種図面に示す様々な形態をとることができる。例えば、図７Ａ～Ｄは、第１のポロシティの単一の多孔質領域３００を有する金属クーポン２００を示している（クーポン２００全体が第１のポロシティを有する）。図８Ａ～Ｃは、異なるポロシティを有する複数の（層状の）多孔質部分領域３１４Ａ－Ｂを有する金属クーポン２００を示している。図９Ａ～Ｃは、異なるポロシティを有する１以上の多孔質部分領域３１４Ａ－Ｂ及び中実領域３０４を有する金属クーポン２００を示している。図１０Ａ～Ｃは、第１の多孔質部分領域３１４Ａと第２の多孔質部分領域３１４Ｂとの間に可変の多孔質領域３１４Ｄを有する金属クーポン２００を示している。図１１Ａ～Ｃは、異なるポロシティを有する複数の（対向する）多孔質部分領域３１４Ａ－Ｂを有する金属クーポン２００を示している。図面中の金属クーポン２００は、図３及び図４に示すように、ブレード１３２又はノズル１２６の後縁１５８又は１８４にそれぞれクーポン開口部２０４、又はブレード１３２又はノズル１２６の前縁１５６又は１８２にクーポン開口部２０４に配置されるように構成された形状を示している。金属クーポン２００は、ブレード１３２又はプラットフォーム１７０（図示）の任意の先端部（図示せず）、ノズル１２６の任意の先端部（図示せず）、１７４又は翼部にも存在し得る。しかし、金属クーポン２００は、任意の部品２０２の本体２０６の任意の部分の任意のクーポン開口部２０４で使用できることが強調される。

【0060】

本明細書で用いる「ポロシティ」とは、標記の構造（例えば多孔質領域、金属クーポンなど）の総体積に対する空洞空間（open space）体積の比率である。通例、この点に関して、ポロシティは、標記の構造の全又は総体積に対する空洞空間の体積の百分率として記載される。空洞空間は、中実材料内の空の領域であり、本明細書では「細孔」３０２といい、標記の構造の材料内部の相互連結通路を含んでいてもよい。したがって、金属クーポン２００の「多孔質領域」は、１００％未満の中実度であり、細孔３０２及び／又は相互連結通路の形態の空洞空間を含んでいる。多孔質金属クーポン２００は、中実領域を含んでいてもよいが、１００％未満の中実度の１以上の多孔質領域も含んでいる。本明細書において、多孔質領域又は部分領域の「総体積」を特定するための多孔質領域又は部分領域の三次元境界は、金属クーポン２００内で隣接する領域又は部分領域に対して２％超のポロシティの変化が起こる箇所及び／又は金属クーポン２００の縁が存在する箇所によって特定することができる。「空洞空間体積」とは、総称して、領域又は部分領域内の空の（すなわち、空所、空隙、空空間、及び／又は材料で満たされていない）３次元空間である。本明細書において「異なるポロシティ」又は「ポロシティの差」とは、一般に、総体積に対する空洞空間体積の百分率、所与の体積内部の細孔３０２の数、細孔３０２の容積（すなわち、サイズ）、細孔３０２の形状、及び実際の離散細孔と認識できないことのある細孔３０２間の連結通路の変動（本明細書では「細孔連結通路」という）などの様々な特性の変動を意味する。非限定的な一例として、細孔径は、例えば１．０７×１０^－６～８．５８×１０^－３ｍｍ^３（６．５４×１０^－１１～５．２４×１０^－７立方インチ）の範囲内とすることができ、或いは別の非限定的な例として、細孔径は０．０１２７ｍｍ～０．２５４ｍｍ（０．０００５インチ～０．０１インチ）の範囲内とすることができる。図面には、異なる多孔質領域又は部分領域は、典型的には連続的又は互いに接した状態で示してあるが、それらは互いに（例えばそれらの間の中実領域によって）隔てられていてもよい。すなわち、１枚の金属クーポンは、１以上の孤立した非接触状態の多孔質領域又は部分領域を含んでいてもよい。「領域」及び／又は「部分領域」という用語は、ポロシティの変化を示すために互換的に使用し得る。例えば細孔形状又は細孔連結通路の差などにより、ポロシティの差が総体積に対する空洞空間の体積の百分率だけに基づくものではないことは明らかであろう。ただし、ポロシティの差を程度について（例えば高低で）比較する場合に、参照される差は、専ら体積特性に関するもの、つまり総体積に対する空洞空間体積の百分率の差である。

【0061】

多孔質金属クーポン２００は、本明細書に記載のＡＭシステム２１０或いは多孔質金属を形成できる他の金属積層造形システム又は方法を用いて、異なるポロシティを有する異なる多孔質領域（ポロシティの異なる１以上の多孔質部分領域を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい）をもつように形成することができる。ＡＭシステム２１０の動作に関して、溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８は、金属を焼結させず、中実材料ではなく金属粉末が残るように間欠的にプログラムすることができる。このプロセスは、レーザ場領域を様々な量で重複させること及び／又は細孔３０２を設計することをビルドファイル（すなわちコード２３４Ｏ）に含んでいてもよい。各レーザ走査の重複が少ないほどポロシティは高まり、一連の走査間でレーザ重複が多いほどポロシティは低くなる。ポロシティを調整するため、レーザスポットサイズ、走査速度、焦点及び出力も制御することができる。さらに具体的には、積層造形は、金属粉末の層を融合するために１以上の溶融ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８を有するＡＭシステム２１０を使用すること、及び２以上の多孔質領域のポロシティを制御するためにシステムのパラメータを調整することを含む。パラメータの調整は、（ビーム源２１２，２１４，２１６，２１８からの）１以上の溶融ビーム２６２，２６２’（図５）の溶融領域の重複量を調整すること、システム走査速度を調整すること、或いは溶融ビームスポットのサイズ、焦点又は出力の１以上を調整することの１以上を含むことができる。未溶融の金属粉末が金属クーポン２００から除去されると、細孔３０２が細孔３０２間の相互連結通路と共に残り、金属クーポン２００に１以上の多孔質領域が形成される。いずれにせよ、金属クーポン２００の積層製造は、１以上の金属クーポン２００の所望の層内の任意の数、形状及び／又はサイズの多孔質領域について所望のポロシティを生じるように制御することができる。

【0062】

図６Ａ～図６Ｄは、様々なポロシティを有するサンプル金属クーポン２００の上面概略図を示す。細孔３０２は、図面では暗い空洞空間として示される。図６Ａは、試料の総体積に対する空洞空間体積が約４０％の第１のポロシティを有する試料金属クーポン２００（概して低い空洞空間量及び多量もしくは大型の細孔３０２を有する）を示し、図６Ｂは、試料の総体積に対する空洞空間体積が約３０％の第１のポロシティを有する試料金属クーポン２００を示し、図６Ｃは、サンプルの総体積に対する空洞空間体積が約２０％の第１のポロシティを有するサンプル金属クーポン２００を示し、図６Ｄは、サンプルの総体積に対する空洞空間体積が約１０％の第１のポロシティを有するサンプル金属クーポン２００（概して空洞空間の量が少ない）を示す。各多孔質領域は、多孔質領域の総体積に対して２％～５０％の空洞空間体積（すなわち、２～５０％の空洞空間と残る５０～９８％の中実）を有することができる。他の実施形態では、各ポロシティは、多孔質領域３００の総体積に対して１０％～４０％の空洞空間体積（すなわち、１０％～４０％の空洞空間と残る６０～９０％の中実）であってもよい。他の実施形態では、多孔質領域は、１０％未満、１５％未満、２０％未満、２５％未満、３０％未満、３５％未満、４０％未満、４５％未満、２％～４５％、２％～４０％、２％～３５％、２％～３０％、２％～２５％、２％～２０％、５％～４５％、５％～４０％、５％～３５％、５％～３０％、５％～２５％、５％～２０％、１０％～４５％、１０％～４０％、１０％～３５％、１０％～３０％、１０％～２５％、１０％～２０％、１５％～４５％、１５％～４０％、１５％～３５％、１５％～３０％、１５％～２５％、１５％～２０％、１０％～５０％、２０％～５０％、２５％～５０％、３０％～５０％、３５％～５０％又は４０％～５０％の範囲内のポロシティを有する。本明細書に記載の通り、他の範囲内のポロシティも可能である。

【0063】

図７Ａ～Ｃ、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１０Ａ～Ｃ及び図１１Ａ～Ｃにおいて、「Ａ」及び「Ｂ」の図は、本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの斜視図を示し、「Ｃ」の図は、本開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンのトップダウン図を示す。図７Ｄは、図７Ｃと同様のトップダウンビューを示している。図１２Ａ～Ｄ中、「Ａ」及び「Ｂ」の図は金属クーポンの斜視図を示し、図１２Ｃは図１２Ａの視線１２Ｃ－１２Ｃに沿って観察されるように、クーポン開口部２０４における図１２Ａ～Ｂの金属クーポン２００の断面図を示し、図１２Ｄは図１２Ａの視線１２Ｄ－１２Ｄに沿って観察されるように、図１２Ａ～Ｂの金属クーポン２００のクーポン開口部２０４における断面図を示す。同様に、図１３Ａ～Ｄにおいて、「Ａ」及び「Ｂ」の図は金属クーポンの斜視図を示し、図１３Ｃは、図１３Ａの視線１３Ｃ－１３Ｃに沿って観察されるように、クーポン開口部２０４における図１３Ａ～Ｂの金属クーポン２００の断面図を示し、図１３Ｄは、図１３Ａの視線１３Ｄ－１３Ｄに沿って観察されるように、クーポン開口部２０４における図１３Ａ～Ｂの金属クーポン２００の断面図を示している。図１５Ａ～Ｂは、開示の実施形態に係る部品内の金属クーポンの２つの上から下向きの図を示している。

【0064】

図７Ａ～Ｄに示すように、金属クーポン２００は、第１のポロシティを有する第１の多孔質領域３００を有していてもよい。図７Ａ～Ｄ中、金属クーポン２００は、単一の第１のポロシティを有する単一の多孔質領域３００を含む。図７Ａ～Ｄ中、金属クーポン２００全体は、第１のポロシティを含む。したがって、金属クーポン２００の各層は、同じポロシティ（中実ではない）を有する。図１０Ａ～Ｃ及び図１１Ａ～Ｃにおいて、金属クーポン２００は、それぞれ異なるポロシティを有する２つのポロシティ部分領域３１４Ａ－Ｂを含んでいてもよい。図１０Ａ～Ｃにおいて、２つの異なる多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂは、一方が他方よりもさらに内側にある内部及び外部領域に層状に形成されており、図１１Ａ～Ｃにおいて、２つの異なる多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂは、金属クーポン２００の異なる側面である。部分領域３１４Ａ－Ｂを画成する金属クーポン２００の層内の領域は、細孔３０２を含むように形成することができる。図９Ａ～Ｃにおいて、金属クーポン２００は、１以上の多孔質部分領域３１４Ｃを含んでおり、各々はおそらく同じ又は異なるポロシティを有し、中実領域３０４を有する。部分領域３１４Ａ－Ｂを画成する金属クーポン２００の層内の領域は、細孔３０２を含むように形成することができ、中実領域３０４を画成する金属クーポン２００の層内の領域は、細孔３０２なしで形成される。図１０Ａ～Ｃ中、金属クーポン２００は、第１の多孔質部分領域３１４Ａと第２の多孔質部分領域３１４Ｂとの間の（おそらくその一部を含む）可変ポロシティ部分領域３１４Ｄを含む。部分領域３１４Ａ－Ｂ又は可変ポロシティ部分領域３１４Ｄを画成する金属クーポン２００の層内の領域は、異なるサイズ又は数の細孔３０２を含むように形成することができ、異なるポロシティを作り出すことができる。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄは、変化する任意のポロシティ、例えば、増加、減少、及び／又は両方が増加し、減少する任意のポロシティを有してもよい。ポロシティの変化は、緩やかに変化することもあれば、段階的に変化することも、さもなければ漸進的に変化させることもできる。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄは、内部及び外部のポロシティ部分領域３１４Ａ、３１４Ｂとの間の図１０Ａ～Ｃに示すが、可変多孔質領域は、図１１Ａ～Ｃバージョンにも適用することができる。各多孔質領域３００は、多孔質領域３００の総体積に対する２～５０％の空洞空間体積、すなわち、他の５０～９８％の中実と２～５０％の空洞空間との間のポロシティを有してもよい。他の実施形態では、各ポロシティは、多孔質領域３００の総体積に対する１０％～４０％の空洞空間体積、すなわち、１０％～４０％の空洞空間と他の６０～９０％の中実であってもよい。他の範囲のポロシティも可能である。例えば、多孔質領域３００は、本明細書に記載される任意のポロシティを有することができる。

【0065】

アンカー２９４は、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４に金属クーポン２００を位置付け、整列させ、及び／又は保持するために、様々な形態をとることができる。より詳細には、アンカー２９４は、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４の中又は上において補完的な形状の第２のセクション２９６と相互作用するように構成された金属クーポン２００の中又は上に、様々な形状の第１のセクション２９２を含むことができる。図７Ａ～Ｃ、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１１Ａ～Ｃ及び図１３Ａ～Ｄ中、第１のセクション２９２は細長い突起であり、第２のセクション２９６は、第１のセクション２９２を受ける相補的な細長い開口部である。細長い突起の形態の第１のセクション２９２は、以下のいずれかであり得る。図７Ａ～Ｃに示すように、本体２０６内の補完的な女性ダブテール又は台形形状の男性のダブテール又は台形形状の第２のセクション２９６、図１１Ａ～Ｃに示すように、本体２０６に補完的な多角形の開口部第２のセクション２９６を有する多角形形状（蟻継ぎ形状以外）と、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ及び図１３Ａ～Ｄに示すように、本体２０６に補完的な湾曲又は半円筒状の開口部第２のセクション２９６を有する湾曲又は半円形状である。図１１Ａ～Ｃの多角形形状に関しては、３辺の突起が比較的等しい長さで示されている一方で、他の多角形形状、例えば、三角形、五角形なども可能である。しかし、ほとんどの場合、応力を軽減するために、表面が丸みを帯びているか、徐々に変化するアンカー２９４を持つことが有利である。ただし、これはすべての場合に必要というわけではない。

【0066】

幾つかの実施形態では、細長い突起は、複数の細長い突起を含む。場合によっては、図８Ａ～Ｃ、図１１Ａ～Ｃ及び図１３Ａ～Ｄに示すように、細長い突起は、金属クーポン２００の反対側にある。他の場合には、図９Ａ～Ｃに示すように、細長い突起物は、金属クーポン２００の同じ側にある。例えば、図９Ａ～Ｃに示すように、複数の細長い突起は、補完的な開口部、すなわち、第２のセクション２９６内に座る金属クーポン２００から延在する複数の円筒形のペグ又はロッドを含んでいてもよく、本体２０６のクーポン開口部２０４から本体２０６内に延在する。

【0067】

細長い突起は、ＡＭ金属部材２９０の側面の側面の少なくとも一部又は部分的に延在していてもよい。さらに具体的には、細長い突起の形態の第１のセクション２９２は、部品２０２の本体２０６における補完的な細長い開口部の形で第２のセクション２９６との位置合わせを可能にする任意の方法で、ＡＭ部材２９０の側面に沿って延在することができる。図７Ａ～Ｄ、図８Ａ～Ｃ及び図１１Ａ～Ｃにおいて、細長い突起はＡＭ金属部材２９０の全体に沿って延在している。図７Ａ～Ｄ及び図１１Ａ～Ｃでは、細長い突起は、ＡＭ部材２９０の側面全体に沿って（図に示す通り）垂直に走る。図８Ａ～Ｃ中、細長い突起は、ＡＭ部材２９０の側面に沿って（図に示す通り）水平又は長手方向に走る。図１３Ａ～Ｄにおいて、細長い突起は、ＡＭ部材２９０の側面の一部のみに沿って（図に示す通り）垂直に走る。図１３Ａ～Ｄの実施形態は、図１３Ｄに示すように、金属クーポン２００を本体２０６のクーポン開口部２０４に正の位置に配置することが有利であり得る、図１３Ｄに示すように、クーポン開口部２０４を通る金属クーポンの前進を制限するクーポン開口部２０４内の補完的な座席を含む第２のセクション２９６（図１３Ｄに示すように垂直に）。図１３Ａ～Ｄにおいて、第１のセクション２９２は、金属クーポン２００のさらなる移動を制限する停止として作用するように、金属クーポン２００の表面を横切って部分的にのみ形成されている。例えば、第１のセクション２９２が金属クーポン２００の正圧側（近傍側外壁１５２、１７８又は側部３２６）に形成されている場合、部品２０２の動作中に加えられる圧力は、金属クーポン２００が負圧側（側外壁１５４、１８０又はサイド３２８）にそれ以上移動するのを防ぐため、金属クーポン２００を所定の位置に保持するのに役立つ。

【0068】

他の実施形態では、図７Ｄ、図１０Ａ～Ｃ及び図１２Ａ～Ｄに示すように、アンカー２９４の第１のセクション２９２は、スロットのような細長い開口部を含んでいてもよい。細長い開口部の形態の第１のセクション２９２は、以下のいずれかであり得る。図７Ｄに示すように、本体２０６内の補完的な男性のダブテール又は台形形状の第２のセクション２９６と、図１０Ａ～Ｃに示すように、本体２０６内の補完的な湾曲した又は半円筒状の突起第２のセクション２９６を有する湾曲した又は半円筒形の形状と、図１２Ａ～Ｄに示すように、本体２０６に補完的な多角形突起第２９６を有する多角形形状（蟻継ぎ形状以外）である。図１２Ａ～Ｄの多角形形状に関しては、３辺の開口部が比較的等しい長さで示されている一方で、他の多角形形状、例えば、三角形、五角形なども可能である。ほとんどの場合、アンカー２９４の表面が丸みを帯びているか、又は徐々に変化することが、応力を軽減するために有利である。ただし、これはすべての場合に必要というわけではない。

【0069】

幾つかの実施形態では、長孔は、複数の長孔を含む。場合によっては、図１０Ａ～Ｃ及び図１２Ａ～Ｄに示すように、細長い開口部は金属クーポン２００の反対側にある。他の場合には、図７Ｄに示すように、細長い開口部（１つは明確にするために示すもの）は、金属クーポン２００の同じ側にあり得る。

【0070】

細長い開口部は、ＡＭ金属部材２９０の側面の側面の少なくとも一部又は部分的に延在していてもよい。さらに具体的には、細長い開口部の形態の第１のセクション２９２は、部品２０２の本体２０６における補完的な細長い突起の形態で第２のセクション２９６との位置合わせを可能にする任意の方法で、ＡＭ部材２９０の側面に沿って延在することができる。図１０Ａ～Ｃにおいて、細長い開口部は、ＡＭ金属部材２９０の全体に沿って延在している。図１２Ａ～Ｄにおいて、細長い開口部は、ＡＭ部材２９０の側面の一部のみに沿って（図に示す通り）垂直に走っている。図１２Ａ～Ｄの実施形態は、図１２Ｄに示すように、クーポン開口部２０４における金属クーポンの前進を制限するクーポン開口部２０４内の補完的な座席を含む第２のセクション２９６を用いて、本体２０６のクーポン開口部２０４に金属クーポン２００を正の位置に配置することが有利であり得る（図１３Ｄに示すように垂直に）。より詳細には、図３、図４、図１２Ａ及び図１３Ａを参照すると、ＡＭ部材２９０の側面に沿って部分的にのみ延在する第１のセクション２９２を使用する構成は、翼形部１５０，１７６の第２の負圧側３２８に比べて、翼形部１５０，１７６の第１の正圧側３２６からの力による移動に対してより強い抵抗を提供するのに有利であり得る。

【0071】

金属クーポン２００及びアンカー２９４の前述のバージョンのいずれにおいても、セクション２９２、２９６は、金属クーポン２００を所望の位置に配置し、金属クーポン２００が本体２０６のクーポン開口部２０４を通じてさらに通過するのを防ぐ、角度付き、くさび形又は突き合わせる表面を含んでいてもよい。例えば、図７Ａ～Ｄ、図１０Ａ～Ｃ及び図１１Ａ～Ｃの実施形態に関してさらに、セクション２９２、２９６の合流面は、第１のセクション２９２が通過できない、すなわち、スライドスルー、第２のセクション２９６が通過できない方法で角度が付けられてもよい。図１４は、図７Ｃ～Ｄ、図１０Ｃ及び図１１Ｃの視線Ｘ－Ｘに沿ったアンカー２９４の断面図を示しており、セクション２９２、２９６は、代替の実施形態では、第１のセクション２９２からセクション２９６までの通過を防止する角度のある（くさび形）表面を有する。セクション２９２の突起の上端は、その下端よりも広く、セクション２９６の開口部の上端は、その下端よりも幅が広い。セクション２９２、２９６の任意の形態の角度付き、くさび形、又は他の動きを制限する合わせ面は、前述の実施形態で使用することができる。セクション２９２、２９６の１つのために図１２Ａ～Ｄ及び図１３Ａ～Ｄの実施形態は追加の動きを防止する必要はないが、図１４のような角度付き、くさび形又は他の動き制限合体面もまた、それらの実施形態（及び図８Ａ～Ｃ及び図９Ａ～Ｃの実施形態）に適用することができる。

【0072】

図１５Ａ～Ｂは、金属クーポン２００の第１のセクション２９２と部品２０２の本体２０６の第２のセクション２９６の両方が凹部を含んでおり、ロッキングエレメント２９８がセクション２９２、２９６を一緒にロックするために係合されている実施形態を示している。より詳細には、第１のセクション２９２及び第２のセクション２９６は、各々凹部を有し、アンカー２９４は、第１のセクション２９２の凹部と第２のセクション２９６の凹部とを係合するように構成されたロッキングエレメント２９８をさらに備えており、ＡＭ金属クーポン２００を本体２０６のクーポン開口部２０４に協働で保持する。図１５Ａにおいて、凹部は湾曲しており、例えば、半円形又は半円筒形であり、ロッキングエレメント２９８は、凹部の集合形状、例えば円形又は円筒形に相補的な形状を有している。図１５Ｂにおいて、凹部は多角形、例えば半正方形であり、ロッキング要素２９８は、凹部の集合的な多角形形状、例えば正方形に相補的な形状をしている。セクション２９２、２９６及びロッキングエレメント２９８は、様々な代替形状及び形態を有することができることが認識される。ロッキング要素２９８及びセクション２９２、２９６の凹部は、図１５Ａ～Ｂのページ内外の任意の深さを有してもよい。ロッキングエレメント２９８の端部は、金属クーポン２００の外面及び部品２０２の本体２０６と同一平面上に（例えば、構築又は機械加工されて）構成してもよい。

【0073】

アンカー２９４のためのセクション２９２、２９６の様々な番号と位置が示されているが、セクションのアンカーの数と位置は、示されているものと異なるかもしれないことが認識される。例えば、アンカー２９４は、金属クーポン２００の任意の側に置くことができる。複数のアンカー２９４が使用される場合、それらは金属クーポン２００上で互いに対向している必要はない、例えば、図１６Ａ～Ｂを参照。さらに、特定の例示的な実施形態が説明されているが、様々な実施形態は、任意の方法で選択的に一緒に使用することができる。

【0074】

図３、図４、７Ａ～１４Ｂ及び図１７Ａ～Ｆを参照して、次に、開示による方法の実施形態について説明する。この方法は、例えば、部品２０２を補修するために、部品２０２に金属クーポンを結合することを含んでいてもよい。図１６Ａ～Ｆは、開示の実施形態に係る方法の斜視図を示す。

【0075】

図１６Ａは、部品２０２の本体２０６に作成しているクーポン開口部２０４を示している。クーポン開口部２０４は、金属クーポン２００を受け取るように構成されている。クーポン開口部２０４は、任意の形状を有していてもよい。特定のアプリケーションでは、クーポン開口部２０４は、部品２０２の本体２０６の損傷した部分を取り除くことによって作成されるが、クーポン開口部２０４は、部品２０２の元のバージョン、例えば、部品２０２の残りの部分で製造するのが困難な場所でもよい。図示の非限定的な例では、クーポン開口部２０４は、ノズル１２６の後縁１８４にある。クーポン開口部２０４は、本明細書に記載されているように、アンカー２９４に対する任意の形態の第２のセクション２９６を用いて作成することができる。図１３Ａ～Ｃのものと同様の一例が、図１６Ａに示す。（注、図１６Ｂ～Ｆは、明確にするために、アンカー２９４の第１のセクション２９２及び第２のセクション２９６を示していない。第２のセクション２９６を含むクーポン開口部２０４は、現在公知の又は将来開発される任意の金属加工技術、例えば、切削、穴あけ、研削、放電加工などを使用して、既存の部品２０２に形成することができる。新製品の場合、第２のセクション２９６を備えたクーポン開口部２０４は、例えば、鋳造、積層造形などによって形成することができる。図１６Ａは、クーポン開口部２０４のモデルを適宜作成することも示している。モデル作成は、部品２０２の本体２０６に対するクーポン開口部２０４のデジタル化された表現をスキャンして作成するために、現在公知の又は将来開発される任意の３次元スキャナ（図示されていない、矢印を参照）を使用することを含んでいてもよい。部品のスキャン及びモデリングのプロセスは当技術分野でよく知られているため、読者が開示の顕著な側面に集中できるように、さらなる詳細は省略される。

【0076】

図５、図７Ａ～１４Ｂは、注目されたポロシティを有する多孔質領域３００を有する積層造形金属クーポン２００、及びアンカー２９４の第１のセクション２９２を示している。金属クーポン２００は、本明細書に記載の多孔質領域／部分領域及びアンカー２９４の任意のバージョンを用いて積層造形することができる。例えば、図７Ａは、単一のポロシティ（非中実）を有する成形金属クーポン２００も示し、図１０Ａは、第１の多孔質部分領域３１４Ａと第２のポロシティ部分領域３１４Ｂとの間、及びおそらくは第２の多孔質部分領域３１４Ｂの一部を含む可変ポロシティ部分領域３１４Ｄを有する成形金属クーポン２００も示している。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄは、第１の多孔質部分領域３１４Ａのポロシティから第２のポロシティ部分領域３１４Ｂのポロシティまで徐々に変化するポロシティを含んでいてもよい。前述のように、ポロシティの変化は、緩やか、段階的、又は漸進的であり得る。第１、第２、及び可変ポロシティの部分領域は、総体積に対する空洞空間体積の割合、細孔形状、細孔サイズ、細孔の数、及び細孔接続通路の特性の少なくとも１つの点で互いに異なる。積層造形は、多孔質金属クーポン２００（又は緻密又は中実領域）を製造するために、本明細書に記載の任意のＡＭプロセスを含んでいてもよい。積層造形は、ＡＭプリンタ２３２を制御することにより、金属クーポン２００の中実領域のうち多孔質領域３００を選択的に形成することを含んでいてもよい。積層造形は、アンカー２９４の第２のセクション２９６とクーポン開口部２０４のそれを一般的に一致させるように、又はクーポン開口部２０４のモデルに基づいてアンカー２９４の第２のセクション２９６とクーポン開口部２０４のニアネット形状を有する金属クーポン２００の製造を含んでいてもよい。本明細書中で使用されるように、「ニアネット形状」は、金属クーポン２００が所望の製造許容範囲内にあり、製造プロセスの指定された段階で、例えば、機械加工などの追加処理が全く又は最小限であることを示す。外装面への追加のテクスチャリング又は研磨が望ましい場合がある。金属クーポン２００が部品内に入ると、追加のコーティングが塗布してもよいことが認識される。金属クーポン２００は、ほぼネット形状に形成される場合、製造後に、クーポン開口部２０４に位置するときに、クーポン開口部２０４内の金属クーポン２００を結合するために必要な本体２０６の表面に非常に近い形状、例えば、選択されたろう材と、機械加工又は研削のような必要な仕上げ方法がないか、又は最小限に必要とされる形状を有することもできる。しかし、金属クーポン２００における多孔質領域３００の使用は、多孔質領域がより大きなギャップにもかかわらず、ろう材の把持及び保持を改善するため、ろう材のための狭いギャップを有する中実クーポンと比較して、より大きな継手ギャップ寸法の変動に対応する。アンカー２９４は、部品本体のクーポン開口部に対する金属クーポンの配置、位置合わせ、及び／又は保持を支援する。金属クーポン２００は、図１６Ｂ～Ｃにおける図８Ａの実施形態として積層造形されているが、本明細書に記載されている任意の形態をとってもよい。特定の配置が示されている間、第１及び第２のセクション２９２、２９６は位置を入れ替えることができることが認識される。すなわち、第１のセクション２９２は、部品２０２の本体２０６の金属クーポン２００及びクーポン開口部２０４のいずれかの中又は上に置くことができ、第２のセクション２９６は、部品２０２の本体２０６の金属クーポン２００及びクーポン開口部２０４の他方の中又は上に置くことができる。

【0077】

本開示の実施形態に従って、金属クーポン２００内の多孔質領域３００及び／又は１以上のポロシティ部分領域３１４の多孔質領域３１４のポロシティが制御される、すなわち、カスタマイズされた、金属クーポン２００を結合する後続のろう付けプロセス中に、その中のろう材の流れを制御するために、図３、図４及び図１６Ｄ～Ｆに示すように、部品２０２の本体２０６におけるクーポン開口部２０４。多孔質領域３００及び各部分領域３１４は、ポロシティに影響を与える前述の特性のいずれかの観点からカスタマイズしてもよい。さらに、多孔質領域３００及び／又は部分領域３１４の形状及び／又は位置を、所望に応じて材料を指向的にろう付けするように配置することができる。例えば、図７Ａにおいて、金属クーポン２００の全体が単一のポロシティを含んでおり、多孔質領域３００はろう材がその内部に均一に分布するようになっている。対照的に、図８Ａにおいて、金属クーポン２００は、金属クーポン２００の縁３０６付近に１つの多孔質部分領域３１４Ａを含んでおり、そこではクーポン開口部２０４（図３～４）と結合し、第１の多孔質部分領域３１４Ａに隣接する異なるポロシティを有する異なるポロシティ部分領域３１４Ｂ、例えば、縁３０６から遠位に結合する。このようにして、ろう材３１０は、各多孔質部分領域３１４において異なる方法で分布することになり、その結果、その異なる部分領域における金属クーポン２００の異なる物理的特性が生じることになる。より詳細には、任意の数の多孔質部分領域３１４を使用して、金属クーポン２００を含む部品２０２の少なくとも１つの物理的特性をカスタマイズ（作成）することができる、例えば、継手接着接着強度、クーポン強度、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、耐酸化性、サイクル疲労、熱伝導率、電気伝導率、表面粗さ、硬度、及び質量。可能性の非包括的なリストにおいて、金属クーポン２００は、金属クーポン２００の他の中実領域と比較して、その中のより多くのろう材を毛細管現象によって誘導するために、１つの部分領域３１４におけるより高いポロシティを含んでいてもよく、部品２０２の少なくとも１つの物理的特性を制御する。別の実施形態では、金属クーポン２００は、金属クーポン２００の他の中実領域と比較して、毛細管現象によってその中のろう材を少なくし、部品２０２の少なくとも１つの物理的特性を制御するために、１つの部分領域３１４におけるより低いポロシティを含んでいてもよい。他の実施形態では、金属クーポン２００は、金属クーポン２００の全体を集合的に構成する多孔質領域３００内の２以上の多孔質領域３００又は多孔質部分領域３１４を含んでいてもよい。多孔質領域３００又は部分領域３１４の任意の配置は、所望のろう材の流れ及び溶浸を作り出すことが可能である。

【0078】

ある実施形態では、積層造形は、金属クーポン２００における部品２０２の任意の様々な改良を形成すること、例えば、除去された損傷部品に以前に存在しなかった構造を含むことも含んでいてもよい。例えば、図１６Ｃに示すように、積層造形は、金属クーポン２００に冷却通路３２０を形成することを適宜含んでいてもよい。冷却通路３２０は、金属クーポン２００において、任意の方法で、例えば、その中の蛇行経路において、又は金属クーポン２００の外面３２２を通って延在することができる。任意の有利な内部構造変更は、金属クーポン２００で行うことができる。現在公知の又は将来開発される積層造形後の仕上げ加工は、金属クーポン２００に対して適宜実施してもよい、例えば、その滑らかな表面への研磨加工などである。しかし、有利なことに、本開示の教示は、積層造形後の材料に存在する残留応力に対処するために通常使用される他の仕上げ工程、例えば、ピーニング、熱処理、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）の必要性を排除する可能性がある。

【0079】

図１６Ｂ及び図１６Ｃは、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４における配置金属クーポン２００を示している。金属クーポン２００は、現在公知の又は将来開発される任意の方法で、例えば、ロボットアームを使用して、又は手動で、本体２０６のクーポン開口部２０４に配置することができる。本明細書に記載されるように、アンカー２９４は、金属クーポン２００をクーポン開口部２０４に保持する。より詳細には、アンカー２９４は、金属クーポン２００を本体２０６のクーポン開口部２０４に配置し、整列させ、及び／又は保持するように作用する。金属クーポン２００は、アンカー２９４が必要とする任意の方向にクーポン開口部２０４に挿入することができる。例えば、図１６Ｂ～Ｃに示すように、金属クーポン２００は、部品２０２の第１の側面３２６から第２の側面３２８に向けて挿入してもよい。他の場合、例えば図８Ａ～Ｃ実施形態のように、金属クーポン２００は、クーポン開口部２０４に長手方向にスライドしてもよい。金属クーポン２００を、アンカー２９４によって既に提供されているものを超えて一時的に所定の位置に保持するために必要な任意の技術、例えば、粘着テープを使用してもよい。

【0080】

図１６Ｄ～Ｅは、金属クーポン２００をろう材３１０で溶浸して、金属クーポン２００を本体２０６のクーポン開口部２０４に結合すること、すなわちろう付けプロセスを示す。ろう材３１０は、現在公知の又は将来開発される任意のろう付け組成物（例えば、限定されるものではないが、ＧＥ（Ａｌｓｔｏｍ）Ｂ１Ｐ、Ａｍｄｒｙ（商標）Ｄ１５、ＤＦ４Ｂ又はＢＲＢなど）を含んでいてもよく、その組成の一部を、以下の表に他のろう材組成と共に示す。

【0081】

【表1】

【0082】

溶浸は、現在公知の又は将来開発されるろう付けプロセス（例えば真空ろう付けシステム、誘導ろう付けシステム及び／又は不活性ガス雰囲気加熱システム及び関連技術の使用など）を含むことができる。ある非限定的な例では、ろう付けは、例えばろう材の塗工（図８Ｄ）及び加熱（図８Ｅ）を含んでいてもよく、毛細管現象によって金属クーポン２００の内部及び周囲に流入させる。

【0083】

溶浸は、ろう材３１０を、その第１のポロシティの特性に基づいて多孔質領域３００に注入する、例えば、少なくとも第１のポロシティの特性に基づく第１のポロシティ部分領域３１４Ａ及び少なくとも第２のポロシティ部分領域３１４Ｂに注入する。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄ（図１０Ａ）が存在する場合、溶浸は、ろう材３１０を移動させ、第１のポロシティの特性に基づいて第１のポロシティ部分領域３１４Ａを貫通して溶浸させ、可変ポロシティ部分領域３１４Ｄの特性に基づいて可変ポロシティ部分領域３１４Ｄを移動して溶浸させることを含む（例えば、ポロシティの勾配、階段状のポロシティ、とりわけ）、第２のポロシティ部分領域３１４Ｂを移動し、第２のポロシティの特性に基づいて溶浸する。

【0084】

多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂ、おそらく可変ポロシティ部分領域３１４Ｄの異なるポロシティは、異なるろう材３１０の流れと溶浸をもたらす。ろう付けプロセスの結果として、第１の多孔質部分領域３１４Ａと第２の多孔質部分領域３１４Ｂと、その中にろう材３１０が少なくとも１つの異なる物理的特性を有する。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄが存在する場合、それはおそらく第１及び第２のポロシティ部分領域３１４Ａ、３１４Ｂとは異なる物理的特性を有する。したがって、ろう付けプロセスの結果として、第１の多孔質部分領域３１４Ａ及び第２の多孔質部分領域３１４Ｂ（及びおそらく可変ポロシティ部分領域３１４Ｄ）は、その中にろう材３１０が部品２０２に含まれると、少なくとも１つの異なる物理的特性を有する。例えば、ろう材３１０が多いと、接合部密着強さが強くなり、延性が高くなり、熱伝導率又は電気伝導率が高くなり、酸化抵抗が大きくなる可能性があり、ろう材３１０が少ないと、表面粗さが少なくなり、硬度が低くなり、延性が高くなり、接合部密着強さが低くなり、熱伝導率又は電気伝導率が低くなり、又は酸化抵抗が低下する可能性がある。いずれにせよ、ろう材の量と異なる多孔質領域／部分領域のポロシティを制御することで、最終製品の物理的特性を制御することができる。一例では、第１の多孔質部分領域３１４Ａの第１のポロシティは、第２のポロシティ部分領域３１４Ｂの第２のポロシティよりも高くなる（すなわち、密度が低い）場合がある。この場合、溶浸は、第２の多孔質部分領域３１４Ｂよりも多くのろう材３１０を第１の多孔質部分領域３１４Ａに溶浸させることを含む。使用されるろう材３１０に応じて、他の要因の中でも、異なるポロシティは、部品２０２の少なくとも１つの物理的特性、例えば、すなわち、接合部接着剤強度、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、耐酸化性、熱伝導率、電気伝導性、表面粗さ、硬度、及び／又は質量のカスタマイズを可能にする。さらに、多孔質領域３００を使用するろう材３１０のマルチフローパスは、従来の狭いギャップ充填ろう付けプロセスと比較して、また狭いギャップろう付けに必要な厳しい製造公差のために、ろう付け接合部に沿った充填及び／又は空隙の不足の可能性を減少させる可能性がある。したがって、成分２０２は、その中に多孔質領域３００を有する金属クーポン２００の使用にもかかわらず、少なくとも９８％が中実であり得る。アンカー２９４は、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４に対する金属クーポン２００の配置、整列及び／又は保持を補助し、任意の継手の一部を形成し得る。

【0085】

ある実施形態では、異なるろう材３１０を金属クーポン２００の異なる部分に使用し、部品２０２における金属クーポン２００の結合及び部品２０２の領域の物理的特性のさらなるカスタマイズを提供する。例えば、図１７Ｃ及び図１７Ｄを参照すると、第１のろう材３１０Ａは、部品２０２の第１の部品又は側面３２６に使用してもよく、別のろう材３１０Ｂは、第１のろう材３１０Ａとは異なる、部品２０２の異なる部品又は側面３２８に使用してもよい。一例では、図３、図４及び図１７Ｃを参照すると、部品２０２の第１の部品又は側面３２６は、翼形部１５０，１７６の第１（凹面状正圧）側外壁１５２、１７８であってもよく、部品２０２の第２又は側面３２８は、翼１５０の第２（凸面状負圧）側外壁１５４、１８０であってもよい。１７６．異なる部品又は側面３２６、３２８上の異なる多孔質部分領域３１４に加えて、異なるろう材３１０Ａ、３１０Ｂは、それらの位置における部品２０２の予想される環境に合わせてカスタマイズすることができる。自明であろうが、様々な状況に対処するために可能なろう材及び／又は多孔質領域のバリエーションは計り知れない。

【0086】

本開示による方法の他の実施形態は、部品２０２用の金属クーポン２００を形成するだけを含んでいてもよい。この場合、図１６Ａに示すように、その方法は、部品２０２の本体２０６にクーポン開口部２０４のモデルを作成し、少なくともクーポン開口部２０４に密接にフィットするように金属クーポン２００を積層造形すること、例えば、クーポン開口部２０４のニアネット形状を有することを含む。本明細書に記載され、例えば、図８Ａ、図１０Ａ、図１１Ａに示すように、金属クーポン２００は、第１のポロシティを有する少なくとも第１のポロシティ部分領域３１４Ａ及び第１のポロシティとは異なる第２のポロシティ部分領域３１４Ｂを含んでいてもよい。金属クーポン２００は、本明細書に記載のアンカー２９４の任意の第１のセクション２９２も含んでいてもよい。異なる第１及び第２のポロシティは、ろう材３１０を使用してクーポン開口部２０４に金属クーポン２００を結合した後、異なる物理的特性を生じさせる。

【0087】

図１６Ｆは、部品２０２の任意の仕上げステップを例示するが、これらに限定されない、外装表面を平滑化し、余分なろう材を除去するための機械加工などを示している。上述したように、本開示の教示は、他の仕上げ工程、例えば、ピーニング、熱処理、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）などの必要性を排除する。

【0088】

図３、図４及び図１７Ａ～Ｄは、開示の実施形態に係る部品２０２の実施形態を示し、図１７Ａ－Ｄは、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４上の金属クーポン２００の拡大断面図を示す。図１７Ａは、単一の多孔質領域３００を有する金属クーポン２００を有する部品２０２を示し、図１７Ｂは、２以上の多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂを有する金属クーポン２００を有する部品２０２を示し、図１７Ｃは、２以上の層状多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂ及び異なるろう材３１０Ａ、３１０Ｂを有する金属クーポン２００を有する部品２０２を示し、図１７Ｄは、金属クーポン２００の異なる側面３２６、３２８と異なるろう材３１０Ａ、３１０Ｂの異なる側面３１４Ａ、３１４Ｂに２つの多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂを有する金属クーポン２００を持つ部品２０２を示している。

【0089】

部品２０２は、その内部にクーポン開口部２０４を有する本体２０６を含む。本明細書で述べたように、本体２０６は、部品２０２が使用される特定の産業用途のための任意の形態を有することができる。本明細書で用いる例では、本体２０６は、タービン回転ブレード１３２（図３）又はタービン静止ノズル１２６（図４）を含んでいてもよい。

【0090】

部品２０２は、積層造形（ＡＭ）金属クーポン２００も含む。金属クーポン２００は、例えば、図３及び図４のブレード１３２及びノズル１２６の翼形部１５０，１７６にそれぞれ示されているが、金属クーポン２００は、部品２０２の本体２０６の任意の部分に存在し得る。金属クーポン２００は、多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積との間のポロシティを有する多孔質領域３００を有する。本明細書に記載されるような他のポロシティもまた可能である。部品２０２は、ＡＭ金属クーポン２００及び本体２０６の一方又は上のセクション２９２、２９６、及びＡＭ金属クーポン２００及び本体２０６の他方の内部又は上にセクション２９２、２９６を含むアンカー２９４も含んでいてもよい。少なくともセクション２９２、２９６は、本体２０６のクーポン開口部２０４にＡＭ金属クーポン２００を協力して保持している。アンカー２９４は、図１７Ａに図１３Ａ～Ｄの実施形態の形態で示され、さもなければ図１７Ｂ～Ｄには図１０Ａ～Ｃ又は図１１Ａ～Ｃの実施形態の１つとして破線で示されている。本明細書に記載されている任意のアンカー２９４を使用することができる。例えば、図７Ａ～Ｄ、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１１Ａ～Ｃ、図１２Ａ～Ｄ及び図１３Ａ－Ｄに示すように、アンカー２９４の第１のセクション２９２は、細長い突起であってもよく、アンカー２９４の第２のセクション２９６は、第１のセクション２９２の細長い突起を受け入れるように構成された細長い開口部であってもよい。細長い突起と細長い開口部は、雄雌蟻継ぎ形状（図７Ａ～Ｄ）、雄雌多角形形状（図１１Ａ～Ｃ、図１２Ａ～Ｄ）、又は雄雌湾曲形状（図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１０Ａ～Ｃ及び図１３Ａ～Ｄ）のいずれかを補完していてもよい。長尺突起は、複数の長尺突起を含んでいてもよく、長孔は、各開口部が各々の長凸部を受け入れるように構成された複数の長尺開口部を含んでいてもよい。図１２Ａ、図１２Ｄ、図１３Ａ及び図１３Ｄに示すように、第１のセクション２９２は、ＡＭ金属クーポン２００（図示）及び本体２０６の一方の側面の側面の少なくとも一部又は部分的に第１の距離Ｄ１で延在し、第２のセクション２９６は、ＡＭ金属クーポン２００及び本体２０６の他方の側面に沿って第２の距離Ｄ２で延在してもよい。まとめると、第１及び第２の距離Ｄ１及びＤ２は、クーポン開口部２０４の厚さＴと同じ寸法である。第１及び第２の距離Ｄ１、Ｄ２は等しくてもよい。

【0091】

多孔質領域３００に関してさらに、多孔質領域は、図８Ａ～Ｃ、図９Ａ～Ｃ、図１０Ａ～Ｃ及び図１１Ａ～Ｃに関連して本明細書に記載されるように、第１のポロシティを有する少なくとも第１のポロシティ部分領域３１４を含んでいてもよい。部品２０２は、本体２０６のクーポン開口部２０４に連結金属クーポン２００のろう材３１０を含んでいる。ろう材３１０は、少なくともそのポロシティの特性に基づいて多孔質領域３００（及び任意の部分領域３１４）に溶浸する。図１７Ａに示すように、ろう材３１０は、少なくとも第１のポロシティの特性に基づいて第１の多孔質部分領域３１４Ａに溶浸する第１のセクション３３０を含む。図１７Ｂ及び図１７Ｄに示すように、金属クーポン２００は、さらに、第１のポロシティとは異なる第２のポロシティを有する１以上の第２のポロシティ部分領域３１４Ｂを含んでいてもよい。第１のポロシティは、総体積に対する空洞空間体積の割合、空隙形状、細孔サイズ、細孔の数、及び細孔接続通路の少なくとも１つの特性の点で、第２のポロシティと異なっていてもよい。本体２０６は、第１のポロシティ及び第２のポロシティのいずれとも異なる第３のポロシティを有してもよい。例えば、本体２０６は、第１のポロシティ及び第２のポロシティの両方よりも密度の高い第３のポロシティを有することができ、例えば、１００％中実であり得る。適宜、金属クーポン２００は、第１のポロシティ部分領域３１４Ａと第２のポロシティ部分領域３１４Ｂとの間（及びおそらくその一部を含む）可変ポロシティ部分領域３１４Ｄ（図１７Ｂの破線ボックスで示される）を含んでいてもよい。可変ポロシティ部分領域３１４Ｄは、第１と第２のポロシティの間で、例えば、段階的又は漸進的に、徐々にポロシティを変化させてもよい。図１７Ｂ中、異なる多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂは、金属クーポン２００において一方が他方の内側に層状になっている。図１７Ｄ中、異なる多孔質部分領域３１４Ａ、３１４Ｂは、金属クーポン２００の反対側にある（図１１Ａ～Ｃの実施形態のように）。

【0092】

図１７Ｂでは、ろう材３１０Ｂは、少なくとも第２のポロシティの特性に基づいて第２の多孔質部分領域３１４Ｂに溶浸する第２のセクション３３２を含む。ポロシティの「特性」とは、ポロシティが、ろう材容積、ポロシティ内のパターン、結晶化のような、様々な溶浸特性をもたらすことができることを示している。ただし、当技術分野で明らかなように、他の要因も、溶浸特性（ろう材の種類など）並びにろう付けプロセスの特性（温度、圧力、部品２０２の位置並びに／或いは金属クーポン２００のフォーマット及び配置など）に影響を与え得る。異なるポロシティの結果は、第１の多孔質部分領域３１４Ａ及びその中にろう材３１０を有する第２の多孔質部分領域３１４Ｂが、１以上の異なる物理的特性を有することである。ポロシティは、ポロシティがそれらの物理的特性に影響を与える可能性がある限り、それらの物理的特性を選択するようにカスタマイズできる。一例では、第１の多孔質部分領域３１４Ａの第１のポロシティは、第２の多孔質部分領域３１４Ｂの第２のポロシティよりも高くてもよい（すなわち、密度が低い）ことがあり、第１の多孔質部分領域３１４Ａは、第２の多孔質部分領域３１４Ｂよりも多くのろう材３１０を内部に含んでいる。別の例では、図１７Ｂに示す第１の多孔質部分領域３１４Ａは、本体２０６に接合するために構成された金属クーポン２００の縁３０６の少なくとも一部にあり、第２の多孔質部分領域３１４Ｂは、金属クーポン２００の内奥側にある。別の例では、図１７Ｄに示すように、第１の多孔質部分領域３１４Ａは金属クーポン２００の一方の縁３２６にあり、第２の多孔質部分領域３１４Ｂは金属クーポン２００の反対側３２８にある。このように、金属クーポン２００と部品２０２の異なる側面は、異なる物理的特性を有し得る。ノズル１２６又はブレード１３２の翼形部１５０，１７６に関しては、図３及び図４に示すように、翼形部の正圧側外壁１５２，１７８は、それぞれ翼形部の負圧側外壁１５４，１８０とは異なる物理的特性を有していてもよい。いずれにせよ、第２の多孔質部分領域３１４Ｂは、第１の多孔質部分領域３１４Ａに隣接していてもよい。或いは第２の多孔質部分領域３１４Ｂは、金属クーポン２００の縁３０６の少なくとも（別の）部分に隣接していてもよく、おそらくは第１の多孔質部分領域３１４Ａに隣接していてもよい。この配置は、図１７Ｂに示すように、金属クーポン２００の継手合密着強さの向上、ろう付け継手３３４での酸化の低減、又はろう付け継手３３４の熱伝導性の低減のため、ろう付け継手３３４の近くに配置されるろう材３１０を増やすことことが有利であることがある。本明細書に記載の物理的特性のいずれも、異なるポロシティ及び／又は異なるろう材に基づいてカスタマイズすることもできる。上述の通り、使用されるろう材３１０に応じて、ポロシティの差異によって、部品２０２の物理的特性（例えば、継手接着剤接着強度、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、耐酸化性、熱伝導率、電気伝導率、表面粗さ、硬度、及び／又は質量）をカスタマイズできるようにする

【0093】

図１７Ｄでは、ろう材３１０Ｂは、少なくとも第２のポロシティの特性に基づいて第２の多孔質部分領域３１４Ｂに溶浸する第２のセクション３３２も含む。図１７Ｄの例では、第１の多孔質部分領域３１４Ａは金属クーポン２００の縁３２６にあり、第２の多孔質部分領域３１４Ｂは金属クーポン２００の反対側３２８にある。このように、金属クーポン２００と部品２０２の異なる側面は、異なる物理的特性を有し得る。ノズル１２６又はブレード１３２の翼形部１５０，１７６に関しては、図３及び図４に示すように、翼形部の正圧側外壁１５２，１７８は、それぞれ翼形部の負圧側外壁１５４，１８０とは異なる物理的特性を有していてもよい。いずれにせよ、第２の多孔質部分領域３１４Ｂは、第１の多孔質部分領域３１４Ａに隣接していてもよい。この配置は、図１７Ｄに示すように、金属クーポン２００の接合接着強度を強化するために、側面３２６のろう付け継手３３４の近くにより多くのろう材３１０を配置することが有利であり得、又はろう付け継手３３４での酸化を少なくするか、又はろう付け継手３３４での熱伝導率を大きくすることができる。本明細書に記載されている物理的特性のいずれも、異なるポロシティ及び／又は異なるろう材に基づいてカスタマイズすることもできる。上述の通り、使用されるろう材３１０に応じて、ポロシティの差異によって、部品２０２の物理的特性（例えば、継手接着剤接着強度、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、耐酸化性、熱伝導率、電気伝導率、表面粗さ、硬度、及び／又は質量）をカスタマイズできるようにする

【0094】

図１７Ａ～図１７Ｄのいずれにおいても、アンカー２９４は、部品２０２の本体２０６のクーポン開口部２０４に対する金属クーポン２００の配置、整列及び／又は保持を補助する。ろう材３１０は、アンカー２９４の周囲及び／又はアンカー２９４に溶浸し、アンカー２９４は多孔質領域３００も含んでいる。

【0095】

上述の通り、金属クーポン２００は、部品２０２の本体２０６におけるクーポン開口部２０４のニアネット形状を有していてもよい。図１６Ｃに示すように、金属クーポン２００は、その内部に冷却通路３２０を適宜含んでいてもよい。１以上の冷却通路が、金属クーポン２００に画成され、金属クーポンの外面３２２を貫通していてもよい。

【0096】

本願では様々な多孔質領域３００又は部分領域３１４について特定の位置を例示しているが、様々な多孔質領域は、種々のろう材溶浸特性及び種々の物理的特性を部品２０２にもたらすため、どのように配置してもよい。

【0097】

本開示の実施形態は、図１～図２に示すように、タービンアセンブリ１１０を含むターボ機械１００（例えばタービンアセンブリ１１０）及び本明細書に記載されるような少なくとも１つの部品２０２も含んでいてもよい。部品２０２は、タービン静止ノズル１２６、タービン回転ブレード１３２、又はターボ機械１００の他の部品の形態をとることができる。金属クーポン２００は、新品又は補修部品に使用することができる。

【0098】

本開示は、様々な技術的及び商業的利点をもたらすが、その例を説明する。部品の補修に関して、積層造形では、カスタムフィット形状の金属クーポンをコスト効率よく作成することができ、損傷材料だけを取り除けばよい。多孔質領域は特定の領域で母金属合金の割合を高める（例えば＞６０％）ことができ、例えば予備焼結プリフォームに比べて改善された物理的特性が得られることがある。多孔質領域は、従来のようにろう材で囲まれた金属粒子と比較して、ろう材充填が強化された溶接／溶融粒子マトリックス（例えば超合金金属母材）をもたらすこともできる。多孔質領域を用いるろう材用の複数の流れ経路は、従来の狭い隙間を埋めるろう付けプロセスと比較して、ろう付け継手に沿った充填不足及び／又は空所の発生のおそれを低減させることができる。多孔質領域は、金属クーポン全体で様々なポロシティで形成することができ、ろう材の流れを高度にカスタマイズすることができる。多孔質領域は、ろう材用の隙間がせまい機械加工中実クーポンと比較して、継手空隙寸法の大きなばらつきにも対応する。本開示の教示を利用した補修は、従来のナローギャップろう付けプロセスよりも強力であり、特定の補修後の仕上げを必要とせず、予備焼結プリフォーム（ＰＳＰ）のような現行技術と比較して物理的特性が改善される。アンカーは、部品本体のクーポン開口部に対する金属クーポンの配置、整列、及び／又は保持、及び部品操作中の機械的保持を支援する。

【0099】

本明細書及び特許請求の範囲で用いる近似表現は、数量の修飾語であって、その数量が関係する基本的機能に変化をもたらさない許容範囲内で変動し得る数量を表すために適用される。したがって、「約」、「略」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されない。幾以上かの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。場合によっては、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。本明細書及び特許請求の範囲において、数値限定の範囲は互いに結合及び／又は交換可能である。かかる範囲は、前後関係等から別途明らかでない限り、その範囲に含まれるあらゆる部分範囲を特定しかつ包含する。範囲の特定の値に用いられる「約」は、上下限に適用され、その値を測定する機器の精度に依存する場合を除いて、記載された数値の±１０％を示すことがある。

【0100】

以下の特許請求の範囲において機能的記載によって特定された構成要素の対応する構造、材料、行為及び均等物は、特許請求の範囲に具体的に記載された他の構成要素と組合せて機能を発揮するあらゆる構造、材料又は行為を包含する。本開示の記載は、例示及び説明を目的としたものであり、網羅的なものでもなければ、開示された形態に限定するものでもない。本開示の技術的範囲及び技術的思想から逸脱せずに、数多くの修正及び変形が当業者には明らかであろう。本開示の実施形態は、本開示の原理及び実用的用途の説明として最も適しかつ当業者が様々な実施形態に関する開示内容及び特定の用途に適した様々な修正について理解できるように、選択して記載したものである。

【符号の説明】

【0101】

２００ 金属クーポン
２０２ 部品
２０４ クーポン開口部
２０６ 部品の本体
２９０ 積層造形金属部材
２９２ アンカーの第１のセクション
２９４ アンカー
３００ 多孔質領域
３１０ ろう材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図16E】

【図16F】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【外国語明細書】