(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】
(24)【登録日】2023-07-14
(45)【発行日】2023-07-25
(54)【発明の名称】断熱のためのコーティング捕捉機構を有するターボ機械構成要素
(51)【国際特許分類】
F02C 7/00 20060101AFI20230718BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20230718BHJP
F01D 5/18 20060101ALI20230718BHJP
F01D 9/02 20060101ALI20230718BHJP
B33Y 80/00 20150101ALI20230718BHJP
【ＦＩ】
F02C7/00 D
F01D25/00 X
F01D5/18
F01D9/02 102
F02C7/00 C
F01D25/00 L
B33Y80/00
【請求項の数】
9
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019074514
(22)【出願日】2019-04-10
(65)【公開番号】P2019218945
(43)【公開日】2019-12-26
【審査請求日】2022-04-01
(31)【優先権主張番号】16/014,092
(32)【優先日】2018-06-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】ジョナサン・ドゥワイト・ベリー
(72)【発明者】
【氏名】スリカーンス・チャンドルドゥ・コッティリンガム
【審査官】北村 一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２０６１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２７０２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５２５４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０３５１６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｄ １／００－１１／２４
Ｆ０２Ｃ １／００－ ９／５８
Ｆ２３Ｒ ３／００－ ７／００
Ｆ０１Ｄ １３／００－１５／１２；２３／００－２５／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ターボ機械構成要素（２００）であって、当該ターボ機械構成要素（２００）が、
ターボ機械（２）の高温ガス経路セクション（２０４）内に配置される外表面（２０８）を有する本体（２０２）と、
前記本体（２０２）の外表面（２０８）上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械（２）の高温ガス経路セクション（２０４）と熱的に連通しているコーティング捕捉機構（２１０）とを備えており、前記コーティング捕捉機構（２１０）が、
前記本体（２０２）の外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）が前記第２の部材（２１４）を前記本体（２０２）の外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、
前記第１の部材（２１２）と第２の部材（２１４）の間に配置される凹み部（２１６）、及び
前記コーティング捕捉機構（２１０）内に形成される冷却通路（２２２）
を含んでおり、前記冷却通路（２２２）が、前記本体（２０２）の内部（２２６）に流体連結された入口（２２４）と、前記第１の部材（２１２）の少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）又は前記第２の部材（２１４）の少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を介して流体連結された出口（２２８）とを含む、ターボ機械構成要素（２００）。
【請求項2】
前記コーティング捕捉機構（２１０）及び前記本体（２０２）がそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項3】
前記本体（２０２）及び前記コーティング捕捉機構（２１０）上に設けられる表面コーティング（２３０）をさらに備え、前記表面コーティング（２３０）が、前記本体（２０２）の外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）、及び前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層（２３２）であって、前記ベースコーティング層（２３２）が、前記コーティング捕捉機構（２１０）の凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層（２３２）と、
前記ベースコーティング層（２３２）上に配置される第１の遮熱コーティング層（２３４）と、
前記第１の遮熱コーティング層（２３４）上に配置される第２の遮熱コーティング層（２３６）と
を含む、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項4】
前記ベースコーティング層（２３２）、前記第１の遮熱コーティング層（２３４）及び前記第２の遮熱コーティング層（２３６）がそれぞれ、異なる材料組成を有する、請求項３に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項5】
前記コーティング捕捉機構（２１０）が、前記本体（２０２）の外表面（２０８）に対して非垂直角度（θ）で、前記本体（２０２）から外向きに延在している、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項6】
前記本体（２０２）が、前記ターボ機械（２）の高温ガス経路セクション（２０４）内に配置されるノズル又は回転ブレードの一部を備える、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項7】
前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の部材（２１２）が円錐ピラミッド状又は円錐台形状であり、前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の部材（２１４）が回転楕円体状である、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項8】
前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の部材（２１２）と前記本体（２０２）の外表面（２０８）との間に介在する接着接合部をさらに備える、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【請求項9】
前記コーティング捕捉機構（２１０）の凹み部（２１６）が、前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の部材（２１２）及び第２の部材（２１４）の部分よりも狭い幅を有する、請求項１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概してコーティング捕捉機構を有するターボ機械構成要素に関し、さらに、断熱のためのコーティング捕捉機構を有するターボ機械構成要素上にコーティングを形成し、かつ施す方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の金属構成要素の製造は、一般に、材料のスラブからある領域をフライス削りまたは切断してから、その切断された材料に加工および修正を行うことにより、部品を作製するプロセスを含み、これについてはコンピュータモデルを使用して、たとえばドラフティングソフトウェアで事前にシミュレートすることができる。金属から形成することができる製造構成要素としては、たとえば航空機エンジンまたは発電システムなどのターボ機械内に設置するための、翼形部構成要素が挙げられる。付加製造（ＡＭ）は、材料の除去ではなく、材料の連続的な層形成により構成要素を作製するさまざまなプロセスを含む。そのため、付加製造では、いかなる種類の工具、金型または固定具も使用することなく、かつ材料をほとんどまたは全く無駄にすることなく、複雑な幾何学的形状を形成することができる。材料の固体ビレットから構成要素を切削するにあたり、その大半を切断して廃棄する代わりに、付加製造に使用される材料と言えば、構成要素を成形するために必要となる材料のみである。付加製造技法は通常、形成予定の構成要素の三次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルを取得するプロセスと、この構成要素を、たとえば１８～１０２マイクロメートル厚の層に電子的にスライスするプロセスと、ベクトル、画像または座標を含む、これらの層それぞれの二次元画像でファイルを作成するプロセスとを含む。次いで、構成要素を異なる種類の付加製造システムによって作製することができるように、ファイルを変換する準備ソフトウェアシステムに、このファイルをロードしてもよい。三次元印刷、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、および直接デジタル製造（ＤＤＭ）という付加製造の形式では、材料層を選択的に分与し、焼結し、形成し、堆積させるなどして構成要素を形成している。
【0003】
直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）（選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）とも呼ばれる）などの金属粉末付加製造技法では、金属粉末層を連続的に溶融させて、構成要素を形成している。より具体的には、金属粉末床上のアプリケータを使用して微細な金属粉末層を均一に分与した後、これらを連続的に溶融させる。各アプリケータは、金属、プラスチック、セラミック、炭素繊維またはゴム製のチップ、ブラシ、ブレードまたはローラの形態をとり、金属粉末をビルドプラットフォーム上に均一に広げるアプリケータ要素を含む。金属粉末床は、垂直軸に沿って移動させることができる。精密に制御された雰囲気を有する処理チャンバで、本プロセスを行っている。ひとたび各層が形成されると、金属粉末を選択的に溶融させることによって、構成要素の幾何学的形状の二次元スライスをそれぞれ溶融させることができる。この溶融を１００ワットのイッテルビウムレーザなどの高出力溶融ビームによって実行することにより、金属粉末を完全に溶接（溶融）して固体金属を形成する。この溶融ビームはＸ－Ｙ方向に移動または偏向され、金属粉末を完全に溶接（溶融）して固体金属を形成するのに十分な強度を有する。続けて二次元層を形成するごとに金属粉末床を引き下げてもよく、また構成要素が完全に形成されるまで、本プロセスを繰り返す。
【0004】
ターボ機械において静止かつ回転するが、ただし作製済みであるさまざまな構成要素を、ターボ機械内に配置する前に耐熱材料で被覆してもよい。従来方式で設計されている構成要素およびコーティング材は技術的リスクを伴うものであり、これらにおいては運転中、構成要素が有する高温に対する耐性が低下する恐れがある。そのような危険の１つとして挙げられるのは、構成要素の外表面上において耐熱性コーティングの剥離が発生することである。剥離とは、構成要素の一部から耐熱性コーティングが望ましくない形態ではがれてしまうことを指す。剥離の危険性は、高温の流体に最もさらされることになる構成要素の端部領域で最大となる。剥離を防止するために過去に試みられたこととしては、たとえば、表面コーティングの一部を固定するために、構成要素の表面にピンまたは他の固定具を形成することが挙げられる。しかしながら、これらを試みたとしても、とりわけ剥離が生じた後に、構成要素の外部から構成要素の基材に対して熱を伝達する能力が制限される結果を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許第９６０５５５５号明細書
【発明の概要】
【0006】
本開示の第１の態様は、ターボ機械の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション内に配置される外表面を有する本体と、前記本体の前記外表面上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械の前記ＨＧＰセクションと熱的に連通しているコーティング捕捉機構であって、前記コーティング捕捉機構は、前記本体の前記外表面上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第１の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第１の部材、前記第１の部材上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第２の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第２の部材であって、前記第１の部材は前記第２の部材を前記本体の前記外表面から隔離している、第２の部材、および前記第１および第２の部材間に配置される凹み部を含む、コーティング捕捉機構とを備えるターボ機械構成要素を提供する。
【0007】
本開示の第２の態様は、ターボ機械の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション内に配置するための外表面を有するターボ機械構成要素と、前記ターボ機械構成要素の前記外表面上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械の前記ＨＧＰセクションと熱的に連通しているコーティング捕捉機構であって、前記コーティング捕捉機構は、前記ターボ機械構成要素の前記外表面上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第１の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第１の部材、前記第１の部材上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第２の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第２の部材であって、前記第１の部材は前記第２の部材を前記ターボ機械構成要素の前記外表面から隔離している、第２の部材、および前記第１および第２の部材間に配置される凹み部を含む、コーティング捕捉機構と、前記ターボ機械構成要素の前記外表面、前記コーティング捕捉機構の前記第１の部材における前記少なくとも１つの側壁、および前記コーティング捕捉機構の前記第２の部材における前記少なくとも１つの側壁上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層であって、前記ベースコーティング層は、前記コーティング捕捉機構の前記凹み部内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層、および前記ベースコーティング層上に配置される少なくとも１つの遮熱コーティング（ＴＢＣ）層を含む、表面コーティングとを備える装置を提供する。
【0008】
本開示の第３の態様は、ターボ機械構成要素にコーティングを施す方法であって、前記方法は、ターボ機械の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション内に配置するための前記ターボ機械構成要素の外表面上に、コーティング捕捉機構を形成するプロセスであって、前記コーティング捕捉機構は、前記ターボ機械構成要素の前記外表面上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第１の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第１の部材、前記第１の部材上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構の第２の外周を画定している少なくとも１つの外側側壁を有する第２の部材であって、前記第１の部材は前記第２の部材を前記ターボ機械構成要素の前記外表面から隔離している、第２の部材、および前記第１および第２の部材間に配置される凹み部を含む、プロセスと、前記ターボ機械構成要素および前記コーティング捕捉機構上に表面コーティングを形成し、これにより、前記表面コーティングの少なくとも一部が前記コーティング捕捉機構の前記凹み部内に設けられるようにするプロセスとを含む、方法を提供する。
【0009】
本開示の例示的な態様を、本明細書に記載している課題および／または述べていない他の課題を解決するように構成している。
【0010】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示のさまざまな実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示のさまざまな態様の以下の詳細な説明からより容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ガスタービンシステムの形態をとる高温ガス経路（ＨＧＰ）構成要素を有する例示的な産業機械の概略図である。
【図2】本開示の実施形態による、ターボ機械構成要素を表すコードを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含む、付加製造システムおよびプロセスのブロック図を示す。
【図3】本開示の実施形態による、コーティング捕捉機構を有するターボ機械構成要素の一実施形態の斜視図を示す。
【図4】本開示の実施形態による、コーティング捕捉機構を有するターボ機械構成要素の外表面の拡大斜視図を示す。
【図5】本開示の実施形態によるコーティング捕捉機構の斜視図を示す。
【図6】本開示の実施形態によるコーティング捕捉機構のＸ－Ｚ平面における断面図を示す。
【図7】本開示の実施形態による、ターボ機械構成要素上のコーティング捕捉機構および表面コーティングのＸ－Ｙ平面における断面図を示す。
【図8】本開示の実施形態による、表面に接着結合されたコーティング捕捉機構のＸ－Ｙ平面における側面図を示す。
【図9】本開示の実施形態による、ターボ機械構成要素の外表面から非垂直に延在するコーティング捕捉機構のＸ－Ｙ平面における側面図を示す。
【図10】本開示の実施形態による、それぞれが中空内部を有するコーティング捕捉機構のＸ－Ｙ平面における側面図を示す。
【図11】本開示の実施形態による、ターボ機械構成要素にコーティングを施す際の例示的なフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
なお、本開示の図面は縮尺通りではない。これらの図面は本開示の典型的な態様のみを示すものとし、したがって本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。これらの図面においては、図面間で同一の符号を付与することによって同一の要素を示している。
【0013】
上記のとおり、本開示は、剥離に抵抗し、かつターボ機械の運転中にさらなる冷却をもたらすコーティング捕捉機構を有する、ターボ機械構成要素を提供する。コーティング捕捉機構がそれぞれ、ターボ機械翼形部の本体に対して熱伝導性をもたらしながら、ターボ機械翼形部に配置される従来の機構よりも大量の表面コーティング材を保持するように、これらを構成してもよい。コーティング捕捉機構はそれぞれ、たとえばターボ機械の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション内に配置可能な翼形部構成要素の外表面上に配置される、第１の部材を含んでもよい。第１の部材は、コーティング捕捉機構の第１の外周を画定するための少なくとも１つの外側側壁を含んでもよい。第１の部材上に第２の部材を配置してもよく、また第２の部材は、コーティング捕捉機構の第２の外周を画定するための１または複数の外側側壁を含んでもよい。したがって、第１の部材は第２の部材を本ターボ機械構成要素の外表面から隔離している。コーティング捕捉機構内でその第１および第２の部材間に凹み部を配置して、その内部で表面コーティング材（複数可）を捕捉かつ保持するようにしてもよい。第１の部材の大きさを第２の部材の大きさよりも大きくして（たとえば、より幅が広く、より厚く、かつより表面積が大きいなど）、本ターボ機械構成要素への熱伝達を促進するようにしてもよい。本開示による方法は、コーティング捕捉機構および本ターボ機械構成要素上に表面コーティングを形成し、これにより、表面コーティングの少なくとも一部が凹み部に接触かつその内部にとどまるようにするプロセスを含む。本開示は、本明細書で述べているようなコーティング捕捉機構を使用することにより、ターボ機械構成要素を断熱するための構造および方法を提供する。
【0014】
ここで図面を参照すると、いくつかの図面を通して同一の符号が同一の要素を指しているが、図１は、ターボ機械２の形態をとる例示的な産業機械の概略図を示している。ターボ機械２に関して本開示を記載しているが、本開示の教示内容は、冷却を必要とする高温ガス経路構成要素を有するあらゆる産業機械に適用可能であることを強調しておく。ターボ機械２は圧縮機４を含んでもよい。圧縮機４は流入空気流８を圧縮し、かつこの圧縮された空気流８を燃焼器１０へと送る。燃焼器１０は圧縮された空気流８を加圧燃料流１２と混合し、その混合物に点火して燃焼ガス流１６を生成する。単一の燃焼器１０のみを示しているが、ターボ機械２は任意の数の燃焼器１０を含んでもよい。燃焼ガス流１６は、次いでタービン１８へと送られる。燃焼ガス流１６はタービン１８を駆動して、機械的作用を発生させる。タービン１８で発生する機械的作用により、ロータ２０および発電機などの外部負荷２４を介して圧縮機４が駆動される。
【0015】
ターボ機械２では、天然ガス、液体燃料、さまざまな種類の合成ガス、および／または他の種類の燃料ならびにそれらの配合物を使用してもよい。ターボ機械２は、ニューヨーク州スケネクタディのゼネラル・エレクトリック社などが提供する複数の異なるガスタービンエンジンにおける任意の１つであってもよい。ターボ機械２の構成はそれぞれ異なっていてもよく、また他の種類の構成要素を使用していてもよい。本開示の教示内容は、高温ガス経路を使用する他の種類のガスタービンシステムおよびまたは産業機械に適用可能とすることができる。複数のガスタービンシステム、または複数の種類のタービン、およびまたは複数の種類の発電設備もまた、本明細書で共に使用することができる。
【0016】
図２は、図２において１０２Ａおよび１０２Ｂとして別々に表示している、付加製造（ＡＭ）構成要素（複数可）１０２を最初に生成するための例示的なコンピュータ化金属粉末付加製造システム１００（以下、「ＡＭシステム１００」とする）を表す概略図またはブロック図を示す。ＡＭ構成要素１０２は、１つの大きなＡＭ構成要素、またはたとえば図示のように２つのＡＭ構成要素１０２Ａ、１０２Ｂなどの複数のＡＭ構成要素を含んでもよく、ここではそのうちの単一の層のみを示している。本開示の教示内容は、ＡＭシステム１００を使用して作製されるＡＭ構成要素（複数可）１０２に適用してもよい。ＡＭシステム１００では、たとえば４つのレーザ１１０、１１２、１１４、１１６などの複数の溶融ビーム源を使用しているが、本開示の教示内容は、任意の数の、すなわち１または複数の溶融ビーム源を使用して、複数のＡＭ構成要素１０２または単一のＡＭ構成要素１０２を作製するにあたり等しく適用可能であることをここで強調し、またこれが容易に認識されるものとする。本例では、ＡＭシステム１００を直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）用に構成している。本開示の全体的な教示内容は、たとえば直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、および場合によっては付加製造の他の形態が挙げられるがこれらに限定されない、他の形態の金属粉末付加製造に等しく適用することができる。ＡＭ構成要素（複数可）１０２を、翼形部の幾何学的プロファイルを有する要素として図２に例示しているが、内部開口部を有し、かつビルドプラットフォーム１１８上に形成される任意の形状のＡＭ構成要素、さまざまな種類のＡＭ構成要素、および多数のＡＭ構成要素を作製するにあたり、付加製造プロセスを容易に適合させることができると理解される。
【0017】
ＡＭシステム１００は、概して金属粉末付加製造制御システム１２０（「制御システム」）と、ＡＭプリンタ１２２とを含む。後述するように、制御システム１２０は、複数の溶融ビーム源１１０、１１２、１１４、１１６を使用してＡＭ構成要素（複数可）１０２を生成するための、一組のコンピュータ実行可能命令またはプログラムコード１２４を実行する。図示の例では、４つの溶融ビーム源は４つのレーザを含んでいてもよい。ただし本開示の教示内容は、たとえば電子ビーム、レーザなどの任意の溶融ビーム源に適用可能である。コンピュータ・プログラム・コードとしてコンピュータ１２６上に実装されているものとして、制御システム１２０を示している。この意味において、メモリ１３０および／またはストレージシステム１３２、プロセッサユニット（ＰＵ）１３４、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１３６、およびバス１３８を含むものとして、コンピュータ１２６を示している。さらに、外部Ｉ／Ｏ装置またはリソース１４０およびストレージシステム１３２と通信しているものとして、コンピュータ１２６を示している。
【0018】
プロセッサユニット（ＰＵ）１３４は通常、メモリ１３０および／またはストレージシステム１３２に記憶されているコンピュータ・プログラム・コード１２４を実行する。コンピュータ・プログラム・コード１２４を実行している間、プロセッサユニット（ＰＵ）１３４はメモリ１３０、ストレージシステム１３２、Ｉ／Ｏ装置１４０および／またはＡＭプリンタ１２２に対してデータを読み書きすることができる。バス１３８は、コンピュータ１２６のそれぞれの構成要素間における通信リンクを提供し、またＩ／Ｏ装置１４０は、ユーザがコンピュータ１２６と対話できるようにする任意の装置（たとえば、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１２６は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにおいて多様に想定できるものの代表にすぎない。たとえば、プロセッサユニット（ＰＵ）１３４は単一のプロセッシングユニットを備えていてもよく、あるいはプロセッサユニット（ＰＵ）１３４を、たとえばクライアントおよびサーバ上などの１または複数の場所で１または複数のプロセッシングユニットに分散させていてもよい。同様に、メモリ１３０および／またはストレージシステム１３２を、１または複数の物理的な場所に配置してもよい。メモリ１３０および／またはストレージシステム１３２は、磁気媒体、光学媒体、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、などを含むさまざまな種類の非一時的コンピュータ可読記憶媒体の任意の組み合わせを備えることができる。コンピュータ１２６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、ハンドヘルド装置などの任意の種類のコンピューティング装置を含むことができる。
【0019】
上記のように、ＡＭシステム１００、具体的には制御システム１２０は、プログラムコード１２４を実行してＡＭ構成要素（複数可）１０２を生成する。プログラムコード１２４はとりわけ、ＡＭプリンタ１２２または他のシステム部分を作動させるための一組のコンピュータ実行可能命令（本明細書では「システムコード１２４Ｓ」と呼ぶ）、およびＡＭプリンタ１２２によって物理的に生成されるＡＭ構成要素（複数可）１０２を定義している、一組のコンピュータ実行可能命令（本明細書では、以下「オブジェクトコード１２４Ｏ’」と呼ぶ）を含むことができる。本明細書に記載しているように、付加製造プロセスは、プログラムコード１２４を記憶している非一時的コンピュータ可読記憶媒体（たとえば、メモリ１３０、ストレージシステム１３２、など）から開始される。ＡＭプリンタ１２２を作動させるための一組のコンピュータ実行可能命令は、ＡＭプリンタ１２２を作動させることが可能な、既知または今後開発される任意のソフトウェアコードを含んでもよい。
【0020】
ＡＭ構成要素（複数可）１０２を定義しているオブジェクトコード１２４Ｏは、正確に定義されるＡＭ構成要素（複数可）１０２の三次元モデルを含んでもよく、またこれをＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ ３Ｄ Ｍａｘなどのさまざまな種類の周知のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムのいずれかから生成することができる。これに関して、オブジェクトコード１２４Ｏは、既知または今後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、ＡＭ構成要素（複数可）１０２を表すオブジェクトコード１２４Ｏを、異なるフォーマット間で変換してもよい。たとえば、オブジェクトコード１２４Ｏは、三次元システムのステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に生成された標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）ファイル、または米国機械学会（ＡＳＭＥ）の規格であり、任意のＡＭプリンタ上で作製される任意の三次元ＡＭ構成要素の形状および構成を任意のＣＡＤソフトウェアが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付加製造ファイル（ＡＭＦ）を含んでもよい。ＡＭ構成要素（複数可）１０２を表すオブジェクトコード１２４Ｏをさらに一組のデータ信号へと変換し、送信し、かつ一組のデータ信号として受信し、また必要に応じてコードに変換し、記憶させるなどしてもよい。いずれにせよ、オブジェクトコード１２４ＯはＡＭシステム１００への入力であり得るとともに、部品設計者、知的財産（ＩＰ）提供者、設計会社、ＡＭシステム１００のオペレータもしくは所有者、または他の提供源からもたらされるものであってもよい。いずれにせよ、制御システム１２０はシステムコード１２４Ｓとオブジェクトコード１２４Ｏとを実行して、ＡＭ構成要素（複数可）１０２を一連の薄いスライスに分割し、この一連の薄いスライスは、ＡＭプリンタ１２２を使用して材料の連続層で組み立てられる。
【0021】
ＡＭプリンタ１２２は、ＡＭ構成要素（複数可）１０２の印刷を行うための制御された雰囲気として、たとえばレーザの設定圧力および設定温度、または電子ビーム溶融のための真空を提供するように密閉された、処理チャンバ１４２を含んでもよい。ＡＭ構成要素（複数可）１０２がその上に形成されるビルドプラットフォーム１１８を、処理チャンバ１４２内に配置している。いくつかの溶融ビーム源１１０、１１２、１１４、１１６が、ビルドプラットフォーム１１８上の金属粉末の層を溶融させてＡＭ構成要素（複数可）１０２を生成するように、これらを構成している。本明細書では４つの溶融ビーム源１１０、１１２、１１４、１１６について記載しているが、本開示の教示内容は、たとえば１、２、３、または５かあるいはそれ以上の任意の数のビーム源を使用するシステムに適用可能であることを強調しておく。
【0022】
引き続き図２を参照すると、アプリケータ１６４が原材料１６６の薄い層を形成し、これを無地のキャンバスとして広げており、ここから最終的なＡＭ構成要素の一連のスライスがそれぞれ形成されることになる。アプリケータ１６４は、線形搬送システム１６８の制御下で移動してもよい。この線形搬送システム１６８は、アプリケータ１６４を移動させるための既知または今後開発される任意の構成を含んでいてもよい。一実施形態では、線形搬送システム１６８は、ビルドプラットフォーム１１８の両側に延在している一対の対向レール１７０、１７２と、アプリケータ１６４をレール１７０、１７２に沿って移動させるためにアプリケータ１６４に連結される、電気モータなどの線形アクチュエータ１７４とを含んでもよい。アプリケータ１６４を移動させるために、制御システム１２０によって線形アクチュエータ１７４を制御している。他の形態の線形搬送システムを同様に採用してもよい。アプリケータ１６４はさまざまな形態をとってもよい。一実施形態では、アプリケータ１６４は、対向レール１７０、１７２に沿って移動するように構成された部材１７６と、金属粉末をビルドプラットフォーム１１８上に、すなわちビルドプラットフォーム１１８または以前に形成されたＡＭ構成要素（複数可）１０２の層上に均一に広げるように構成されたチップ、ブレードまたはブラシの形態のアクチュエータ要素（図２には示さず）とを含み、これによって原材料の層を形成してもよい。このアクチュエータ要素を、ホルダ（図示せず）を使用して任意の数の方法で部材１７６に連結してもよい。
【0023】
本プロセスでは、金属粉末の形態をとるさまざまな原材料１６６を使用してもよい。原材料１６６を、いくつかの方法でアプリケータ１６４に供給してもよい。図２に示す一実施形態では、原材料１６６のストックを、アプリケータ１６４によって接触可能なチャンバの形態の原材料源１７８内に保持していてもよい。他の構成では、アプリケータ１６４を通して、たとえばそのアプリケータ要素の前にある部材１７６を通して、ビルドプラットフォーム１１８上に原材料を供給してもよい。いずれにせよ、オーバーフローチャンバ１７９をアプリケータ１６４の反対側に設けて、ビルドプラットフォーム１１８上に成層されない原材料のあらゆる溢出を捕捉してもよい。図２では、１つのアプリケータ１６４のみを示している。いくつかの実施形態では、アプリケータ１６４を複数のアプリケータの中の１台としてもよく、その場合はアプリケータ１６４がアクティブアプリケータとなり、他の交換用アプリケータ（図示せず）を、線形搬送システム１６８と共に使用するために保管することになる。使用済みアプリケータ（図示せず）を、これらをそれ以上使用することができなくなった後に同様に保管してもよい。
【0024】
一実施形態では、ＡＭ構成要素（複数可）１０２を、純金属または合金を含み得る金属で作製してもよい。一例では、この金属は、実質的にあらゆる非反応性金属粉末、すなわち、たとえばコバルトクロムモリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）合金、ステンレス鋼、ニッケル－クロム－モリブデン－ニオブ合金（ＮｉＣｒＭｏＮｂ）などのオーステナイトニッケルクロム基合金（たとえば、インコネル６２５またはインコネル７１８）、ニッケル－クロム－鉄－モリブデン合金（ＮｉＣｒＦｅＭｏ）（たとえば、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｘ）、またはニッケル－クロム－コバルト－モリブデン合金（ＮｉＣｒＣｏＭｏ）（たとえば、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＨａｙｎｅｓ ２８２）などが挙げられるが、これらに限定されない非爆発性もしくは非導電性粉末を含んでもよい。別の例では、この金属は、たとえば工具鋼（たとえば、Ｈ１３）、チタン合金（たとえば、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）、ステンレス鋼（たとえば、３１６Ｌ）、コバルトクロム合金（たとえば、ＣｏＣｒＭｏ）、およびアルミニウム合金（たとえば、ＡｌＳｉ１０Ｍｇ）などが挙げられるが、これらに限定されない、実質的にあらゆる金属を含んでもよい。別の例では、この金属は、たとえばインコネル７３８、ＭａｒＭ２４７またはＣＭ２４７のようなニッケル基超合金が挙げられるが、これらに限定されないガンマプライム硬化超合金、あるいは、たとえばＩＮ７３８ＬＣ、Ｒｅｎｅ１０８、ＦＳＸ４１４、Ｘ－４０、Ｘ－４５、ＭＡＲ－Ｍ５０９、ＭＡＲ－Ｍ３０２またはＭｅｒｌ７２またはＰｏｌｙｍｅｔ９７２などのそれらの商標名で知られるものが挙げられるが、これらに限定されないコバルト基超合金を含んでもよい。
【0025】
使用する特定の種類の溶融ビーム源に合わせて、処理チャンバ１４２内の雰囲気を制御している。たとえば、レーザの場合、アルゴンまたは窒素などの不活性ガスで処理チャンバ１４２を充填し、かつ酸素を最小化または排除するようにこれを制御してもよい。ここで、制御システム１２０を、不活性ガス源１８２から供給される処理チャンバ１４２内の不活性ガス混合物１８０の流れを制御するように構成している。この場合、制御システム１２０は、ポンプ１８４、および／または不活性ガス用のフロー・バルブ・システム１８６を制御して、ガス混合物１８０の含有量を制御してもよい。このフロー・バルブ・システム１８６は、特定のガス流を精密に制御することができる、１または複数のコンピュータ制御可能なバルブ、フローセンサ、温度センサ、圧力センサなどを含んでいてもよい。ポンプ１８４は、バルブ・システム１８６を備えていても備えていなくてもよい。ポンプ１８４を省略する場合、不活性ガスは処理チャンバ１４２に導入される前に、導管またはマニホールドに進入することができる。不活性ガス源１８２は、その中に含まれる物質に合わせて、たとえばタンク、リザーバまたは他の供給源などの、従来型のあらゆるガス源の形態をとってもよい。ガス混合物１８０を測定するのに必要となる、任意のセンサ（図示せず）を設けてもよい。ガス混合物１８０を、フィルタ１８８を使用して従来の方法で濾過してもよい。あるいは、電子ビームの場合、真空を維持するように処理チャンバ１４２を制御してもよい。ここで、制御システム１２０はポンプ１８４を制御して真空を維持してもよく、またフロー・バルブ・システム１８６、不活性ガス源１８２、および／またはフィルタ１８８を省略してもよい。真空を維持するために必要となる、任意のセンサ（図示せず）を使用してもよい。
【0026】
ＡＭプリンタ１２２の各種部分の位置を垂直方向に調整して新たな層の追加にそれぞれ対応するために、垂直調整システム１９０を設けてもよく、その場合はたとえば、層を追加するたびにビルドプラットフォーム１１８を引き下げ、かつ／またはチャンバ１４２および／またはアプリケータ１６４を引き上げてもよい。垂直調整システム１９０は、そのような調整を実施するために、制御システム１２０の制御下にある、既知または今後開発される任意の線形アクチュエータを含んでもよい。
【0027】
運転中、その上に金属粉末を載置した状態でビルドプラットフォーム１１８を処理チャンバ１４２内に設置しており、制御システム１２０が処理チャンバ１４２内の雰囲気を制御している。制御システム１２０はさらに、ＡＭプリンタ１２２、とりわけアプリケータ１６４（たとえば、線形アクチュエータ１７４）および溶融ビーム源（複数可）１１０、１１２、１１４、１１６を制御し、ビルドプラットフォーム１１８上の金属粉末の層を連続的に溶融させて、本開示の実施形態によるＡＭ構成要素（複数可）１０２を生成している。上記のように、ＡＭプリンタ１２２の各種部分は垂直調整システム１９０を介して垂直に移動することにより、新たな層の追加にそれぞれ対応してもよく、その場合はたとえば、層を追加するたびにビルドプラットフォーム１１８を引き下げ、かつ／またはチャンバ１４２および／またはアプリケータ１６４を引き上げてもよい。
【0028】
図３は、本明細書の他の箇所で述べているＡＭ構成要素１０２の１または複数（図２）の形態をとり得る、ターボ機械構成要素２００の一例を示している。ターボ機械構成要素２００は、図２に関連して記載したような、任意の金属粉末付加製造プロセスによって作製してもよい。ターボ機械構成要素２００は、上記の金属粉末のいずれを使用して作製してもよい。さらに別の実施形態によれば、ターボ機械構成要素２００は、１または複数の鋳造金属および／または非付加製造材料を含んでもよい。そのような材料を、本明細書の他の箇所で述べているさまざまなレーザ焼結可能な例示的金属および／または他の付加製造材料のうちの１または複数と共に、またはその代用として使用してもよい。そのような場合、ターボ機械構成要素２００は、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルト、鉄、および／または既知または今後開発される他の金属を含んでもよい。鋳造金属はさらに、ステンレス鋼、鋼基複合材料、合金、超合金、および／または鋳造によって形成できる他の材料のうちの１または複数を含んでもよい。いずれにせよ、ターボ機械構成要素２００は、たとえばターボ機械２（図１）などのターボ機械の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション２０４内に配置される、本体２０２を含む。このため、ターボ機械構成要素２００は、ノズル、回転ブレード、ホイール、ダイヤフラム、シュラウドなど、および／またはＨＧＰセクション２０４を通って流れる高温ガスと熱的に連通している他の部分を含んでもよい。ターボ機械構成要素２００について、単に説明する目的で翼形部の形状を有するものとして示しているが、ターボ機械構成要素２００は先に述べたように、ホイール、ダイヤフラム、シュラウドなどを含む非翼形部構造体を含んでいてもよいことが理解される。
【0029】
図３の例によれば、かつ本明細書で述べているように、本体２０２はターボ機械構成要素の形状を形成している。ターボ機械構成要素２００は、ターボ機械ブレードまたはターボ機械ノズルなどの回転可能または回転不能な任意の高温ガス経路（ＨＧＰ）構成要素であってもよく、またターボ機械構成要素２００は、より広範にはガスタービン、蒸気タービン、および／または他のターボ機械アセンブリのＨＧＰセクション内に配置される、任意の構成要素の形態をとってもよいことが理解される。本体２０２は、本明細書の他の箇所に記載しているように、付加製造（ＡＭ）で使用可能な１または複数のレーザ焼結金属を含んでもよい。ターボ機械構成要素２００の本体２０２は、それぞれが他の構成要素と係合するように構成されているか、かつ／または単一のターボ機械構成要素の一部を形成している複数の表面を含む。本体２０２を、たとえばホイールまたは同様の構成要素などを含む、ターボ機械の半径方向機外の構成要素と係合するように構成してもよく、また本体２０２は、ターボ機械構成要素２００を他の構造体に連結するためのダブテール、リベット、ピンなどのインターロック機構を含んでもよい。ターボ機械構成要素に関連して「半径方向」という用語を使用する場合、ターボ機械の中心線軸に向かって、またはそこから離間するように延在する移動線を指す。本ターボ機械の中心線軸から外向きに延在するブレードの場合、ブレードの長さは実質的に半径方向に沿って延在し得る。半径方向「外向き」または「機外」の方向とは、ロータ２０（図１）の軸からそれる方向を指し、半径方向「内向き」または「機内」の方向とは、ロータ２０の軸の方を向いている方向を指す。本体２０２の断面の拡大、縮小、漸減などが発生する実施形態では、本体２０２は端から端まで均一な幾何学的プロファイルを実質的に維持していてもよい。
【0030】
本体２０２は、ターボ機械構成要素２００の本体２０２の周りに途切れなく延在する外表面２０８を含んでもよい。ターボ機械２（図１）の高温ガス経路（ＨＧＰ）領域内に配置されるように構成された翼形部断面を画定するように、外表面２０８を形成してもよい。たとえば、外表面２０８は、一例として前縁ＬＥ、後縁ＴＥ、負圧面ＳＳ、および正圧面ＰＳのうちの１または複数を含んでもよい。正圧面ＰＳと負圧面ＳＳとは、ターボ機械構成要素２００を横断して流れる流体がもたらす全圧力が、周辺領域（複数可）２０８の対応する部分（複数可）に対して正圧または負圧となるかどうかに基づいて、互いから区別することができる。
【0031】
図３から図５を併せて参照すると、ターボ機械構成要素２００は、本明細書で述べているように、表面コーティングの一部を受容するように成形された１または複数のコーティング捕捉機構２１０を含んでいてもよい。ターボ機械構成要素２００の本体２０２から外向きに延在するように、コーティング捕捉機構２１０をそれぞれ外表面２０８上に配置してもよい。本体２０２上に配置されるように構成された、たとえばピンおよび／または他の突起部などの従来型の構造体と比較して、その上に配置される遮熱コーティング材の剥離を低減または防止するように、コーティング捕捉機構２１０を成形かつ寸法決めするなどしてもよい。コーティング捕捉機構２１０をそれぞれ、ターボ機械構成要素２００の残りの部分と一続きに形成してもよく、このためにコーティング捕捉機構２１０は、本明細書で述べているように１または複数のレーザ焼結金属を含んでいてもよい。コーティング捕捉機構２１０はさらに、さまざまな実施形態においてＡＭ構成要素（複数可）１０２（図２）の一部を形成してもよい。別の実施形態では、コーティング捕捉機構２１０をターボ機械構成要素２００の本体２０２とは別に形成してから、その後で、たとえば図８に関して述べているような接着材料を用いて、ターボ機械構成要素２００の本体２０２に連結してもよい。
【0032】
図４から図６により詳細に示しているように、コーティング捕捉機構２１０をそれぞれ、一連の別個の部材へと分割してもよい。コーティング捕捉機構２１０の第１の部材２１２を本体２０２の外表面２０８に取り付けてもよく、またこれを、第１の部材２１２の外周Ｐ１（図６のみ）を画定している少なくとも１つの側壁Ｓ１を含むように成形してもよい。第１の部材２１２が丸みを帯びた形状を呈する場合、単一の側壁Ｓ１を含んでいてもよく、その一方で、第１の部材２１２が丸みを帯びていない場合の実施形態では、第１の部材２１２は複数の側壁Ｓ１を含んでいてもよい。図６の例では、第１の部材２１２は６つの側壁Ｓ１を含む。第１の部材２１２は均一でない幾何学的プロファイルを有していてもよく、また図４および図５の例に示すように、第１の部材２１２が本体２０２から外向きに延在するにつれて狭くなっていくように、これを内向きに漸減させていてもよい。コーティング捕捉機構（複数可）２１０はさらに、第１の部材２１２とは異なる幾何学的形状を有し、かつ第１の部材２１２上に配置される第２の部材２１４を含んでもよい。具体的には、第２の部材２１４は、第１の部材２１２の第１の外周Ｐ１よりも小さい第２の外周Ｐ２（図６のみ）を画定している少なくとも１つの側壁Ｓ２を含んでもよい。図６の例では、第２の部材２１４を、単一の丸みを帯びた側壁Ｓ２を含むものとして示しているが、丸みを帯びていない形状の場合には、第２の部材２１４は複数の側壁を含んでもよいことが理解される。第２の部材２１４はさらに、第１の部材２１２と比較して異なる形状、容積、および／または幾何学的特徴を備えていてもよい。図４および図５の例では、各コーティング捕捉機構２１０の部材２１２、２１４は、それらが本体２０２から外向きに延在するにつれて徐々に幅が狭くなり、これによって実質的にポーン型の形状を形成している。一例によれば、第１の部材２１２の形状は実質的に円錐台形状または円錐ピラミッド状であってもよく、第２の部材２１４の形状は実質的に回転楕円体状であってもよい。この場合、第２の部材２１４は、第１の部材２１２よりも小さい容積、外周、および表面積を呈してもよい。
【0033】
コーティング捕捉機構２１０はさらに、たとえば第１の部材２１２の側壁（複数可）Ｓ１と第２の部材２１４の側壁（複数可）Ｓ２との間に垂直に配置される、１または複数の凹み部２１６（図４、図５）を含んでもよい。コーティング捕捉機構２１０の幅が凹み部２１６で狭くなり、次いで第２の部材２１４で広がるように、第１の部材２１２と第２の部材２１４との間に凹み部２１６を直接配置してもよい。第２の部材２１４では、第１の部材２１２よりも本体２０２上での横幅が狭くなってもよいが、凹み部２１６は、コーティング捕捉機構２１０の第１および第２の部材２１２、２１４の一部よりも狭くなるように、内向きに湾曲してもよい。一例によれば、凹み部２１６は、側壁（複数可）Ｓ１、Ｓ２の角度方向とは異なる角度で内向きに湾曲してもよい。より具体的には、凹み部２１６の角度方向は、図５の線Ｆによって示しているコーティング捕捉機構２１０の角度方向に対して、実質的に鈍角を成してもよい。また図５に示すように、第２の部材２１４は凹み部２１６で内向きに湾曲し、その結果、凹み部２１６が、コーティング捕捉機構２１０の角度方向に対して鈍角αで延在するようにしてもよい。第１の部材２１２の側壁（複数可）Ｓ１も同様に、コーティング捕捉機構２１０の角度方向に対して鈍角で、凹み部２１６に内向きに湾曲してもよい。いずれにせよ、凹み部２１６は、コーティング捕捉機構２１０における第１の部材２１２と第２の部材２１４との接合部を画定している。コーティング捕捉機構２１０はそれぞれ、ターボ機械構成要素２００の本体２０２に施される表面コーティングの一部を受容し、かつ保持するための凹み部２１６を含んでもよい。コンフォーマルコーティングされた材料を、ターボ機械構成要素２００の本体２０２上に形成することに加えて、コーティング捕捉機構２１０の凹み部２１６内に少なくとも一部配置する。コーティング捕捉機構（複数可）２１０の横幅は、一方では本体２０２からの距離に比例して減少するが、このコーティング捕捉機構２１０の横幅は、凹み部２１６内から第２の部材２１４までの間にわずかに増加してもよい。
【0034】
コーティング捕捉機構２１０における部材２１２、２１４および凹み部２１６の形状および位置により、翼形部構造体上に配置される円筒形ピンなどの従来型の構造体よりも、優れた断熱性がもたらされる。ターボ機械構成要素２００上の遮熱コーティングを保持するための従来型の構造配置は、コーティング材を剥離または他の技術的障害から保護しながら低い金属温度を維持するという点で、満足のいくものではなかった。本明細書で述べているような凹み部２１６は、コーティング材がターボ機械ＨＧＰ内の高温ガスからの影響を受けにくくなる空間ポケットを形成することができる。加えて、第２の部材２１４と比較して第１の部材２１２の容積がより大きいことにより（たとえば、より大きな円周、表面積、外周などを有することによって得られる）、他の構造体では発生し得る熱障害を発生させずに、コーティング捕捉機構２１０が本体２０２に熱を伝達することが可能となる。たとえば、従来型の機構は、減少する横幅（たとえば、第１および第２の部材２１２、２１４に示しているような）を備えていない場合がある。円筒形または凹みのない形状はより均一な熱伝達プロファイルをもたらし得るが、そのような形状は、コーティング材を捕捉できる凹み部２１６を有していない。このため、コーティング捕捉機構２１０の各部材２１２、２１４の形状および寸法により、熱エネルギーが第２の部材２１４から第１の部材２１２を経て本体２０２へと移動できるようになり、また凹み部２１６を設けることにより、従来型の構造体で想定されるよりもより多くのコーティング材を、同時にターボ機械構成要素２００上に形成できるようになる。
【0035】
図７を参照すると、ターボ機械構成要素２００上にコーティング材が形成されている状態で、コーティング捕捉機構（複数可）２１０が有する別の機構が示されている。冷却回路は、ターボ機械構成要素２００内、および少なくとも一部コーティング捕捉機構（複数可）２１０内に含めることができる、一種の内部構造機構である。図示のように、コーティング捕捉機構（複数可）２１０は、１または複数の冷却流体をコーティング捕捉機構（複数可）２１０の対象部分に供給するように成形された少なくとも１つの冷却通路２２２を、必要に応じて含んでもよい。冷却通路２２２がそれぞれ、１または複数の冷却流体（たとえば、液体冷媒および／または気体冷媒、冷却流体リザーバおよび／またはターボ機械の他の部分（たとえば、圧縮機４）から送られる空気またはガス）を、特定の条件下でターボ機械構成要素２００を介して送出するように、これらを寸法決めしてもよい。コーティング捕捉機構２１０の冷却通路２２２は、ターボ機械構成要素２００のより大きな冷却回路の一部のみを形成してもよく、したがって、構造全体を通して冷却流体（複数可）を受容かつ／または送出するために、他の領域と流体連通してもよい。図７の断面図に示すように、冷却通路２２２は、本体２０２の内部２２６に流体連結された入口２２４を含んでもよい。内部２２６は、コーティング捕捉機構２１０の冷却通路２２２を介して送出される冷却流体の源を含むか、またはこれと流体連通していてもよい。冷却通路２２２はさらに、第１の部材２１２または第２の部材２１４の側壁（複数可）Ｓ１付近となるコーティング捕捉機構２１０の外側に、たとえば凹み部２１６において流体連結された１または複数の出口２２８を含んでもよい。本明細書の他の箇所で述べているように、コーティング捕捉機構２１０の冷却通路２２２は、最初に表面コーティング２３０の一部によって被覆される可能性があり、このために、出口２２８を経てＨＧＰセクション２０４へと冷却流体を送出することができない。本明細書の他の箇所でさらに詳細に述べているように、剥離現象中に表面コーティング材が剥がれ落ちることにより、出口２２８が露出し、表面コーティング（複数可）２３０がコーティング捕捉機構２１０に再度施される前に、二次冷却機構として冷却流体が出口２２８を通って送出されるようになる。
【0036】
コーティング捕捉機構２１０上に形成される表面コーティング２３０の位置は、本開示の技術的利点を示すものである。図示のように、複数の層を含むように表面コーティング２３０を形成してもよい。図示のように、コーティング捕捉機構２１０の第１の部材２１２はＸ－Ｙ平面における第１の幅Ｗ１を有してもよく、この幅Ｗ１は、Ｘ－Ｙ平面における第２の部材２１４の第２の幅Ｗ２よりも広くなっている。コーティング捕捉機構２１０の各部材２１２、２１４が異なる大きさ（たとえば、幅Ｗ１、Ｗ２および／または外周Ｐ１、Ｐ２（図６）によって示している）を有することにより、表面コーティング２３０の一部を凹み部２１６内に形成かつ保持することができる。凹み部２１６内に保持される表面コーティング２３０の一部は、ターボ機械ＨＧＰ内の機械的衝撃および／または高温流体に対してとりわけ耐性を有していてもよい。加えて、表面コーティング２３０の一部を、冷却通路２２２からの出口（複数可）２２８またはその付近に設けてもよく、これによって剥離が発生した場合に、冷却流体がＨＧＰセクション２０４内に流れ込むことができる。ターボ機械構成要素２００上に形成されると、表面コーティング２３０の一部はコーティング捕捉機構２１０の凹み部（複数可）２１６内に「捕捉」され、これによってターボ機械構成要素２００を配置するときに適所に保持される。凹み部（複数可）２１６内に表面コーティング２３０の一部が捕捉されることにより、そこから付加的に熱伝導性をもたらすことで、ターボ機械構成要素２００の温度をさらに低下させることになる。したがって、表面コーティング２３０の一定の量が捕捉されることにより、依然として金属温度を低下させ、かつより複雑で高価な金属合金を使用する必要性を低減しながら、ターボ機械構成要素２００を冷却するために使用する冷却流体の量を低減することができる。また、コーティング捕捉機構（複数可）２１０の構造的特性により、従来型の翼形部構造体と比較して、表面コーティング２３０をより厚く形成することが可能となる。
【0037】
表面コーティング２３０は複数の層を含んでもよい。ベースコーティング層２３２を、コーティング捕捉機構（複数可）２１０の部材２１２、２１４上および凹み部２１６内に形成することに加えて、本体２０２の正圧面ＰＳまたは負圧面ＳＳにおいて選択された部分上にコンフォーマルコーティングしてもよい。ベースコーティング層２３２を形成して、本体２０２およびコーティング捕捉機構（複数可）２１０（たとえば、レーザ焼結金属）の材料組成を、上部を被覆する遮熱コーティングの汚損または劣化から保護することができる。ベースコーティング層２３２は、たとえば下部の金属層に接着することができるセラミック－金属複合材料で形成された、金属結合コーティング層を含んでもよい。そのような材料としては、たとえば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および／または金属および／またはセラミックに結合することができる他の金属または非金属材料が挙げられる。
【0038】
表面コーティング２３０はベースコーティング層２３２に加えて、他のコーティング層および／またはコーティング材を含んでもよい。第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層２３４が、その形成後にコーティング捕捉機構（複数可）２１０を完全に被覆するように、これをベースコーティング層２３２上に配置してもよい。第１のＴＢＣ層２３４は１または複数の熱伝導性セラミック材料を含んでもよく、必要に応じて、ベースコーティング層２３２に結合することができる材料からこれを形成してもよい。第１のＴＢＣ層２３４内で使用するのに適したセラミック材料としては、一例としてイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ムライト（アルミナおよびシリカから形成された低重合度化合物）、アルミナ（たとえば、１または複数のα相酸化アルミニウム）、たとえばセリア（ＣｅＯ２）などの他のセラミックと結合されたＹＳＺ、金属－ガラス複合材料、および／または、たとえば希土類ジルコン酸塩および／または希土類金属酸化物などの他の材料が挙げられる。第１のＴＢＣ層２３４は、ターボ機械のＨＧＰ内に配置される翼形部の外形プロファイルを実質的に画定し得る。所望または必要に応じて、第２のＴＢＣ層２３６をさらに第１のＴＢＣ層２３４上に形成してもよく、これにより、本例では表面コーティング２３０が３つの層を含むことになる。第２のＴＢＣ層２３６は、第１のＴＢＣ層２３４と同じ材料組成を有してもよく、またはターボ機械構成要素２００上に所望の熱伝導率プロファイルをもたらすために、異なる組成を有してもよい。表面コーティング２３０の層２３２、２３４、２３６がそれぞれ、同じ材料組成を有することも、あるいは異なる材料組成を有することも可能である。
【0039】
コーティング捕捉機構２１０上、および表面コーティング２３０の下に、冷却通路（複数可）２２２の出口（複数可）２２８を配置してもよい。冷却通路（複数可）２２２は、たとえば本体２０２の内部２２６にある冷却流体源と流体連通してもよいが、冷却通路（複数可）２２２は、最初は本体２０２とコーティング捕捉機構２１０とをほとんどあるいは全く冷却し得ない。すなわち、表面コーティング２３０は、ターボ機械構成要素２００が配置された時点では、ＨＧＰセクション２０４から実質的にすべての熱を吸収して熱伝導し得る。コーティング捕捉機構２１０はほとんどの場合、表面コーティング２３０の劣化に抵抗するように構成されているが、剥離が発生する可能性は依然としてある。したがって、第１の部材２１２に対して、第２の部材２１４の大きさおよび形状を、何らかの剥離が発生した場合に備えてコーティング捕捉機構２１０の上部に集中させたものとしてもよい。この場合、表面コーティング２３０の部分的な劣化または剥がれ落ちは、冷却通路（複数可）２２２からの出口（複数可）２２８の位置付近に集中する可能性が高い。表面コーティング２３０が劣化して出口（複数可）２２８を露出させる場合、一時的な冷却ソリューションとして冷却流体をコーティング捕捉機構（複数可）２１０に送ってもよい。すなわち、表面コーティング２３０が劣化した場合、修理業者またはオペレータがターボ機械構成要素２００上の表面コーティング（複数可）２３０において損失した部分を交換するまで、冷却通路（複数可）２２２内の流体を使用してターボ機械構成要素２００を冷却することができる。したがって、冷却通路（複数可）２２２が有する二次的冷却機能により、ターボ機械構成要素２００は、遮熱保護材の剥離および／または損失が発生する可能性のある従来型の構造体よりも、長期間作動することが可能となる。
【0040】
ここで図８を参照すると、コーティング捕捉機構（複数可）２１０を、場合によってはターボ機械構成要素２００の本体２０２とは別に形成してもよく、したがって、介在材料を用いてこれらを互いに機械的に連結してもよい。図示のように、接着材料２４０は、第１の部材２１２を本体２０２の外表面２０８に機械的に接合してもよい。接着材料２４０については、場合によっては、たとえば構成要素がある期間にわたってターボ機械内に配置された後、これに表面コーティング（複数可）２３０（図７）で再コーティングすることが望ましい可能性がある。接着材料２４０は、たとえば２つの金属を機械的に結合することができるポリマー材料を含む、当技術分野において知られている１または複数の熱伝導性接合材料を含んでもよい。さらに別の実施形態では、接着材料２４０は、２つ以上の金属構成要素を互いに接合するのに適した、溶接継手および／または他の機械的継手を含んでもよい。接着材料２４０を用いて本体２０２上にコーティング捕捉機構２１０を別途取り付けることにより、製造業者または修理業者はコーティング捕捉機構２１０の数を、配置時における元の数から調整することができる。
【0041】
図９を参照すると、本開示の実施形態に従って異なる方向を向いたコーティング捕捉機構２１０が示されている。図４から図８の例では、コーティング捕捉機構２１０を、ターボ機械構成要素２００の本体２０２から外向きかつ垂直に指向されるものとして示しているが、他の実施態様はこれらとは異なり得る。たとえば、製造業者または修理業者は、コーティング捕捉機構（複数可）２１０の下のコーティング材を別途捕捉する代わりに、コーティング捕捉機構（複数可）２１０の角度方向を調整して、コーティング捕捉機構（複数可）２１０上に形成される最終的な表面コーティング（複数可）（図７）の厚さを低減してもよい。一実施形態によれば、コーティング捕捉機構２１０は、コーティング捕捉機構２１０の中心線軸Ｃと正圧面ＰＳまたは負圧面ＳＳの選択された部分との間に、非垂直角度θで本体２０２から外向きに延在してもよい。非垂直角度θは、本体２０２に対する部材２１２、２１４の角度方向を示し得、さらに別の実施形態では、コーティング捕捉機構２１０の部材２１２、２１４はそれぞれ、本体２０２に対して別個の非垂直角度θを有してもよい。
【0042】
図１０を参照すると、表面コーティング２３０を捕捉し、かつ／または冷却流体を送出するための追加の内部機構を含むように、コーティング捕捉機構２１０を必要に応じて構成していてもよい。コーティング捕捉機構２１０は必要に応じて、第１の部材２１２内から第２の部材２１４の最外端まで延在する中空内部２５０を含んでもよい。中空内部２５０は実質的に円筒形であってもよく、あるいは第１および第２の部材２１２、２１４のプロファイルと同様のプロファイルを有してもよい（たとえば、第１の部材２１２内の実質的にピラミッド状の内側領域の上に第２の部材２１４内の実質的に回転楕円体状の内側領域がある状態）。いずれにせよ、中空内部２５０を冷却通路２２２（複数可）からの出口（複数可）２２８に流体連結して、表面コーティング２３０が劣化または破損した場合に二次的冷却機能をもたらすことができる。本明細書の他の箇所で述べているように、冷却流体を冷却通路（複数可）２２２を介して中空内部２５０へと送出して、本体２０２の外表面２０８で低温を維持するようにしてもよい。この代替的な冷却は、コーティング捕捉機構（複数可）２１０上の表面コーティング２３０において損失した部分を交換できるようになるまで継続してもよい。
【0043】
図７および図１１を参照すると、本開示は、コーティング捕捉機構２１０を用いてターボ機械構成要素２００上に表面コーティング２３０を形成する方法を提供する。第１のプロセスＰ１はターボ機械構成要素２００を、その上に１または複数のコーティング捕捉機構２１０を設ける形態で形成することを含む。ターボ機械構成要素２００およびコーティング捕捉機構２１０を、単一のユニットの一部として共に形成してもよく、あるいは別々に形成して、接着材料２４０（図８）を使用するか、または既知もしくは今後開発される他の結合技法によってこれらを連結してもよい。プロセスＰ１に続いて、ターボ機械構成要素２００は、断熱のために表面コーティング２３０を受容する準備を整える。
【0044】
本方法は、次いでターボ機械構成要素２００上に表面コーティング２３０を形成するプロセスＰ２に進んでもよい。プロセスＰ２を複数のサブプロセスＰ２－１、Ｐ２－２、Ｐ２－３に細分化して、表面コーティング２３０の１つの層にそれぞれ対応させてもよい。表面コーティング２３０が異なる数の層（たとえば、１層、２層、３層を超えるなど）を含む場合、プロセスＰ２の１または複数のサブプロセスを省略してもよく、あるいは表面コーティング２３０に別の層を追加する場合には、別のサブプロセスを追加してもよい。プロセスＰ２－１において、ベースコーティング層２３２をターボ機械構成要素２００の本体２０２上、ならびにコーティング捕捉機構２１０の部材２１２、２１４上および凹み部２１６内に、先に述べたとおりに形成してもよい。ベースコーティング層２３２は、先に述べたように金属材料とセラミック材料との組み合わせを含んでもよい。ベースコーティング層２３２を形成した後、本方法は、ベースコーティング層２３２上に第１のＴＢＣ層２３４を形成するサブプロセスＰ２－２に進んでもよい。さらに、本方法は、第１のＴＢＣ層２３４上に第２のＴＢＣ層２３６を形成する別のサブプロセスＰ２－３を含んでもよい。ＴＢＣ層２３４、２３６は、先に述べたようにセラミック材料を含んでいてもよく、またさらに異なる材料組成を有していてもよい。プロセスＰ２においてターボ機械構成要素２００およびコーティング捕捉機構２１０上に表面コーティング２３０を形成した後、本方法は終了（「完了」）するか、または必要に応じて別のプロセスに進んでもよい。
【0045】
場合によっては、たとえばターボ機械２（図１）などのターボ機械アセンブリ内にターボ機械構成要素２００を設置する前に、プロセスＰ１およびＰ２を実装してもよい。この場合、本方法は、ターボ機械２のＨＧＰセクション内にターボ機械構成要素２００を設置するプロセスＰ３に進んでもよい。プロセスＰ３は、たとえばターボ機械構成要素２００をホイール、ロータ、および／またはターボ機械２のＨＧＰセクション２０４と流体連通している他の連結構成要素に連結することを含んでもよい。プロセスＰ３に続いて、ターボ機械構成要素２００はターボ機械２内で作動する準備を整え、表面コーティング２３０によってＨＧＰセクション２０４内の高温から保護を受けることができる。ターボ機械構成要素２００上にコーティング捕捉機構２１０を設けることにより、本明細書の他の箇所で述べているように、低温を維持しながら、ターボ機械構成要素２００を剥離から保護することになる。本方法は、次いでターボ機械構成要素２００をターボ機械２のＨＧＰセクション内に配置した後に終了（「完了」）してもよい。その後、修理業者または製造業者は、ターボ機械構成要素２００およびコーティング捕捉機構２１０をターボ機械２の中に設置した状態でターボ機械２の運転を開始してもよく、これによってコーティング捕捉機構２１０を設けない場合に利用可能となる断熱性よりも高い断熱性がもたらされることになる。
【0046】
なお、いくつかの別の実施形態では、記載している動作が記載した順序から外れて実行されることがあり、あるいはたとえば、関連する動作に応じて実質的に同時に、または逆の順序で実際に実行される場合がある。さらに、当業者であれば、別のプロセスを追加してもよいことを認識する。
【0047】
本明細書で使用する専門用語は、単に特定の実施形態を記載するためのものにすぎず、本開示を限定しようとするものではない。本明細書で使用する場合、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示しているが、１または複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループが存在すること、もしくはこれらを追加する可能性を除外していないことがさらに理解される。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「必要に応じて（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、引き続き記載する事象または状況が起こっても起こらなくてもよく、またその記載が、事象が起こる場合と起こらない場合とを含むことを意味する。
【0048】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語または複数の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して範囲の限定を組み合わせてもよいし、かつ／または置き換えてもよく、文脈または文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、本明細書に包含されるすべての部分範囲を含む。「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、ある範囲の特定の値に適用されるとき、両方の値に適用され、その値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された値（複数可）の＋／－１０％を示し得る。
【0049】
以下の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することが意図されている。本開示の記載は例示および説明を行う目的で提示しているものであり、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの修正および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく当業者には明らかとなる。本開示の原理および実際的な応用を最もよく説明し、想定される特定の用途に適したさまざまな修正を伴うさまざまな実施形態によって、本開示を他の当業者が理解できるようにするために、本実施形態を選択して説明した。
［実施態様１］
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置される外表面（２０８）を有する本体（２０２）と、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）と熱的に連通しているコーティング捕捉機構（２１０）であって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１の部材（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、コーティング捕捉機構（２１０）と
を備える、ターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様２］
前記コーティング捕捉機構（２１０）内に形成される冷却通路（２２２）をさらに備え、前記冷却通路（２２２）は、前記本体（２０２）の内部（２２６）に流体連結された入口（２２４）と、前記第１の部材（２１２）の前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）または前記第２の部材（２１４）の前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を介して流体連結された出口（２２８）とを含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様３］
前記コーティング捕捉機構（２１０）および前記本体（２０２）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様４］
前記本体（２０２）および前記コーティング捕捉機構（２１０）上に設けられる表面コーティング（２３０）をさらに備え、前記表面コーティング（２３０）は、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層（２３２）であって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層（２３２）と、
前記ベースコーティング層（２３２）上に配置される第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４）と、
前記第１のＴＢＣ層（２３４）上に配置される第２のＴＢＣ層（２３６）と
を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様５］
前記ベースコーティング層（２３２）、前記第１のＴＢＣ層（２３４）、および前記第２のＴＢＣ層（２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様４に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様６］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）に対して非垂直角度（θ）で、前記本体（２０２）から外向きに延在している、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様７］
前記本体（２０２）は、前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）内に配置されるノズルまたは回転ブレードの一部を備える、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様８］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）は実質的に円錐ピラミッド状または円錐台形状であり、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）は実質的に回転楕円体状である、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様９］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）と前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）との間に介在する接着接合部をさらに備える、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様１０］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）における前記第１の部材（２１２）内から前記コーティング捕捉機構（２１０）における前記第２の部材（２１４）の最外端まで延在する、中空内部（２５０）を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様１１］
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置するための外表面（２０８）を有するターボ機械構成要素（２００）と、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）と熱的に連通しているコーティング捕捉機構（２１０）であって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１の部材（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、コーティング捕捉機構（２１０）と、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層（２３２）であって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層（２３２）、および
前記ベースコーティング層（２３２）上に配置される少なくとも１つの遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４、２３６）
を含む、表面コーティング（２３０）と
を備える装置。
［実施態様１２］
前記ベースコーティング層（２３２）および前記少なくとも１つのＴＢＣ層（２３４、２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１３］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）に対して非垂直角度（θ）で、前記ターボ機械構成要素（２００）から外向きに延在している、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１４］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）は実質的に円錐ピラミッド状または円錐台形状であり、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）は実質的に回転楕円体状である、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１５］
前記ターボ機械構成要素（２００）および前記コーティング捕捉機構（２１０）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１６］
ターボ機械構成要素（２００）にコーティングを施す方法であって、前記方法は、
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置するための前記ターボ機械構成要素（２００）の外表面（２０８）上に、コーティング捕捉機構（２１０）を形成することであって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、形成することと、
前記ターボ機械構成要素（２００）および前記コーティング捕捉機構（２１０）上に表面コーティング（２３０）を形成し、これにより、前記表面コーティング（２３０）の少なくとも一部が前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に設けられるようにすることと
を含む、方法。
［実施態様１７］
前記表面コーティング（２３０）を形成することは、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にベースコーティング層（２３２）をコンフォーマルに形成することであって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、コンフォーマルに形成することと、
前記ベースコーティング層（２３２）上に第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４）を形成することと、
前記第１のＴＢＣ層（２３４）上に第２のＴＢＣ層（２３６）を形成することと
を含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記ターボ機械構成要素（２００）、前記コーティング捕捉機構（２１０）、および前記表面コーティング（２３０）を前記ターボ機械（２）の前記高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置することをさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記ベースコーティング層（２３２）、前記第１のＴＢＣ層（２３４）、および前記第２のＴＢＣ層（２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に前記コーティング捕捉機構（２１０）を形成することは、前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に前記コーティング捕捉機構（２１０）を含むように、前記ターボ機械構成要素（２００）を付加的に製造することであって、前記コーティング捕捉機構（２１０）および前記ターボ機械構成要素（２００）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、製造することを含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１］
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置される外表面（２０８）を有する本体（２０２）と、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）と熱的に連通しているコーティング捕捉機構（２１０）であって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１の部材（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、コーティング捕捉機構（２１０）と
を備える、ターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様２］
前記コーティング捕捉機構（２１０）内に形成される冷却通路（２２２）をさらに備え、前記冷却通路（２２２）は、前記本体（２０２）の内部（２２６）に流体連結された入口（２２４）と、前記第１の部材（２１２）の前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）または前記第２の部材（２１４）の前記少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を介して流体連結された出口（２２８）とを含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様３］
前記コーティング捕捉機構（２１０）および前記本体（２０２）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様４］
前記本体（２０２）および前記コーティング捕捉機構（２１０）上に設けられる表面コーティング（２３０）をさらに備え、前記表面コーティング（２３０）は、
前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層（２３２）であって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層（２３２）と、
前記ベースコーティング層（２３２）上に配置される第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４）と、
前記第１のＴＢＣ層（２３４）上に配置される第２のＴＢＣ層（２３６）と
を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様５］
前記ベースコーティング層（２３２）、前記第１のＴＢＣ層（２３４）、および前記第２のＴＢＣ層（２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様４に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様６］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）に対して非垂直角度（θ）で、前記本体（２０２）から外向きに延在している、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様７］
前記本体（２０２）は、前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）内に配置されるノズルまたは回転ブレードの一部を備える、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様８］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）は実質的に円錐ピラミッド状または円錐台形状であり、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）は実質的に回転楕円体状である、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様９］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）と前記本体（２０２）の前記外表面（２０８）との間に介在する接着接合部をさらに備える、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様１０］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）における前記第１の部材（２１２）内から前記コーティング捕捉機構（２１０）における前記第２の部材（２１４）の最外端まで延在する、中空内部（２５０）を含む、実施態様１に記載のターボ機械構成要素（２００）。
［実施態様１１］
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置するための外表面（２０８）を有するターボ機械構成要素（２００）と、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に取り付けられ、かつ前記ターボ機械（２）の前記ＨＧＰセクション（２０４）と熱的に連通しているコーティング捕捉機構（２１０）であって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１の部材（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、コーティング捕捉機構（２１０）と、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にコンフォーマルコーティングされたベースコーティング層（２３２）であって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、ベースコーティング層（２３２）、および
前記ベースコーティング層（２３２）上に配置される少なくとも１つの遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４、２３６）
を含む、表面コーティング（２３０）と
を備える装置。
［実施態様１２］
前記ベースコーティング層（２３２）および前記少なくとも１つのＴＢＣ層（２３４、２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１３］
前記コーティング捕捉機構（２１０）は、前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）に対して非垂直角度（θ）で、前記ターボ機械構成要素（２００）から外向きに延在している、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１４］
前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）は実質的に円錐ピラミッド状または円錐台形状であり、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）は実質的に回転楕円体状である、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１５］
前記ターボ機械構成要素（２００）および前記コーティング捕捉機構（２１０）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、実施態様１１に記載の装置。
［実施態様１６］
ターボ機械構成要素（２００）にコーティングを施す方法であって、前記方法は、
ターボ機械（２）の高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置するための前記ターボ機械構成要素（２００）の外表面（２０８）上に、コーティング捕捉機構（２１０）を形成することであって、前記コーティング捕捉機構（２１０）は、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第１の外周（Ｐ１）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ１）を有する第１の部材（２１２）、
前記第１の部材（２１２）上に配置され、かつ前記コーティング捕捉機構（２１０）の第２の外周（Ｐ２）を画定している少なくとも１つの外側側壁（Ｓ２）を有する第２の部材（２１４）であって、前記第１の部材（２１２）は前記第２の部材（２１４）を前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）から隔離している、第２の部材（２１４）、および
前記第１（２１２）および第２の部材（２１４）間に配置される凹み部（２１６）
を含む、形成することと、
前記ターボ機械構成要素（２００）および前記コーティング捕捉機構（２１０）上に表面コーティング（２３０）を形成し、これにより、前記表面コーティング（２３０）の少なくとも一部が前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に設けられるようにすることと
を含む、方法。
［実施態様１７］
前記表面コーティング（２３０）を形成することは、
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第１の部材（２１２）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ１）、および前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記第２の部材（２１４）における前記少なくとも１つの側壁（Ｓ２）上にベースコーティング層（２３２）をコンフォーマルに形成することであって、前記ベースコーティング層（２３２）は、前記コーティング捕捉機構（２１０）の前記凹み部（２１６）内に少なくとも一部配置されている、コンフォーマルに形成することと、
前記ベースコーティング層（２３２）上に第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層（２３４）を形成することと、
前記第１のＴＢＣ層（２３４）上に第２のＴＢＣ層（２３６）を形成することと
を含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記ターボ機械構成要素（２００）、前記コーティング捕捉機構（２１０）、および前記表面コーティング（２３０）を前記ターボ機械（２）の前記高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション（２０４）内に配置することをさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記ベースコーティング層（２３２）、前記第１のＴＢＣ層（２３４）、および前記第２のＴＢＣ層（２３６）はそれぞれ、異なる材料組成を有する、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に前記コーティング捕捉機構（２１０）を形成することは、前記ターボ機械構成要素（２００）の前記外表面（２０８）上に前記コーティング捕捉機構（２１０）を含むように、前記ターボ機械構成要素（２００）を付加的に製造することであって、前記コーティング捕捉機構（２１０）および前記ターボ機械構成要素（２００）はそれぞれ、レーザ焼結金属を含む、製造することを含む、実施態様１６に記載の方法。
【符号の説明】
【0050】
２ ターボ機械
４ 圧縮機
８ 空気流
１０ 燃焼器
１２ 加圧燃料流
１６ 燃焼ガス流
１８ タービン
２０ ロータ
２４ 外部負荷
１００ コンピュータ化金属粉末付加製造（ＡＭ）システム
１０２ ＡＭ構成要素
１０２Ａ ＡＭ構成要素
１０２Ｂ ＡＭ構成要素
１１０ 溶融ビーム源、レーザ
１１２ 溶融ビーム源、レーザ
１１４ 溶融ビーム源、レーザ
１１６ 溶融ビーム源、レーザ
１１８ ビルドプラットフォーム
１２０ 金属粉末付加製造制御システム
１２２ ＡＭプリンタ
１２４ コンピュータ・プログラム・コード
１２４Ｏ オブジェクトコード
１２４Ｏ’ オブジェクトコード
１２４Ｓ システムコード
１２６ コンピュータ
１３０ メモリ
１３２ ストレージシステム
１３４ プロセッサユニット（ＰＵ）
１３６ 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１３８ バス
１４０ 外部Ｉ／Ｏ装置またはリソース
１４２ 処理チャンバ
１６４ アプリケータ
１６６ 原材料
１６８ 線形搬送システム
１７０ 対向レール
１７２ 対向レール
１７４ 線形アクチュエータ
１７６ 部材
１７８ 原材料源
１７９ オーバーフローチャンバ
１８０ 不活性ガス混合物
１８２ 不活性ガス源
１８４ ポンプ
１８６ フロー・バルブ・システム
１８８ フィルタ
１９０ 垂直調整システム
２００ ターボ機械構成要素
２０２ 本体
２０４ 高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション
２０８ 外表面、周辺領域
２１０ コーティング捕捉機構
２１２ 第１の部材
２１４ 第２の部材
２１６ 凹み部
２２２ 冷却通路
２２４ 入口
２２６ 内部
２２８ 出口
２３０ 表面コーティング
２３２ ベースコーティング層
２３４ 第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層
２３６ 第２の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層
２４０ 接着材料
２５０ 中空内部
Ｐ１ 第１のプロセス
Ｐ２ プロセス
Ｐ２－１ サブプロセス
Ｐ２－２ サブプロセス
Ｐ２－３ サブプロセス
Ｐ３ プロセス
Ｃ 中心線軸
Ｆ 線
ＬＥ 前縁
ＴＥ 後縁
Ｐ１ 第１の外周
Ｐ２ 第２の外周
ＰＳ 正圧面
ＳＳ 負圧面
Ｓ１ 第１の部材の側壁
Ｓ２ 第２の部材の側壁
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
α 鈍角
θ 非垂直角度
４ 圧縮機
８ 空気流
１０ 燃焼器
１２ 加圧燃料流
１６ 燃焼ガス流
１８ タービン
２０ ロータ
２４ 外部負荷
１００ コンピュータ化金属粉末付加製造（ＡＭ）システム
１０２ ＡＭ構成要素
１０２Ａ ＡＭ構成要素
１０２Ｂ ＡＭ構成要素
１１０ 溶融ビーム源、レーザ
１１２ 溶融ビーム源、レーザ
１１４ 溶融ビーム源、レーザ
１１６ 溶融ビーム源、レーザ
１１８ ビルドプラットフォーム
１２０ 金属粉末付加製造制御システム
１２２ ＡＭプリンタ
１２４ コンピュータ・プログラム・コード
１２４Ｏ オブジェクトコード
１２４Ｏ’ オブジェクトコード
１２４Ｓ システムコード
１２６ コンピュータ
１３０ メモリ
１３２ ストレージシステム
１３４ プロセッサユニット（ＰＵ）
１３６ 入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース
１３８ バス
１４０ 外部Ｉ／Ｏ装置またはリソース
１４２ 処理チャンバ
１６４ アプリケータ
１６６ 原材料
１６８ 線形搬送システム
１７０ 対向レール
１７２ 対向レール
１７４ 線形アクチュエータ
１７６ 部材
１７８ 原材料源
１７９ オーバーフローチャンバ
１８０ 不活性ガス混合物
１８２ 不活性ガス源
１８４ ポンプ
１８６ フロー・バルブ・システム
１８８ フィルタ
１９０ 垂直調整システム
２００ ターボ機械構成要素
２０２ 本体
２０４ 高温ガス経路（ＨＧＰ）セクション
２０８ 外表面、周辺領域
２１０ コーティング捕捉機構
２１２ 第１の部材
２１４ 第２の部材
２１６ 凹み部
２２２ 冷却通路
２２４ 入口
２２６ 内部
２２８ 出口
２３０ 表面コーティング
２３２ ベースコーティング層
２３４ 第１の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層
２３６ 第２の遮熱コーティング（ＴＢＣ）層
２４０ 接着材料
２５０ 中空内部
Ｐ１ 第１のプロセス
Ｐ２ プロセス
Ｐ２－１ サブプロセス
Ｐ２－２ サブプロセス
Ｐ２－３ サブプロセス
Ｐ３ プロセス
Ｃ 中心線軸
Ｆ 線
ＬＥ 前縁
ＴＥ 後縁
Ｐ１ 第１の外周
Ｐ２ 第２の外周
ＰＳ 正圧面
ＳＳ 負圧面
Ｓ１ 第１の部材の側壁
Ｓ２ 第２の部材の側壁
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
α 鈍角
θ 非垂直角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
