特許 7575446 ブレード付きロータの組み合わされた付加・除去製造

(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】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】ブレード付きロータの組み合わされた付加・除去製造

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/25 20210101AFI20241022BHJP

   B22F 10/66 20210101ALI20241022BHJP

   F01D 5/34 20060101ALI20241022BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20241022BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241022BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20241022BHJP

   B23K 26/342 20140101ALI20241022BHJP

   B23K 9/04 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

B22F10/25

B22F10/66

F01D5/34

F01D25/00 X

B33Y10/00

B33Y80/00

B23K26/342

B23K9/04 K

B23K9/04 S

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022509158

(86)(22)【出願日】2020-07-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-27

(86)【国際出願番号】 EP2020071427

(87)【国際公開番号】W WO2021028225

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】19191739.2

(32)【優先日】2019-08-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】522056149

【氏名又は名称】ターボ システムズ スウィッツァーランド リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｔｕｒｂｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ７１ａ， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ティーモ シューデライト

(72)【発明者】

【氏名】ラルフ ホック

【審査官】池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６１２０４８０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４８５１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６０２９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０２－２５１３８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／００－１２／９０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

Ｆ０１Ｄ １／００－１１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のロータブレード（２００）を備えるブレード付きロータ（１００）を製造するための方法であって、各ロータブレードは複数のロータブレードセグメントを含み、前記方法は、以下の一連のステップ：
Ａ）１番目のロータブレードセグメント（１１０）を備える工作物（１０）を提供するステップであって、前記１番目のロータブレードセグメント（１１０）は、該１番目のロータブレードセグメント（１１０）の半径方向外側の終端部分（１１４）に１番目のプラットフォーム部分（１１１）を備えている、ステップと、
Ｂ１）１以上の整数であるＮについて、Ｎ番目のプラットフォーム部分に半径方向外向きでＮ＋１番目のロータブレードセグメントを付加製造によって形成するステップと、
Ｂ２）前記Ｎ番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除き、前記Ｎ＋１番目のロータブレードセグメントの側方部分を取り除き、これによって、前記Ｎ＋１番目のロータブレードセグメントの半径方向外側の終端部分にＮ＋１番目のプラットフォーム部分を残すステップと、
Ｂ３）各ロータブレードの半径方向外向きの長さが所望の長さになるまで、整数Ｎを１から１ずつ増加させて、ステップＢ１）およびＢ２）を繰り返すステップと、
Ｃ）ステップＢ３）の終了後に、前記Ｎ＋１番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除くステップと
を含み、前記方法のステップは、記載された順序で行われ、
ここで、Ｎ番目のプラットフォーム部分の側方部分は、Ｎ番目のロータブレードセグメントの側方方向の周囲を少なくとも部分的に取り囲んでおり、側方方向とは、半径方向に垂直である、
方法。

【請求項2】

前記工作物（１０）を提供するステップＡ）は、
Ａ１）ハブ（３００，３０１）を提供することと、
Ａ２）前記１番目のロータブレードセグメント（１１０）を形成するために、前記ハブ（３０１）の一部を取り除くこと、または
Ａ２’）前記ハブ（３００）に半径方向外向きで前記１番目のロータブレードセグメント（１１０）を付加製造によって形成し、次いで、前記１番目のロータブレードセグメント（１１０）の側方部分を取り除き、これによって、前記１番目のロータブレードセグメント（１１０）の前記半径方向外側の終端部分（１１４）に前記１番目のプラットフォーム部分（１１１）を残すことと、
を含む、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記１番目のプラットフォーム部分（１１１）の前記側方部分は、横方向に沿って１ｃｍ未満延在している、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記１番目のプラットフォーム部分（１１１）の前記側方部分は、横方向に沿って２ｍｍ未満延在している、請求項３記載の方法。

【請求項5】

前記付加製造は、造形材料を提供することと、該造形材料を集束される熱エネルギーによって融着することとを含む、請求項２記載の方法。

【請求項6】

前記集束される熱エネルギーは、レーザビーム、電子ビーム、電気アークおよびプラズマアークのうちの１つである、請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記集束される熱エネルギーはレーザビームである、請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記造形材料は、ニッケルおよび／または鉄を含む合金を含み、かつ／または前記ハブ（３００，３０１）は、ニッケルおよび／または鉄を含む合金を含む、請求項５記載の方法。

【請求項9】

前記ハブ（３０１）の一部、および／または前記１番目のまたは後続のロータブレードセグメント（１１０，１２０）の一部、および／または前記１番目のまたは後続のプラットフォーム部分（１１１，１２１）の一部の取除きが、機械加工によって実施されてよい、請求項２記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の実施形態は、ブレード付きロータおよびブレード付きロータを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のブレード付きロータは、ハブまたはディスクと複数のロータブレードとを別個に生産することによって製造される。ブレードは、例えば樅の木の断面形状を介した形状接続的な接合によってディスクに接続される。

【0003】

前述した従来の方法に基づくブレード付きロータの製造はコストがかかり、特に、ハブまたはディスクとブレードとの両者に形状接続的な接合部を製作するのにコストがかかり、ブレード付きロータの総コストの大部分に関与している。

【0004】

代替的な方法は、工作物を鋳造または成形し、この工作物から除去形式で、つまり、工作物から材料を、ロータブレードとハブまたはディスクとが残されるように切削または機械加工することによって取り除いて、ブレード付きロータを製造することに基づいていてよい。別の代替的な方法は、ハブまたはディスクとロータブレードとを含む工作物を鋳造または成形し、次いで、工作物から切削または機械加工によって材料を取り除くことに基づいていてよい。

【0005】

一般的に、ロータブレード同士は、互いに近い間隔を置いて配置されているため、除去製造工具によるアクセス性が制限されている。特にブレードの底部の領域、言い換えると、ハブまたはディスクに近い領域には、アクセスが不可能であるかまたは特殊な工具でしかアクセスが可能とならない。後者の場合、特殊な工具は、高いアスペクト比（アスペクト比とは、工具直径に対する工具長さの比のことである）を有していなければならない。この高いアスペクト比を有する特殊な工具は、標準的な工具と比較して高価であり、通常、切削力によって生じる振動／チャタリングに起因する好ましくない製造結果を招いてしまう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

要するに、上述した制限のうちの少なくとも幾つかを克服するための、ブレード付きロータを製造する方法およびブレード付きロータが提供される。この目的は、請求項１記載の方法および請求項１０記載のブレード付きロータによって達成される。

【0007】

一実施形態によれば、複数のロータブレードを備えるブレード付きロータを製造するための方法が提供される。この方法は、以下の一連のステップを含む：
Ａ）１番目のロータブレードセグメントを備える工作物を提供するステップ。１番目のロータブレードセグメントは、この１番目のロータブレードセグメントの半径方向外側の終端部分に１番目のプラットフォーム部分を備えている。
Ｂ１）１番目のプラットフォーム部分に半径方向外向きで２番目のロータブレードセグメントを付加製造によって形成するステップ。
Ｂ２）１番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除き、２番目のロータブレードセグメントの側方部分を取り除き、これによって、２番目のロータブレードセグメントの半径方向外側の終端部分に２番目のプラットフォーム部分を残すステップ。
任意選択的には、一連のステップＢ１）およびＢ２）をＮ≧１回繰り返してよい。これによって、ｎ＝１．．．Ｎとして、それぞれ（ｎ）番目の繰返し時に、（ｎ＋２）番目のロータブレードセグメントと（ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分とを形成し、（ｎ＋１）番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除く。ステップＢ１）およびＢ２）を繰り返さない場合には、Ｎ＝０である。
方法は、さらに以下のステップを含む：
Ｃ１）（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分に半径方向外向きで（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントを付加製造によって形成するステップ。
Ｃ２）（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除き、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントの側方部分を取り除くステップ。

【0008】

一実施形態によれば、ブレード付きロータが提供される。このブレード付きロータは、ハブと複数のロータブレードとを備えている。各々のロータブレードは、互いに隣接する複数のロータブレードセグメントを備えている。これらのロータブレードセグメントは、各々のバルク領域と、各々のロータブレードセグメントの半径方向外側の終端部分に隣接して配置された各々の界面領域とを有している。さらに、平均結晶粒径が、少なくとも１つのロータブレードセグメントの界面領域とバルク領域との間で少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％異なっており、かつ／または平均硬さが、少なくとも１つのロータブレードセグメントの界面領域とバルク領域との間で少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％異なっている。

【0009】

当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見れば、付加的な特徴および利点を認識する。

【0010】

図中の構成要素は必ずしも一定の縮尺である必要はなく、その代わりに、本発明の原理を説明することに重点を置いている。さらに、図中、同じ参照符号は、対応する部分を示している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図2】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図3】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図4】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図5】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図6】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図7】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図8】本開示の一実施形態によるブレード付きロータの断面図である。

【図9】本開示の一実施形態によるロータブレードの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の詳細な説明では、添付の複数の図面を参照する。これらの図面は本明細書の一部を成している。また、図面には、例示によって本発明の特定の実施形態が示してある。

【0013】

本明細書で使用するとき、「有する」、「含有する」、「含む」、「備える」およびこれに類する用語は、記載した要素または特徴の存在を示す非限定的なものであり、付加的な要素または特徴を排除するものではない。

【0014】

当然ながら、別の実施形態が使用されてもよく、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的または論理的な変更が行われてもよい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈すべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。本明細書に記載した実施形態は特定の言語を使用しているが、この言語は、添付の特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

【0015】

一実施形態によれば、ブレード付きロータ１００を製造するための方法が提供される。ブレード付きロータ１００は複数のロータブレード２００，２０１，２０２，２０３を備えている。各々のロータブレードは複数のロータブレードセグメント１１０，１２０を備えていてよい。

【0016】

各々のロータブレード２００，２０１，２０２，２０３は積層方向（または製造方向）を規定していてよい。この積層方向はブレード付きロータ１００の半径方向に実質的に対応していてよい。幾つかの実施形態では、ロータブレード２００，２０１は湾曲していてよい。この場合、積層方向は、半径方向と、この半径方向に対して垂直な横方向との組合せであってよい。各々のロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０は、ブレード付きロータ１００の積層方向または半径方向で１つまたは２つの別のロータブレードセグメントに隣接して配置されていてよい。（各々の）ロータブレードセグメントは、ロータブレード２００，２０１の、積層方向または半径方向に対して横断方向の横断面積全体にわたって十分にまたは完全に延在していてよい。言い換えると、ロータブレード２００，２０１は、半径方向または積層方向の制限された範囲内で１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０から成ってよいかまたは実質的に成っていてよい。

【0017】

横方向は半径方向に対して垂直であると理解され、ブレード付きロータ１００の軸線方向を含んでよい。本明細書に開示されるとき、側方部分とは、横方向に延在する構成要素の部分を指す。

【0018】

ブレード付きロータ１００はハブ３００，３０１を備えていてよい。特にこのハブ３００，３０１はディスク状であってよい。

【0019】

ブレード付きロータ１００は軸流タービンであってよい。ブレード付きロータ１００はラジアルタービンであってよい。ブレード付きロータ１００は排気タービンであってよい。ブレード付きロータ１００は混流タービンであってよい。ブレード付きロータ１００は圧縮機であってよい。

【0020】

方法は、一連の３つのステップＡ，Ｂ，Ｃを含む。

【0021】

方法のステップＡ）は、工作物１０を提供することを含む。方法のステップＡ）は、ブレード付きロータ１００の一番内側のセクションを提供または製造することと見なされてよい。例えば、図２および図５には、工作物１０の実施形態が示してある。

【0022】

工作物１０は、１番目のロータブレードセグメント１１０を備えている。この１番目のロータブレードセグメント１１０は、１番目のプラットフォーム部分１１１を備えている。この１番目のプラットフォーム部分１１１（および以下でさらに説明するような同じく他の全てのプラットフォーム部分１２１，１３１，１４１．．．）は、側方部分を備えていてよい。さらに、１番目のプラットフォーム部分１１１は、内側部分を備えていてよい。この内側部分は、１番目のロータブレードセグメント１１０の、１番目のプラットフォーム部分１１１を備えていない部分の横断面積と実質的に同一の横断面積にわたって延在していてよい。１番目のプラットフォーム部分１１１（および以下でさらに説明するような同じく他の全てのプラットフォーム部分１２１，１３１，１４１．．．）は、製造目的のための補助的または一時的な構成要素と実質的に見なされてよい。１番目のプラットフォーム部分１１１の少なくとも一部、特に側方部分は、製造が終了した後、ブレード付きロータ１００に含まれていなくてよい。

【0023】

１番目のプラットフォーム部分１１１は、１番目のロータブレードセグメント１１０の半径方向外側の終端部分１１４に配置されている。例えば、図２および図５には、１番目のロータブレードセグメント１１０の１番目のプラットフォーム部分１１１および半径方向外側の終端部分１１４の実施形態が示してある。

【0024】

１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分は、横方向に沿って、好ましくは横方向全体に沿って１ｃｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満延在していてよい。１つの実施形態では、１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分を備えた１番目のロータブレードセグメント１１０は、１番目のプラットフォーム部分１１１を備えていない１番目のロータブレードセグメント１１０と比較して、さらに横方向に沿って、任意選択的には横方向全体に沿って最大１ｃｍ、好ましくは最大４ｍｍまで延在していてよい。

【0025】

一実施形態によれば、１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分は、１番目のロータブレードセグメント１１０の横方向の周囲を部分的または好ましくは完全に取り囲んでいてよい。好ましくは、１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分は、１番目のロータブレードセグメント１１０の半径方向で一番外側のセクションを完全に覆っている。１番目のプラットフォーム部分１１１の前述した特性は、以下でさらに説明するような他のプラットフォーム部分１２１，１３１，１４１．．．に類似にまたは同様に適用されてよい。

【0026】

工作物１０を形成することは、ステップＡ１）：ハブ３００，３０１を提供することを含んでもよい。１番目のロータブレードセグメント１１０を含む工作物１０は、多種の異なる形態で形成されてよい。

【0027】

一実施形態によれば、ステップＡ１）後にステップＡ２）が実施されてよい。このステップＡ２）は、１番目のロータブレードセグメント１１０を形成するために、ハブ３０１の一部を取り除くことを含む。この実施形態では、ブレード付きロータ１００のハブ３００の半径方向の寸法が、ステップＡ１）で提供されたハブ３０１の半径方向の寸法と比較して減じられている。ハブ３０１の一部を取り除くことは、１番目のプラットフォーム部分１１１が１番目のロータブレードセグメント１１０の半径方向外側の終端部分１１４に残されるように実施されてよい。構成要素の一部を取り除くことは、除去製造と呼ばれることもある。

【0028】

図５には、ステップＡ２）後、つまり、工作物１０を形成した後のブレード付きロータの断面図が概略的に示してある。破線は、ステップＡ１）後のハブ３０１を示している。実線は、ステップＡ２）後のハブ３００を１番目のロータブレードセグメント１１０と共に示している。

【0029】

別の実施形態によれば、ステップＡ１）後にステップＡ２’）が実施されてよい。このステップＡ２’）は、付加製造によって１番目のロータブレードセグメント１１０を半径方向外向きでハブ３００に形成することを含む。その後、１番目のロータブレードセグメント１１０の側方部分が取り除かれてよく、これによって、１番目のプラットフォーム部分１１１が、１番目のロータブレードセグメント１１０の半径方向外側の終端部分１１４に残される。１番目のロータブレードセグメント１１０の側方部分を取り除くことは、ハブ３００の一部を取り除くことを伴ってよい。

【0030】

図１には、ステップＡ２’）の一部が終了した後、つまり、１番目のロータブレードセグメント１１０が半径方向外向きでハブ３００に形成された後のブレード付きロータの断面図が概略的に示してある。図２には、ステップＡ２’）を終了した後、つまり、工作物１０を形成した後のブレード付きロータの断面図が概略的に示してある。点線は、一部を取り除く前のハブ３００と１番目のロータブレードセグメント１１０とを示している。

【0031】

ブレード付きロータ１００を製造するための方法は、さらに、ステップＢ）を含む。方法のステップＢ）は、ブレード付きロータ１００の中間セクションを製造することまたはロータブレード２００の中間セクションを製造することと見なされてよい。

【0032】

ステップＢ）は、付加製造によって２番目のロータブレードセグメント１２０を半径方向外向きで１番目のプラットフォーム部分１１１に形成するステップＢ１）を含む。例えば、図３および図６には、本開示の実施形態によるステップＢ１）後のブレード付きロータ１００の断面図が示してある。

【0033】

さらに、ステップＢ）は、１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分を取り除くかまたは実質的に１番目のプラットフォーム部分１１１全体を取り除くステップＢ２）を含む。１番目のプラットフォーム部分１１１の側方部分は、１番目のプラットフォーム部分１１１を備えていない１番目のロータブレードセグメント１１０の残りの部分と比較して、１番目のプラットフォーム部分１１１のどの部分もまたは実質的にどの部分も側方に突出しないように取り除かれてよい。ステップＢ２）は、さらに、２番目のロータブレードセグメント１２０の側方部分を取り除くことを含む。２番目のロータブレードセグメント１２０の側方部分は、２番目のプラットフォーム部分１２１が２番目のロータブレードセグメント１２０の半径方向外側の終端部分１２４に残されるように取り除かれてよい。例えば、図４および図７には、本開示の実施形態によるステップＢ２）後のブレード付きロータ１００の一部の実施形態が示してある。破線は、１番目のプラットフォーム部分１１１および２番目のロータブレードセグメント１２０の、ステップＢ２）で取り除かれた部分を示している。

【0034】

一実施形態によれば、一連のステップＢ１），Ｂ２）は、１回以上、つまり、Ｎ≧１回繰り返されてよい。これによって、３番目のロータブレードセグメント１３０、４番目のロータブレードセグメント１４０等が形成されてよい。また、一連のステップＢ１），Ｂ２）を繰り返すことによって、３番目のプラットフォーム部分、４番目のプラットフォーム部分等も形成される。各々の付加的な（３番目の、４番目の、．．．）ロータブレードセグメントは、特に１番目のプラットフォーム部分１１１にではなく、直前の（２番目の、３番目の、．．．）プラットフォーム部分に半径方向外向きで形成される。さらに、２番目のプラットフォーム部分１２１、３番目のプラットフォーム部分等の側方部分は取り除かれてよい。言い換えると、一連のステップＢ１），Ｂ２）を繰り返すことによって、ｎ＝１．．．Ｎとして、それぞれ（ｎ）番目の繰返し時に、（ｎ＋２）番目のロータブレードセグメントと（ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分とが形成され、（ｎ＋１）番目のプラットフォーム部分の側方部分が取り除かれる。一連のステップＢ１），Ｂ２）が繰り返されない場合には、Ｎ＝０である。

【0035】

一連のステップＢ１），Ｂ２）は、任意の回数だけ繰り返されてよい。１つの例示的な実施形態によれば、一連のステップＢ１），Ｂ２）は１回繰り返される。別の例示的な実施形態によれば、一連のステップＢ１），Ｂ２）は９回繰り返される。

【0036】

ブレード付きロータ１００を製造するための方法は、さらに、ステップＣ）を含む。方法のステップＣ）は、ブレード付きロータ１００の外側セクション、特に最後のまたは一番外側のセクションを製造することまたはロータブレード２００の外側セクション、特に最後のまたは一番外側のセクションを製造することと見なされてよい。

【0037】

ステップＣ）は、付加製造によって（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分に半径方向外向きで（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントを形成するステップＣ１）を含む。一実施形態によれば、ステップＣ１）は、ステップＢ１）と実質的に同様に実施される。１つの実施形態では、（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分は、最後から２番目のプラットフォーム部分と見なされてよく、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントは、最後のロータブレードセグメントと見なされてよい。

【0038】

さらに、ステップＣ）は、（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分の側方部分を取り除くステップＣ２）を含む。（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分の側方部分は、（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分を備えていない（Ｎ＋２）番目のロータブレードセグメントの残りの部分と比較して、（Ｎ＋２）番目のプラットフォーム部分のどの部分もまたは実質的にどの部分も側方に突出しないように取り除かれてよい。ステップＣ２）は、さらに、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントの側方部分を取り除くことを含む。一実施形態では、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントの半径方向外側の終端部分に（（Ｎ＋３）番目の）プラットフォーム部分が残されないように、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントの側方部分が取り除かれてよい。（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントの側方部分は、（Ｎ＋２）番目のロータブレードセグメントと比較して、（Ｎ＋３）番目のロータブレードセグメントのどの部分もまたは実質的にどの部分も側方に突出しないように取り除かれてよい。

【0039】

ハブ３０１の一部および／または１番目のもしくは後続のロータブレードセグメント１１０，１２０，．．．の一部および／または１番目のもしくは後続のプラットフォーム部分１１１，１２１，．．．の一部の取除きは、機械加工によって実施されてよい。好ましくは、この機械加工は、荒フライス加工および仕上げフライス加工を含む。

【0040】

このような付加製造は当業者に知られている。例えば、付加製造技術のための標準的な用語は、ＡＳＴＭ Ｆ２７９２－１２aに開示されている。

【0041】

付加製造は、造形材料を提供することを含んでもよい。この造形材料は、粉末および線材のうちの一方であってよい。一実施形態によれば、造形材料は、ニッケル（例えば少なくとも５０質量％のニッケル）を含有した合金、特にニッケル基合金を含んでいてよい。付加的にまたは代替的に、ハブ３００，３０１が、ニッケル（例えば少なくとも５０質量％のニッケル）を含有した合金、特にニッケル基合金を含んでいてよい。例えば、造形材料は、合金ＮｉＣｒ２２Ｍｏ９Ｎｂ（合金６２５，２.４８５６とも呼ばれる）および／または合金ＮｉＣｒ１９ＮｂＭｏ（合金７１８，２.４６６８とも呼ばれる）を含んでいてよい。例えば、ハブ３００，３０１が、合金ＮｉＣｒ２２Ｍｏ９Ｎｂ（合金６２５，２.４８５６とも呼ばれる）および／または合金ＮｉＣｒ１９ＮｂＭｏ（合金７１８，２.４６６８）および／または合金ＮｉＣｒＡｌＭｏＴｉＮｂＺｒ（合金７１３ＬＣ，ＵＮＳ Ｎ０７７１３とも呼ばれる）および／または合金ＮｉＦｅＣｒ１２Ｍｏ（合金９０１，２.４９７５とも呼ばれる）を含んでいてよい。一実施形態によれば、造形材料は、鉄（例えば少なくとも５０質量％の鉄）を含有する合金、特に鉄基合金を含んでいてよい。付加的または代替的には、ハブ３００，３０１が、鉄（例えば少なくとも５０質量％の鉄）を含有する合金、特に鉄基合金を含んでいてよい。一実施形態では、造形材料およびハブ３００，３０１は、互いに同じ合金を含んでいてよい。

【0042】

付加製造は、集束される熱エネルギーによって造形材料を融着することを含んでもよい。集束される熱エネルギーは、レーザビーム、電子ビーム、電気アークおよびプラズマアークから成る群から選択されてよい。好ましくは、集束される熱エネルギーはレーザビームである。集束される熱エネルギーが電気アークである場合には、造形材料が線材であってよい。

【0043】

本開示の実施形態によるブレード付きロータ１００を製造するための方法は、多くの理由で有利である。ブレード付きロータ１００の製造には、形状接続的な接合部の製作も必要ないし、形状接続的な接合部によってロータブレードをハブまたはディスクに形成したり取り付けたりする必要もない。有利には、本開示の実施形態による方法によって、ブレード付きロータをより低いコストで製造することが可能となる。製造コストは最大３０％削減することができる。ロータブレード２００，２０１は、集束される熱エネルギーによってハブ３００，３０１に融着され、その結果、より頑丈なブレード付きロータ１００が得られる。このブレード付きロータ１００は、形状接続的な接合部を備えたブレード付きロータと比較して、破折または破損しにくい傾向にある。

【0044】

さらに、ロータブレードを複数回の連続的なステップで製造し、特に後続のロータブレードセグメントが形成される前に各々のロータブレードセグメントの側方部分を取り除くことによって、特にロータブレードの全てのセグメントが低いコストまたは標準的な工具で形成されると、事後的にはアクセスすることができないロータブレードのセクションにアクセスすることが可能となる。有利には、本開示の実施形態によるブレード付きロータ１００を製造するために、高いアスペクト比を有する特殊かつ／または高価な工具は不要である。多くの用途では、被削性不良の造形材料、特に多くのニッケル基合金を含有したロータブレードを製造することが適切であるかまたは所望されている。ロータブレードを複数の連続的なステップで製造し、特に各々のロータブレードセグメントの側方部分を個別に取り除くことによって、何らかの造形材料が有する被削性不良は、著しく小さな問題である。

【0045】

有利には、後続のロータブレードセグメントが付加製造される前にプラットフォーム部分がロータブレードセグメントに残されるように、ロータブレードセグメント（の側方部分）を除去形成する（取り除く）ことによって、不正確さが回避される。プラットフォーム部分は、集束される熱エネルギーと造形材料とによって生じる、ロータブレード２００および／またはハブ３００の表面品質にマイナスの影響を与える溶接スパッタから、先行するロータブレードセグメントを保護または防護する。さらに、集束される熱エネルギーによって、先行するロータブレードセグメントに熱影響ゾーンが生じる。この熱影響ゾーンは、熱歪みひいては不正確さにつながってしまう。プラットフォーム部分は支持体として働き、先行するロータブレードセグメントを熱影響ゾーンから局所的に分離する、つまり、言い換えると、熱はプラットフォーム部分全体にわたって十分に分配され、したがって、先行するロータブレードセグメントに対する熱歪みが回避される。さらに、後続のロータブレードセグメントが付加製造される前にプラットフォーム部分がロータブレードセグメントに残されるように、ロータブレードセグメント（の側方部分）を除去形成する（取り除く）ことによって、有利には、ロータブレードの「ねじれ」セクション同士の間の移行部、つまり、積層方向が半径方向と横方向との組合せである（ロータブレードの半径方向の範囲にわたって完全に真っ直ぐではない）場合の移行部の製作が促進される。特に連続的なロータブレードセグメント同士の間の移行領域の表面品質は、「ねじれ」セクションの場合に平滑な移行領域を可能にすることによって改善することができる。

【0046】

本開示は、複数のロータブレード２００を備えたブレード付きロータ１００を製造するための方法に関する。上述した実施形態は、１つのロータブレードを製造するための一連のステップに関する。第１のロータブレード２００を製造するための一連のステップは、第２のロータブレード２０１を製造するための一連のステップと比較して、任意の順序で実施されてよい。

【0047】

１つの実施形態によれば、方法は、さらに、連続的なステップを実施する前に、Ａ２），Ａ２’），Ｂ１），Ｂ２），Ｃ１），Ｃ２）から選択される１つ、好ましくは全てのステップが全てのロータブレード２００に対して実施されることを含んでもよい。例えば全てのロータブレード２００，２０１に対してステップＢ１）を実施する前に、ステップＡ２’）が全てのロータブレード２００，２０１に対して実施されてよい。図８には、本開示の一実施形態によるブレード付きロータ１００の断面図が示してある。ステップＢ１）が実施される前に、１番目のロータブレードセグメント１１０が全てのロータブレード２００，２０１，２０２，２０３に対して形成されている（図８には、ブレード付きロータ１００の断面図ひいては幾つかのロータブレードの一部のみが示してある）。Ａ２），Ａ２’），Ｂ１），Ｂ２），Ｃ１），Ｃ２）から選択される１つのステップの一部または全てさえ、一ステップの連続的な部分を実施する前に、全てのロータブレード２００に対して実施されてもよい。図８には、１番目のロータブレードセグメント１１０の側方部分が取り除かれる前に、１番目のロータブレードセグメント（１１０）が全てのロータブレード２００，２０１，２０２，２０３に対して形成される実施形態が示してある。

【0048】

一実施形態では、方法は、さらに、Ａ２），Ａ２’），Ｂ１），Ｂ２），Ｃ１），Ｃ２）から選択される全ての製造ステップが、第１のロータブレード２００に対して実施され、その後、Ａ２），Ａ２’），Ｂ１），Ｂ２），Ｃ１），Ｃ２）から選択される任意の製造ステップが、第２のロータブレード２０１に対して実施されることを含んでもよい。第２のロータブレード２０１を形成するための任意の製造ステップを実施する前に、第１のロータブレード２００は完全に形成すらされていてよい。

【0049】

一実施形態によれば、ブレード付きロータ（１００）を備えたターボチャージャを製造するための方法が提供される。ブレード付きロータ（１００）は複数のロータブレードを備えており、本明細書に開示された実施形態のいずれか１つによって製造される。

【0050】

一実施形態によれば、ブレード付きロータ１００が提供される。このブレード付きロータ１００は、ハブ３００と、複数のロータブレード２００，２０１，２０２，２０３とを備えていてよい。各々のロータブレード２００は、互いに隣接する複数のロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０を備えていてよい。

【0051】

各々のロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０は、各々のバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２を有していてよい。さらに、各々のロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０は、各々のロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０の半径方向外側の終端部分１１４，１２４，１３４に隣接して配置された界面領域１１３，１２３，１３３，１４３を備えていてよい。この界面領域１１３，１２３，１３３，１４３は、同じロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０のバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２と、隣接するロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０のバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２とに隣接して配置されていてよい。

【0052】

例えば、図９には、１番目のロータブレードセグメント１１０の半径方向外側の終端部分１１４に隣接して配置された界面領域１１３を備えたロータブレード２００の断面図が示してある。界面領域１１３は、１番目のロータブレードセグメント１１０の第１のバルク領域１１２と、２番目のロータブレードセグメント１２０の第２のバルク領域１２２とに隣接して配置されている。

【0053】

界面領域１１３，１２３，１３３，１４３は、半径方向で１ｍｍ未満、好ましくは２００μｍ未満延在していてよい。

【0054】

本開示の実施形態によるブレード付きロータ１００は、特にハブ３００，３０１へのロータブレード２００の取付けもしくは組付けおよび／またはロータブレード２００の特性の点で、既知のブレード付きロータ１００と異なっている。本開示によるブレード付きロータ１００のロータブレード２００は、少なくとも１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０の界面領域１１３，１２３，１３３，１４３とバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２との間で異なる少なくとも１つの特性を有していてよい。

【0055】

一実施形態によれば、ブレード付きロータ１００は一体部材として提供される。特にブレード付きロータ１００は、ハブ３００とロータブレード２００との間になんら形状接続的な接合部なしに提供される。

【0056】

１つの実施形態では、平均結晶粒径が、少なくとも１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０の界面領域１１３，１２３，１３３とバルク領域１１２，１２２，１３２との間で少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％異なっている。平均結晶粒径は、ＡＳＴＭ Ｅ１１２－１３ Ｓｅｃｔｉｏｎ １１（Ｐｌａｎｉｍｅｔｒｉｃ ｏｒ Ｊｅｆｆｒｉｅｓ’（３） Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に従って特定される。好ましくは、平均結晶粒径は、少なくとも１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０のバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２と比較して、界面領域１１３，１２３，１３３で少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％低い。

【0057】

１つの実施形態では、平均硬さが、少なくとも１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０，１４０の界面領域１１３，１２３，１３３とバルク領域１１２，１２２，１３２，１４２との間で少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％異なっている。硬さと平均硬さとを特定するための方法は当業者に知られている。好ましくは、平均硬さは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６５０７に従って特定される。平均硬さは、顕微鏡写真を記録し、所定のサイズ（例えば５０００ｍｍ^２）を有する領域を選択する、例えば円または方形を刻み込むことによって特定されてよい。好ましくは、平均硬さは、少なくとも１つのロータブレードセグメント１１０，１２０，１３０のバルク領域１１２，１２２，１３２と比較して、界面領域１１３，１２３，１３３で少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％大きい。

【0058】

各々の界面領域１１３，１２３，１３３の特性は、有利な製造法の結果および／または少なくとも２つの各々の方法ステップでの製造プロセス中の集束される熱エネルギーから生じる熱に界面領域１１３，１２３，１３３を曝すことの結果であってよい。ブレード付きロータ１００は付加製造によって得られる。好ましくは、ブレード付きロータ１００は、本明細書に開示された実施形態のいずれか１つによって製造される。

【0059】

ブレード付きロータ１００は、軸流タービンまたはラジアルタービンであってよい。ブレード付きロータ１００は、排気タービンであってよい。ブレード付きロータ１００は、混流タービンであってよい。ブレード付きロータ１００は、圧縮機であってよい。一実施形態によれば、ターボチャージャが提供される。このターボチャージャは、本明細書に開示された実施形態のうちのいずれか１つによるブレード付きロータ（１００）を備えている。

【0060】

本明細書に開示された寸法および値は、列挙した正確な数値に厳密に限定されると理解すべきではない。そうではなく、特に明示しない限り、このような各々の寸法は、列挙した値と、その値付近の機能的に等価の範囲との両方を意味することを意図している。例えば、「１００μｍ」と開示された寸法は、「約１００μｍ」を意味することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】