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(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】P2025093861
(43)【公開日】2025-06-24
(54)【発明の名称】先端冷却通路を有するエアフォイルを修理する方法
(51)【国際特許分類】
F01D 25/00 20060101AFI20250617BHJP
F01D 5/20 20060101ALI20250617BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20250617BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20250617BHJP
B33Y 40/20 20200101ALI20250617BHJP
B33Y 40/10 20200101ALI20250617BHJP
B22F 10/20 20210101ALI20250617BHJP
B22F 10/66 20210101ALI20250617BHJP
B22F 10/38 20210101ALI20250617BHJP
B22F 5/04 20060101ALI20250617BHJP
B23K 26/34 20140101ALN20250617BHJP
B23K 26/21 20140101ALN20250617BHJP
【ＦＩ】
F01D25/00 X
F01D5/20
B33Y80/00
B33Y10/00
B33Y40/20
B33Y40/10
B22F10/20
B22F10/66
B22F10/38
B22F5/04
B23K26/34
B23K26/21 Z
【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 2024186502
(22)【出願日】2024-10-23
(31)【優先権主張番号】18/501,482
(32)【優先日】2023-11-03
(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】ホー チェク ベン、ジョージ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ターボ機械用のブレードの先端部を修理する新しいプロセスを提供する。
【解決手段】エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含む。前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外である。前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む。前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する。前記方法は、更に、前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップを含む。前記方法は、更に、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成することを含む。
【選択図】図１１
【解決手段】エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含む。前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外である。前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む。前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する。前記方法は、更に、前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップを含む。前記方法は、更に、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成することを含む。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外であり、前記方法は、
前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップ
を含む、方法。
前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップ
を含む、方法。
【請求項2】
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、
前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、
前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、請求項２に記載の方法。
前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、
前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、
前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記除去ステップが実行される前、及び前記付加製造するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記方法は、更に、
前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び
前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げるステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び
前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げるステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
付加製造は、付加製造システムを用いて実行され、前記付加製造システムは、付加溶接機及び制御システムに動作可能に接続された視覚システムを含み、前記方法は、更に、
前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記位置決めするステップは、前記除去するステップの後であって、前記付加製造するステップの前に実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分は設計仕様範囲外であり、前記方法は、
前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって延長セグメントを付加製造するステップ、
前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップと、及び
前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を再び開口するステップ
を含む、方法。
前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって延長セグメントを付加製造するステップ、
前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップと、及び
前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を再び開口するステップ
を含む、方法。
【請求項11】
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、
前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、更に、
前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、
前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、
前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び
前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、
前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップ
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
前記除去するステップが実行される前、及び前記付加製造するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、タービン部品のエアフォイルを修理する方法に関する。より具体的には、本開示は、先端冷却通路を有するタービン部品のエアフォイルを修理する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ターボマシンは、エネルギー伝達を目的として様々な産業及び用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、及び排気部を含んでいる。圧縮機部は、ガスタービンエンジンに流入する作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼部に供給する。圧縮された作動流体及び燃料（例えば、天然ガス）は燃焼部で混合され、燃焼室内で燃焼して高圧高温の燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは燃焼部からタービン部に流入し、燃焼ガスはタービン構成要素の周りで膨張して仕事を生成する。例えば、タービン部において燃焼ガスが膨張すると、例えば発電機に接続されたローターシャフトが回転し、電気を生成することができる。次に、燃焼ガスは、排気部を流れてガスタービンから排出される。
【0003】
タービンブレードは高温の燃焼ガスに取り囲まれており、したがって、タービンブレードの耐用年数を延ばすためには効果的に冷却することが必要である。タービンブレードのエアフォイルは中空であり、圧縮機と流体連通するように配置されており、圧縮機から加圧空気が出力され、エアフォイルを冷却するために使用することができる。エアフォイルの冷却は非常に複雑であり、さまざまな形式の内部冷却チャネル及び内部冷却部分、並びに冷却空気を排出させるためにエアフォイルの壁を貫通する冷却孔を使用して冷却を実現することができる。
【0004】
ブレードの先端部は冷却が特に困難である。ブレードの先端部は、タービンシュラウドに直接隣接しており、高温の燃焼ガスが先端部の隙間を流れるからである。従って、ブレードの内側を流れる空気の一部は、典型的には、先端部を流れて排出され冷却することができる。先端部は、典型的には、前縁と後縁との間の正圧面及び負圧面に沿うように形成された半径方向外向きに連続的に広がるように突出するエッジリブを含む。エッジリブは、ブレード周り囲の空力輪郭（aerodynamic contour）に沿っており、ブレードの空力効率（aerodynamic efficiency）に大きく貢献する。
【0005】
他の種類のロータ先端部のエッジは、浸食又は高温酸化の影響により、ターボマシンがしばらく使用された後で修理が必要になることがある。修理プロセスでは、通常、材料を先端部に追加して、その後、先端部を機械加工してタービンブレードの仕様に合うようにする。しかし、既知の修理方法では、この先端部の領域の溶接熱が強いため、先端部の冷却通路の周囲に亀裂が生じることがある。更に、既知の修理方法では、冷却孔を再び開ける際に、ドリル又はレーザが冷却通路の後壁に衝突し、バックストライクによる損傷が発生することがある。
【0006】
これらの考察から、当技術分野において、ターボ機械用のブレードの先端部を修理する新しいプロセスが望まれていることは明らかである。
【発明の概要】
【0007】
本開示による方法の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載される、以下の説明から明らかである、又は本技術の実施を通じて取得することができる。
【0008】
一実施形態によれば、タービン部品のエアフォイルを修理する方法が提供される。前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含む。前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外である。前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む。前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する。前記方法は、更に、前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップを含む。前記方法は、更に、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成することを含む。
【0009】
別の実施形態によれば、タービン部品のエアフォイルを修理する方法が提供される。前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含む。前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分は設計仕様範囲外である。前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む。前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路が、前記加工面の開口部まで延在する。前記方法は、更に、前記加工面及び前記開口部にわたって延長セグメントを付加製造するステップを含む。前記方法は、更に、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップを含む。前記方法は、更に、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を再び開口するステップを含む。
【0010】
本方法のこれらの特徴、態様及び利点並びに他の特徴、態様及び利点は、以下の記載及び特許請求の範囲を参照することにより、更に理解されるようになる。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する図面は、本技術の実施形態を示し、図面は、本明細書と共に、本技術の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0011】
当業者を対象とした本方法の完全かつ実施可能な開示（本システム及び本方法を製造する及び使用する最良の態様を含む）は、本明細書に記載されており、明細書では、以下の図が参照される。
【図1】本開示の実施形態によるターボマシンの概略図である。
【図2】本開示の例示的な態様によるタービン部品の斜視図を示す。
【図3】本開示の様々な態様によるタービン部品のエアフォイルの拡大図を示す。
【図4】本開示の様々な態様によるタービン部品のエアフォイルの拡大図を示す。
【図9】本開示の例示的な態様による例示的な付加製造システムの概略図を示す。
【図11】本開示の実施形態によるタービン部品のエアフォイルを修理する方法のフロー図を示す。
【図12】本開示の実施形態によるタービン部品のエアフォイルを修理する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、本発明の実施形態を詳細に言及し、実施形態の１つ又は複数の例を図面に例示する。各例は、技術を限定するのではなく、説明をする目的で提供されている。実際、当業者には、特許請求される技術の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本技術を修正及び変形できることは明らかである。例えば、ある実施形態の一部として図示された又は記載された特徴は、別の実施形態とともに使用して、更に別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に含まれるような修正及び変形をカバーすることが意図される。
【0013】
本明細書において、「例示的」という用語は、例、事例、あるいは例示という意味で用いられている。本明細書において「例示的」であるとされる実装形態は、必ずしも他の形態よりも好適であり有利であると解釈されるべきではない。本明細書において「例示的」として説明される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましい又は有利であると解釈されるものではない。更に、特に特定されない限り、本明細書に記載されるすべての実施形態は、例示的であると考えるべきである。
【0014】
発明を実施するための形態では、数字及び文字の符号を使用して、図面の特徴に言及している。図面及び明細書における同種類又は類似の符号は、本発明の同種類又は類似の部分を表すために使用されている。本明細書において、「第１」、「第２」、及び「第３」という用語は、構成要素どうしを区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図するものではない。
【0015】
「流体」という用語は、気体であってもよいし、液体であってもよい。「流体連通」という用語は、流路を画定する２つ以上の領域が、互いに結合され、流体が指定された領域間をつなぐ（即ち、流れる）ことができることを意味する。
【0016】
本明細書において、「上流（に）」（又は「前方（に）」）及び「下流（に）」（又は「後方（に）」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を表す。例えば、「上流（に）」は流体が流れて来る方向を表し、「下流（に）」は流体が流れて行く方向を表す。排気ディフューザアセンブリの場合、「上流（に）」はタービン部に最も近い方向を指し、「下流（に）」は排気ディフューザアセンブリの出口端を表す。
【0017】
「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に垂直である相対的な方向を表し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に平行及び／又は同軸である相対的な方向を表し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りに延びる相対的な方向を表す。
【0018】
近似を表す用語（「およそ」、「約」、「概ね」、及び「実質的に」など）は、指定された厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合や、構成要素及び／又はシステムを構築又は製造するための方法又は機械の精度に対応する場合がある。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合や、構成要素及び／又はシステムを構築又は製造するための方法又は機械の精度に対応する場合がある。例えば、近似を表す文言は、個々の値、値の範囲、及び／又は値の範囲を画定する端の値のいずれかにおいて、１％、２％、４％、５％、１０％、１５％、又は２０％のマージン内にあることを表す場合がある。角度又は方向の文脈で使用される場合、このような用語は、言及された角度又は方向より１０度大きい又は小さい範囲内の値を含む。例えば、「概ね垂直」は、垂直から任意の方向（例えば、時計回りの方向又は反時計回りの方向）に対して１０度以内の方向を含む。
【0019】
「結合され」、「固定され」、「に取り付けられ」などの用語は、本明細書で特段の記載が無い限り、直接的に結合されている、直接的に固定されている、又は直接的に取り付けられていることと、１つ又は複数の中間構成要素又は中間部分が介在することによって間接的に結合されている、間接的に固定されている、又は間接的に取り付けられていることの両方を表す。「直接的に結合され」、「直接的に固定され」、「直接的に取り付けられ」等の用語は、２つの構成要素が互いに接触するように結合され、中間構成要素又は中間部分が存在しないことを意味する。
【0020】
本明細書において「備える、含む、有する（comprise）」、「備えている、含んでいる、有している（comprising）」、「備える、含む、有する（include）」、「備えている、含んでいる、有している（including）」、「備える、含む、有する（has）」、「備えている、含んでいる、有している（having）」、又はそれらの用語の他の変形は、非排他的に包含することを意図している。例えば、特徴部分のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴部分のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていない他の特徴部分又はそのプロセス、方法、物品、又は装置に固有ではない他の特徴部分を含むことができる。更に、明示的に反対のことを定めていない限り、「及び／又は」は、「Ａが真（又は存在する）でＢが偽（又は存在しない）」、「Ａが偽（又は存在しない）でＢが真（又は存在する）」、及び「Ａ及びＢの両方が真（又は存在する）」のいずれかによって満たされる条件を表している。
【0021】
本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、範囲を限定する部分は、組み合わされ、交換され、そのような範囲は特定され、文脈又は文言が他のことを示していない限り、その範囲に含まれる全てのサブ範囲を含む。例えば、本明細書に開示される全ての範囲は、その範囲の端の値を含み、その端の値を独立して互いに結合することが可能である。
【0022】
ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の概略図を示しており、図示の実施形態では、ターボ機械はガスタービン１０である。産業用又は陸上用のガスタービンが図示され、本明細書に記載されているが、本開示は、特許請求の範囲に別段の定めがない限り、産業用及び／又は陸上用のガスタービンに限定されることはない。例えば、本明細書に記載された本発明は、任意の種類のターボ機械（例えば、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、又は船舶用ガスタービンであるが、これらに限定されることはない）で使用することができる。
【0023】
図示されているように、ガスタービンエンジン１０は一般に圧縮機部１２を含んでいる。圧縮機部１２は圧縮機１４を含んでいる。圧縮機部１２は、ガスタービンエンジン１０の上流端に配置された入口部１６を含んでいる。ガスタービンエンジン１０は、更に、圧縮機部１２の下流に配置された１つ又は複数の燃焼器２０を有する燃焼部１８を含んでいる。ガスタービンエンジン１０は、更に、燃焼部１８の下流にタービン部２２を含んでいる。シャフト２４は、ガスタービンエンジン１０内を概ね軸方向に延在している。
【0024】
圧縮機部１２は、一般に、複数のロータディスク２１と、各ロータディスク２１から半径方向外側に延在し、各ロータディスク２１に接続された複数のロータブレード２３とを含むことができる。各ロータディスク２１は、シャフト２４の、圧縮機部１２を貫通する上流部分に結合されてもよいし、シャフト２４の上流部分を形成してもよい。圧縮機部１２のロータブレード２３は、エアフォイルの形状を画定するターボ機械のエアフォイル（例えば、前縁、後縁、及び前縁と後縁との間に延在する側壁を有するエアフォイル）を含むことができる。更に、圧縮機部１２は、一連の圧縮段を画定するために、ロータブレードの間に配置されたステータベーンを含んでいる。ステータベーンは、圧縮機のケーシングから延在しており、圧縮機のケーシングに結合することができる。
【0025】
タービン部２２は、一般に、複数のロータディスク２７と、各ロータディスク２７から半径方向外側に延在し、各ロータディスク２７に相互接続されている複数のロータブレード２８とを含むことができる。各ロータディスク２７は、シャフト２４の、タービン部２２を貫通する部分に結合されてもよいし、シャフト２４の当該部分を形成してもよい。タービン部２２は、更に、シャフト２４の下流部分及びロータブレード２８を円周方向に取り囲む外側ケーシング３２を含んでいる。タービン部２２は、外側ケーシング３２から半径方向内側に延在する静止ノズル２６を含むことができる。ロータブレード２８及び静止ノズル２６は、ガスタービン１０の軸方向中心線３０に沿って段を形成するように交互に配置することができる。ロータブレード２８及び静止ノズル２６は、エアフォイルの形状を画定するタービン機械のエアフォイル（例えば、前縁、後縁、及び前縁と後縁の間に延在する側壁を有する）を含むことができる。
【0026】
動作においては、周囲空気３６又は他の作動流体が圧縮機１４の入口部１６に吸い込まれ、徐々に圧縮されて燃焼部１８に圧縮空気３８を供給する。圧縮空気３８は燃焼部１８に流入し、燃料と混合されて可燃混合物を形成する。可燃混合物は燃焼器２０の燃焼室４０内で燃焼され、これによって、燃焼ガス４２が生成し、燃焼ガス４２は燃焼室４０からタービン部２２に流入する。エネルギー（運動エネルギー及び／又は熱エネルギー）は、燃焼ガス４２からロータブレード２８に伝達され、シャフト２４を回転させて機械的な仕事を生じさせる。燃焼ガス４２はタービン部２２から出て、排気ディフューザ３４内に配置された複数の支柱４４を横切って排気ディフューザ３４内を流れる。
【0027】
ガスタービンエンジン１０は、軸方向中心線３０に沿って延びる軸方向Ａと、軸方向中心線３０に垂直な半径方向Ｒと、軸方向中心線３０の周りに延びる円周方向Ｃとを有する円筒座標系を定義することができる。
【0028】
図２を参照すると、本開示の例示的な態様によるタービン部品１００の斜視図が示されており、この図では、正圧側壁１０８の一部が切り取られて内部冷却通路１２０が示されている。例示的な実施形態では、タービン部品１００はタービンブレードとすることができる。しかし、他の実施形態では、タービン部品は、タービンベーン及び／又はタービンノズルとすることができる。タービン部品１００は、図１を参照して上述したガスタービン１０のタービン部２２のロータブレード２８と同様に構成することができる。図示されているように、タービン部品１００は、エアフォイル１０４とダブテール１０６との接合部に配置されたプラットフォーム１０２であって、燃焼ガスの半径方向内側流路の部分を画定するプラットフォーム１０２を含んでいる。
【0029】
エアフォイル１０４は、概ね凹状の正圧側壁１０８と、反対側の概ね凸状の負圧側壁１１０とを含むことができる。正圧側壁１０８及び負圧側壁１１０の各側壁は、前縁１１２と後縁１１４との間に延在することができる。更に、正圧側壁１０８及び負圧側壁１１０の各側壁は、プラットフォーム１０２におけるルート部１１６から先端部１１８まで半径方向（例えば、半径方向Ｒ）に延在している。エアフォイル１０４は、半径方向において、先端部１１８で終端することができる。このように、エアフォイル１０４は、先端部１１８から延在する先端シュラウドを含まなくてもよい。
【0030】
本開示の例示的な態様に従って、エアフォイル１０４は、正圧側壁１０８及び負圧側壁１１０から半径方向外側に延在する先端レール又はエッジレール１２２を含むことができる。先端レール１２２は、先端キャビティ１２４を画定し、エアフォイル１０４と同様の形状とすることができる。特に、先端キャビティ１２４は、先端レール１２２とフロア１２６とによって画定することができる。フロア１２６は、先端部１１８の半径方向内側に位置することができる。先端レール１２２は、フロア１２６から先端部１１８まで半径方向外側に延在することができる。
【0031】
多くの実施形態において、先端レール１２２は、正圧側部１２８及び負圧側部１３０を含むことができる。正圧側部１２８は正圧側壁１０８から半径方向外側に延在することができ、負圧側部１３０は負圧側壁１１０から半径方向外側に延在することができる。
【0032】
エアフォイル１０４内（例えば、正圧側壁１０８と負圧側壁１１０との間）に、内部冷却流路１２０を画定することができる。内部冷却流路１２０に供給される冷却空気は、任意の従来の方法で圧縮機部１２から取り出すことができる。エアフォイル１０４の内部は、冷却空気の効果を向上させるために、任意の構造（例えば、様々なタービュレータが形成された蛇行流路）を有することができる。内部冷却流路１２０からの冷却空気は、側壁１０８、１１０に画定されたフィルム冷却孔１３２及び／又は後縁１１４に画定された後縁排出孔１３４を流れて排出することができる。更に、先端レール１２２（正圧側部１２８及び／又は負圧側部１３０など）に少なくとも部分的に、１つ又は複数の先端冷却通路１３６を画定することができる。
【0033】
多くの実施形態では、図示されているように、先端レール１２２は、先端シェルフ１３８を画定することができ、先端シェルフ１３８はフロア１４０を含むことができる。先端シェルフは、先端レール１２２の正圧側部１２８に画定された凹部とすることができる。フロア１４０は、半径方向Ｒに対して概ね垂直とすることができる。フロア１４０は、複数のシェルフ出力部１４２を画定することができ、複数のシェルフ出力部１４２は、冷却空気を内部冷却流路１２０から半径方向Ｒに排出することができる。
【0034】
次に、図３及び図４を参照すると、各図は、本開示の様々な態様によるエアフォイル１０４の拡大図を示している。図示されるように、先端冷却通路１３６は、先端レール１２２において、正圧側部１２８及び／又は負圧側部１３０に画定することができる。更に、先端冷却通路１３６は等間隔に配置することができる。各先端冷却通路１３６は、エアフォイル１０４の半径方向において共通の高さ（又はスパン長）の約０％～約５％の範囲内に配置されるように、各先端冷却通路１３６を、エアフォイル１０４の半径方向において概ね同じ高さ（又はスパン長）に配置することができる。
【0035】
更に、図示のように、各先端冷却通路１３６を半径方向Ｒに細長くして、各先端冷却通路１３６の最長寸法が半径方向Ｒに概ね平行となるようにすることができる。具体的には、各先端冷却通路１３６を楕円の形状とすることができるが、他の形状も可能であり、他の形状も本開示の範囲内である。
【0036】
動作においては、先端レール１２２を含むエアフォイル１０４は、高温燃焼ガスに晒され、動作による振動、及び機械的な力を受け、したがって、エアフォイル１０４が設計仕様範囲から外れる恐れがある。具体的には、先端レール１２２は、先端レールの動きや燃焼ガスに晒されることによって、時間の経過に伴って材料が失われ、及び／又は時間の経過に伴って材料が歪み、それにより先端レール１２２が設計仕様範囲（この範囲は、ピーク効率が現れる範囲である）から外れる恐れがある。失われた材料及び／又は歪んだ材料は、付加製造プロセスを用いて除去され、再び製造することができる。更に詳細に後述するように、このプロセスは、先端冷却通路１３６の一部が露出するように先端レール１２２を加工停止線１５８まで機械加工すること、付加製造システムで新しい材料を追加すること、及び先端レールが設計仕様範囲内になるように新しい材料を機械加工することを含む。
【0037】
次に、図５～図８を参照すると、各図は、本開示の実施形態による、図３に示す線Ｃ－Ｃから見たエアフォイル１０４の概略断面図を示している。特に、図５～図８の各図は、修理プロセスの様々なステップにおけるエアフォイル１０４の断面図を示している。図５～図８に示されるように、エアフォイル１０４は、正圧側壁１０８及び負圧側壁１１０を含むことができる。エアフォイル１０４は、先端レール１２２を含み、先端レール１２２は、正圧側壁１０８から（例えば、半径方向に）延在する正圧側部１２８と、負圧側壁１１０から（例えば、半径方向に）延在する負圧側部１３０とを有することができる。先端レール１２２及びキャップ１２５（キャップ１２５はフロア１２６を画定する）は、先端キャビティ１２４を画定することができる。
【0038】
エアフォイル１０４内（例えば、正圧側壁１０８、負圧側壁１１０、及びキャップ１２５の間）に、内部冷却流路１２０を画定することができる。内部冷却流路１２０から先端冷却通路１３６が延在することができる。特に、先端冷却通路１３６は、端ぐり穴１４６と貫通孔１４８とを含むことができる。端ぐり穴１４６は、先端レール１２２に画定することができ、貫通孔は、先端レール１２２及び／又は正圧側壁１０８に画定することができる。貫通孔１４８は、内部冷却流路１２０から端ぐり穴１４６まで延在することができ、端ぐり穴１４６は、貫通孔１４８から、エアフォイル１０４の正圧側壁１０８における外面１５０まで延在することができる。更に、端ぐり穴１４６は、半径方向において貫通孔１４８よりも広がっている。エアフォイル１０４は、半径方向最外面１５３を含むことができ、端ぐり穴１４６は、（例えば、修理プロセスの前は）半径方向最外面１５３から半径方向に間隔を空けて離れている。端ぐり穴１４６は、貫通孔１４８よりも大きな直径を有することができる。図５～図８には、正圧側に画定された先端冷却通路１３６が図示されているが、先端冷却通路１３６は負圧側にも配置できることを理解されたい。
【0039】
図５は、摩耗した／歪んだ恐れのある先端部分１７２が除去されるように機械加工される前のタービン部品１００のエアフォイル１０４の断面図を示す。この状態では、エアフォイル１０４は、（図１を参照して上述したガスタービン１０などの）少なくとも１回の運転サイクルを受けて、先端レール１２２の先端部分１７２が摩耗して及び／又は歪んで、設計仕様範囲から外れている恐れがある。設計仕様範囲は、エアフォイル１０４のピーク効率範囲に対応することができる。すなわち、設計仕様範囲は、ガスタービン１０に実装されたときに燃焼ガスから最も多くのエネルギーを抽出する空力プロファイル及び／又は輪郭である。このように、本明細書に開示される修理方法では、有利なことに、摩耗した／歪んだ材料を除去し、レーザ堆積及び／又は付加製造によって新しい材料を追加することによって、エアフォイル１０４の先端レール１２２の先端部分１７２を設計仕様範囲に復元する。図５に示すように、先端冷却通路１３６の端ぐり穴１４６は、機械加工される前の半径方向の高さ１５２を画定している。機械加工される前の半径方向の高さ１５２は、エアフォイル１０４の外面１５０におけるの端ぐり穴１４６の開口部１５１において画定することができる。
【0040】
修理方法の例示的な実装態様によれば、本方法は、端ぐり穴１４６の一部が除去され、貫通孔１４８が残る（例えば、そのままで、機械加工されない）ように、先端レール１２２の先端部分１７２を（例えば、機械加工プロセス又はサブトラクティブプロセスによって）除去することを含むことができる。具体的には、本方法は、エアフォイル１０４の半径方向外側端部に加工面２２０（又は上面）が画定されるように、先端レール１２２の先端部分１７２を除去することを含むことができる。図６に示すように、先端部分１７２を除去した後、複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路１３６は、加工面２２０上の開口部１７０まで延在する（開口部は、例えば、加工面２２０によって少なくとも部分的に画定される）。より具体的には、図示のように、先端部分１７２を除去した後、端ぐり穴１４６が露出し、加工面２２０の開口部１７０まで延在する。
【0041】
図５に示すように、加工停止線１５８は、端ぐり穴１４６の機械加工される前の半径方向の高さ１５２の約半分に設定することができる。加工停止線１５８は、図３及び図４にも示されている。この線は、修理方法を実施する前の、先端冷却通路１３６の除去される部分を表すことができる。具体的には、加工停止線１５８の半径方向外側を除去することができる。加工停止線１５８は、半径方向Ｒに垂直な加工停止面の一部を形成することができる。
【0042】
加工停止線１５８は、機械加工される前の半径方向の高さ１５２の約４０％と約６０％との間の位置にすることができる。他の実施形態では、加工停止線１５８は、機械加工される前の半径方向の高さ１５２の約４５％と約５５％との間の位置にすることができる。特定の実施形態では、加工停止線１５８は、機械加工される前の半径方向の高さ１５２の約５０％の位置にすることができる。
【0043】
別の言い方をすれば、先端部分１７２が除去されると（例えば、機械加工されて除去されると）、端ぐり穴１４６の半径方向の残りの高さ１７４が残ることになる。半径方向の残りの高さ１７４は、開口部１５１における端ぐり穴１４６の半径方向の高さである。先端部分１７２が除去されると、半径方向の残りの高さ１７４は、機械加工される前の半径方向の高さ１５２の約４０％から約６０％の間の高さ、約４５％から約５５％の間の高さ、又は約５０％の高さとすることができる。
【0044】
図６は、先端レール１２２の先端部分１７２（例えば、加工停止線１５８の半径方向外側の先端レール１２２の部分）が除去された後のエアフォイル１０４を示している。この段階で、エアフォイル１０４は、加工面２２０（又は上面）を画定することができる。加工面２２０は、先端冷却通路１３６の端ぐり穴１４６の残りの部分が延在する開口部１７０を画定することができる。すなわち、先端レール１２２の摩耗した部分が除去された後、端ぐり穴１４６の残りの部分は、半径方向外側に加工面２２０の開口部１７０まで延在する。
【0045】
図５及び図６に示すように、端ぐり穴は、上部セグメント１７６（又は半径方向外側セグメント）及び底部セグメント１７８を含むことができる。上部セグメント１７６は、加工停止線１５８の半径方向外側にあり、底部セグメント１７８は、加工停止線１５８の半径方向内側にある。修理方法は、端ぐり穴１４６の上部セグメント１７６が除去され、端ぐり穴の底部セグメント１７８が加工面２２０の開口部１７０まで半径方向に延在するように、先端レール１２２の先端部分１７２を除去することを含むことができる。
【0046】
図５～図８に示すように、一部の実施態様では、エアフォイル１０４は、ガスタービン内での動作の結果として形成された１つ又は複数の欠陥１８０（図５に示す）、すなわち表面亀裂、を有する場合がある。このような実装形態では、修理方法は、欠陥１８０を溶接（例えば、手動溶接）して溶接された欠陥１８２（図６～図８）を生成することと、溶接された欠陥を先端レール１２２と面一に（例えば、先端レール１２２の外面と面一に）なるように滑らかにすることとを含むことができる。
【0047】
図７は、付加製造及び／又はレーザ堆積が行われた後のエアフォイル１０４を示しており、このエアフォイル１０４には、延長セグメント１６２の形態の新しい材料１６０が加えられている。延長セグメント１６２は、開口部１７０を超えるように広がることができる。延長セグメント１６２は、エアフォイル１０４の元の輪郭（例えば、エアフォイル１０４がガスタービンで使用される前の最初に製造されたときの輪郭）に粗く適合させることができるが、延長セグメント１６２は、先端レール１２２が設計仕様範囲に戻るように、追加で後加工を必要とする場合がある。延長セグメント１６２は、図９を参照して後述する付加製造システム２００によって、おいてエアフォイル１０４の加工面２２０に加えることができる。付加製造（又は印刷）後、端ぐり穴１４６は、印刷後の高さ１８６を画定することができ、印刷後の高さ１８６は、半径方向の残りの高さ１７４にほぼ等しい。端ぐり穴１４６の上部セグメントを再び開口させるために、後加工（ドリル加工、ボーリング加工、又は放電加工機の利用など）が必要となることがある。
【0048】
図８は、設計仕様範囲内の交換先端部分１８４が形成されるように後加工が実行された後のエアフォイル１０４を示す。交換先端部分１８４は、先端部分１７２の輪郭に概ね適合するが、摩耗／歪みは生じておらず、交換先端部分１８４は設計仕様範囲内である。後加工の間、新しい材料１６０は、エアフォイル１０４が設計仕様範囲内に戻るように、新しい材料１６０の一部が除去される、及び／又は、端ぐり穴１４６を再び開口させる。特に、修理方法には、延長セグメント１６２の一部を除去することによって、端ぐり穴１４６（例えば、端ぐり穴の上部セグメント）を再び開口させることが含まれる。除去された部分は、上部セグメント１７６のサイズ／形状に一致させることができ、延長セグメント１６２に、端ぐり穴１４６の新しい上部セグメント１７９が形成される。
【0049】
図９を参照すると、本開示の例示的な態様による、例示的な付加製造システム２００が示されている。図示されるように、付加製造システム２００は、視覚システム２０２と、付加溶接機２０４と、視覚システム２０２及び／又は付加溶接機２０４を制御するように動作可能に構成された制御システム２０６とを含む。視覚システム２０２及び付加溶接機２０４は、単一の一体型ユニットとして提供されてもよいし、別個の独立型ユニットとして提供されてもよい。視覚システム２０２及び付加溶接機２０４は、有線又は無線の通信回線を利用する通信インタフェースを通じて互いに動作可能に結合することができ、これにより視覚システム２０２と付加溶接機２０４との間を直接接続することができる。制御システム２０６は、１つ又は複数の制御システム２０６を含むことができる。例えば、単一の制御システム２０６が、視覚システム２０２及び付加溶接機２０４の動作を制御するように動作可能に構成されていてもよいし、別々の制御システム２０６が、視覚システム２０２及び付加溶接機２０４をそれぞれ制御するように動作可能に構成されていてもよい。制御システム２０６は、視覚システム２０２の一部として実現する、付加溶接機２０４の一部として実現する、及び／又は視覚システム２０２及び／又は付加溶接機２０４とは別個に提供される独立ユニットとして実現することができる。制御システム２０６は、有線又は無線の通信回線を利用する通信インタフェースを通じて、視覚システム２０２及び／又は付加溶接機２０４と動作可能に結合することができ、これによって、制御システム２０６と視覚システム２０２との間、及び／又は制御システム２０６と付加溶接機２０４との間を、直接接続することができる。例示的な付加製造システム２００は、任意選択で、ユーザインタフェース２０８及び／又は管理システム２１０を含むことができる。
【0050】
一部の実施形態では、制御システム２０６は、延長セグメントのＣＡＤモデルを決定し、延長セグメントのＣＡＤモデルに少なくとも部分的に基づいて１つ又は複数の印刷コマンドを生成する、及び／又は、１つ又は複数の印刷コマンドを送信し、印刷コマンドに少なくとも部分的に基づいて、付加溶接機２０４に延長セグメントを付加的に印刷させることができる。
【0051】
視覚システム２０２は、１つ又は複数の視野２１４のデジタル表現を含む画像データを取得するように動作可能に構成することができる適切な１つ又は複数のカメラ２１２又は他のマシン視覚デバイスを含むことができる。このようなデジタル表現は、デジタル画像又は画像と呼ばれることがあるが、本開示は、このようなデジタル表現を人間が視認可能な形態でレンダリングすることなく実施できることが理解される。しかし、一部の実施形態では、１つ又は複数の視野２１４のデジタル表現に少なくとも部分的に基づいて、視野２１４に対応する可視画像を、ユーザインタフェース２０８に表示することができる。
【0052】
付加製造システム２００は、視覚システム２０２によって、１つ又は複数の延長セグメントがそれぞれ付加的に印刷される１つ又は複数のワークピース２１６に関連する情報を得ることができる。特に、視覚システム２０２は、１つ又は複数のワークピース２１６を特定し及び定義し、付加溶接機２０４に命令をして、１つ又は複数の延長セグメントを、対応する１つ又は複数のワークピース２１６に、高精度で適切に印刷することができる。１つ又は複数のワークピース２１６は、それぞれのワークピース２１６の加工面（例えば上面）２２０が造形面２２２に位置合わせされた状態で、造形プレート２１８に固定することができる。
【0053】
視覚システム２０２の１つ又は複数のカメラ２１２は、２次元又は３次元の画像データ（視野２１４の２次元デジタル表現及び／又は視野２１４の３次元デジタル表現を含む）を取得するように構成することができる。加工面２２０と造形面２２２を位置合わせすることにより、１つ又は複数のカメラ２１２は、高品質な画像を得ることができる。例えば、１つ又は複数のカメラ２１２は、造形面２２２に調整された又は調整可能な焦点距離を有することができる。１つ又は複数のワークピース２１６の加工面２２０が造形面２２２に位置合わせされた状態で、１つ又は複数のカメラは、加工面２２０のデジタル画像を得ることができる。１つ又は複数のカメラ２１２は、造形プレート２１８に固定された１つ又は複数のワークピース２１６の全部又は一部を包含する視野２１４を有することができる。
【0054】
視覚システム２０２によって得られた画像データ（１つ又は複数のワークピース２１６のデジタル表現を含む）は、制御システム２０６に送信することができる。制御システム２０６は、視覚システム２０２によって取得された１つ又は複数の視野２１４の１つ又は複数のデジタル表現から、複数のワークピース２１６の各ワークピースの加工面２２０を決定し、次いで、複数のワークピース２１６のそれぞれのワークピースの加工面２２０の１つ又は複数の座標を決定するように構成することができる。１つ又は複数のデジタル表現に基づいて、制御システム２０６は、１つ又は複数の印刷コマンドを生成することができ、この印刷コマンドは付加溶接機２０４に送信され、付加溶接機２０４は、複数のワークピース２１６のそれぞれのワークピースに複数の延長セグメントを付加的に印刷することができる。１つ又は複数の印刷コマンドは、複数の延長セグメントが付加的に印刷され、複数の延長セグメントの各延長セグメントが、対応するワークピース２１６の加工面２２０に配置されるように構成することができる。
【0055】
付加溶接機２０４は、所望の付加製造技術を利用することができる。例示的な実施形態では、付加溶接機は、粉末床溶融（ＰＢＦ）技術（直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、又は選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）など）を利用することができる。一部の実施形態では、付加溶接機２０４は、粉末床の代わりに、又は粉末床に加えて、ワイヤ供給ロッドを使用することができる。更に、他の実施形態では、延長セグメントは、溶接トーチ及びワイヤロッドを用いて完全に手動で製造することができ、したがって、付加製造機２０４を必要としない場合がある。
【0056】
図９を参照すると、例示的な付加溶接機２０４は、粉末２２６の供給源を含む粉末供給チャンバ２２４と、造形チャンバ２２８とを含んでいる。造形チャンバ２２８には、１つ又は複数のワークピース２１６が固定された造形プレート２１８が配置されており、造形チャンバ２２８では、ワークピース２１６は、層ごとに積層印刷することができる。粉末供給チャンバ２２４は、システム２００が動作している間、粉末フロア２３２を上昇させる粉末ピストン２３０を含んでいる。粉末フロア２３２が上昇すると、粉末供給チャンバ２２４から、粉末２２６の一部が押し出される。
【0057】
リコータ２３４（ローラ又はブレードなど）は、作業面２３６を横断して、粉末２２６の一部を造形プラットフォーム２３８に押し出す。造形プレート２１８は、チャックシステム２４０で造形プラットフォーム２３８に固定され、造形プレート２１８を造形プラットフォーム２３８に及び／又は造形チャンバ２２８内に十分に高い精度で位置決めすることができる。造形プレート２１８を造形プラットフォーム２３８に固定する前に、ワークピース２１６を造形プレート２１８に固定することができる。リコータ２３４は、造形チャンバ２２８を粉末２２６で満たし、次いで、粉末２２６の薄層を、ワークピース２１６の上部近くの造形面２２２全体に順に分配して、ワークピース２１６の連続層を付加的に印刷する。例えば、粉末２２６の薄層は、厚さ約１０ミクロン～約１００ミクロン（例えば、厚さ約２０μｍ～約８０μｍ、厚さ約４０μｍ～約６０μｍ、厚さ約２０μｍ～約５０μｍ、厚さ約１０μｍ～約３０μｍ）とすることができる。造形面２２２は、粉末２２６から形成されるワークピース２１６の次の層に対応する平面を表す。
【0058】
ワークピース２１６に延長セグメントの層（例えば、界面層又は後続の層）を形成するために、エネルギー源２４２は、エネルギービーム２４４（レーザ又は電子ビームなど）を、造形面２２２に沿って粉末２２６の薄層に照射し、ワークピース２１６の上部に粉末２２６を溶融又は融着させる（例えば、層を加工面２２０に溶融又は融着させる、及び／又はその層に続く層を溶融する又は融着させる）。スキャナ２４６は、粉末２２６の層の、ワークピース２１６に溶融又は融着されるべき部分のみを溶融又は融着するように、ビームの経路を制御する。典型的には、ＤＭＬＭ、ＥＢＭ、又はＳＬＭシステムでは、粉末２２６は完全に溶融され、エネルギービーム２４４の通過によってそれぞれの層が溶融又は再溶融する。逆に、ＤＭＬＳ又はＳＬＳシステムでは、粉末２２６の層は焼結され、粉末２２６の粒子は一般に粉末２２６の融点に達することなく互いに融合する。粉末２２６の層がワークピース２１６に溶融又は融着した後、造形ピストン２４８が造形プラットフォーム２３８を一定量だけ下降させ、粉末２２６の次の層のための次の造形面２２２を画定し、リコータ２３４は造形面２２２の全体に粉末２２６の次の層を分配する。粉末２２６の連続層は、付加印刷プロセスが完了するまで、上記の方法でワークピース２１６に溶融又は融着することができる。
【0059】
図１０は、ワークピース２１６の加工面２２０を含む視野２１４のデジタル表現３００を示している。具体的には、図１０は、視野２１４のデジタル表現３００を示しており、視野２１４内では、ワークピース２１６がエアフォイル１０４の先端レール１２２の一部である。先端レール１２２のデジタル表現３００は、先端レール１２２から摩耗した材料を除去することによって先端冷却通路１３６が露出した後に、視覚システム２０２によって撮影され、デジタル表現３００の加工面２２０に複数の先端冷却通路１３６を見ることができる。例えば、エアフォイルが図６に示す状態のときに、エアフォイル１０４のデジタル表現３００を撮影することができ、この場合、加工面２２０に開口部１７０を見ることができる。
【0060】
視覚システム２０２は、制御システム２０６に、加工面２２０に関するデジタル表現３００を供給することができ、制御システム２０６は、加工面２２０の先端レール１２２の外側エッジに沿って、デジタル表現３００に複数のデジタルマーカ３０２を生成及び／又は位置決めすることができる。デジタルマーカ３０２は、制御システム２０６によって生成して位置決めしてもよいし、ユーザインタフェース２０８を用いてユーザによって手動で位置決めしてもよい。各デジタルマーカ３０２を滑らかな線で結んで、エアフォイル１０４のデジタルプロファイル３０４を作成することができる。デジタルマーカ３０２は、制御システム２０６及び／又は付加溶接機２０４に、加工面２２０におけるエアフォイル１０４のプロファイル３０４を供給することができる。その後、制御システム２０６は、粉末堆積及び／又はレーザがプロファイル３０４（例えば、デジタルマーカ３０２を結ぶ線の経路）を辿ることによって先端レール１２２に材料が追加されるように、付加溶接機２０４に命令することができる。デジタルマーカ３０２は、加工面２２０におけるエアフォイル１０４の外面１５０に配置されてもよい。具体的には、デジタルマーカ３０２は、複数の開口部１７０（すなわち、先端冷却通路１３６の端ぐり穴１４６。修理処置の初期に先端レール１２２が除去されているので、端ぐり穴１４６は加工面２２０に露出している）の間に位置決めすることができる。デジタルマーカ３０２は、２つの隣接する先端冷却通路１３６の間に位置決めすることができる。このようにデジタルマーカ３０２を位置決めすると、例えば、先端冷却通路１３６が見えていないと仮定した場合のプロファイル（例えば、先端冷却通路が溶接で閉じられていて見えていないと仮定すると、デジタルマーカ３０２を先端冷却通路に対して相対的に位置決めすることができない）よりも、エアフォイル１０４の更に正確なプロファイル３０４を生成することができるので、有利である。
【0061】
ここで図１１を参照すると、本主題の実施形態による、タービン部品のエアフォイルを修理する方法１１００の一実施形態のフロー図が示されている。一般に、本明細書では、図１～図１０を参照して上述したタービン部品１００、エアフォイル１０４、及び付加製造システム２００を参照して方法１１００を説明する。しかし、当業者は、開示された方法１１００が、一般に、任意のタービン部品で使用することができ、及び／又は、任意の他の適切なシステム構成を有する付加製造システムで使用できることを理解することができる。加えて、図１１は、図示すること及び説明することを目的として、特定の順序で実行されるステップが示されているが、本明細書で説明する方法は、特許請求の範囲に別段の定めがない限り、特定の順序又は配列に限定されるものではない。当業者であれば、本明細書で提供される開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される方法の様々なステップを、様々なやり方で省略する、再配置する、組み合わせる、及び／又は適合させることができることを理解する。破線のボックスは、方法１１００の任意選択のステップを示す。
【0062】
図１１に示すように、エアフォイルを修理する方法は、（１１０２）において、タービン部品のエアフォイルに対して溶接前の熱処理を実行することを含むことができる。これは、亀裂又は欠陥を溶接する前に、応力を緩和する又は水素を除去するために、エアフォイルを設定温度に加熱して、より良好な溶接品質を確保することを含むことができる。多くの実装態様では、方法１１００は（１１０４）においてエアフォイルに溶接前の蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）を実行することを含むことができる。溶接前のＦＰＩは肉眼では見えない欠陥を明らかにすることができる。このプロセスには、表面を洗浄すること、蛍光浸透剤を塗布すること、浸透液を一定時間浸透させること、余分な浸透剤を除去すること、及び紫外線検査を含むことができる。部品はＵＶライトで検査され、これによって、浸透剤が流れ込んだ亀裂が発見され、欠陥が明らかになる。
【0063】
例示的な実施態様では、方法１１００は、（１１０６）においてエアフォイルの先端部分を除去することを含むことができる。これにより加工面が形成され、この加工面に、交換先端部を付加製造することができる。（１１０６）における除去は、従来の機械加工プロセス（旋盤加工、フライス加工、ドリル加工、研削加工、ボーリング加工、ブローチ加工、放電加工（ＥＤＭ）、電子ビーム加工（ＥＢＭ）、レーザ切断、ウォータージェット切断、化学的機械加工、超音波機械加工、又は他の機械加工プロセスなど）を使用して実行することができる。
【0064】
ステップ１１０６の前又はステップ１１０６の後に、方法１１００は、（１１０８）において、エアフォイルの局所的な亀裂（又は欠陥）を手作業で溶接し、面一になるように滑らかに仕上げる（blending flush）ことを含むことができる。これは、エアフォイルの局所的な欠陥を溶接材料で充填し、滑らかに仕上げること（例えば、研削、サンディング、又は他の滑らかに仕上げる技術）を含むことができる。溶接された欠陥を面一に仕上げることにより、エアフォイルの表面と溶接された欠陥との間に確実に突起がないようにすることができる。
【0065】
多くの実施態様では、方法１１００は、（１１１０）において、エアフォイルの加工面に延長セグメントを付加製造することを含むことができる。これは、付加製造システム（図９を参照して上述した付加製造システム２００など）によって実行することができる。延長セグメントは、エアフォイルの除去された部分の輪郭とほぼ一致するが、エアフォイルを設計仕様範囲内に戻すためにいくつかの最終的な機械加工／滑らかな仕上げ（blending）が必要になる。このように、方法１１００は、（１１１２）において、延長セグメントを機械加工して、交換先端部分を形成することを含むことができる。（１１１２）における機械加工は、従来の機械加工プロセス（旋盤加工、フライス加工、ドリル加工、研削加工、ボーリング加工、ブローチ加工、放電加工（ＥＤＭ）、電子ビーム加工（ＥＢＭ）、レーザ切断、ウォータージェット切断、化学的機械加工、超音波機械加工、又は他の機械加工プロセスなど）を使用して実行することができる。更に、方法１１００は、（１１１４）において、交換先端部分をエアフォイル１０４と面一になるように滑らかに仕上げることを含むことができ、これにより、交換先端部分とエアフォイルとの間の接触する部分に突起が存在しないようにすることができる。滑らかに仕上げることには、サンディング又は他の技術を含むことができる。
【0066】
様々な実施態様において、方法１１００は、（１１１６）において、先端冷却孔を再び開口させることを含むことができる。例えば、除去するステップの間に、先端冷却孔は部分的に除去されたかもしれず、このため、付加製造するステップの間に、延長セグメントによって先端冷却孔が覆われる。したがって、先端冷却孔は、延長セグメントの一部を除去することによって再び開口することができる。延長セグメントの一部を除去することは、先端冷却孔を機械加工（ドリル又はボーリングなど）することを含むことができる。一部の実装態様において、先端冷却孔を再び開口させるために延長セグメントの一部を除去することは、ＥＤＭプロセスを使用することを含むことができる。その後、本方法は、（１１１８）において、基準ピンを用いて冷却孔の直径をチェックすることを含むことができる。例えば、これは、冷却孔の直径が確実に所望の範囲内になるように、冷却孔に基準ピンを挿入することを含むことができる。冷却孔の直径が確実に所望の範囲内ではない場合、冷却孔は追加の機械加工を必要とする。多くの実装態様では、方法１１００は、（１１２０）において、溶接後の熱処理を含むことができる。これは、エアフォイルを設定温度に加熱して応力を緩和することを含むことができる。最後に、方法１１００は、（１１２２）において、ステップ１１０４に関して上述した同様のプロセスを使用して、エアフォイルに対して溶接後の蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）を実行することを含む。
【0067】
図１２を参照すると、本主題の実施形態に従って、タービン部品のエアフォイルを修理する方法１２００の一実施形態のフロー図が示されている。一般に、本明細書では、図１～図１０を参照して上述したタービン部品１００、エアフォイル１０４、及び付加製造システム２００を参照して方法１２００を説明する。しかしながら、開示された方法１２００は、一般に、任意のタービン部品において使用することができる、及び／又は、他の適切なシステム構成を有する付加製造システムに関して使用できることを、当業者は理解することができる。加えて、図１２では、図示すること及び説明することを目的として、特定の順序で実行されるステップが示されているが、本明細書で説明する方法は、特許請求の範囲に別段の定めがない限り、特定の順序又は配列に限定されるものではない。当業者であれば、本明細書の開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される方法の様々なステップを様々なやり方で省略する、再配置する、組み合わせる、及び／又は適合させることができることを理解する。破線のボックスは、方法１２００の任意選択のステップを示す。
【0068】
方法１２００は、タービン部品のエアフォイルを修理する方法とすることができる。エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含む場合がある。タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けて、先端レールの先端部分が設計仕様範囲から外れている恐れがある。例えば、動作においては、先端レールを含むエアフォイルは、高温の燃焼ガスに晒され、動作による振動、及び機械的な力を受け、したがって、先端部分が設計仕様範囲から外れる恐れがある。具体的には、先端部分は、その動作や燃焼ガスに晒されることによって、時間の経過に伴って材料が失われ、及び／又は時間の経過に伴って材料が歪み、それにより先端レールの先端部分が設計仕様範囲（この範囲は、ピーク効率が現れる範囲である）から外れる恐れがある。
【0069】
方法１２００は、（１２０２）において、エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、先端レールの先端部分を除去することを含むことができる。その結果、先端部分を除去した後、複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路が、加工面の開口部まで延在する（例えば、一部の実装態様では全ての先端冷却通路が加工面の開口部まで延在し、他の実施態様では先端冷却通路の一部が加工面の開口部まで延在する）。多くの実装態様では、（１２０２）における除去するステップが実行される前は、複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、貫通孔から延在する端ぐり穴であって、半径方向において貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含んでいる。このような実装態様において、方法１２００は、端ぐり穴が加工面の開口部まで半径方向に延在するように、先端レールの先端部分を除去することを含むことができる。様々な実装態様において、方法１２００は、端ぐり穴の上部セグメントが除去され、端ぐり穴の下部セグメントが加工面の開口部まで半径方向に延在するように、先端レールの先端部分を除去することを含むことができる。
【0070】
より具体的には、除去ステップが実行される前は、端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを有している。そのような実施形態において、本方法は、端ぐり穴の半径方向の残りの高さが、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％と約６０％との間の高さ、約４５％と約５５％との間の高さ、又は約５０％の高さなど、になるように、先端レールの先端部分を除去することを含むことができる。
【0071】
例示的な実装態様では、方法１２００は、（１２０６）において、加工面及び開口部にわたって（又は、先端部分を除去した後に各先端冷却孔が露出される実施形態では全ての開口部にわたって）延長セグメントを付加製造することを含むことができる。多くの実装態様において、（１２０６）における付加製造は、付加製造システムを用いて行われる。付加製造システムは、付加溶接機に動作可能に接続された視覚システム、制御システム、及びユーザインタフェースを含むことができる。このような実施形態において、方法１２００は、（１２０４）において、除去するステップの後に、加工面のデジタル表現において、２つの隣り合う開口部の間にデジタルマーカを位置決めすることを含むことができる。デジタル表現は、視覚システムによって取得される。（１２０４）における位置決めは、ユーザがユーザインタフェースを使用して手動で行ってもよいし、制御システムにより自動的に行ってもよい。（１２０４）における位置決めは、（１２０２）における除去の後であって、（１２０６）における付加製造の前に実行することができる。例えば、デジタルマーカは、除去ステップが実行された後に位置決めすることができるが、その理由は、開口部が露出し、したがって視覚システムが開口部を認識できるからである。これは、付加製造するステップの精度及び正確さを向上させ、その結果、印刷された延長セグメントの欠陥を少なくすることができるので、有利である。
【0072】
様々な実施形態において、方法１２００は、（１２０８）において、延長セグメントを機械加工して、先端レールの設計仕様範囲内の交換先端部分を形成することを含むことができる。更に、方法１２００は、（１２１０）において、複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を（例えば、延長セグメントの一部を除去することによって）再び開口させることを含むことができる。
【0073】
重要なことには、例示的な実施態様では、（１２０２）における除去の前、及び（１２０６）における付加製造の前に、溶接材料が先端冷却通路（例えば、端ぐり穴及び／又は貫通孔）に配置されないようにする。これが有利なことは、開口部が加工面で見えるようになり、デジタルマーカを開口部に対して相対的に位置決めすることができ、その結果、延長セグメントを、より効率的に付加製造することができる。
【0074】
図１３は、例示的なコンピューティングシステム６００のブロック図を示す。コンピューティングシステム６００は、本明細書に開示された態様を実施するために使用することができる。コンピューティングシステム６００は、１つ又は複数のコンピューティングデバイス６０２を含むことができる。図９を参照して上述した制御システム２０６は、例えば、複数のコンピューティングデバイス６０２のうちの１つのコンピューティングデバイスと同じ又は同様の方法で構築され、動作することができる。
【0075】
図１３に示すように、１つ又は複数のコンピューティングデバイス６０２の各コンピューティングデバイスは、１つ又は複数のプロセッサ６０４及び１つ又は複数のメモリデバイス６０６を含むことができる。１つ又は複数のプロセッサ６０４は、任意の適切な処理デバイス（マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、又は他の適切な処理デバイスなど）を含むことができる。１つ又は複数のメモリデバイス６０６は、１つ又は複数のコンピュータ可読媒体（１つ又は複数の非一時的コンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、及び他のメモリデバイス（１つ又は複数のバッファデバイスなど）であるが、これらに限定されることはない）を含むことができる。
【0076】
１つ又は複数のメモリデバイス６０６は、１つ又は複数のプロセッサ６０４によってアクセス可能な情報（１つ又は複数のプロセッサ６０４によって実行可能なコンピュータ可読命令又はコンピュータ実行可能命令６０８を含む）を記憶することができる。命令６０８は、命令又は制御ロジックのセットとすることができ、命令又は制御ロジックのセットは、１つ又は複数のプロセッサ６０４によって実行されると、１つ又は複数のプロセッサ６０４に動作を実行させることができる。命令６０８は、任意の適切なプログラミング言語で記述されたソフトウェアとすることができる、又はハードウェアで実装することができる。一部の実施形態では、命令６０８は、１つ又は複数のプロセッサ６０４によって実行され、１つ又は複数のプロセッサ６０４に動作を実行させることができる。
【0077】
メモリデバイス６０６は、プロセッサ６０４によってアクセス可能なデータ６１０を記憶することができる。例えば、データ６１０は、本明細書に記載されているように、エンジンパラメータなどのセンサデータ、モデルデータ、ロジックデータなどを含むことができる。データ６１０は、本開示の例示的な実施形態による、１つ又は複数のテーブル、関数、アルゴリズム、モデル、方程式などを含むことができる。
【0078】
１つ又は複数のコンピューティングデバイス６０２は、例えば、付加製造システムの他のコンポーネントと通信するために使用される通信インタフェース６１２も含むことができる。通信インタフェース６１２は、１つ又は複数のネットワークと接続するための任意の適切なコンポーネント（例えば、送信機、受信機、ポート、コントローラ、アンテナ、又は他の適切なコンポーネントをなど）を含むことができる。
【0079】
本明細書で説明する技術は、コンピュータベースのシステムと、コンピュータベースのシステムによって実行されるアクションと、コンピュータベースのシステムに送信される情報及びコンピュータベースのシステムから送信される情報について言及している。当業者であれば、コンピュータベースのシステムが本来的に持つ柔軟性により、コンポーネント間のタスク及び機能について、可能であると考えられる多種多様な構成、組合せ、及び分割が可能であることを理解することができる。例えば、本明細書で説明されるプロセスは、単一のコンピューティングデバイスを使用して、又は組み合わせて動作する複数のコンピューティングデバイスを使用して、実装することができる。データベース、メモリ、命令、及びアプリケーションは、単一のシステムに実装する、又は複数のシステムに分散して実装することができる。
【0080】
様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面に示され、他の図面には示されていない場合があるが、これは単なる便宜上の理由によるものである。本発明の原理に従って、ある図面の任意の特徴は、他の図面の任意の特徴と組み合わせて言及する及び／又は特許請求の範囲に記載することができる
【0081】
ここに記載された説明は、実施例を用いて本発明（最良の態様を含む）を開示し、また、当業者が本発明を実施する（任意の装置又はシステムを製造すること及び使用すること、並びに組み込まれた任意の方法を実行することを含む）ことができるようにするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者に思い浮かぶ他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異なっていない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に異なっていない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
【0082】
本発明のさらなる態様は、以下の実施形態によって提供される。
［実施形態１］
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外であり、前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップを含む、方法。
［実施形態２］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態３］
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、実施形態１又は２に記載の方法。
［実施形態４］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップを含む、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態５］
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記付加製造するステップの後、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップを含む、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態６］
前記除去するステップが実行される前に、及び前記付加製造するステップが実行される前に、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態７］
前記方法は、更に、前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げるステップを含む、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態８］
付加製造は、付加製造システムを用いて実行され、前記付加製造システムは、付加溶接機及び制御システムに動作可能に接続された視覚システムを含み、前記方法は、更に、前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップを含む、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態９］
前記位置決めするステップは、前記除去するステップの後であって、前記付加製造するステップの前である、実施形態１～８のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１０］
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分は設計仕様範囲外であり、前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって延長セグメントを付加製造するステップ、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップと、及び前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を再び開口するステップを含む、方法。
［実施形態１１］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１２］
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、更に、前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、実施形態１～１１のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１３］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップを含む、実施形態１～１２のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１４］
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップを含む、実施形態１～１３のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１５］
前記除去ステップが実行される前、及び前記付加製造するステップの前は、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、実施形態１～１４のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１６］
前記方法は、更に、前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げることを含む、実施形態１～１５のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１７］
付加製造は、付加製造システムを用いて実行され、前記付加製造システムは、付加溶接機及び制御システムに動作可能に接続された視覚システムを含み、前記方法は、更に、前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップを含む、実施形態１～１６のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１８］
前記位置決めするステップは、前記除去するステップの後であって、前記付加製造するステップの前に実行される、実施形態１～１７のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１］
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分が設計仕様範囲外であり、前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面に延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップを含む、方法。
［実施形態２］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態３］
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、実施形態１又は２に記載の方法。
［実施形態４］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップを含む、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態５］
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記付加製造するステップの後、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップを含む、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態６］
前記除去するステップが実行される前に、及び前記付加製造するステップが実行される前に、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態７］
前記方法は、更に、前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げるステップを含む、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態８］
付加製造は、付加製造システムを用いて実行され、前記付加製造システムは、付加溶接機及び制御システムに動作可能に接続された視覚システムを含み、前記方法は、更に、前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップを含む、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態９］
前記位置決めするステップは、前記除去するステップの後であって、前記付加製造するステップの前である、実施形態１～８のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１０］
タービン部品のエアフォイルを修理する方法であって、前記エアフォイルは、複数の先端冷却通路を少なくとも部分的に画定する先端レールを含み、前記タービン部品は、少なくとも１回の運転サイクルを受けており、前記先端レールの先端部分は設計仕様範囲外であり、前記方法は、前記エアフォイルの半径方向外側端部において加工面が画定されるように、前記先端レールの先端部分を除去するステップであって、前記先端部分が除去された後、前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路は、前記加工面の開口部まで延在する、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって延長セグメントを付加製造するステップ、前記延長セグメントを機械加工して、前記先端レールの前記設計仕様範囲内の交換先端部分を形成するステップと、及び前記複数の先端冷却通路のうちの少なくとも１つの先端冷却通路を再び開口するステップを含む、方法。
［実施形態１１］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記除去するステップは、更に、前記端ぐり穴が前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップを含む、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１２］
前記除去するステップが実行される前は、前記端ぐり穴は、機械加工される前の半径方向の高さを画定し、前記除去するステップは、更に、前記先端レールの先端部分を除去して、前記端ぐり穴の半径方向の残りの高さを、機械加工される前の半径方向の高さの約４０％から約６０％の間の高さにするステップを含む、実施形態１～１１のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１３］
前記除去するステップが実行される前は、前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記端ぐり穴の上部セグメントが除去され前記端ぐり穴の下部セグメントが前記加工面の開口部まで半径方向に延在するように、前記先端レールの先端部分を除去するステップ、前記加工面及び前記開口部にわたって前記延長セグメントを付加製造するステップ、及び前記延長セグメントの、前記端ぐり穴の上部セグメントに対応する部分を除去して、前記端ぐり穴を復元するステップを含む、実施形態１～１２のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１４］
前記複数の先端冷却通路の各先端冷却通路は、貫通孔と、前記貫通孔から延在し、半径方向において前記貫通孔よりも広がっている端ぐり穴とを含み、前記方法は、更に、前記付加製造するステップの後に、前記延長セグメントの一部を除去することにより、端ぐり穴を再び開口するステップを含む、実施形態１～１３のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１５］
前記除去ステップが実行される前、及び前記付加製造するステップの前は、前記複数の先端冷却通路に溶接材料は配置されない、実施形態１～１４のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１６］
前記方法は、更に、前記先端レールの欠陥を溶接して、溶接された欠陥を生成するステップ、及び前記溶接された欠陥を前記先端レールと面一になるように滑らかに仕上げることを含む、実施形態１～１５のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１７］
付加製造は、付加製造システムを用いて実行され、前記付加製造システムは、付加溶接機及び制御システムに動作可能に接続された視覚システムを含み、前記方法は、更に、前記除去するステップの後に、前記加工面のデジタル表現において、２つの隣接する開口部の間にデジタルマーカを位置決めするステップを含む、実施形態１～１６のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
［実施形態１８］
前記位置決めするステップは、前記除去するステップの後であって、前記付加製造するステップの前に実行される、実施形態１～１７のうちのいずれかの実施形態に記載の方法。
【符号の説明】
【0083】
１２ 圧縮機部
１４ 圧縮機
１６ 入口部
１８ 燃焼部
２０ 燃焼器
２１ ロータディスク
２２ タービン部
２３ ロータブレード
２４ シャフト
２６ 静止ノズル
２７ ロータディスク
２８ ロータブレード
３０ 軸方向中心線
３２ 外側ケーシング
３４ 排気ディフューザ
３６ 周囲空気
３８ 圧縮空気
４０ 燃焼室
４２ 燃焼ガス
４４ 支柱
１００ タービン部品
１０２ プラットフォーム
１０４ エアフォイル
１０６ ダブテール
１１０ 圧側壁
１１２ 前縁
１１６ ルート部
１１８ 先端部
１２４ 先端キャビティ
１２５ キャップ
１２６ フロア
１２８ 圧側部
１３０ 圧側部
１３２ フィルム冷却孔
１３４ 後縁排出孔
１３６ 先端冷却通路
１３８ 先端シェルフ
１４０ フロア
１４２ シェルフ出力部
１４６ 端ぐり穴
１４８ 貫通孔
１５０ 外面
１５１ 開口部
１５２ 高さ
１５３ 外面
１５８ 加工停止線
１６０ 新しい材料
１６２ 延長セグメント
１７０ 開口部
１７２ 先端部分
１７４ 高さ
１７６ 上部セグメント
１７８ 底部セグメント
１７９ 新しい上部セグメント
１８０ 欠陥
１８２ 欠陥
１８４ 交換先端部分
１８６ 高さ
２０２ 視覚システム
２０６ 制御システム
２０８ ユーザインタフェース
２１０ 管理システム
２１２ カメラ
２１４ 視野
２１６ ワークピース
２１８ 造形プレート
２２２ 造形面
２２４ 粉末供給チャンバ
２２６ 粉末
２２８ 造形チャンバ
２３０ 粉末ピストン
２３２ 粉末フロア
２３４ リコータ
２３６ 作業面
２３８ 造形プラットフォーム
２４０ チャックシステム
２４２ エネルギー源
２４４ エネルギービーム
２４６ スキャナ
２４８ 造形ピストン
３００ デジタル表現
３０２ デジタルマーカ
６００ コンピューティングシステム
６０２ コンピューティングデバイス
６０４ プロセッサ
６０８ 命令
６１０ データ
６１２ 通信インタフェース
１１００ 方法
１１０４ ステップ
１１０６ ステップ
１２００ 方法
１４ 圧縮機
１６ 入口部
１８ 燃焼部
２０ 燃焼器
２１ ロータディスク
２２ タービン部
２３ ロータブレード
２４ シャフト
２６ 静止ノズル
２７ ロータディスク
２８ ロータブレード
３０ 軸方向中心線
３２ 外側ケーシング
３４ 排気ディフューザ
３６ 周囲空気
３８ 圧縮空気
４０ 燃焼室
４２ 燃焼ガス
４４ 支柱
１００ タービン部品
１０２ プラットフォーム
１０４ エアフォイル
１０６ ダブテール
１１０ 圧側壁
１１２ 前縁
１１６ ルート部
１１８ 先端部
１２４ 先端キャビティ
１２５ キャップ
１２６ フロア
１２８ 圧側部
１３０ 圧側部
１３２ フィルム冷却孔
１３４ 後縁排出孔
１３６ 先端冷却通路
１３８ 先端シェルフ
１４０ フロア
１４２ シェルフ出力部
１４６ 端ぐり穴
１４８ 貫通孔
１５０ 外面
１５１ 開口部
１５２ 高さ
１５３ 外面
１５８ 加工停止線
１６０ 新しい材料
１６２ 延長セグメント
１７０ 開口部
１７２ 先端部分
１７４ 高さ
１７６ 上部セグメント
１７８ 底部セグメント
１７９ 新しい上部セグメント
１８０ 欠陥
１８２ 欠陥
１８４ 交換先端部分
１８６ 高さ
２０２ 視覚システム
２０６ 制御システム
２０８ ユーザインタフェース
２１０ 管理システム
２１２ カメラ
２１４ 視野
２１６ ワークピース
２１８ 造形プレート
２２２ 造形面
２２４ 粉末供給チャンバ
２２６ 粉末
２２８ 造形チャンバ
２３０ 粉末ピストン
２３２ 粉末フロア
２３４ リコータ
２３６ 作業面
２３８ 造形プラットフォーム
２４０ チャックシステム
２４２ エネルギー源
２４４ エネルギービーム
２４６ スキャナ
２４８ 造形ピストン
３００ デジタル表現
３０２ デジタルマーカ
６００ コンピューティングシステム
６０２ コンピューティングデバイス
６０４ プロセッサ
６０８ 命令
６１０ データ
６１２ 通信インタフェース
１１００ 方法
１１０４ ステップ
１１０６ ステップ
１２００ 方法
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【外国語明細書】