[发明专利]具有在开口上方的掩模的增材制造物体

说明书

本文公开了一种增材制造(AM)物体(102)，其可包括主体(104)，该主体包括在其外表面(110)中的开口，该开口(106)具有在主体(104)的外表面(110)处的第一区域和形状。掩模(100)可被定位在开口(106)上方。掩模(100)具有开口(106)的形状以及大于第一区域的第二区域，以便围绕开口(106)悬垂(112)在主体(104)的外表面(110)上。多个支撑系带(130)在靠近开口(106)的位置处联接到掩模(100)和主体(104)的外表面(110)，以支撑掩模(100)的一部分。可将涂层(134)施用到物体上，并且移除掩模(100)。最终的AM物体包括多个系带元件(180)，该多个系带元件从主体(104)的外表面(110)延伸并且穿过靠近开口(106)的涂层(134)，每个系带元件(180)至少部分地由涂层(134)围绕。

技术领域

本公开整体涉及制造物体，并且更具体地，涉及利用用于物体的外表面中的开口的掩模来增材制造物体，例如，以防止涂层进入开口。掩模的支撑系带的保留物保留在物体的涂层中。

背景技术

增材制造(AM)包括通过材料的连续层叠而不是材料的移除来生产物件的多种多样的过程。因此，增材制造可形成复杂的几何形状，而无需使用任何种类的工具、模具或夹具，并且很少浪费或不浪费材料。并非由实心材料坯体(其中许多被切削掉并丢弃)加工物体，增材制造中使用的唯一材料是使部件成形所需的材料。因此，许多工业零件(诸如涡轮转子叶片)优选地通过增材制造制成。

在通过增材制造形成之后，可进一步处理物体。在一个示例中，物体可暴露于喷丸加工，其中物体的表面用喷丸(peening)材料(诸如金属丸)轰击。在另一个示例中，物体可涂覆有保护层以保护其下面的材料免受使用物体的恶劣环境的影响。例如，可将热障涂层(TBC)施加到涡轮转子叶片的外表面，以保护叶片在使用期间免受高温影响。

一些物体可包括在其外表面中的开口，这些开口需要在印刷后(或机加工后)处理期间受到保护。例如，涡轮转子叶片可包括各种内部冷却回路，这些内部冷却回路通过冷却通道(即，叶片的外表面中的开口)排放到外表面。可提供冷却通道以冷却它们所存在位于的内部结构，和/或在叶片的整个外表面上产生冷却膜。

采用多种机构来保护开口。在一些情况下，诸如插塞的可移除材料可设置在开口中，以例如防止在涂层施用在开口上时，它们被填充。可移除材料阻挡涂层进入开口，但增加了制造时间和复杂性，因为必须最终移除可移除材料和/或涂层。例如，每个开口必须移除阻挡材料，这可能是耗时的。此外，涂层典型地施加在阻挡材料上，但需要从阻挡材料上移除以暴露阻挡材料和/或开口。因为涂层桥接在阻挡材料上，所以移除涂层可导致相邻涂层(例如，TBC)破裂，这可能导致物体不可用或需要进行大量的附加处理。在通过该工艺利用物体的材料卡住阻挡材料的情况下，在涂层工艺之后移除阻挡材料可能尤其具有挑战性。其他方法采用焊接在其上的屏蔽特征部，以保护开口。在后一种情况下，覆盖每个开口所需的工时可能很长。

发明内容

本公开的一个方面提供一种增材制造(AM)结构，包括：物体，该物体包括主体，该主体包括在其外表面中的开口，该开口具有在主体的外表面处的第一区域和形状；掩模，该掩模被定位在开口上方并且具有开口的形状，该掩模具有大于第一区域的第二区域，以便围绕开口悬垂在主体的外表面上；和多个支撑系带，每个支撑系带在靠近开口的位置处联接到掩模和主体的外表面，以支撑掩模的一部分。

本公开的另外的方面提供一种增材制造(AM)物体，该增材制造物体包括：主体，该主体包括在其外表面中的开口，该开口具有在主体的外表面处的第一区域和形状；涂层，该涂层在主体的外表面上；和多个系带元件，该多个系带元件从主体的外表面延伸并且穿过靠近开口的涂层，每个系带元件至少部分地由涂层围绕。