可浸出铸芯和制造方法与流程

本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的部件的生产，更具体地，涉及可浸出铸芯和制造方法。

背景技术：

燃气涡轮发动机大体上以串联流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气进入压缩机区段的入口，在压缩机区段中，一个或多个轴向或离心压缩机逐渐压缩空气直至其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合，并且在燃烧区段内燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被导向通过限定在涡轮区段内的热气体路径，然后经由排气区段从涡轮区段排出。

在特定构造中，涡轮区段以串联流动顺序包括高压(hp)涡轮和低压(lp)涡轮。hp涡轮和lp涡轮各自包括例如涡轮转子叶片、转子盘和保持器的各种可旋转涡轮部件，以及例如定子轮叶或喷嘴、涡轮护罩和发动机框架的各种静止涡轮部件。可旋转涡轮部件和静止涡轮部件至少部分地限定通过涡轮区段的热气体路径。当燃烧气体流过热气体路径时，热能从燃烧气体被传递到可旋转涡轮部件和静止涡轮部件。

典型的燃气涡轮发动机在燃烧器和/或hp或lp涡轮中包括具有允许较高气体温度的非常细的冷却通道的部件。这些冷却通道大体上在部件的铸造过程中形成。铸造是用于形成燃气涡轮航空发动机的各种部件的常见制造技术。铸造部件涉及具有期望部件形状的负型(negative)的模具。如果期望特定的内部形状，则将芯放入模具中。一旦准备好模具并定位任何芯，就将熔融材料引入模具中。在材料冷却之后，移除模具，并且可以从露出内部形状的铸造部件内浸出芯。

为了在铸造期间产生冷却通道，生产了具有多个支脚的铸芯。在没有额外支撑的情况下，支脚在铸造过程中很有可能会偏离其预期位置，这可能会导致冷却通道相互塌陷，从而导致“串扰(crosstalk)”或“吻出(kissout)”。为了提高可生产性，需要一定数量的系杆来将支脚固定在期望位置。这些系杆通常由与芯相同的材料制成。在系杆固定支脚的情况下，将芯固定在模具中并铸造部件。一旦铸造完成，芯从铸造部件中被浸出，铸造部件露出期望的冷却通道，但大体上也露出由多个系杆形成的多个连接腔。这些连接腔允许冷却流体离开设计的冷却通道，因而是不期望的。

因此，需要一种用于在部件中形成冷却通道的改进方法。

技术实现要素：

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来得知。

根据本公开的一个实施例，提供一种增材制造的可浸出铸芯。可浸出铸芯可以包括多个支脚，多个支脚被构造成建立铸造部件的多个内部流动通道。具有第一系杆端和与其相对的第二系杆端的系杆可以联接到多个支脚中的至少两个支脚。至少一个系杆可以被定向成在铸造部件内在内部流动通道之间形成连接腔。连接腔的构造可以用作通过连接腔的流体连通的阻碍。

根据本公开的另一实施例，提供一种用于制造可浸出铸芯的方法。该方法可以包括在增材制造机器的床上沉积增材材料层。来自能量源的能量可以被选择性地引导到增材材料层上，以熔合增材材料的一部分并形成可浸出铸芯。铸芯可以包括具有外形的多个支脚，该外形是铸造部件的至少第一流动通道和第二流动通道的负型。具有第一系杆端和第二系杆端的系杆可以联接多个支脚中的至少两个支脚。系杆可以具有铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状。

根据本公开的另一实施例，提供一种用于设计可浸出铸芯的计算机实现方法。该方法包括，由包括一个或多个计算装置的计算系统获得指示可浸出铸芯的第一三维模型的数据。铸芯可以包括多个支脚。多个支脚被定向成在铸造部件内至少形成第一内部流动通道和第二内部流动通道。该方法还包括，由计算系统获得指示多个系杆的数量和联接位置信息以固定多个支脚的取向的数据。多个系杆可以具有第一系杆端、第二系杆端、以及铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状。计算系统可以至少部分地基于铸芯的第一三维模型以及多个系杆的数量和联接位置信息来生成第二三维模型。第二三维模型可以代表包括多个系杆的可浸出铸芯，多个系杆固定多个支脚的取向。计算系统可以至少部分地基于第二三维模型来确定多个切片。多个切片中的每个切片可以限定可浸出铸芯的相应的横截面层。计算系统将指示多个切片的数据输出到存储器。

本发明的这些以及其他特征、方面和优点将通过参考以下描述和所附权利要求书变得更加容易理解。结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起，用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本发明包括其最佳模式的完整且能够实现的公开。其中：

图1示出了根据本发明的燃气涡轮发动机的一个实施例的示意性横截面视图；

图2示出了根据本主题的方面的用于铸造具有多个内部流动通道的部件的多个铸造工具的一个实施例的透视投影；

图3a示出了根据本主题的方面的燃气涡轮航空发动机的中间铸造部件的一个实施例的透视投影；

图3b示出了根据本主题的方面的铸造部件的一个实施例的透视投影；

图4a描绘了根据本主题的方面的铸造部件的铸件和具有多个湍流器的芯的横截面；

图4b描绘了根据本主题的方面的具有多个湍流器的铸造部件的实施例的横截面；

图5a描绘了根据本主题的方面的铸造部件的铸件和具有多个湍流器的芯的另一实施例的横截面；

图5b描绘了根据本主题的方面的具有多个湍流器的铸造部件的另一实施例的横截面；

图6a描绘了根据本主题的方面的铸造部件和具有带多个弯曲部的系杆的可浸出铸芯的实施例的横截面；

图6b描绘了根据本主题的方面的具有带多个弯曲部的连接腔的铸造部件的实施例的横截面；

图7a描绘了根据本主题的方面的铸造部件和具有形成为线圈的系杆的可浸出铸芯的实施例的横截面；

图7b描绘了根据本主题的方面的具有形成为线圈的连接腔的铸造部件的实施例的横截面；

图8a描绘了根据本主题的方面的铸造部件和具有被构造成形成文丘里管的系杆的可浸出铸芯的实施例的横截面；

图8b描绘了根据本主题的方面的具有被构造为文丘里管的连接腔的铸造部件的实施例的横截面；

图9a描绘了根据本主题的方面的铸造部件和具有不可浸出的系杆的一部分的可浸出铸芯的实施例的横截面；

图9b描绘了根据本主题的方面的其中在浸出之后保留系杆的一部分的铸造部件的实施例的横截面；

图10描绘了根据本主题的方面使用的示例性计算装置；

图11提供了用于铸造具有多个内部流动通道的部件的流程图；

图12提供了用于制造具有多个支脚和流体阻碍系杆的可浸出铸芯的流程图；和

图13提供了用于设计具有多个支脚的可浸出铸芯的流程图，并且存在流体阻碍系杆。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的实施例，本发明的实施例的一个或多个实例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，以及“下游”是指流体向其流动的方向。

一般而言，本主题针对燃气涡轮发动机的铸造部件，并且更具体地，针对减小的横流(crossflow)连接腔、可浸出铸芯和制造方法。在一个实施例中，大体上呈现系杆，其可阻碍通过所生成的连接腔的流体连通。这些系杆采用各种空气动力学和结构概念来阻碍或阻止所生成的连接腔中的流体流动；包括形状、低压区域、压力平衡和物理阻碍。

现在参考附图，图1示出了根据本主题的方面的可在飞行器内使用的燃气涡轮发动机100的一个实施例的横截面视图，其中所示的发动机100具有为了参考目的而延伸通过其中的纵向或轴向中心线轴线112。虽然示出为涡轮风扇发动机，但是任何合适的发动机都可以与本文所述的一起使用。例如，合适的发动机包括但不限于高旁通涡轮风扇发动机、低旁通涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、螺旋桨发动机等。下面将详细讨论发动机100。

图2示出了根据本主题的方面的用于铸造具有多个内部流动通道的部件的多个铸造工具200的一个实施例的透视投影。如图所示，在几个实施例中，多个铸造工具200包括模具202，模具202包括模具第一半部204和模具第二半部206。模具第一半部202和模具第二半部206形成有部件外形负型208。当熔融材料被引入模具202中时，部件外形负型208建立铸造部件(图3a，300)的部件外形(图3a，326)。模具可以由任何合适的材料形成，例如金属、陶瓷或沙子，包括二氧化硅、橄榄石、铬酸盐、锆石和硅酸钠。应该理解的是，虽然图2中将实施例描绘成具有至少两个半部，但是其他单个模具，例如在熔模铸造中使用的那些模具，以及具有多于两个部件的模具也符合本主题的各方面。

仍然参考图2，在期望特定内部形状的情况下，在引入熔融材料之前，可浸出铸芯(下文中称为“芯”)210被固定在模具202中。芯210限定了所生成的铸造部件的部件内部形状，并且在某些实施例中，芯210在铸造之后从铸造部件(图3b，300)浸出。应当理解的是，芯210可以通过包括增材制造方法的任何公认制造方法生产，例如下面更详细描述的。

芯210的浸出可以通过任何合适的浸出处理实现。可以基于芯210的组成、铸造组件的组成和芯几何形状来选择该处理。例如，化学浸出机构可用于去除陶瓷芯。这种示例性浸出处理可以包括将铸件放入高压釜(autoclave)中并将铸件浸入碱性溶液(例如，水性或酒精性氢氧化钠或氢氧化钾)中。溶液暴露可以在升高的压力(例如，从1mpa至5mpa)和适度升高的温度(例如，150℃至400℃)下。可以循环压力和/或温度，并且可以搅拌溶液，以维持碱性溶液暴露于陶瓷芯并且排空反应产物。

仍然参考图2，在所描绘的实施例中，芯210被示出为具有多个支脚212。多个支脚212具有蛇形形状，使得在浸出时，在铸造部件300内产生具有蛇形形状的多个内部流动通道302、304。在所描绘的实施例中，多个内部流动通道302、304在铸造部件300中形成蛇形流动通道。在通过多个系杆214的铸造期间，多个支脚212被保持在适当位置。系杆214具有第一系杆端218和第二系杆端220。与芯的其他部件一样，在铸造之后，系杆214大体上从铸造部件300浸出，露出多个连接腔(图3b，306)。系杆214被构造成当浸出时，取决于设计考虑，所生成的连接腔有意地减小或增加了传统的90°直系杆上的压差。例如，系杆214可以包括阻碍物或者可以利用静态、动态和总压力作为设计杆(designlever)。与通过90°直系杆的无阻碍流动相比，特定实施例的流动变化在通过90°直系杆的流动的0％至50％(例如，10％至30％)的流动减少范围内。

图3a示出了根据本主题的方面的燃气涡轮航空发动机的中间铸造部件的一个实施例的透视投影。如图所示，铸造部件300具有经由在模具202中铸造该部件所形成的外部形状326，并且铸造部件300已经从模具202移除。铸造部件300包括在铸造部件300内的芯210。铸造部件300包括第一材料，并且芯210包括易于浸出的第二材料。芯210包括通过多个系杆214固定在适当位置的多个支脚212。

图3b示出了在芯210浸出之后的图3a的实施例的透视投影。如图所示，铸造部件300具有经由在模具202中铸造该部件所形成的外部形状326。铸造部件300包括多个内部流动通道302、304和其间的连接腔306。多个内部流动通道302、304和连接腔306由芯210限定。芯210的浸出使得流体能够在多个内部流动通道302、304和连接腔306内流动。应当理解的是，多个内部流动通道302、304可以被构造成任何期望的构造，包括作为蛇形冷却通道。应当理解的是，在一些实施例中，铸造部件300可以是具有内部流体冷却通道的燃气涡轮航空发动机的部件。例如，铸造部件300可以是如图1所示的轮叶、叶片、护罩、支柱或叶片平台。

图4a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的铸造部件300的横截面。如图4a所示，多个支脚212包括多个湍流器形成件216。多个湍流器形成件216具有上游面228和与上游面228相对的下游面230。第一系杆端218与湍流器面230下游的第一流动通道接触，并且第二系杆端220与湍流器面230下游的第二流动通道接触。

图4b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图4a的铸造部件300的横截面。如图4b所示，芯210(现在浸出)的多个湍流器形成件216在多个内部流动通道302和304内建立多个湍流器308。多个湍流器308具有上游面310和与上游面310相对的下游面312。当流体流动在由箭头(a)所指示的方向上前进时，下游面312限定低压区域314的前缘。通过多个系杆214的浸出而露出的多个连接腔306被建立成与低压区域314流体连通。连接腔306与低压区域314的流体连通用于阻碍通过连接腔的流体连通。

图5a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的另一示例性铸造部件300的铸件的横截面。如图5a所示，多个支脚212包括多个湍流器形成件216。多个湍流器形成件216具有上游面228和与上游面310相对的下游面230。第一系杆端218在第一支脚232上与下游面230接触联接，而第二系杆端220在第二支脚234上与上游面228联接。

图5b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图5a的铸造部件300的横截面。如图5b所示，第一流动通道302保持具有第一流动压力的第一流体流动。第二流动通道304保持具有第二流动压力的第二流体流动。在使用第一和第二流动压力时，第一流体流动压力大于第二流体流动压力。在铸造期间，多个湍流器形成件216在第一流动通道302和第二流动通道304内建立多个湍流器308。多个湍流器308具有上游面310和与上游面310相对的下游面312。当流体流动在由箭头(a)所指示的方向上前进时，下游面312限定低压区域314的前缘。通过多个系杆214的浸出而露出的连接腔第一端316被建立成与第一流体流动通道302的低压区域314流体连通。连接腔第二端318与第二流体流动通道304的上游湍流器面310流体连通。通过将连接腔第二端318构造成与上游湍流器面310流体连通，第二流体流动的一部分被引导到连接腔306中。由于第二流体流动压力小于第一流体流动压力，因此在连接腔第一端与第一流体流动通道302的低压区域314流体连通的同时，将第二流体流动的一部分引导到连接腔306，导致了第一流体流动通道302和第二流体流动通道304之间的压差的平衡。随着压力差降低或消除，连接腔306成为第一流体流动通道302和第二流体流动通道304之间的流体连通的阻碍。

图6a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的铸造部件300的铸件的横截面。如图6a所示，在某些实施例中，第一系杆端218相对于第一支脚232以锐角联接到第一支脚232，并且第二系杆端220相对于第二支脚234以锐角联接到第二支脚234。应当理解的是，相交角不必是相同的，并且可以是除了垂直以外的任何角度，例如10°至80°(例如15°至45°)。系杆214形成有弯曲部222。在图6a中，多个弯曲部222将系杆214定位成“w”构造，但是应当理解的是，具有弯曲部222的任何构造与任何数量的弯曲部222都是可接受的。例如，系杆214可以具有“u”形状或“s”形状。在一些另外的实施例中，弯曲部222沿着系杆214在幅度和分布上可以是不对称的。在还有的进一步实施例中，根据本主题的方面，相交角可以是垂直的，并且系杆214可以形成有弯曲部222。

图6b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图6a的铸造部件300的横截面。如图6b所示，第一内部流动通道302具有第一通道外表面320，并且第二内部流动通道304具有第二通道外表面322。连接腔第一端316相对于第一通道外表面320以锐角与第一通道外表面320相交。连接腔第二端318相对于第二通道外表面322以锐角与第二通道外表面322相交。应当理解的是，相交角不需要相同，并且可以是除了垂直以外的任何角度，例如10°至80°(例如15°至45°)。由于连接腔306的形式由系杆214的形式决定，因此具有弯曲部222的系杆214的浸出导致了连接腔306具有弯曲部324。在图6b中，多个弯曲部324将连接腔306定位成具有三个弯曲部的“w”构造，但是应当理解的是，具有弯曲部324的任何构造都是可接受的。例如，如同系杆214一样，连接腔306可以具有形成有一个或三个弯曲部324的“u”形状，或者形成有两个弯曲部324的“s”形状。在一些另外的实施例中，多个弯曲部324沿着连接腔306在幅度和分布上都可以是不对称的。弯曲部324决定流体方向变化，这增加了经过流体要克服的阻力。因而，连接腔306中的弯曲部324产生阻碍通过连接腔306的流体连通的构造。应当理解的是，某些弯曲布置还可以用来抵消作用在燃气涡轮航空发动机的某些铸造部件300中的冷却流体上的科里奥利力和离心力。还应当理解的是，在根据本主题的方面的还有的进一步实施例中，相交角可以是垂直的，并且连接腔306可以形成有弯曲部324。

图7a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的铸造部件300的铸件的横截面。如图7a所示，在某些实施例中，系杆214是线圈。应当理解的是，增材制造处理特别适合于生产芯210，特别是当多个支脚212和多个系杆214由相同材料制成时，以及当多个系杆214中的至少一个系杆被构造为线圈时。

图7b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图7a的铸造部件300的横截面。图7b示出了示例性实施例，其中所生成的连接腔306是中空线圈。利用线圈构造，连接腔306具有比跨越两个支脚212之间的线性距离的直系杆中呈现的表面积大的表面积。这种阻力的增加阻碍了通过连接腔306的流体连通。另外，线圈构造可以被定向成抵消作用在燃气涡轮航空发动机的某些铸造部件300中的冷却流体上的科里奥利力和离心力。

图8a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的铸造部件300的铸件的横截面。如图8a所示，在替代实施例中，系杆214可以被构造成建立文丘里管(即，收敛-发散管区段)。当被构造成建立文丘里管时，系杆214具有第一直径d1和第二直径d2。第一直径d1定位成与第一系杆端接触，并且第二直径d2位于第一直径d1和第二系杆端318之间。第一直径d1大于第二直径d2。第二直径d2在所生成的连接腔306内形成限制区段或“扼流圈(choke)”。第二直径d2建立在被计算用于建立阻碍通过所生成的连接腔306的流体连通所需的限制的位置。

图8b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图8a的铸造部件300的横截面。如图8b所示，在替代实施例中，连接腔306可以被构造成文丘里管。当被构造为文丘里管时，连接腔具有第一直径d1和第二直径d2。第一直径d1大于第二直径d2。第二直径d2在连接腔306内创建限制区段或“扼流圈”。当流体从第一直径d1流向第二直径d2时，流体的速度增加，而其静压降低。这样，可以将第二直径d2定位在沿着连接腔306的位置处，在该位置处，连接腔第一端316中的压力与连接腔第二端318中的压力相等。应当理解的是，在连接腔端316、318之间没有压差阻碍通过连接腔的流体连通。

图9a描绘了根据本主题的方面，在铸造之后但在浸出之前，围绕保持在模具第二半部206中的芯210的一部分的铸造部件300的横截面。如图9a所示，在替代实施例中，可浸出铸芯210包括易于浸出的第一材料226，而系杆214包括第二芯材料部分224。第二芯材料部分224抵抗用于从铸造部件300移除第一可浸出芯材料226的浸出处理。例如，在某些实施例中，芯210可以被增材制造，使得第一芯材料226是陶瓷，并且第二芯材料部分224是金属。或者，第一芯材料226可以是金属，而第二芯材料部分224是陶瓷。在一些实施例中，第二不可浸出芯材料部分224可以是包括铸造部件300的相同材料的一部分。由于第二不可浸出芯材料部分224没有通过浸出从铸造部件300移除，因此第二不可浸出芯材料部分224是通过所生成的连接腔306的流体连通的阻碍。

图9b描绘了根据本主题的方面，在芯210浸出和从模具第二半部206移除之后的图9a的铸造部件300的横截面。如图9b所示，在用于从铸造部件300移除第一可浸出芯材料226的浸出处理之后，系杆214的一部分仍然固定在连接腔306内。由于第二不可浸出芯材料部分224没有通过浸出从铸造部件300移除，因此第二不可浸出芯材料部分224是通过所生成的连接腔306的流体连通的阻碍。

一般而言，本文所述的可浸出铸芯210的示例性实施例可以使用任何合适的处理来制造或形成。然而，根据本主题的若干方面，可浸出铸芯210可以使用增材制造处理形成，例如3d打印处理。使用这种处理可以允许可浸出铸芯210一体形成为单个整体部件或任何合适数量的子部件。特别地，制造处理可以允许可浸出铸芯210一体形成，并且包括在使用现有制造方法时不可能的各种特征。例如，本文所述的增材制造方法使得能够制造具有使用现有制造方法不可能的独特特征、构造、厚度、材料和取向的铸芯。这里描述了这些新颖特征中的一些。

如本文所使用的，术语“增材制造”或“增材制造技术或处理”大体上是指制造处理，其中，连续的材料层被设置在彼此上，以逐层“堆积”三维部件。连续层通常熔合在一起以形成整体部件，该整体部件可具有各种一体子部件。虽然本文描述的增材制造技术用于通过典型地在竖直方向上逐层点对点地构建物体来制造复杂物体，但是其他制造方法也是可以的并且在本主题的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实施。例如，本发明的实施例可以使用增层处理、减层处理或混合处理。

根据本公开的合适的增材制造技术包括例如熔融沉积建模(fdm)，选择性激光烧结(sls)，诸如通过喷墨、激光喷射和粘合剂喷射的3d打印，立体光刻(sla)，直接选择性激光烧结(dsls)，电子束烧结(ebs)，电子束熔化(ebm)，激光工程网成形(lens)，激光网形制造(lnsm)，直接金属沉积(dmd)，数字光处理(dlp)，直接选择性激光熔化(dslm)，选择性激光熔化(slm)，直接金属激光熔化(dmlm)和其他已知处理。

本文所述的增材制造处理可以用于使用任何合适的材料来形成部件。例如，材料可以是塑料、金属、混凝土、陶瓷、聚合物、环氧树脂、光聚合物树脂、蜡或任何其他合适的材料。这些材料是适用于本文所述的增材制造处理的材料的实例，并且大体上可称为“增材材料”。

另外，本领域技术人员将理解，用于结合这些材料的各种材料和方法可以被使用，并且被预期在本公开的范围内。如本文所使用的，对“熔合”的提及可以指用于创建任何上述材料的结合层的任何合适的处理。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可以指在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联处理形成结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结处理形成结合。如果材料是粉末金属，则可以通过熔化或烧结处理形成结合。本领域技术人员将理解，通过增材制造熔合材料以制作部件的其他方法是可能的，并且可以使用那些方法来实践当前公开的主题。

另外，本文公开的增材制造处理允许由多种材料形成单个部件。因而，本文描述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可以包括使用不同材料、处理和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层，分段或零件。以这种方式，可以构建具有不同材料和材料特性的部件，用以满足任何应用的需求。另外，尽管本文描述的部件完全通过增材制造处理构建，但是应当理解的是，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以经由铸造、机械加工和/或任何其他合适的制造处理来形成。实际上，可以使用材料和制造方法的任何合适的组合来形成这些部件。

现在将描述示例性增材制造处理。增材制造处理使用部件的三维(3d)信息，例如三维计算机模型，来制造部件。因此，可以在制造之前定义部件的三维设计模型。在这方面，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一个实例，可以使用合适的计算机辅助设计(cad)程序来构建部件的模型，以定义如图13所示的部件的三维设计模型。

设计模型可以包括部件的整个构造的3d数字坐标，部件的整个构造包括部件的外部和内部表面两者。例如，设计模型可以定义本体、表面和/或内部通路，例如开口、支撑结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型例如沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线被转换成多个切片或分段。每个切片可以为预定高度的切片限定部件的薄横截面。多个连续的横截面切片一起形成3d部件。然后，部件一片一片或逐层被“堆积”，直到完成为止。

以这种方式，可以使用增材处理来制造本文所描述的部件，或者更具体地，例如通过使用激光能量或热使塑料熔合或聚合，或者通过烧结或熔化金属粉末，连续地形成每一层。例如，特定类型的增材制造处理可以使用能量束，例如电子束或诸如激光束的电磁辐射，来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率、激光束光斑尺寸和扫描速度的考虑。特别是在高温下，构建材料可以由选择用于增强的强度、耐用性和使用寿命的任何合适的粉末或材料形成。

虽然可以基于任何数目的参数来选择厚度，并且厚度可以是根据替代实施例的任何合适的尺寸，但是每一连续层可以例如在大约10μm和200μm之间。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可以具有与增材形成处理期间使用的相关粉末层的一个厚度(例如10μm)一样薄的横截面。

此外，利用增材处理，部件的表面光洁度和特征可以根据需要取决于应用而变化。例如，尤其是在对应于零件表面的横截面层的周边中，可以通过在增材处理期间选择适当的激光扫描参数(例如，激光功率、扫描速度、激光焦斑尺寸等)来调整表面光洁度(例如，使其更光滑或更粗糙)。例如，可以通过增加激光扫描速度或减小所形成的熔池的大小来获得更粗糙的光洁度，并且可以通过降低激光扫描速度或增大所形成的熔池的大小来实现更光滑的光洁度。还可以改变扫描图案和/或激光功率，以改变所选区域中的表面光洁度。

值得注意的是，在示例性实施例中，本文所描述的部件的若干特征由于制造的限制而在以前是不可能的。然而，本发明的发明人已经有利地利用了增材制造技术中的最新进展来大体上根据本公开来开发这种部件的示例性实施例。尽管本公开大体上不限于使用增材制造来形成这些部件，但是增材制造确实提供了各种制造优势，包括制造容易、成本降低、准确性更高等。

在这方面，利用增材制造方法，即使是多零件部件也可以被形成为连续金属的单件，并且因而相比于现有设计可以包括更少的子部件和/或接头。通过增材制造的这些多零件部件的一体形成可以有利地改进整个组装过程。例如，一体形成减少了必须组装的分离零件的数量，从而减少了相关时间和总组装成本。另外，可以有利地减少例如泄漏、分离零件之间的接头质量以及整体性能的现有问题。

另外，上述增材制造方法能够实现本文所述的部件的更加复杂和错综的形状和轮廓。此外，增材制造处理能够实现具有不同材料的单个部件的制造，使得部件的不同部分可以表现出不同的性能特征。制造处理的连续增材性质能够实现这些新颖的特征的构建。结果，本文描述的部件可以实现更错综的内部铸造部件形状。

现在参考图11，呈现了用于铸造具有多个内部流动通道的部件的方法(500)的流程图。示例性方法(500)包括在502处，将芯定位在模具内。例如，模具可以限定外部部件形状，其中芯限定内部部件形状。芯可以包括多个支脚和至少一个系杆，系杆将多个支脚中的至少两个支脚联接在一起。示例性方法(500)包括在504处，使用芯和模具铸造部件。在506处，示例性方法(500)包括从模具中移除部件。另外，示例性方法(500)包括在508处，从内部部件形状浸出芯。例如，浸出多个支脚可以在部件内形成至少第一内部流动通道和第二内部流动通道。浸出至少一个系杆还可以形成多个连接腔，多个连接腔中的至少一个连接腔具有连接腔第一端和连接腔第二端。多个连接腔可以阻碍通过多个连接腔的流体连通。

现在参考图12，呈现了用于制造具有多个支脚和流体阻碍系杆的可浸出铸芯的方法(600)的流程图。示例性方法(600)包括在602处，在增材制造机器的床上沉积增材材料层，以及在604处，选择性地将来自能量源的能量引导到增材材料层上，以熔合增材材料的一部分并且形成可浸出铸芯。604的可浸出铸芯包括多个支脚和多个系杆，多个支脚具有作为铸造部件的至少第一流动通道和第二流动通道的负型的外部形状，多个系杆具有第一系杆端和第二系杆端。多个系杆可以联接到多个支脚中的至少两个支脚，并且多个系杆可以具有铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状。

现在参考图13，呈现了用于设计具有多个支脚和流体阻碍系杆的可浸出铸芯的方法(700)的流程图。示例性方法(700)包括在702处，由包括一个或多个计算装置的计算系统获得指示可浸出铸芯的第一三维模型的数据。铸芯包括多个支脚，多个支脚被定向成在铸造部件内形成至少第一内部流动通道和第二内部流动通道。在704处，由计算系统获得指示多个系杆的数量和联接位置信息以固定多个支脚的取向的数据。多个系杆包括第一系杆端、第二系杆端、以及铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状。一旦已经确定了支脚和系杆的数量和位置，示例性方法(700)包括在706处，由计算系统至少部分地基于铸芯的第一三维模型以及多个系杆的数量和联接位置信息来生成第二三维模型。第二三维模型代表包括多个系杆的可浸出铸芯。多个系杆固定多个支脚的取向。在708处，示例性方法(700)包括由计算系统至少部分地基于第二三维模型来确定多个切片。多个切片中的每个切片限定可浸出铸芯的相应横截面层。示例性方法(700)包括在710处，由计算系统将指示多个切片的数据输出到存储器。

再次参考图1，大体上，发动机100可以包括核心燃气涡轮发动机(大体上由参考字符114表示)和位于其上游的风扇区段116。核心发动机114大体上可以包括基本上管状的外壳118，外壳118限定环形入口120。此外，外壳118可以进一步包围和支撑增压压缩机122，用于将进入核心发动机114的空气的压力增加至第一压力水平。然后，高压多级轴流式压缩机124可以从增压压缩机122接收加压空气，并且进一步增加这种空气的压力。离开高压压缩机124的加压空气然后可以流到燃烧器126，在燃烧器126内，燃料通过燃料系统162喷射到加压气流中，其中所生成的混合物在燃烧器126内燃烧。高能燃烧产物从燃烧器126沿着发动机100的热气体路径被引导到第一(高压hp)涡轮128，用于经由第一(高压hp)驱动轴130驱动高压压缩机124，并且然后引导到第二(低压lp)涡轮132，用于经由第二(低压lp)驱动轴134驱动增压压缩机122和风扇区段116，第二驱动轴134大体上与第一驱动轴130同轴。在驱动每个涡轮128和132之后，燃烧产物可以经由排气喷嘴136从核心发动机114排出，以提供推进喷射推力。

应当理解的是，每个涡轮128，130可以大体上包括一个或多个涡轮级，其中每一级包括涡轮喷嘴和下游涡轮转子。如下所述，涡轮喷嘴可以包括多个轮叶，多个轮叶围绕发动机100的中心线轴线112以环形阵列设置，用于朝向涡轮转子的转子叶片形成部的相应环形阵列，转动或以其他方式引导燃烧产物流通过涡轮级。如大体所理解的，转子叶片可以联接到涡轮转子的转子盘，转子盘又旋转地联接到涡轮的驱动轴(例如，驱动轴130或134)。

另外，如图1所示，发动机100的风扇区段116大体上可以包括可旋转的轴流式风扇转子138，可旋转的轴流式风扇转子138被构造成由环形风扇壳体140围绕。在特定实施例中，(lp)驱动轴134可以例如以直接驱动构造被直接连接到风扇转子138。在替代构造中，(lp)驱动轴134可以经由减速装置137连接到风扇转子138，减速装置137例如是间接驱动或齿轮传动构造的减速齿轮箱。根据期望或需要，这种减速装置可以包括在发动机100内的任何合适的轴/线轴之间。

本领域技术人员应当理解的是，风扇壳体140可以被构造成通过多个基本上径向延伸的周向间隔开的出口导向轮叶142相对于核心发动机114被支撑。这样，风扇壳体140可以包围风扇转子138及其相应的风扇转子叶片144。此外，风扇壳体140的下游区段146可以在核心发动机114的外部分上延伸，以便限定提供额外的推进喷射推力的次级或者旁路气流导管148。

在发动机100的操作期间，应当理解的是，初始气流(由箭头150指示)可以通过风扇壳体140的相关入口152进入发动机100。然后，气流150穿过风扇叶片144，并且分成第一压缩气流(由箭头154指示)和第二压缩气流(由箭头156指示)，第一压缩气流移动通过导管148，第二压缩气流进入增压压缩机122。然后，第二压缩气流156的压力增加，并且进入高压压缩机124(如箭头158指示)。在与燃料混合并且在燃烧器126内燃烧之后，燃烧产物160离开燃烧器126，并且流过第一涡轮128。此后，燃烧产物160流过第二涡轮132并且离开排气喷嘴136，从而为发动机100提供推力。

图10提供了实例计算系统400的框图，实例计算系统400表示可以用于实施在本文中根据本公开的示例性实施例描述的方法和系统的实施例。如图所示，计算系统400可以包括一个或多个计算装置402。一个或多个计算装置402可以包括一个或多个处理器404和一个或多个存储器装置406。一个或多个处理器404可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置406可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、ram、rom、硬盘驱动器、闪存驱动器或其他存储器装置。

一个或多个存储器装置406可以存储能够由一个或多个处理器404访问的信息，包括可以由一个或多个处理器404执行的计算机可读指令408。指令408可以是在由一个或多个处理器404执行时使得一个或多个处理器404进行操作的任何指令集。指令408可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实现。在一些实施例中，指令408可以由一个或多个处理器404执行，以使一个或多个处理器404进行用于设计可浸出铸芯的处理，图13中描述的处理，或者用于实现本文所述的任何其他处理的处理。

存储器装置404可以进一步存储可以由处理器404访问的数据410。例如，数据410可以包括指示如本文所述的可浸出铸芯材料、支脚的数量、支脚的取向、系杆的数量、系杆连接点、或系杆的构造的数据。根据本公开的实例实施例，数据410可以包括一个或多个表、函数、算法、模型、等式等。

一个或多个计算装置402还可以包括用于例如与系统的其它部件通信的通信接口412。通信接口412可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线或其他合适的部件。

本文所讨论的技术参考基于计算机的系统，以及由基于计算机的系统采取的动作和发送到基于计算机的系统和从基于计算机的系统发送的信息。本领域普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许部件之间和部件之中的任务和功能的各种可能的构造、组合以及划分。例如，这里讨论的处理可以使用单个计算装置或组合工作的多个计算设备来实现。数据库、存储器、指令和应用程序可以在单个系统上实现或分布在多个系统上。分布式部件可以顺序或并行操作。

本书面描述使用示例性实施例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这些其他实例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他实例意图在权利要求的范围内。

本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：

1.一种增材制造的可浸出铸芯，包括：多个支脚，所述多个支脚被构造成建立铸造部件的多个内部流动通道；和多个系杆，所述多个系杆具有第一系杆端和与所述第一系杆端相对的第二系杆端，所述多个系杆联接到所述多个支脚中的至少两个支脚，其中所述多个系杆中的至少一个系杆被定向成在所述铸造部件内在所述内部流动通道之间形成连接腔，并且其中所述连接腔用作通过所述连接腔的流体连通的阻碍。

2.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个支脚进一步包括多个湍流器形成件，所述湍流器形成件具有上游湍流器面和与所述上游湍流器面相对的下游湍流器面，并且其中所述第一系杆端与第一流动通道下游湍流器面接触，并且所述第二系杆端与第二流动通道下游湍流器面接触。

3.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个支脚限定多个湍流器形成件，所述湍流器形成件具有上游湍流器面和与所述上游湍流器面相对的下游湍流器面，并且其中所述第一系杆端与第一流动通道下游湍流器面接触，并且所述第二系杆端与第二流动通道上游湍流器面接触。

4.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个系杆中的至少一个系杆以锐角联接到第一支脚并且以锐角联接到第二支脚，所述至少一个系杆包括弯曲部。

5.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个系杆中的至少一个系杆形成为线圈。

6.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个系杆中的至少一个系杆进一步包括：第一直径，所述第一直径被定位成与所述第一系杆端接触；和第二直径，所述第二直径位于所述第一直径和所述第二系杆端之间，其中所述第一直径大于所述第二直径。

7.根据任何在前条项的铸芯，其中所述铸芯是陶瓷。

8.根据任何在前条项的铸芯，其中所述铸芯是易于进行浸出处理的第一材料，所述铸芯进一步包括：第二芯材料，所述第二芯材料抵抗所述浸出处理，其中所述多个系杆中的至少一个系杆具有第二材料部分。

9.根据任何在前条项的铸芯，其中所述多个内部流动通道是燃气涡轮航空发动机的部件的多个冷却通路。

10.一种制造可浸出铸芯的方法，所述方法包括：在增材制造机的床上沉积增材材料层；和选择性地将来自能量源的能量引导到所述增材材料层上，以熔合所述增材材料的一部分并形成所述可浸出铸芯，所述可浸出铸芯包括：多个支脚，所述多个支脚具有外形，所述外形为铸造部件的至少第一流动通道和第二流动通道的负型，以及多个系杆，所述多个系杆具有第一系杆端和第二系杆端，所述多个系杆联接到所述多个支脚中的至少两个支脚，所述多个系杆具有铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状。

11.根据任何在前条项的方法，其中所述多个支脚限定多个湍流器形成件，所述湍流器形成件具有上游湍流器面和与所述上游湍流器面相对的下游湍流器面，并且其中所述第一系杆端与第一流动通道下游湍流器面接触联接，并且所述第二系杆端与第二流动通道下游湍流器面接触联接。

12.根据任何在前条项的方法，其中所述多个支脚限定多个湍流器形成件，所述湍流器形成件具有上游湍流器面和与所述上游湍流器面相对的下游湍流器面，并且其中所述第一系杆端与第一流动通道下游湍流器面接触联接，并且所述第二系杆端与第二流动通道上游湍流器面接触联接。

13.根据任何在前条项的方法，其中所述多个系杆中的至少一个系杆以锐角联接到第一支脚并且以锐角联接到第二支脚，所述至少一个系杆包括弯曲部。

14.根据任何在前条项的方法，其中所述多个系杆中的至少一个系杆形成为线圈。

15.根据任何在前条项的方法，其中所述增材材料层是易于进行浸出处理的第一材料，所述方法进一步包括将第二材料嵌入所述多个系杆中的至少一个系杆内，所述第二材料抵抗所述浸出处理。

16.根据任何在前条项的方法，其中所述多个系杆中的至少一个系杆进一步包括：第一直径，所述第一直径被定位成与所述第一系杆端接触；和第二直径，所述第二直径位于所述第一直径和所述第二系杆端之间，其中所述第一直径大于所述第二直径。

17.根据任何在前条项的方法，其中所述多个内部流动通道是燃气涡轮航空发动机的部件的多个冷却通路。

18.根据任何在前条项的方法，其中所述多个内部流动通道是涡轮叶片的多个冷却通路。

19.一种用于设计可浸出铸芯的计算机实现方法，所述方法包括：由包括一个或多个计算装置的计算系统获得指示可浸出铸芯的第一三维模型的数据，其中所述铸芯包括多个支脚，所述多个支脚被定向成在铸造部件内至少形成第一内部流动通道和第二内部流动通道；由所述计算系统获得指示多个系杆的数量和联接位置信息以固定所述多个支脚的取向的数据，所述多个系杆具有第一系杆端、第二系杆端、以及所述铸造部件内的流体连通的阻碍的负型形状；由所述计算系统至少部分地基于铸芯的所述第一三维模型以及所述多个系杆的数量和联接位置信息来生成第二三维模型，其中所述第二三维模型代表包括所述多个系杆的所述可浸出铸芯，所述多个系杆固定所述多个支脚的取向；由所述计算系统至少部分地基于所述第二三维模型来确定多个切片，其中所述多个切片中的每个切片限定所述可浸出铸芯的相应的横截面层；和由所述计算系统将指示所述多个切片的数据输出到存储器。

20.根据任何在前条项的方法，其中所述多个内部流动通道是燃气涡轮航空发动机的部件的多个冷却通路。