CH707766A2

CH707766A2 - Bauteil mit laserabgeschiedener Materialschicht zur Bildung von Kühlkanälen und Verfahren zur Herstellung.

Info

Publication number: CH707766A2
Application number: CH00352/14A
Authority: CH
Inventors: Ronald Scott Bunker; William Thomas Carter
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2014-09-15
Also published as: US20160032766A1; DE102014103000A1; JP2014177938A

Abstract

Es ist ein Herstellungsverfahren geschaffen. Das Herstellungsverfahren beinhaltet die Verwendung eines Laserbeschichtungsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material (36) auf einer Aussenfläche (34) eines Substrats (32) aufzubringen, um auf der Aussenfläche (34) eines Substrats (32) eine oder mehrere Nuten (30) auszubilden. Jede Nut (30) weist einen Boden und eine Öffnung auf und verläuft zumindest zum Teil längs der Aussenfläche (34) des Substrats (32), wobei das Substrat (32) eine Innenfläche aufweist, die wenigstens einen hohlen Innenraum bildet. Das Herstellungsverfahren beinhaltet zudem den Schritt des Abscheidens eines zusätzlichen Materials (46) über dem laserabgeschiedenen Material (36), um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden. Das zusätzliche Material (46) kann zusätzliche laserabgeschiedene Materialschichten oder eine Beschichtung beinhalten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein mit dem Herstellungsverfahren geschaffenes Bauteil.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die Offenbarung betrifft allgemein Gasturbinen und speziell eine Mikrokanalkühlung in ihrem Inneren.

[0002] In einer Gasturbine wird Luft in einem Verdichter unter Druck gesetzt und in einer Brennkammer mit Brennstoff vermischt, um heisse Verbrennungsgase zu erzeugen. Den Gasen wird in einer Hochdruckturbine (HDT), die den Verdichter antreibt, und in einer Niederdruckturbine (LPT) Energie entzogen, die in einer Anwendung für ein Turbofan-Flugtriebwerk einen Bläser oder in Marine- oder Industrieanwendungen eine externe Welle antreibt.

[0003] Die Energieeffizienz des Triebwerks nimmt mit steigender Temperatur der Verbrennungsgase zu. Allerdings erwärmen die Verbrennungsgase auf ihrem Strömungspfad die unterschiedlichen Bauteile, weswegen diese wiederum gekühlt werden müssen, um eine lange Nutzungsdauer der Turbine zu erzielen. Die Heissgaspfad-bauteile werden typischerweise durch Zapfluft aus dem Verdichter gekühlt. Durch diesen Kühlprozess wird der Wirkungsgrad der Turbine reduziert, da die Zapfluft nicht in dem Verbrennungsprozess genutzt wird.

[0004] Die Kühltechnik für Gasturbinen ist ausgereift, und es liegen zahlreiche Patente für verschiedene Ausführungsformen von Kühlkreisläufen und Merkmale in den verschiedenen Heissgaspfadbauteilen vor. Die Brennkammer umfasst zum Beispiel eine radial äussere und eine radial innere Auskleidung, die während des Betriebs gekühlt werden müssen. Turbinenleitapparate enthalten hohle Leitschaufeln, die zwischen äusseren und inneren Bändern gehaltert sind, die ebenfalls eine Kühlung erfordern. Turbinenlaufschaufeln sind hohl und weisen in ihrem Inneren typischerweise Kühlkreisläufe auf, wobei die Laufschaufeln von Turbinenmantelringen umgeben sind, die ebenfalls eine Kühlung erfordern. Die heissen Verbrennungsgase werden durch einen Auslass ausgegeben, der zudem ausgekleidet und auf geeignete Weise gekühlt sein kann.

[0005] Bei allen diesen beispielhaften Gasturbinenbaugruppen werden gewöhnlich dünne Wände aus hochfesten Superlegierungsmetallen verwendet, um das Gewicht von Bauteilen zu verringern und ihren Kühlbedarf zu minimieren. Verschiedene Kühlkreisläufe und Merkmale sind speziell auf diese einzelnen Bauteile in ihren jeweiligen Umgebungen in der Turbine zugeschnitten. So können beispielsweise in einem Heissgaspfadbauteil eine Reihe interner Kühlkanäle oder -Serpentinen ausgebildet sein. Den Serpentinen kann aus einem Plenum ein Kühlfluid zugeführt werden, und das Kühlfluid kann durch die Kanäle strömen, wobei es das Substrat und jede zugehörige Beschichtung der Bauteile des Heissgaspfades kühlt. Allerdings hat diese Kühlstrategie gewöhnlich vergleichsweise geringe Wärmeübertragungsraten und ungleichmässige Temperaturprofile von Bauteilen zur Folge.

[0006] Mikrokanalkühlung ist in der Lage, die Kühlanforderungen wesentlich zu verringern, indem die Kühlung in grösstmöglicher Nähe zu dem erwärmten Bereichs positioniert wird, so dass bei einem vorgegebenen Wärmestrom die Temperaturdifferenz zwischen der warmen und der kalten Seite des die Hauptlast tragenden Substratmaterials reduziert wird.

[0007] Gewöhnlich werden diese Mikrokanalkühlnetze durch maschinelle Bearbeitung oder Giessen von Kanälen in einem lasttragenden Substratmaterial hergestellt. Angesichts der Herstellung der Kanäle in dem lasttragenden Substratmaterial werden zusätzliche Spannungskonzentrationen eingebracht.

[0008] Es besteht daher ein Bedarf nach einem Mikrokanalkühlnetz und einem Herstellungsverfahren, durch die das lasttragende Substratmaterial während des Herstellungsverfahrens nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0009] Diese und weitere Nachteile aus dem Stand der Technik werden durch die vorliegende Erfindung behandelt, die ein Bauteil mit einer mikrogekühlten laserabgeschiedenen Materialschicht und Verfahren zur Herstellung bereitstellt.

[0010] Gemäss einem Ausführungsbeispiel ist ein Herstellungsverfahren geschaffen. Das Herstellungsverfahren beinhaltet: Bereitstellen eines Substratmaterials mit einer Aussenfläche und einer Innenfläche, die wenigstens einen hohlen Innenraum definiert; Verwenden eines Laserauftragsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf der Aussenfläche des Substratmaterials aufzubringen, um eine oder mehrere Nuten zu bilden; und Abscheiden einer zusätzlichen Materialschicht auf dem laserabgeschiedenen Material, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils auszubilden. Jede Nut weist einen Boden und eine Öffnung auf und verläuft zumindest zum Teil längs der Aussenfläche des Substrats. In der zusätzlichen Materialschicht sind ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale in strömungsmässiger Verbindung mit der einen oder den mehreren Nuten ausgebildet.

[0011] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Abscheiden einer Beschichtung über dem laserabgeschiedenen Material beinhaltet, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0012] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Aufbringen eines zusätzlichen laserabgeschiedenen Materials über dem zuvor aufgebrachten laserabgeschiedenen Material beinhaltet, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0013] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Verwenden eines Laserauftragsverfahrens entweder ein unmittelbares Metalllaserschmelz-(DMLM)-Verfahren oder ein Laser Engineered Net Shaping-(LENS)-Verfahren beinhaltet.

[0014] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass die Kühlauslassmerkmale durch maschinelle Bearbeitung oder während des Abscheidens des zusätzlichen Materials auf dem laserabgeschiedenen Material gebildet werden.

[0015] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass wenigstens ein Abschnitt der einen oder mehreren Nuten bis zu einer Tiefe in die Aussenfläche des Substrats hinein ausgebildet wird.

[0016] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann die Verwendung eines von abrasivem Flüssigkeitsstrahlen, elektrochemischem Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Fräs-EDM), Laserbearbeitung oder Giessen aufweisen, um wenigstens einen Abschnitt jeder der einen oder mehreren Nuten in der Aussenfläche des Substrats auszubilden.

[0017] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass die Verwendung des Laserauftragsverfahrens zum Aufbringen eines laserabgeschiedenen Materials auf der Aussenfläche des Substratmaterials derart eingerichtet ist, das sich jede Nut an der Öffnung der Nut verengt, und somit eine hinterschnittene Nut aufweist.

[0018] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann ferner den Schritt beinhalten, durch den Boden einer entsprechenden Nut ein oder mehrere Zugangslöcher auszubilden, um die entsprechende Nut mit einem oder mehreren entsprechenden hohlen Innenräumen strömungsmässig zu verbinden.

[0019] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Substrat ein erstes Material aufweist und dass das laserabgeschiedene Material aufgebracht wird, indem ein Laser auf ein zweites Material angewandt wird, wobei das erste und zweite Material unterschiedliche Materialien sind.

[0020] Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Herstellungsverfahren geschaffen. Das Verfahren beinhaltet: Bereitstellen eines Substratmaterials mit einer Aussenfläche und einer Innenfläche, die wenigstens einen hohlen Innenraum definiert, Bearbeiten des Substrats, um einen Teil des Substrats selektiv zu entfernen und ein oder mehrere Kühlzufuhrlöcher darin auszubilden, Verwenden eines Laserauftragsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf der Aussenfläche des Substratmaterials aufzubringen, um eine oder mehrere Nuten zu bilden, und Abscheiden einer zusätzlichen Materialschicht auf dem laserabgeschiedenen Material, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden. Jedes der Kühlzufuhrlöcher steht mit dem wenigstens einen Innenraum in strömungsmässiger Verbindung. Jede Nut weist einen Boden und eine Öffnung auf und verläuft zumindest zum Teil längs der Aussenfläche des Substrats. In der zusätzlichen Materialschicht sind ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale in strömungsmässiger Verbindung mit der einen oder den mehreren Nuten ausgebildet. Das Substrat, das eine oder die mehreren Kühlzufuhrlöcher, das laserabgeschiedene Material und die Kühlauslassmerkmale stellen ein Kühlnetz für ein Bauteil bereit.

[0021] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Aufbringen einer Beschichtung über dem laserabgeschiedenen Material und über der einen oder den mehreren Nuten aufweist, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0022] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Aufbringen eines zusätzlichen laserabgeschiedenen Materials über dem zuvor aufgebrachten laserabgeschiedenen Material beinhaltet, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0023] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Verwenden eines Laserauftragsverfahrens entweder ein unmittelbares Metalllaserschmelz-(DMLM)-Verfahren oder ein Laser Engineered Net Shaping-(LENS)-Verfahren beinhaltet.

[0024] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, wenigstens einen Abschnitt jeder der einen oder mehreren Nuten in die Aussenfläche des Substrats hinein durch abrasives Flüssigkeitsstrahlen, elektrochemisches Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Fräs-EDM), Laserbearbeitung oder durch Giessen auszubilden.

[0025] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass die Verwendung des Laserauftragsverfahrens zum Aufbringen eines laserabgeschiedenen Materials auf der Aussenfläche des Substratmaterials derart eingerichtet ist, dass sich jede Nut an der Öffnung der Nut verengt und somit eine hinterschnittene Nut aufweist.

[0026] Das Herstellungsverfahren einer beliebigen oben erwähnten Art kann beinhalten, dass das Substrat ein erstes Material aufweist und dass das laserabgeschiedene Material aufgebracht wird, indem ein Laser auf ein zweites Material angewandt wird, wobei das erste und zweite Material unterschiedliche Materialien sind.

[0027] Gemäss noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Bauteil geschaffen. Zu dem Bauteil gehören: ein Substrat, das eine Aussenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Innenfläche wenigstens einen hohlen Innenraum definiert, ein laserabgeschiedenes Material, das auf der Aussenfläche des Substrats aufgebracht ist, wobei eine oder mehrere Nuten zumindest teilweise in dem laserabgeschiedenen Material ausgebildet sind, ein zusätzliches Material, das über dem laserabgeschiedenen Material abgeschieden ist, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden. Jede Nut verläuft zumindest zum Teil längs des Bauteils und weist eine Öffnung auf, wobei ein oder mehrere Zugangslöcher durch den Boden einer entsprechenden Nut ausgebildet sind, um die Nut strömungstechnisch mit dem entsprechenden hohlen Innenraum zu verbinden.

[0028] Jede der entsprechenden einen oder mehreren Nuten jedes oben erwähnten Bauteils verengt sich an ihrer jeweiligen Öffnung, so dass jede Nut eine hinterschnittene Nut aufweist.

[0029] Das zusätzliche Material, das über dem laserabgeschiedenen Material abgeschieden ist, um den einen oder die mehreren Kanäle jedes oben erwähnten Bauteils zu bilden, kann eine Beschichtung beinhalten, die über dem laserabgeschiedenen Material aufgebracht ist, um die Öffnung einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0030] Das zusätzliche Material, das über dem laserabgeschiedenen Material abgeschieden ist, um den einen oder die mehreren Kanäle jedes oben erwähnten Bauteils zu bilden, kann zusätzliches laserabgeschiedenes Material beinhalten, das über dem zuvor aufgebrachten laserabgeschiedenen Material aufgebracht ist, um die Öffnung einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen.

[0031] Das zusätzliche Material und das laserabgeschiedene Material jedes oben erwähnten Bauteils weisen das gleiche Material auf.

[0032] Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschliessen sich nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0033] Die oben erwähnten und sonstige Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind: <tb>Fig. 1<SEP>veranschaulicht schematisch ein Gasturbinensystem gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 2<SEP>veranschaulicht schematisch einen Querschnitt einer beispielhaften Schaufelblattgestaltung mit Kühlkanälen gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 3<SEP>veranschaulicht schematisch einen Querschnitt eines Abschnitts eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material, das über dem Substratmaterial abgeschieden ist, gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 4<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 5<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 6<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 7<SEP>veranschaulicht schematisch einen Querschnitt eines Abschnitts eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material, das über dem Substratmaterial abgeschieden ist, gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 8<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 9<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 10<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 11<SEP>veranschaulicht schematisch eine Stufe in einem Verfahren zur Herstellung eines Kühlkreislaufs mit einem mikrogekühlten laserabgeschiedenen Material gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 12<SEP>veranschaulicht schematisch einen Querschnitt eines Abschnitts eines Kühlkreislaufs, der mehrere hinterschnitten ausgebildete Nuten aufweist, die in einem laserabgeschiedenen Material und mit einer Beschichtung ausgebildet sind, die über dem laserabgeschiedenen Material aufgetragen ist, um die mehreren hinterschnitten ausgebildeten Nuten dichtend zu verschliessen, gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; <tb>Fig. 13<SEP>veranschaulicht schematisch in einer isometrischen Ansicht mehrere hinterschnittene Kanäle, die in einem laserabgeschiedenen Material ausgebildet sind und mehrere Kühlauslassmerkmale aufweisen, die sich durch eine Beschichtung erstrecken, die auf dem laserabgeschiedenen Material abgeschieden ist, gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel; und <tb>Fig. 14<SEP>veranschaulicht anhand eines Blockschaltbilds das Herstellungsverfahren gemäss einem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0034] Die Beschreibung ist lediglich zum Zweck einer Veranschaulichung in Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen unterbreitet; jedoch versteht sich, dass durch die folgende Beschreibung anhand der Zeichnungen gemäss der Erfindung auch weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung offensichtlich werden. Während bevorzugte Ausführungsbeispiele offenbart sind, sind sie nicht als beschränkend zu bewerten. Vielmehr dienen die hier dargelegten allgemeinen Grundlagen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, und es versteht sich von selbst, dass zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

[0035] Die Begriffe «erster», «zweiter» und dergleichen legen hier nicht eine Reihenfolge, Menge oder Rangfolge fest, sondern dienen vielmehr dazu, ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Der unbestimmte Artikel sowie dessen grammatikalische Formen bedeuten in dem hier verstandenen Sinne keine Beschränkung der Quantität, sondern lediglich das Vorhandensein mindestens eines der betreffenden Elemente. Der in Zusammenhang mit einer Quantität verwendete modifizierende Begriff «etwa» schliesst den genannten Wert ein und beinhaltet die durch den Zusammenhang vorgegebene Bedeutung, (schliesst z.B. die Fehlerabweichung ein, die in Zusammenhang mit einer Messung der speziellen Quantität vorhanden sein kann). Darüber hinaus schliesst der Begriff «Kombination/Zusammenführung» Verschnitte, Mischungen, Legierungen, Reaktionsprodukte, und dergleichen ein.

[0036] Weiter soll die Pluralform in dieser Beschreibung gewöhnlich sowohl den Singular als auch die Mehrzahl des Begriffes beinhalten, den er modifiziert, um dadurch ein oder mehrere Elemente des betreffenden Begriffs einzuschliessen (z.B. kann der Begriff «die Durchlassöffnung» eine oder mehrere Durchlassöffnungen beinhalten, es sei denn, dies ist anderweitig spezifiziert). Über die gesamte Beschreibung hinweg bedeutet eine Bezugnahme auf «ein Ausführungsbeispiel», «noch ein Ausführungsbeispiel» und dergleichen, dass ein in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenes spezielles Element (z.B. ein Merkmal, eine Konstruktion/Struktur und/oder eine Eigenschaft) in wenigstens einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele enthalten ist, und in anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein kann oder auch nicht. Desgleichen bedeutet ein Bezug auf «eine spezielle Gestaltung», dass ein in Zusammenhang mit der Gestaltung beschriebenes spezielles Element (z.B. ein Merkmal, eine Konstruktion/Struktur und/oder eine Eigenschaft) in wenigstens einer hier beschriebenen Gestaltung enthalten ist und in sonstigen Gestaltungen vorhanden sein kann, oder auch nicht. Weiter versteht es sich, dass die beschriebenen erfindungsgemässen Merkmale in den vielfältigen Ausführungsbeispielen und Anordnungen beliebig kombiniert werden können.

[0037] Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Gasturbinensystem 10. Das System 10 kann eine oder mehrere Verdichter 12, Brennkammeranordnungen 14, Turbinen 16 und (nicht gezeigte) Brennstoffdüsen enthalten. Der Verdichter 12 und die Turbine 16 können durch eine oder mehrere Wellen 18 verbunden sein. Die Welle 18 kann auf einer einzelnen Welle oder auf mehreren Wellensegmenten basieren, die miteinander verbundenen sind, um die Welle 18 zu bilden.

[0038] Das Gasturbinensystem 10 kann eine Anzahl von Heissgas-pfadbauteilen 22 enthalten. Ein Heissgaspfadbauteil ist ein beliebiges Bauteil des Systems 10, das zumindest teilweise einem Heissgasstrom ausgesetzt ist, der das System 10 durchströmt. Beispielsweise sind (auch als Laufschaufeln oder Schaufelanordnungen bekannte) Schaufelanordnungen, (auch als Leitschaufeln oder Leitschaufelanordnungen bekannte) Leitapparatanordnungen, Mantelanordnungen, Übergangsstücke, Sicherungsringe und Verdichterauslassbauteile sämtlich Heissgaspfadbauteile. Es sollte allerdings klar sein, dass das Heissgaspfadbauteil 22 der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben erwähnten Beispiele beschränkt ist, sondern vielmehr ein beliebiges Bauteil sein kann, das zumindest teilweise einem Heissgasstrom ausgesetzt ist. Darüber hinaus sollte es verständlich sein, dass das Heissgaspfadbauteil 22 der vorliegenden Erfindung nicht auf Bauteile in dem Gasturbinensystem 10 beschränkt ist, sondern eine beliebiges Teil der Maschine oder ein Bauteil davon sein kann, das möglicherweise Hochtemperaturströmen ausgesetzt ist.

[0039] Wenn ein Heissgaspfadbauteil 22 einem Heissgasstrom ausgesetzt ist, wird das Heissgaspfadbauteil 22 durch den Heissgasstrom erwärmt und kann eine Temperatur erreichen, bei der das Heissgaspfadbauteil 22 wesentlich beschädigt wird oder versagt. Um dem System 10 zu ermöglichen, mit einem Heissgasstrom hoher Temperatur zu arbeiten, was den Wirkungsgrad, die Leistung und/oder die Lebensdauer des Systems 10 steigert, ist daher ein Kühlsystem für das Heissgaspfadbauteil 22 erforderlich.

[0040] Allgemein beinhaltet das Kühlsystem der vorliegenden Erfindung eine Reihe kleiner Kanäle oder Mikrokanäle, die auf der Oberfläche des Heissgaspfadbauteils 22 ausgebildet sind. Für Kraftwerksturbinenbauteile industrieller Grösse beinhalten Abmessungen «kleiner» oder «Mikro»-Kanäle gewöhnlich Tiefen und Breiten im Bereich von etwa 0,25 mm bis 1,5 mm, während Kanalabmessungen im Falle von Luftfahrtturbinenbauteilen Tiefen und Breiten im Bereich von etwa 0,1 mm bis 0,5 mm beinhalten. Das Heissgaspfadbauteil kann mit einer Schutzschicht ausgestattet sein. Den Kanälen kann ein Kühlfluid aus einem Plenum zugeführt werden, und das Kühlfluid kann durch die Kanäle strömen, wobei es das Heissgaspfadbauteil 22 kühlt.

[0041] Abgewandelte Herstellungsverfahren sind anhand von Fig. 3 – 12 beschrieben. Wie beispielsweise in Fig. 3 – 6 gezeigt, kann das Herstellungsverfahren (wie im Vorliegenden beschrieben) den Schritt des Ausbildens einer oder mehrerer Nuten 30 auf einer äusseren (obersten) Oberfläche 34 eines Substrats 32 in einer laserabgeschiedenen Materialschicht 36 beinhalten. Weiter kann auf dem laserabgeschiedenen Material 36 ein zusätzliches Material 46, beispielsweise eine Beschichtung, abgeschieden werden. Wie beispielsweise in Fig. 7 – 11 gezeigt, kann das Herstellungsverfahren (wie im Vorliegenden beschrieben) den Schritt des Ausbildens wenigstens eines Abschnitts der einen oder mehreren Nuten 30 in dem Substrat 32 und eines restlichen Abschnitts der einen oder mehreren Nuten 30 in der laserabgeschiedenen Materialschicht 36 beinhalten. Das Herstellungsverfahren kann ausserdem den Schritt beinhalten, laserabgeschiedenes Material aufzubringen, um die Nuten im Wesentlichen dichtend zu verschliessen. Danach kann auf dem laserabgeschiedenen Material eine optionale Beschichtung abgeschieden werden. Wie beispielsweise in Fig. 3 und 7 gezeigt, weist jede Nut 30 einen Boden 38 und eine Öffnung 40 auf und verläuft zumindest zum Teil entlang der Aussenfläche 34 des Substrats 32. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das Substrat 32 eine Innenfläche 42 auf, die wenigstens einen hohlen Innenraum 44 definiert. Es ist selbstverständlich, dass Ausführungsbeispiele des Herstellungsverfahrens für Zwecke der Beschreibung erörtert sind, und dass weitere Kombinationen der im Vorliegenden unterbreiteten Schritte durch die vorliegende Erfindung vorweggenommen sind.

[0042] In einem Ausführungsbeispiel wird das Substrat 32 vor dem Ausbilden der Einen oder mehreren Nuten 30 gegossen. Wie in dem US-Patent 5 626 462, Melvin R. Jackson et al., «Double-wall airfoil», erläutert, das hier zur Gänze aufgenommen ist, kann das Substrat 32 anhand eines beliebigen geeigneten Materials hergestellt werden. In Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung des Heissgaspfadbauteils 22 kommen beispielsweise auf Nickel, Kobalt und Eisen basierende Superlegierungen in Betracht. Die Nickelbasissuperlegierungen können jene sein, die sowohl y- als auch y ́-Phasen enthalten, insbesondere solche Nickelbasissuperlegierungen, die sowohl y- als auch y ́-Phasen enthalten, wobei die y ́-Phase wenigstens 40 Volumenprozent der Superlegierung besetzt. Von solchen Legierungen ist bekannt, dass sie wegen einer Kombination erwünschter Eigenschaften vorteilhaft sind, zu denen hohe Hitzebeständigkeit und Hochtemperaturkriechfestigkeit gehören. Das Substratmaterial kann auch auf einer intermetallischen NiAl-Legierung basieren, da diese Legierungen ebenfalls dafür bekannt sind, dass sie eine Kombination hervorragender Eigenschaften aufweisen, beispielsweise hohe Hitzebeständigkeit und Hochtemperaturkriechfestigkeit, die für den Einsatz in Turbinentriebwerksanwendungen der Luftfahrt von Vorteil sind. Im Falle von Legierungen auf Niobbasis sind beschichtete Legierungen auf Niobbasis bevorzugt, die hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweisen, insbesondere jene Legierungen, die auf Nb-(27–40)Ti- (4,5–10,5)Al-(4,5–7,9)Cr-(1,5–5,5)Hf-(0–6) V basieren, wobei die Zusammensetzungsbereiche in Atomen pro Hundert liegen. Das Substratmaterial kann auch eine Legierung auf Niobbasis beinhalten, die wenigstens eine sekundäre Phase enthält, beispielsweise eine Niob enthaltende intermetallische Verbindung, die ein Silizid, Karbid oder Borid enthält. Solche Legierungen sind Verbundstoffe einer schmiedbaren Phase (d.h. der Niobbasislegierung) und einer verfestigenden Phase (d.h. einer Niob enthaltenden intermetallischen Verbindung). Für andere Anordnungen beinhaltet das Substratmaterial eine Molybdänbasislegierung, z.B. Legierungen, die auf Molybdän (Mischkristalle) mit zweiten Phasen von Mo5SiB2und Mo3Si basieren. Bei anderen Gestaltungen beinhaltet das Substratmaterial einen Keramik-Matrixverbundstoff, beispielsweise eine Siliziumkarbid-(SiC)-Matrix, die mit SiC-Fasern verstärkt ist. Bei anderen Gestaltungen beinhaltet das Substratmaterial eine intermetallische Verbindung auf der Basis von TiAl.

[0043] Mit Bezugnahme auf Fig. 3 – 6 ist hier ein Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens offenbart. Spezieller wird das Substrat 32, wie in Fig. 3 veranschaulicht und zuvor beschrieben, bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet die Verwendung eines Lasersinter- oder Beschichtungsverfahrens, um das laserabgeschiedene Material 36 über dem Substrat 32 und insbesondere auf der Aussenfläche 34 des Substrats aufzubringen, um die eine oder die mehreren Nuten 30 zu bilden. Das Verfahren kann ein unmittelbares Metall-Laserschmelzen (DMLM) oder ein Laser Engineered Net Shaping (LENS) Verfahren beinhalten, um die dreidimensionalen Nutstrukturen auszubilden. Lasersinter- oder Beschichtungsverfahren beinhalten das Aufschmelzen (Aufbau) vieler Schichten, um eine vollständige Struktur zu bilden. Beispielsweise kann ein typische Schichtdicke in der Grössenordnung von 1 Mikrometer liegen, wie sie durch den Einsatz von mit 7 Mikrometer bemessenen Pulver oder Draht gebildet wird. Beispielsweise würden 250 Schichten erforderlich sein, um ein mikrokanalgekühltes vollständiges laserabgeschiedenes Material 36 mit einer Dicke von 0,010 Zoll zu bilden.

[0044] Wie am besten in Fig. 5 dargestellt, beinhaltet die Ab-scheidung des laserabgeschiedenen Materials 36 mittels eines DMLM-Verfahrens gewöhnlich den Einsatz eines computergestützten Konstruktions-(CAD)-Programms und die scheibenförmige Aufteilung eines Rechnermodells in mehrere dünne Schichten. Ein Metallpulver wird anschliessend auf das Substrat 32 aufgetragen, und ein Laser wird bereitgestellt, um das Pulver in Bereichen zu schmelzen, die einer ersten Schicht in der Nähe des Substrats 32 entsprechen. Das mittels des Lasers geschmolzene Metallpulver erstarrt nahezu ohne Verzögerung, um einen Abschnitt des laserabgeschiedenen Materials 36 auf einem Abschnitt des Substrats 32 zu bilden, so dass die eine oder die mehreren Nuten 30 entstehen. Eventuell nicht geschmolzenes Pulver, das den erstarrten Metallabschnitt umgibt, bleibt als loses Pulver zurück. Das laserabgeschiedene Material 36 kann mit dem Substrat 32 metallurgisch verbunden sein. Anschliessend wird weiteres Metallpulver hinzugefügt, und der Laser schmilzt die nächste Schicht, während er sie gleichzeitig mit der ersten Schicht des laserabgeschiedenen Materials 36 vereinigt. Dieses Aufschmelzverfahren wird fortgesetzt, bis das laserabgeschiedene Material 36 vereinigt ist und dabei eine vollständige Struktur gebildet hat, wobei darin die eine oder die mehreren Nuten 30 gebildet werden, und eventuell nicht geschmolzenes Metallpulver wird entfernt.

[0045] In einem abgewandelten LENS-Verfahren wird ein Laser verwendet, um einen metallischen Werkstoff bis zu einer Schmelzstufe zu erwärmen, so dass ein Schweissbad entsteht. Ein pulverisiertes oder kompaktes Einsatzmaterial (beispielsweise ein Draht, ein Band oder eine Folie) wird in das Schweissbad eingespeist, um metallisches Material hinzufügen. Das laserabgeschiedene Material 36 kann sich mit dem Substrat 32 metallurgisch verbinden. Die Steuerung des Schweissbadortes und des metallischen Einsatzmaterials gestattet das Aufschmelzen mehrerer Schichten von laserabgeschiedenem Material 36. Wie in Fig. 5 veranschaulicht, wird dieses Aufschmelzverfahren fortgesetzt, bis das laserabgeschiedene Material 36 vereinigt ist, wobei eine vollständige Struktur entsteht, so dass die eine oder die mehreren Nuten 30 entstehen. Während des Laserbeschichtungsprozesses wird das Material geeignet aufgeschmolzen, so dass die eine oder mehreren Nuten 30 entstehen, wobei jede Nut einen Boden 38 und eine Öffnung 40 aufweist und zumindest zum Teil entlang der Aussenfläche 34 des Substrats 32 verläuft. Die Weite der Oberseite der Nut, d.h. der Öffnung 40, kann in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung variieren. Allerdings liegt die Weite der Öffnung 40 der Einen oder mehreren Nuten 30 vor dem Aufbringen des zusätzlichen Materials 46 für gewisse Konstruktionen in einem Bereich von etwa 0–25 Tausendstelzoll (0,0–0,6 mm).

[0046] Für gewisse Anordnungen basieren das Substrat 32 und das laserabgeschiedene Material 36 auf dem gleichen Material. Beispielsweise kann das Substrat 32 ein erstes Material beinhalten, und das laserabgeschiedene Material 36 kann abgeschieden werden, indem auf das in einer pulverisierten Form vorliegende erste Material ein Laser gerichtet wird. Für diese Anordnungen kann das erste Material eine auf Nickel, Kobalt und/oder Eisen basierte Legierung enthalten, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, Nickelbasis-, Kobaltbasis- und Eisenbasis-Superlegierungen, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf das US-Patent 5 626 462 von Melvin R. Jackson et al. beschrieben.

[0047] Bei anderen Gestaltungen können das Substrat 32 und das laserabgeschiedene Material 36 verschiedene Materialien beinhalten, die jedoch kompatibel sind, so dass das laserabgeschiedene Material sich gut mit dem Substratmaterial verbindet. Beispielsweise kann das Substrat 32 ein erstes Material beinhalten, und das laserabgeschiedene Material 36 kann aufgebracht werden, indem ein Laser auf ein in einer pulverisierten Form vorliegendes zweites Material gerichtet wird, wobei das erste und zweite Material unterschiedliche Materialien sind, und wobei’ das laserabgeschiedene Material (zweite Material) ein kompatibles Material ist, das sich gut mit dem Substratmaterial (ersten Material) verbinden wird. Das erste und zweite Material können aus der aus Nickelbasis-, Kobaltbasis- oder Eisenbasislegierungen bestehenden Gruppe ausgewählt werden, beispielsweise, ohne beschränken zu wollen, Nickelbasis-, Kobaltbasis- und Eisenbasissuperlegierungen sein, wie im Vorausgehenden mit Bezug auf das US-Patent 5 626 462, Melvin R. Jackson et al., beschrieben. Bei speziellen Gestaltungen kann das zweite Material das Material beinhalten, das für das zusätzliche Material 46 verwendet wird.

[0048] Mit Bezugnahme auf Fig. 6 kann das Herstellungsverfahren ausserdem den Schritt das Abscheidens des zusätzlichen Materials 46 über dem laserabgeschiedenen Material 36 beinhalten, um die darin ausgebildete eine oder mehreren Nuten 30 dichtend zu verschliessen und den einen oder die mehreren Kühlkanäle 60 zu bilden. Das zusätzliche Material 46 beinhaltet ein geeignetes Material und wird mit dem laserabgeschiedenen Material 36 verbunden. Das zusätzliche Material 46 kann als eine strukturelle Beschichtung 48 beschrieben sein, die abgeschieden ist, um die eine oder die mehreren Nuten 30 im Wesentlichen dichtend zu verschliessen und den einen oder die mehreren Kühlkanäle 60 zu bilden. Spezieller wird die Beschichtung 48 auf einer obersten Oberfläche des laserabgeschiedenen Materials 36 abgeschieden, und erstreckt sich, um die eine oder mehreren Nuten 30 im Wesentlichen dichtend zu verschliessen. Wie in der US-Veröffentlichung Nr. 2012/0 114 868, Ronald Scott Bunker et al., mit dem Titel «Method of Fabricating a Component Using a Fugitive Coating», die hier zur Gänze aufgenommen ist, erläutert, kann ein Opfer-Füllmaterial verwendet werden, um eine Abscheidung der Beschichtung 48 in geeigneter Weise zu erzielen, so dass die eine oder mehreren Nuten 30 im Wesentlichen dichtend verschlossen werden.

[0049] Bei speziellen Gestaltungen weist die Beschichtung 48 im Falle industrieller Bauteile eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 2,0 Millimeter, und speziell im Bereich von 0,2 bis 1 Millimeter, und noch spezieller von 0,2 bis 0,5 Millimeter auf. Für Luftfahrtbauteile beträgt dieser Bereich gewöhnlich 0,1 bis 0,25 Millimeter. Allerdings können in Abhängigkeit von den Anforderungen für ein spezielles Bauteil 22 auch andere Dicken genutzt werden. Darüber hinaus kann die Beschichtung 48 im Falle des Einsatzes von Ionenplasmaspritzen Dicken von weniger als etwa 0,5 mm aufweisen, während die Dicke der strukturellen Beschichtung 48 im Falle einer Beschichtung durch thermisches Plasmaspritzen (beispielsweise im Falle von Hochgeschwindigkeitssauerstoff-Brennstoff) etwa 1 mm unterschreiten kann.

[0050] Die Beschichtung 48 beinhaltet strukturelle Beschichtungen und kann ausserdem eine (oder mehrere) optionale zusätzliche Beschichtung(en) beinhalten. Die eine oder mehreren Beschichtungsschichten können unter Verwendung unterschiedlicher Techniken aufgetragen werden. Für spezielle Verfahren wird (werden) die strukturelle(n) Beschichtungsschicht(en) durch Ionenplasmaspritzen (Kathodenlichtbogen) abgeschieden. Exemplarische Vorrichtungen und Verfahren zum Ionenplasmaspritzen sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 10 080 138 529, Weaver et al., «Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition», erläutert, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist. Kurz zusammengefasst beinhaltet Ionenplasmaspritzen die Schritte: Einbringen einer verbrauchbaren Kathode, die aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt ist, in eine Vakuumumgebung im Inneren einer Vakuumkammer, Bereitstellen eines Substrats 32 in der Vakuumumgebung, Anlegen einer Spannung an die Kathode, um auf einer Kathodenoberfläche einen Kathodenlichtbogen zu erzeugen, was zu einer durch den Lichtbogen induzierten Erosion von Beschichtungsmaterial aus der Kathodenoberfläche führt, und Abscheiden des von der Kathode stammenden Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche des laserabgeschiedenen Materials 36.

[0051] Nicht einschränkende Beispiele einer mittels Ionenplasmaspritzen aufgebrachten Beschichtung beinhalten strukturelle Beschichtungen sowie Bindeschichten und oxidationsbeständige Beschichtungen, wie sie weiter unten mit Bezug auf das US-Patent 5 626 462, Jackson et al., «Double-wall airfoil», eingehender beschrieben sind. Für gewisse Heissgaspfadbauteile 22 beinhaltet die strukturelle Beschichtung eine Nickelbasis- oder Kobaltbasislegierung, und beinhaltet speziell eine Superlegierung oder eine (Ni, Co)CrAlY-Legierung. In Fällen in denen das Substratmaterial beispielsweise eine Nickelbasissuperlegierung ist, die sowohl y- als auch y ́-Phasen enthält, kann die strukturelle Beschichtung, wie weiter unten eingehender mit Bezug auf das US-Patent 5 626 462 beschrieben, ähnliche Zusammensetzungen von Materialien aufweisen.

[0052] Für andere Verfahrensgestaltungen wird eine strukturelle Beschichtung wenigstens entweder durch ein Warmspritzverfahren und/oder durch ein Kaltspritzverfahren abgeschieden. Beispielsweise kann das Warmspritzverfahren Flammspritzen oder Plasmaspritzen beinhalten, das Flammspritzen kann Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) oder Hochgeschwindigkeitsluftspritzen (HVAF) beinhalten, und das Plasmaspritzen kann atmosphärisches Plasmaspritzen (beispielsweise unter Luft- oder Inertgasatmosphäre), oder Niederdruckplasmaspritzen (LPPS) beinhalten (das auch als Vakuumplasmasprühen oder VPS bekannt ist). In einem nicht als beschränkend zu bewertenden Beispiel wird eine (Ni,Co)CrAlY-Beschichtung durch HVOF oder HVAF abgeschieden. Andere exemplarische Techniken zur Abscheidung der strukturellen Beschichtung beinhalten, ohne darauf beschränken zu wollen, Sputtern, Elektronenstrahl-PVD-Beschichtung, stromlose Abscheidung und Elektroplattierung.

[0053] Für gewisse Konstruktionen ist es erwünscht, mehrere Abscheidungstechniken einzusetzen, um strukturelle und optionale zusätzliche Beschichtungsschichten abzuscheiden. Beispielsweise kann eine erste strukturelle Beschichtungsschicht mittels Ionenplasmaspritzen abgeschieden werden, und eine anschliessend abgeschiedene Schicht sowie (nicht gezeigte) optionale zusätzliche Schichten können mittels anderer Techniken, beispielsweise mittels eines Verbrennungsspritzverfahrens oder eines Plasmaspritzverfahrens, abgeschieden werden. Abhängig von den verwendeten Materialien kann die Verwendung unterschiedlicher Abscheidungs-techniken für die Beschichtungsschichten, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, Vorteile mit Blick auf Eigenschaften wie Belastungstoleranz, Festigkeit, Adhäsion und/oder Duktilität bieten. Vorteilhafterweise wird die metallurgische Verbindung zwischen dem Substrat 32 und dem laserabgeschiedenen Material 36 stärker sein, als beispielsweise im Falle einer NiCrAlY-Beschichtung, die durch ein thermisches Plasmaverfahren abgeschieden ist. Falls über dem laserabgeschiedenen Material 36 eine thermische Plasmabeschichtung aufgebracht wird, werden auf diese Weise Nachteile unzureichender Festigkeit der thermischen Plasmabeschichtung gemildert oder beseitigt.

[0054] Ein weiteres Herstellungsverfahren ist anhand Fig. 7 – 11 beschrieben. Wie beispielsweise in Fig. 9 gezeigt, beinhaltet das Herstellungsverfahren im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel das Ausbilden der einen oder mehreren Nuten 30, wobei sich wenigstens ein Abschnitt bis zu einer Tiefe in die Aussenflache 34 eines Substrats 32 erstreckt. Wie in Fig. 7 gezeigt, weist das Substrat 32 eine Innenfläche 34 auf, die den wenigstens einen hohlen Innenraum 44 definiert. Das Substrat ist im Vorausgehenden näher erläutert. Im Falle der in Fig. 10 und 11 gezeigten beispielhaften Anordnungen verengen sich die eine oder mehreren Nuten 30 bei ihrer Vervollständigung an deren entsprechenden Öffnungen 40, so dass jede Nut 30 eine hinterschnittene Nut 31 beinhaltet. Die Ausbildung hinterschnitten geformter Nuten 31 wird in dem auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patent Nr. 8387 245, Ronald Scott Bunker et al., «Components with re-entrant shaped cooling Channels and methods of manufacture», beschrieben.

[0055] Wie zuvor mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, wird das Substrat 32 bereitgestellt. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird zu Beginn wenigstens ein Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30 bis zu einer Tiefe in die Aussenfläche 34 des Substrats 32 hinein ausgebildet. Spezieller beinhaltet das Verfahren, wie am besten in Fig. 9 veranschaulicht, ein in die Aussenfläche 34 des Substrats 32 eingreifenden Subtraktionsprozess, um einen Abschnitt der sich darauf erstreckenden einen oder mehreren Nuten auszubilden. In einer Abwandlung kann das Substrat 32 mit Blick darauf gegossen sein, dass in dessen äusserster Oberfläche 34 ein Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30 ausgebildet ist.

[0056] In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann ein Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30 mittels unterschiedlicher Techniken ausgebildet sein. Beispiel beinhalten Techniken zum Formen eines Abschnitts der einen oder mehreren Nuten 30 in dem Substrat 32 abrasives Flüssigkeitsstrahlen, elektrochemisches Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Fräs-EDM) und Laserbearbeitung. Exemplarische Laserbearbeitungstechniken sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung SN 12/697005, «Process and System for forming shaped air holes», eingereicht am 29. Januar 2010, beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist. Beispielhafte EDM-Verfahren sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung SN 12/790,675, «Articles which include chevron film cooling holes, and related processes», eingereicht am 28. Mai 2010, beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist.

[0057] Für spezielle Verfahren wird ein Abschnitt jeder Nut 30 mittels eines abrasiven Flüssigkeitsstrahls 52 gebildet (Fig. 9 ). Exemplarische Wasserstrahlbohrverfahren und Systeme sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung SN 12/790 675, «Articles which include chevron film cooling holes, and related processes», eingereicht am 28 Mai 2010, unterbreitet, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist. Wie in der US-Patentanmeldung SN 12/790 675 erläutert, verwendet das Wasserstrahlverfahren gewöhnlich einen Hochgeschwindigkeitsstrom von Schleifpartikeln (z.B. abrasive «Schleifstaubpartikel»), die in einem Hochdruckwasserstrahl suspendiert sind. Der Druck des Wassers kann sehr unterschiedlich sein, liegt aber häufig im Bereich von etwa 35-620 MPa. Es können eine Reihe abrasiver Materialien verwendet werden, z.B. Granat, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Glasperlen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Fähigkeit von Bearbeitungstechniken, die abrasive Flüssigkeitsstrahlen verwenden, die stufenweise Entfernung von Material bis zu unterschiedlichen Tiefen, unter Steuerung der Gestaltung. Dies ermöglicht es, den Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30, der in die Oberfläche 34 des Substrats 32 hinein geformt wird, entweder mit im Wesentlichen parallelen Seiten oder, um hinterschnitten geformte Nuten 31 hervorzubringen, mit abgewinkelten Seiten zu bohren. Zusätzlich können mehrere Zutrittsöffnungen 54 (Fig. 7 ) in dem Substrat 32 ausgebildet sein und als geradlinige Öffnungen mit konstantem Querschnitt, als Formöffnungen (elliptisch und dergleichen), o-der als konvergierende oder divergierende Öffnungen mit der einen oder den mehreren Nuten 30 strömungsmässig verbunden sein.

[0058] Darüber hinaus, und wie in der US-Patentanmeldung SN 12/790675 erörtert, kann das Wasserstrahlsystem eine mehrachsige computernumerisch gesteuerte (CNC) Anlage beinhalten. Die CNC-Anlagen sind in der Technik bekannt und beispielsweise in der US-Patentveröffentlichung 1005/0013926 (S. Rutkowski et al.) beschrieben, die durch Bezugnahme in diese Patentanmeldung einbezogen ist. CNC-Anlagen ermöglichen das Bewegen des Schneidwerkzeugs längs einer Anzahl von x-, y- und z-Achsen, sowie um Rotationsachsen.

[0059] In einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Abschnitte der einen oder mehreren Nuten 30, die bis zu einer vorgegebenen Tiefe in die Oberfläche 34 des Substrats 32 hinein ausgebildet sind, gestaltet werden, indem der abrasive Flüssigkeitsstrahl 52 bei einem ersten Durchgang des abrasiven Flüssigkeitsstrahlens 52 in einem gegenüber der Oberfläche 34 des Substrats 32 seitlichen Winkel und anschliessend bei einem weiteren Durchgang unter einem Winkel geführt wird, der im Wesentlichen zu dem seitlichen Winkel entgegengesetzt ist, so dass jede Nut beginnt, sich in Richtung der Öffnung 40 der Nut zu verengen. In Kombination mit einem Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30, der (wie im Vorliegenden beschrieben) in dem laserabgeschiedenen Material 36 ausgebildet ist, wird die Nut eine hinterschnitten ausgebildete Nut 31 beinhalten. Gewöhnlich werden mehrere Durchgänge ausgeführt, um die gewünschte Tiefe und Breite für die Nut zu erzielen. Diese Technik wird in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung SN 12/943 624, Bunker et al., «Components with re-entrant shaped cooling Channels and methods of manufacture», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist. Darüber hinaus kann der Schritt des Ausbildens der einen oder der mehreren hinterschnitten ausgebildeten Nuten 31 zudem die Durchführung eines zusätzlichen Durchgangs beinhalten, bei dem der abrasive Flüssigkeitsstrahl 52 unter einem oder mehreren Winkel zwischen dem seitlichen Winkel und einem im Wesentlichen entgegengesetzten Winkel gegen den Boden 38 der Nut 31 gerichtet ist, so dass Material von dem Boden 38 der Nut 30 entfernt wird. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Abschnitt der Nuten 30, der in die Oberfläche 34 des Substrats 32 hinein ausgebildet ist, allgemein ähnlich wie die Nuten 30 nach Fig. 3 – 6 , im Wesentlichen parallele Seiten aufweisen.

[0060] Wie in den oben mit Bezug auf Fig. 3 – 6 beschriebenen Verfahren, beinhaltet das Herstellungsverfahren zudem einen Lasersinter- oder Beschichtungsprozess, um ein laserabgeschiedenes Material 36 über dem Substrat 32 aufzubringen, um die eine oder die mehreren Nuten 30 und schliesslich den einen oder die mehreren Kanäle 60 zur Kühlung des Bauteils 22 weiter auszubilden. Spezieller wird das laserabgeschiedene Material 36 nach der Ausbildung eines Abschnitts der einen oder mehreren Nuten 30 in die Oberfläche 34 des Substrats 32 hinein nach Methoden aufgetragen, wie sie zuvor anhand von Fig. 3 – 6 beschrieben wurden. Spezieller kann das laserabgeschiedene Material 36 mittels eines DMLM- oder LENS-Aufschmelzverfahrens aufgebracht werden, um einen restlichen Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30 weiter auszubilden.

[0061] Für die in Fig. 10 gezeigte Anordnung wird das laserabgeschiedene Material 36 geeignet abgeschieden, um die eine oder die mehreren Nuten 30 weiter auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel kann zusätzliches Material 46 hinzugefügt werden, um die Öffnungen 40 der einen oder mehreren Nuten 30 im Wesentlichen dichtend zu verschliessen. Wie zuvor gezeigt, kann die Weite über der Oberseite der Nut, d.h. die Öffnung 40, in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung variieren. In einem Ausführungsbeispiel liegt die Weite über der Öffnung 40 jeder Nut 30 in einem Bereich von etwa 0-15 Tausendstelzoll (0,0–0,4 mm). Vorteilhafterweise ermöglicht dies ein Aufbringen des zusätzlichen Materials 46 ohne den Einsatz eines (nicht gezeigten) Opfer-Füllmittels. In einem Ausführungsbeispiel kann das zusätzliche Material 46, wie zuvor beschrieben, eine Beschichtung 50 o-der ein zusätzliches laserabgeschiedenes Material 52 sein, wobei das zusätzliche laserabgeschiedene Material 52 die Öffnung 40 während des Abscheidungsverfahrens abdichtet. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel dichtet das laserabgeschiedene Material 36 die Öffnung 40 möglicherweise nicht vollständig ab. Allerdings ist die Öffnung 40 ausreichend klein, so dass laserabgeschiedenes Material 36 das Aufbringen des zusätzlichen Materials 46 ohne Verwendung eines (nicht gezeigten) Opfer-Füllmittels ermöglicht, indem eine Teildecke gebildet wird, die in der Nähe der Mitte einen vernachlässigbaren Restspalt aufweist, der für die strukturelle Beschichtung zu überbrücken ist. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird das zusätzliche laserabgeschiedene Material 50 ohne den Einsatz zusätzlicher Füllmaterialien abgeschieden. Für die in Fig. 11 gezeigte Anordnung kann zusätzlich eine optionale Beschichtung 48 verwendet werden.

[0062] Wie in Fig. 3 , 7 , 11 und 12 angezeigt, kann das Herstellungsverfahren beispielsweise ausserdem den Schritt des Ausbildens der einen oder der mehreren Zutrittsöffnungen 54 durch den Boden 38 einer entsprechenden Nut 30 beinhalten, um die entsprechende Nut 30 strömungsmässig mit dem entsprechenden hohlen Innenraum 44 zu verbinden. Es ist zu beachten, dass die Zutrittsöffnungen 54 Löcher sind und daher, wie beispielsweise in Fig. 3 und 7 gezeigt, mit den Kanälen 60 nicht deckungsgleich sind. Exemplarische Techniken zum Formen der Zutrittsöffnungen sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung SN 13/210 697, Bunker et al., «Components with cooling Channels and methods of manufacture», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist. Wie am besten in Fig. 3 , 7 und 12 dargestellt, sind in dem zusätzlichen Material 46 ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale 56 ausgebildet. In einem Ausführungsbeispiel werden die Kühlauslassmerkmale 56 durch maschinelle Bearbeitung des zusätzlichen Materials 46 ausgebildet. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel werden die Kühlauslassmerkmale 56 während des Abscheidens des zusätzlichen Materials 46 auf dem laserabgeschiedenen Material 36 ausgebildet. Die Kühlauslassmerkmale 56 verbinden die entsprechende Nut 30 strömungsmässig mit einem Mittel zur Kühlung des Auslassstroms. Es ist zu beachten, dass das eine oder die mehreren Kühlauslassmerkmale 56 in dieser speziellen Ausführungsform als Löcher gestaltet sind und, wie beispielsweise in Fig. 3 , 7 und 12 gezeigt, mit den Kanälen 60 nicht deckungsgleich sind. Es ist selbstverständlich, dass die Kühlauslassmerkmale 56 viele beliebige abgewandelte Formen aufweisen können, beispielsweise Auslassrinnen, die die Kühlauslässe mehrerer Kühlkanäle verbinden können. Auslassrinnen sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung Nr. 2011/0145371, R. Bunker et al., «Components with Cooling Channels and Methods of Manufacture», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen ist.

[0063] Mit Bezugnahme auf Fig. 13 veranschaulicht ein Flussdiagramm eine Durchführung eines Verfahrens 100 zur Herstellung eines Bauteil 22, das einen oder mehrere Kühlkanäle 60 aufweist, gemäss einem oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsbeispielen. Das Verfahren 100 beinhaltet die Herstellung des Bauteils 22 mit dem Ziel, dass es zuletzt einen oder mehrere Kühlkanäle 60 aufweist, indem zu Beginn in Schritt 102 ein Substrat 32 bereitgestellt wird und in Schritt 104 ein laserabgeschiedenes Material 36 auf eine äusserste Oberfläche 34 aufgetragen wird, um eine oder mehrere Nuten 30 zu bilden. Optional kann zu Beginn in Schritt 106 vor dem Auftragen des laserabgeschiedenen Materials ein Abschnitt der einen oder mehreren Nuten 30 in die Fläche des Substrats 32 hinein ausgebildet werden. Als Nächstes wird in Schritt 108 ein zusätzliches Material 46, beispielsweise eine Beschichtung 50 oder ein zusätzliches laserabgeschiedenes Material 52, abgeschieden, um eine Öffnung der einen oder mehreren Nuten 30, die durch das laserabgeschiedene Material 36 gebildet sind, im Wesentlichen dichtend zu verschliessen. Wie gezeigt, kann das zusätzliche laserabgeschiedene Material 52 in einem Ausführungsbeispiel eine wesentliche Abdichtung der einen oder mehreren Nuten 30 bewirken und kann eine später abgeschiedene Beschichtung 50 aufweisen, oder auch nicht. Die eine oder mehrere Kühlzutrittsöffnungen 54 werden vor dem Abdichten der einen oder mehreren Nuten 30 in einem maschinellen Bearbeitungsschritt in dem Substrat 32 ausgebildet. Die eine oder mehrere Kühlzutrittsöffnungen 54 werden in strömungsmässiger Verbindung mit dem Innenraum 44 erzeugt. Die Herstellung der einen oder mehreren Nuten 30 kann Muster beinhalten, die in einer Rastergeometrie oder in einer willkürlichen Geometrie angeordnet sind, beispielsweise einer gekrümmten (zwei- oder dreidimensionalen) Geometrie, sich überschneidend, oder dergleichen, vorausgesetzt, die Abmessungsanforderungen werden eingehalten. Darüber hinaus können nach der Ausbildung der einen oder mehreren Nuten 30 zwischenzeitlich maschinelle Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, um eine gewünschte Gestalt zu erzielen.

[0064] Zuletzt werden in einem Schritt 110 ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale 56 in dem zusätzlichen Material 46 und/oder in dem laserabgeschiedenen Material 36 ausgebildet. In einem Ausführungsbeispiel werden das eine oder die mehreren Kühlauslassmerkmale 56 an beliebigen Stellen und mit beliebigen Mustern in der Beschichtung 50 maschinell hergestellt, um eine strömungstechnische Verbindung mit dem Kühlmuster herzustellen. In noch einem Ausführungsbeispiel werden das eine oder die mehreren Kühlauslassmerkmale 56 während des Abscheidens des zusätzlichen laserabgeschiedenen Materials 52 an beliebigen Stellen und mit beliebigen Mustern ausgebildet, um eine strömungstechnische Verbindung mit dem Kühlmuster herzustellen. Nach der Verarbeitung ist das Bauteil 22 mit dem Innenraum 44, der einen oder den mehreren Kühlzutrittsöffnungen 54, die sich mit dem Innenraum 44 in strömungsmässiger Verbindung befinden, und dem einen oder den mehreren Kühlkanälen 60 geschaffen, die in einem laserabgeschiedenen Material 36 in strömungsmässiger Verbindung mit der einen oder den mehreren Kühlzutrittsöffnungen 54 und der einen oder den mehreren Kühlauslassmerkmalen 56 ausgebildet sind. Es ist selbstverständlich, dass die Kühlauslassmerkmale 56 viele abgewandelte Formen beinhalten können, z.B. Auslassrinnen, die die Kühlauslässe mehrerer Kühlkanäle verbinden können. Auslassrinnen sind in der auf die gemeinsame Anmelderin lautenden US-Patentanmeldung Nr. 2011/0 145 371, R. Bunker et al., «Components with Cooling Channels and Methods of Manufacture», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung mit einbezogen ist.

[0065] Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung von Kühlkanälen in einem Bauteil unter Nutzung von Lasersinter- oder Beschichtungsprozessen, z.B. unmittelbares Metalllaserschmelzen (DMLM) oder Laser Engineered Net Shaping (LENS), um eine Mikrokanalkühlschicht unmittelbar auf die Aussenfläche eines gegossenen oder gefertigten Bauteils, beispielsweise eines Turbinenbauteils, abzuscheiden und zu sintern (zu verbinden und zu verdichten) oder damit zu verschmelzen. Die Mikrokanäle werden in Zusammenhang mit dem DMLM- oder LENS-Aufschmelzverfahren ausgebildet und erfordern in einem Ausführungsbeispiel keinen maschinellen Vorbearbeitungsschritt. Die Kanäle werden nicht abtragend in das lasttragende Substrat, gewöhnlich ein gegossenes Bauteil, hinein ausgebildet, und es wird daher keine zusätzliche Spannungskonzentration in das Substratmaterial eingebracht. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Abschnitt der Mikrokanäle vorbereitend abtragend in die Substratoberfläche hinein ausgebildet sein. Der diskretisierte und programmierte Sinterprozess bzw. das Muster kann mit sehr kleinen inkrementellen Positionierungsschritten durchgeführt werden, was sehr kleine Abmessungen der Nut und der oberen Öffnungen gestattet. Die geringen Abmessungen der Nut und der oberen Öffnungen erlauben das unmittelbare Aufbringen einer Deckbeschichtung durch sonstige Verfahren, um die Kanäle (beispielsweise durch thermisches Spritzen oder Ionenplasmaspritzen) dichtend zu verschliessen, oder in einer Abwandlung das Hinzufügen von zusätzlichem laserabgeschiedenen Material, um die Öffnung dichtend zu verschliessen.

[0066] Vorteilhafterweise bringt das oben beschriebene Verfahren ein Kühlnetz für ein Bauteil hervor, zu dem das Substrat, das eine oder die mehreren Kühlzufuhrlöcher, der eine oder die mehreren Kühlkanäle, die in dem laserabgeschiedenen Material ausgebildet sind, und die Kühlauslassmerkmale gehören. Das Verfahren ermöglicht eine hochfeste metallurgische Verbindung des laserabgeschiedenen Materials, in dem die Mikrokanäle ausgebildet sind, um die Beständigkeit der Mikrokanäle für die sich ergebenden mikrokanalgekühlten Bauteile sicherzustellen.

[0067] Die vorausgehende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurde für Zwecke der Veranschaulichung dargelegt. Obwohl die Beschreibung in Einzelheiten beschrieben und veranschaulicht wurde, ist klar hervorzuheben, dass die Beschreibung lediglich der Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als beschränkend zu verstehen ist. Selbstverständlich sind viele Modifikationen und Änderungen der vorliegenden Erfindung angesichts der oben erwähnten Lehre möglich. Dementsprechend ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung lediglich durch die Begriffe der beigefügten Patentansprüche beschränkt.

[0068] Es ist ein Herstellungsverfahren geschaffen. Das Herstellungsverfahren beinhaltet die Verwendung eines Laserbeschichtungsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf einer Aussenfläche eines Substrats aufzubringen, um auf der Aussenfläche eines Substrats eine oder mehrere Nuten auszubilden. Jede Nut weist einen Boden und eine Öffnung auf und verläuft zumindest zum Teil längs der Aussenfläche des Substrats, wobei das Substrat eine Innenfläche aufweist, die wenigstens einen hohlen Innenraum bildet. Das Herstellungsverfahren beinhaltet zudem den Schritt des Abscheidens eines zusätzlichen Materials über dem laserabgeschiedenen Material, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden. Das zusätzliche Material kann zusätzliche laserabgeschiedene Materialschichten oder eine Beschichtung beinhalten. Darüber hinaus sind weitere Herstellungsverfahren und ein Bauteil geschaffen.

Bezugszeichenliste

[0069] <tb>10<SEP>Gasturbinensystem <tb>12<SEP>Verdichter <tb>14<SEP>Brennkammeranordnungen <tb>16<SEP>Turbinen <tb>18<SEP>Welle <tb>20<SEP>Brennstoffdüse <tb>22<SEP>Heissgaspfadbauteile <tb>30<SEP>eine oder mehrere Nuten <tb>31<SEP>hinterschnitten ausgebildete Nuten <tb>32<SEP>Substrat <tb>34<SEP>Aussenfläche <tb>36<SEP>laserabgeschiedene Materialschicht <tb>38<SEP>Boden <tb>40<SEP>Öffnung <tb>42<SEP>Innenfläche <tb>44<SEP>Innenraum <tb>46<SEP>zusätzliches Material <tb>48<SEP>Beschichtungsschicht <tb>50<SEP>zusätzliches laserabgeschiedenes Material <tb>52<SEP>abrasiver Flüssigkeitsstrahl <tb>54<SEP>Kühlfluidzutrittsöffnungen <tb>56<SEP>Kühlauslassmerkmale <tb>60<SEP>ein oder mehrere Kanäle

Claims

1. Herstellungsverfahren, das aufweist: Bereitstellen eines Substratmaterials mit einer Aussenfläche und einer Innenfläche, die wenigstens einen hohlen Innenraum definiert; Verwenden eines Laserauftragsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf die Aussenfläche des Substratmaterials aufzubringen, um eine oder mehrere Nuten zu bilden, wobei jede Nut einen Boden und eine Öffnung aufweist und zumindest zum Teil längs der Aussenfläche des Substrats verläuft; und Abscheiden eines zusätzlichen Materials auf dem laserabgeschiedenen Material, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden, wobei in der zusätzlichen Materialschicht ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale in strömungsmässiger Verbindung mit der einen oder den mehreren Nuten ausgebildet sind.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Aufbringen einer Beschichtung über dem laserabgeschiedenen Material beinhaltet, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen zu verschliessen; und/oder wobei das Abscheiden eines zusätzlichen Materials, um einen oder mehrere Kanäle zu bilden, ein Aufbringen zusätzlichen laserabgeschiedenen Materials über dem zuvor aufgebrachten laserabgeschiedenen Material beinhaltet, um die Öffnung der einen oder mehreren Nuten im Wesentlichen zu verschliessen.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung eines Laserauftragsverfahrens entweder ein unmittelbares Metalllaserschmelz-(DMLM)-Verfahren und/oder ein Laser Engineered Net Shaping (LENS)-Verfahren beinhaltet; und/oder wobei die Verwendung des Laserauftragsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf der Aussenfläche des Substratmaterials aufzubringen, derart eingerichtet ist, dass sich jede Nut an der Öffnung der Nut verengt und somit eine hinterschnittene Nut aufweist.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Kühlauslassmerkmale entweder durch maschinelle Bearbeitung oder während des Abscheidens des zusätzlichen Materials auf dem laserabgeschiedenen Material gebildet werden.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Ausbilden wenigstens eines Abschnitts jeder der einen oder mehreren Nuten bis zu einer in die Aussenfläche des Substrats ragenden Tiefe aufweist.

6. Herstellungsverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Verwendung eines von abrasivem Flüssigkeitsstrahlen, elektrochemisches Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Fräs-EDM), Laserbearbeiten oder Giessen aufweist, um wenigstens einen Abschnitt jeder der einen oder mehreren Nuten in die Aussenfläche des Substrats auszubilden.

7. Herstellungsverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Ausbilden eines oder mehrerer Zugangslöcher durch den Boden einer entsprechenden Nut aufweist, um die entsprechende Nut mit einem oder mehreren entsprechenden des wenigstens einen hohlen Innenraums strömungsmässig zu verbinden.

8. Herstellungsverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein erstes Material aufweist und das laserabgeschiedene Material aufgebracht wird, indem ein Laser auf ein zweites Material angewandt wird, wobei das erste und das zweite Material unterschiedliche Materialien sind.

9. Herstellungsverfahren, das aufweist: Bereitstellen eines Substratmaterials mit einer Aussenfläche und einer Innenfläche, die wenigstens einen hohlen Innenraum definiert; maschinelles Bearbeiten des Substrats, um einen Teil des Substrats selektiv zu entfernen und ein oder mehrere Kühlzufuhrlöcher darin auszubilden, wobei jedes von dem einen oder den mehreren Kühlzufuhrlöchern mit dem wenigstens einen Innenraum in strömungsmässiger Verbindung steht; Verwenden eines Laserauftragsverfahrens, um ein laserabgeschiedenes Material auf der Aussenfläche des Substratmaterials aufzubringen, um eine oder mehrere Nuten zu bilden, wobei jede Nut einen Boden und eine Öffnung auf weist und zumindest zum Teil längs der Aussenfläche des Substrats verläuft; und Aufbringen einer zusätzlichen Materialschicht auf dem laserabgeschiedenen Material, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden, wobei in der zusätzlichen Materialschicht ein oder mehrere Kühlauslassmerkmale in strömungsmässiger Verbindung mit der einen oder den mehreren Nuten ausgebildet ist bzw. sind, wobei das Substrat, das eine oder die mehreren Kühlzufuhrlöcher, das laserabgeschiedene Material und die Kühlauslassmerkmale ein Kühlnetz für ein Bauteil bilden.

10. Bauteil, zu dem gehören: ein Substrat, das eine Aussenfläche und eine Innenfläche aufweist, wobei die Innenfläche wenigstens einen hohlen Innenraum definiert; ein laserabgeschiedenes Material, das auf der Aussenfläche des Substrats aufgebracht ist, wobei in dem laserabgeschiedenen Material zumindest teilweise eine oder mehrere Nuten ausgebildet sind, wobei jede Nut zumindest zum Teil längs des Bauteils verläuft und eine Öffnung und einen Boden aufweist und wobei durch den Boden einer entsprechenden Nut eine oder mehrere Kühlzutrittsöffnungen ausgebildet ist bzw. sind, um die Nut strömungstechnisch mit dem entsprechenden hohlen Innenraum zu verbinden; und ein zusätzliches Material, das über dem laserabgeschiedenen Material abgeschieden ist, um einen oder mehrere Kanäle zur Kühlung des Bauteils zu bilden.