CH708915A2 - Bauteile mit mehrschichtigen Kühlstrukturen und Verfahren zur Herstellung derselben. - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Substrats (32) mit einer oder mehreren in ihm gebildeten Nuten. Auf dem Substrat (32) sind eine oder mehrere Beschichtungen (42) mit einer oder mehreren in ihnen gebildeten Nuten angeordnet und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten im Substrat. Eine Deckbeschichtung (44) ist auf einem Teil einer äussersten Oberfläche (46) der einen oder mehreren Beschichtungen (42) angeordnet, die einen oder mehrere in ihr gebildete Kühlungsauslässe (64) hat und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) ist. Das Substrat (32), die eine oder mehreren Beschichtungen (42) und die Deckbeschichtung (44) definieren in ihnen ein Kühlungsnetz (41) zum Kühlen eines Bauteils (30). Weiter betrifft die Erfindung ein Bauteil (30) mit einem Kühlungsnetz (41), in dem ein Substrat (32), eine oder mehrere auf wenigstens einem Teil des Substrats (32) angeordnete Beschichtungen (42) und eine Deckbeschichtung (44), die auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche (46) der einen oder mehreren Beschichtungen (42) angeordnet ist, definiert sind.

Description

HINTERGRUND

[0001] Die Offenbarung betrifft Gasturbinenmaschinen und insbesondere Mikrokanalkühlung in diesen.

[0002] In einer Gasturbinenmaschine wird Luft in einem Verdichter verdichtet und in einer Brennkammer mit Brennstoff vermischt, um heisse Verbrennungsgase zu erzeugen. In einer Hochdruckturbine (HPT), die den Verdichter antreibt, und in einer Niederdruckturbine (LPT), die einen Fan in einer Flugzeug-Mantelstromtriebwerkanwendung antreibt oder eine externe Welle für Schiffs- und Industrieanwendungen antreibt, wird den Gasen Energie entzogen.

[0003] Der Maschinenwirkungsgrad nimmt im Verhältnis zur Temperatur der Verbrennungsgase zu. Die Verbrennungsgase erhitzen aber entlang ihres Strömungspfads verschiedene Bauteile, was wiederum deren Kühlung erforderlich macht, um eine annehmbar lange Maschinenlebensdauer zu erzielen. Im typischen Fall werden die Bauteile des Heissgaspfads durch Abzapfen von Luft vom Verdichter gekühlt. Dieser Kühlprozess verringert den Motorwirkungsgrad, da die Zapfluft nicht im Verbrennungsprozess genutzt wird.

[0004] Die Technik der Kühlung von Gasturbinenmaschinen ist ausgereift und beinhaltet zahlreiche Patente für diverse Aspekte von Kühlkreisläufen und -strukturen in den verschiedenen Bauteilen des Heissgaspfads. Zum Beispiel beinhaltet die Brennkammer radial äussere und innere Auskleidungen, die während des Betriebs gekühlt werden müssen. Turbinenleitapparate beinhalten zwischen äusseren und inneren Deckbändern gelagerte hohle Leitschaufeln, die ebenfalls gekühlt werden müssen. Turbinenlaufschaufeln sind hohl und weisen gewöhnlich Kühlkreisläufe in ihnen auf, wobei die Schaufeln von Turbinendeckbändern umgeben sind, die ebenfalls gekühlt werden müssen. Die heissen Verbrennungsgase werden durch einen Auspuff abgelassen, der ebenfalls ausgekleidet und angemessen gekühlt sein kann.

[0005] Bei allen diesen beispielhaften Gasturbinenmaschinenbauteilen werden gewöhnlich dünne Metallwände aus hochfesten Superlegierungsmetallen verwendet, um das Bauteilgewicht zu reduzieren und ihren Kühlungsbedarf zu minimieren. Verschiedene Kühlkreisläufe und Kühlstrukturen sind spezifisch für diese einzelnen Bauteile in ihren entsprechenden Umgebungen in der Maschine ausgelegt. Zum Beispiel kann in einem Bauteil im Heissgaspfad eine Reihe von internen Kühldurchgängen oder gewundenen Gängen gebildet werden. Ein Kühlfluid kann den gewundenen Gängen von einem Speicher zugeführt werden und das Kühlfluid kann durch die Durchgänge strömen und dabei das Substrat und zugeordnete Beschichtungen des Bauteils im Heissgaspfad kühlen. Diese Kühlungsstrategie führt aber gewöhnlich zu vergleichsweise niedrigen Wärmeübergangswerten und nicht einheitlichen Bauteiltemperaturprofilen.

[0006] Der Einsatz von Mikrokanalkühlungsmethoden hat das Potenzial, den Kühlbedarf beträchtlich zu reduzieren. Die Mikrokanalkühlung legt die Kühlung so nahe wie möglich an die Quelle des Wärmeflusses, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen der heissen Seite und der kalten Seite des tragenden Substratmaterials für einen bestimmten Wärmeübergangswert verringert wird. Aktuelle Methoden sehen aber die Bildung von einer oder mehreren Nut(en) in einer Substratschicht mit einer nachfolgenden Aufbringung von einer oder mehreren Beschichtungsschichten zur Überbrückung der einen oder mehreren Nuten und zum Definieren der Mikrokanäle vor. In vielen Fällen erfordert das Bilden der Mikrokanäle in der tragenden Substratschicht eine in das Substratmaterial eindringende Bearbeitung und die Schwächung der Substratschicht. Ausserdem können bezüglich der Geometrie eingeschränkte Regionen die Fertigung von Kühlströmungskanälen an ihnen verhindern.

[0007] Es wäre daher erwünscht, ein Verfahren zum Bilden von Kühlströmungskanälen in Bauteilen des Heissgaspfads vorzusehen, das eine effizientere und flexiblere Kühlungsgestaltung vorsieht, die in komplexe oder beschränkte Geometrien wirklicher Teile einstrukturiert werden kann, und gleichzeitig die Zahl der Kanäle minimiert, die in das Substratmaterial eindringend eingearbeitet werden.

KURZE BESCHREIBUNG

[0008] Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung liegt in einem Herstellungsverfahren, das Folgendes beinhaltet: Bereitstellen eines Substrats mit einer Aussenfläche und wenigsten einem Innenraum und mit einer oder mehreren in einem Teil des Substrats gebildeten Nuten, Auftragen von einer oder mehreren Beschichtungen auf wenigstens einem Teil des Substrats, Bilden von einer oder mehreren Nuten in jeder der einen oder mehreren Beschichtungen, Auftragen einer Deckbeschichtung auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen und Bilden von einem oder mehreren Kühlungsauslässen in der Deckbeschichtung und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren in der einen oder den mehreren Beschichtungen gebildeten Nuten. Jede im Substrat gebildete Nut verläuft wenigstens teilweise am Substrat entlang. Jede in der einen oder den mehreren Beschichtungen gebildete Nut verläuft wenigstens teilweise an der einen oder den mehreren Beschichtungen entlang und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten im Substrat. Das Substrat, die eine oder mehreren Beschichtungen und die Deckbeschichtung definieren in ihnen ein Kühlungsnetz zum Kühlen eines Bauteils.

[0009] Die eine oder mehreren Nuten in der einen oder den mehreren Beschichtungen können jeweils mithilfe von einem oder mehreren der folgenden gebildet werden: einem abtragenden Flüssigkeitsstrahl, elektrochemischem Einstech-Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Senkerodieren mit rotierender Elektrode) und Laserbearbeitung.

[0010] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen definiert wird, die in dem Substrat und in der einen oder den mehreren Beschichtungen ausgebildete Teile haben.

[0011] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte Querkanäle beinhaltet.

[0012] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte gewundene Kühlströmungskanäle beinhaltet.

[0013] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte U-förmige Kühlströmungskanäle beinhaltet.

[0014] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere im Substrat definierte Verteiler-Sammler beinhaltet.

[0015] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass der eine oder die mehreren Verteiler-Sammler einen Einlasssammler aufweisen.

[0016] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass der eine oder die mehreren Verteiler-Sammler des Weiteren einen Auslasssammler aufweisen.

[0017] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung liegt in einem Herstellungsverfahren, das Folgendes beinhaltet: Bereitstellen eines Substrats mit einer Aussenfläche und wenigsten einem Innenraum und mit einer oder mehreren in einem Teil des Substrats gebildeten Nuten, Auftragen von einer oder mehreren Beschichtungen auf wenigstens einen Teil des Substrats, um wenigstens einen Verteiler-Sammler im Substrat zu definieren, Bilden von einer oder mehreren Nuten in jeder der einen oder mehreren Beschichtungen, Auftragen einer Deckbeschichtung auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen und Bilden von einem oder mehreren Kühlungsauslässen in der Deckbeschichtung und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren in der einen oder den mehreren Beschichtungen gebildeten Nuten. Jede im Substrat ausgebildete Nut verläuft wenigstens teilweise am Substrat entlang. Jede in der einen oder den mehreren Beschichtungen ausgebildete Nut verläuft wenigstens teilweise an der einen oder den mehreren Beschichtungen entlang und in Strömungsverbindung mit dem wenigstens einen Verteiler-Sammler im Substrat. Das Substrat, die eine oder mehreren Beschichtungen und die Deckbeschichtung definieren ein Kühlungsnetz, das von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen definiert wird, die im Substrat und in der einen oder den mehreren Beschichtungen gebildete Teile zum Kühlen eines Bauteils haben.

[0018] Das oben erwähnte Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte Querkanäle beinhaltet.

[0019] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen Einlasssammler und einen Auslasssammler, die im Substrat definiert sind, beinhaltet.

[0020] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere Querkanäle beinhaltet, die in den einen oder den mehreren Beschichtungen definiert sind und quer zwischen dem Einlasssammler und dem Auslasssammler verlaufen.

[0021] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte gewundene Kühlströmungskanäle beinhaltet.

[0022] Ein oben erwähntes Herstellungsverfahren kann vorsehen, dass das Kühlungsnetz einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte U-förmige Kühlströmungskanäle beinhaltet.

[0023] Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Bauteil, das ein Substrat, eine oder mehrere auf wenigstens einem Teil des Substrats angeordnete Beschichtungen und eine Deckbeschichtung, die auf wenigstens einem Teil einer äussersten Beschichtung der einen oder mehreren Beschichtungen angeordnet ist. Das Substrat weist eine Aussenfläche und eine Innenfläche auf, wobei die Innenfläche wenigstens einen Innenraum definiert. Das Substrat beinhaltet eine oder mehrere Nuten, die in einem Teil des Substrats gebildet sind, wobei jede Nut wenigstens teilweise am Substrat entlang verläuft. Ein oder mehrere Kühlungsversorgungseinlässe sind durch einen Boden einer jeweiligen Nut in dem Substrat ausgebildet, um die Nut in Strömungsverbindung mit einem Innenraum zu verbinden. Die eine oder mehreren Beschichtungen sind an wenigstens einem Teil des Substrats angeordnet. Die eine oder mehreren Beschichtungen definieren eine oder mehrere Nuten in ihnen, wobei jede Nut wenigstens teilweise an der Aussenfläche von einer der einen oder mehreren Beschichtungen entlang verläuft. Die Deckbeschichtung ist auf wenigstens einem Teil einer äussersten Beschichtung der einen oder mehreren Beschichtungen angeordnet. Ein oder mehrere Kühlungsauslässe sind durch die Deckbeschichtung hindurch ausgebildet, um die eine oder mehreren Nuten in den Beschichtungen mit einem Äusseren zu verbinden. Das Substrat, die eine oder mehreren Beschichtungen und die Deckbeschichtung definieren zusammen ein Kühlungsnetz zum Kühlen, das aus einem oder mehreren Kühlströmungskanälen zum Kühlen des Bauteils besteht.

[0024] Das Netz des Bauteils kann einen oder mehrere Querkanäle beinhalten, die in der einen oder den mehreren Beschichtungen definiert sind.

[0025] Das Kühlungsnetz eines oben erwähnten Bauteils kann einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte gewundene Kühlströmungskanäle beinhalten.

[0026] Das Kühlungsnetz eines oben erwähnten Bauteils kann einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte U-förmige Kühlströmungskanäle beinhalten.

[0027] Das Kühlungsnetz eines oben erwähnten Bauteils kann einen oder mehrere im Substrat definierte Verteiler-Sammler beinhalten.

[0028] Es gibt verschiedene Verbesserungen der oben genannten Strukturen in Bezug auf die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung. Des Weiteren können Strukturen auch in diese verschiedenen Aspekte eingebunden werden. Diese Verbesserungen und zusätzlichen Strukturen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination bestehen. Zum Beispiel können verschiedene Strukturen, die unten in Bezug auf eine oder mehrere der veranschaulichten Ausführungsformen besprochen werden, allein oder in Kombination in einen der oben beschriebenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung eingebunden werden. Die oben vorliegende Kurzdarstellung soll den Leser auch nur mit gewissen Aspekten und Zusammenhängen der vorliegenden Offenbarung ohne Beschränkung des beanspruchten Gegenstands vertraut machen.

ZEICHNUNGEN

[0029] Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die Begleitzeichnungen besser verständlich, in denen gleiche Zeichen in den Zeichnungen durchgehend gleiche Teile darstellen. Es zeigt:

[0030] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,

[0031] Fig. 2 einen schematischen Querschnitt einer beispielhaften Schaufelblattkonfiguration mit Kühlströmungskanälen gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen;

[0032] Fig. 3 eine schematische Abbildung, in einem Draufsicht-Schnittbild, von beispielhaften Kühlströmungskanälen, die teilweise an der Oberfläche des Substrats entlang und innerhalb einer oder mehrerer Beschichtungen zu jeweiligen Kühlungsauslässen verlaufen, die in einer äussersten Schaufelblattbeschichtung ausgebildet sind, gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,

[0033] Fig. 4 eine Querschnittansicht entlang der Linie 4–4 von Fig. 3 , die einen der beispielhaften Kühlströmungskanäle von Fig. 3 veranschaulicht und den Kanal beim Transportieren von Kühlmittel von einem Zugangsloch zu einem Kühlungsauslass gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt,

[0034] Fig. 5 eine schematische Abbildung, in einem Draufsicht-Schnittbild, einer anderen Ausführungsform von beispielhaften Kühlströmungskanälen, die teilweise an der Oberfläche des Substrats entlang und innerhalb einer oder mehrerer Beschichtungen zu jeweiligen Kühlungsauslässen verlaufen, die in einer äussersten Schaufelblattbeschichtung ausgebildet sind, gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,

[0035] Fig. 6 eine Querschnittansicht entlang der Linie 6–6 von Fig. 5 , die einen der beispielhaften Kühlströmungskanäle von Fig. 5 veranschaulicht und den Kanal beim Transportieren von Kühlmittel von einem Zugangsloch zu einem Kühlungsauslass gemäss einer oder mehreren der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt,

[0036] Fig. 7 eine schematische Abbildung, in einem Draufsicht-Schnittbild, einer anderen Ausführungsform von beispielhaften Kühlströmungskanälen, die teilweise an der Oberfläche des Substrats entlang und innerhalb einer oder mehrerer Beschichtungen zu jeweiligen Kühlungsauslässen verlaufen, die in einer äussersten Schaufelblattbeschichtung ausgebildet sind, gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,

[0037] Fig. 8 eine Querschnittansicht entlang der Linie 8–8 von Fig. 7 , die einen Teil von einem der beispielhaften Kühlströmungskanäle von Fig. 7 veranschaulicht und den Kanal beim Transportieren von Kühlmittel von einem Zugangsloch durch einen Teil des in einer Beschichtung ausgebildeten Kühlkanals gemäss einer oder mehreren der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt,

[0038] Fig. 9 eine Querschnittansicht entlang der Linie 9–9 von Fig. 7 , die einen Teil von einem der beispielhaften Kühlströmungskanäle von Fig. 7 veranschaulicht und den Kanal beim Transportieren von Kühlmittel durch einen Teil des in einer Beschichtung ausgebildeten Kühlkanals gemäss einer oder mehreren der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt,

[0039] Fig. 10 eine Querschnittansicht entlang der Linie 10–10 von Fig. 7 , die einen Teil von einem der beispielhaften Kühlströmungskanäle von Fig. 7 veranschaulicht und den Kanal beim Transportieren von Kühlmittel von einem Teil des in einer Beschichtung ausgebildeten Kühlkanals zu einem Kühlungsauslass gemäss einer oder mehreren der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt, und

[0040] Fig. 11 ein Flussdiagramm, das eine Umsetzung eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einschliesslich Kühlströmungskanälen gemäss einer oder mehreren der hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0041] Die Begriffe «erste», «zweite» und dergleichen bezeichnen hierin keine Reihenfolge, Menge oder Bedeutung, sondern werden vielmehr zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen benutzt. Die Begriffe «ein» und «eine» bezeichnen hierin keine Mengenbegrenzung, sondern bezeichnen vielmehr das Vorhandensein von wenigstens einem der betreffenden Gegenstände. Das in Verbindung mit einer Mengenangabe verwendete Bestimmungswort «etwa» schliesst den angegebenen Wert ein und hat die vom Zusammenhang erforderte Bedeutung (z.B. beinhaltet den mit dem Messwert der jeweiligen Menge assoziierten Fehlergrad). Ausserdem schliesst der Begriff «Kombination» Mischungen, Gemische, Legierungen, Reaktionsprodukte und dergleichen ein.

[0042] Darüber hinaus soll in dieser Patentbeschreibung ein in der Mehrzahl angegebener Begriff gewöhnlich Einzahl und Mehrzahl des Begriffs einschliessen, wodurch wenigstens einer dieses Begriffs eingeschlossen wird (z.B. kann «der Kühlungsauslass» ein oder mehrere Kühlungsauslässe einschliessen, sofern nicht gegenteilig angegeben). Die Bezugnahme in der ganzen Patentbeschreibung auf «eine einzelne Ausführungsform», «eine weitere Ausführungsform», «eine Ausführungsform» und so weiter bedeutet, dass ein bestimmtes, in Verbindung mit der Ausführungsform beschriebenes Element (z.B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft) in wenigstens einer hierin beschriebenen Ausführungsform enthalten ist und in anderen Ausführungsformen anwesend sein kann oder auch nicht. Desgleichen bedeutet die Bezugnahme auf «eine bestimmte Konfiguration», dass ein bestimmtes, in Verbindung mit der Konfiguration beschriebenes Element (z.B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft) in wenigstens einer hierin beschriebenen Konfiguration enthalten ist und in anderen Konfigurationen anwesend sein kann oder nicht. Ausserdem versteht es sich, dass die beschriebenen erfinderischen Merkmale in den verschiedenen Ausführungsformen und Konfigurationen auf jede beliebige geeignete Weise kombiniert werden können.

[0043] Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems 10. Das System 10 kann eine/n oder mehrere Verdichter 12, Brennkammern 14, Turbinen 16 und Brennstoffdüsen 20 beinhalten. Der Verdichter 12 und die Turbine 16 können durch eine oder mehrere Wellen 18 miteinander verbunden sein. Die Welle 18 kann eine einzelne Welle sein oder mehrere Wellensegmente, die miteinander zu Welle 18 verbunden sind.

[0044] Das Gasturbinensystem 10 kann eine Anzahl von Heissgaspfadbauteilen beinhalten. Ein Heissgaspfadbauteil ist ein Bauteil des Systems 10, das wenigstens teilweise einem Hochtemperaturgasstrom durch das System 10 ausgesetzt ist. Zum Beispiel sind Schaufelanordnungen (auch als Laufschaufeln oder Laufschaufelanordnungen bekannt), Leitwerkanordnungen (auch als Leitschaufeln oder Leitschaufelanordnungen bekannt), Deckbandanordnungen, Übergangsstücke, Befestigungsringe und Bauteile der Turbinenabgasanlage alle Heissgaspfadbauteile. Es ist aber zu beachten, dass das Heissgaspfadbauteil der vorliegenden Erfindung nicht auf die obigen Beispiele beschränkt ist, sondern jedes beliebige Maschinenteil oder Bauteil davon sein kann, das wenigstens teilweise Hochtemperaturströmen ausgesetzt sein kann.

[0045] Wenn ein Heissgaspfadbauteil einem Heissgasstrom ausgesetzt ist, wird das Heissgaspfadbauteil von dem Heissgasstrom erhitzt und kann möglicherweise eine Temperatur erreichen, bei der das Heissgaspfadbauteil beträchtlich geschädigt wird oder versagt. Damit das System 10 mit einem Heissgasstrom mit hoher Temperatur funktionieren kann, wie zum Erzielen des/der erwünschten Wirkungsgrads, Leistung und/oder Lebensdauer des Systems 10 erforderlich, ist daher ein Kühlsystem für das Heissgaspfadbauteil erforderlich. Diese verschiedenen Heissgasbauteile werden im typischen Fall aus verschiedenen Formen von Superlegierungsmetallen, gewöhnlich auf Nickel- oder Kobalt-Basis für moderne Gasturbinenmaschinen, hergestellt. Diese Heissbauteile sind gewöhnlich hohl und mit geeigneten Kühlkreisläufen in ihnen versehen, die den druckbeaufschlagten Kühlluftstrom vom Verdichter erhalten, der während des Betriebs als Kühlmittel beim Senken ihrer Temperatur genutzt wird.

[0046] Im Allgemeinen beinhaltet das Kühlsystem der vorliegenden Erfindung eine Reihe von kleinen Kanälen oder Mikrokanälen, die im Substrat und einer schützenden Beschichtungsschicht des Heissgaspfadbauteils ausgebildet sind. Das Heissgaspfadbauteil kann eine oder mehrere in dem Substrat ausgebildete Nuten und die eine oder mehreren Beschichtungen zum Überbrücken dieser in einer angrenzenden Schicht und zum Bilden der Mikrokanäle, die hierin auch als Kühlströmungskanäle bezeichnet werden, beinhalten. Für Bauteile von Energieerzeugungsturbinen in industriellem Massstab würden die Abmessungen von «kleinen «oder «Mikro-»Kanälen ungefähre Tiefen und Breiten im Bereich von 0,25 mm bis 1,5 mm umfassen, während Kanalabmessungen für Turbinenbauteile im Flugzeugmassstab ungefähre Tiefen und Breiten im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm umfassen würden. Die Kanäle können mit einem Kühlfluid aus einem Speicher versorgt werden und das Kühlfluid kann durch die Kanäle strömen und dabei das Bauteil im Heissgaspfad kühlen. Auf diese Weise wird das Kühlmittel zuerst zur Prallkühlung einer Innenfläche des Heissgaspfadbauteils verwendet und tritt dann durch einen oder mehrere Kühlungsversorgungseinlässe (im Vorliegenden beschrieben) ein, um durch das Netz von Strömungskanälen (im Vorliegenden beschrieben) zu strömen, bevor es aus dem einem oder den mehreren Kühlungsauslässen (im Vorliegenden beschrieben) abgelassen wird.

[0047] In Fig. 2 , auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein Beispiel für ein Heissgasbauteil 30 mit einer Schaufelblattkonfiguration veranschaulicht. Wie gezeigt, weist das Bauteil 30 ein Substrat 32 mit einer Aussenfläche 34 und einer Innenfläche 36 auf. In dem Substrat 32 sind Teile von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen 40 definiert. Die Innenfläche 36 des Substrats 32 definiert wenigstens einen hohlen Innenraum 38. In einer anderen Ausführungsform kann das Heissgasbauteil 30 anstelle eines hohlen Innenraums einen Versorgungsraum enthalten. Eine oder mehrere Beschichtungen 42 (von denen nur eine abgebildet ist) sind auf wenigstens einem Teil der Aussenfläche 34 des Substrats 32 angeordnet. Innerhalb der einen oder mehreren Beschichtungen 42 sind Teile des einen oder der mehreren Kühlströmungskanäle 40 definiert. Die Teile des einen oder der mehreren Kühlströmungskanäle 40, die in der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 ausgebildet sind, stehen mit den Teilen des einen oder der mehreren im Substrat ausgebildeten Kühlströmungskanäle 40 in Strömungsverbindung. Auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42 ist eine Deckbeschichtung 44 angeordnet. Innerhalb der Deckbeschichtung 44 sind der eine oder die mehreren Kühlungsauslässe 64 in Strömungsverbindung mit dem einen oder den mehreren Kühlströmungskanälen 40 definiert. Dementsprechend verlaufen der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 jeweils zumindest teilweise innerhalb des Substrats 32 und der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 und stehen über den einen oder die mehreren Kühlungsversorgungseinlässe (nicht gezeigt), die im Substrat 32 über den einen oder die mehreren Kühlungsauslässe 64 zu einem Äusseren 65 gebildet sind, mit dem wenigstens einen hohlen Innenraum 38 in Strömungsverbindung.

[0048] In einer Ausführungsform sind die Kühlungsversorgungseinlässe (im Vorliegenden beschrieben) und die Kühlströmungsauslässe (im Vorliegenden beschrieben) als separate Öffnungen gestaltet und erstrecken sich nicht über die Länge der jeweiligen Kühlströmungskanäle 40. Die eine oder die mehreren Beschichtungen 42 sind auf wenigstens einem Teil der Aussenfläche 34 des Substrats 32 angeordnet, wobei darin eine oder mehrere Nuten definiert sind, die in Kombination mit einer benachbarten Beschichtungsschicht der einen oder mehreren Beschichtungen 42 einen Teil des Netzes der Kühlströmungskanäle 40 bilden. Ausserdem sind in den Beschichtungsschichten der einen oder mehreren Beschichtungen 42, die auf wenigstens einem Teil der Aussenfläche 34 des Substrats 32 angeordnet sind, eine oder mehrere Nuten definiert, die in Kombination mit einer angeordneten angrenzenden Beschichtungsschicht der einen oder mehreren Beschichtungen 42 oder einer überlagernd angeordneten angrenzenden Deckbeschichtung 44 ist, einen Teil des Netzes von Kühlströmungskanälen 40 bilden.

[0049] Wie unten beschrieben, beinhaltet das hierin offengelegte Verfahren Abscheidungs- und Bearbeitungsmethoden zur Herstellung eines dreidimensionalen fertigen Bauteils 30 und genauer das Schaufelblatt mit einem oder mehreren Kühlströmungskanälen 40, wobei das Substrat 32, die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 in ihnen ein Kühlungsnetz 41 zum Kühlen des Bauteils 30 definieren. Das Verfahren kann ein Bauteil 30 ergeben, das Fast-Transpirationskühlung beinhaltet, ohne dass poröse Materialien mit verringerter Festigkeit verwendet werden müssen. Der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 können beliebig oder hinsichtlich Lage und Grösse speziell zweckgestaltet sein und von daher eine flexible Gestaltung haben. In sich zurückkehrend geformte Kühlströmungskanäle, die gewöhnlich eingesetzt werden, um die Abscheidung der Beschichtung innerhalb der Kanalstruktur minimal zu halten, sind nicht erforderlich, was zu einer Verringerung der Bearbeitungszeit und einer Lockerung der Konstruktionstoleranzen führt. Ausserdem ist die Reparatur des Bauteils 30 leichter, sowohl bei der Wiederabdeckung von Fehlerstellen bei der Neuteilherstellung als auch bei einer kompletten Reparatur.

[0050] Wie bereits angedeutet, ist ein gemäss dem hierin offengelegten Verfahren hergestelltes Ausführungsbeispiel die Anfertigung eines Gasturbinenschaufelblatts, das einen inneren hohlen Durchgang beinhaltet, der mit einem oder mehreren in dem Substrat gebildeten Kühlströmungskanälen und zwei oder mehreren auf dem Substrat des Bauteils angeordneten Beschichtungen in Strömungsverbindung steht.

[0051] In den Fig. 3 bis 10 werden verschiedene Ausführungsformen eines Teils eines Heissgasbauteils veranschaulicht, wie z.B. des Heissgasbauteils 30 von Fig. 2 . In jeder der veranschaulichten Ausführungsformen sind eine oder mehrere Beschichtungen auf einer äussersten Oberfläche des Substrats angeordnet und eine auf einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen angeordnete zusätzliche Deckbeschichtung aufweisend dargestellt. Innerhalb eines Teils des Substrats und der einen oder mehreren Beschichtungen ist ein Netz oder ein Muster von Kühlströmungskanälen ausgebildet.

[0052] In den Fig. 3 und 4 , auf die jetzt eingehender Bezug genommen wird, ist eine erste Ausführungsform eines Teils des Heissgaspfadbauteils 50 einschliesslich eines Netzes oder eines Musters von Kühlströmungskanälen 40, den Kühlströmungskanälen 40 von Fig. 2 allgemein ähnlich, dargestellt. In einer Ausführungsform besteht das Netz oder das Muster von Kühlströmungskanälen 40 aus denen, die als Strömungsverteiler-Sammler und genauer Einlass- und Auslasssammler 52, 54 zweckbestimmt sind, wobei die übrigen Strömungskanäle 40 Querkanäle 56 definieren, die zwischen den Sammlern 52, 54 verlaufen, um dazwischen parallel einen Kühlstrom 56 zu transportieren. Zum Beispiel verlaufen in der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform die Querkanäle 56 quer zwischen dem Einlass- und dem Auslasssammler 52, 54. Die Querkanäle 56 sind vorzugsweise gerade und verlaufen direkt vom Einlasssammler 52 direkt zum Auslasssammler 54 und funktionieren alle in übereinstimmender oder paralleler Strömung zum Leiten des Kühlmittels axial an dem Heissgasbauteil 50 entlang. Wie dargestellt, sind die Einlass- und Auslasssammler 52, 54 im Substrat 32 ausgebildet und die Querkanäle 56 sind in der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 ausgebildet. Auf wenigstens einem Teil einer Aussenfläche 34 des Substrats 32 sind eine oder mehrere Beschichtungen 42 angeordnet. Die eine oder mehreren Beschichtungen 42 sind ausreichend daran befestigt oder damit stoffschlüssig. In dieser speziellen veranschaulichten Ausführungsform ist eine einzelne Beschichtung 42 auf der äussersten Oberfläche 34 des Substrats 32 angeordnet.

[0053] Wie z.B. in Fig. 3 angedeutet, beinhaltet das Herstellungsverfahren das Bilden von einer oder mehreren Nuten 60 (die teilweise einen Teil der Kanäle 40 definieren und insbesondere die Einlass-, Auslasssammler 52, 54 definieren) in der Aussenfläche 34 des Substrats 32. Das Substrat 32 kann auf eine beliebige konventionelle Weise wie durch Giessen oder maschinelles Bearbeiten hergestellt werden, wobei die eine oder mehreren Nuten 60 in geeigneter Weise durch Eingiessen oder spanhebendes Einarbeiten in die Aussenfläche 34 des Substrats 32 gebildet werden.

[0054] Ein oder mehrere Kühlungsversorgungseinlässe 66 sind vorgesehen, um den einen oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 und speziell die Einlasssammler 52 mit den jeweiligen Innenräumen 38 zu verbinden. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das Substrat 32 wenigstens einen Innenraum 38. Es ist zu beachten, dass die in Fig. 4 gezeigten Kühlungsversorgungseinlässe 66 separate Löcher sind, die sich im gezeigten Querschnitt befinden und nicht durch das Substrat 32 an dem einen oder den mehreren Nuten-Einlasssammlern 52 entlang verlaufen. Die Kühlungsversorgungseinlässe 66 können an jeder beliebigen Stelle und in einem beliebigen gewünschten Muster eingearbeitet werden, das den einen oder die mehreren Einlasssammler 52 mit den jeweiligen Innenräumen 38 verbindet. Insbesondere sind der eine oder die mehreren Kühlungsversorgungseinlässe 66 durch einen Boden 61 einer jeweiligen Nut 62 in dem Substrat 32 ausgebildet. Die Kühlungsversorgungseinlässe 66 können in einem zur lokalen Oberfläche, wie der Innenfläche 36 des Substrats 32, relevanten normalen Winkel ausgebildet sein, wie in Fig. 4 am besten dargestellt ist, oder in einem spitzen Winkel (nicht gezeigt) zur lokalen Oberfläche, wie der Innenfläche 36 des Substrats 32. In einer Ausführungsform können die Kühlungsversorgungseinlässe 66 durch das Substrat 32 hindurch eingegossen oder eingearbeitet sein. Die Kühlungsversorgungseinlässe 66 sind zur Zumessung und Regulierung des Durchsatzes des eingelassenen Kühlmittels zu dem einen oder den mehreren Kühlströmungskanälen 40 bemessen.

[0055] An der Aussenfläche 34 des Substrats 32 sind eine oder mehrere Beschichtungen 42 aufgebracht. In einer Ausführungsform werden die eine oder mehreren Beschichtungen 42 nach der Aufbringung wärmebehandelt. In einer Ausführungsform werden die eine oder mehreren Beschichtungen 42 auf eine Tiefe von etwa 0,75 Millimeter hergestellt, obwohl es sich versteht, dass die Dicke der einen oder mehreren Beschichtungen 42 konstruktionsabhängig ist und von der erwünschten resultierenden Kühlstrukturgrösse bestimmt wird. Das Herstellungsverfahren beinhaltet das Bilden von einer oder mehreren Nuten 62 (welche die Kanäle 40 teilweise definieren) in der einen oder den mehreren Beschichtungen 42, die auf der Aussenfläche 34 des Substrats 32 aufgebracht werden. Die eine oder mehreren Nuten 62 können durch spanhebendes Bearbeiten zum selektiven Entfernen von Teilen der einen oder mehreren Beschichtungen 42 in einer oder mehreren vertikalen und horizontalen Richtungen, ohne in das Substrat 32 einzudringen, gebildet werden. Solange die Massvorgaben eingehalten werden, können Strukturen in einer beliebigen willkürlichen Geometrie einschliesslich rasterartig, mit geraden Nuten, mit gekrümmten Nuten oder dergleichen hergestellt werden. Wie z.B. in Fig. 3 angedeutet, verläuft jede Nut 62 in Strömungsverbindung mit Einlass-, Auslasssammlern 52, 54 wenigstens teilweise an der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 entlang. Genauer verläuft jede Nut 62 und der resultierende Kühlungsströmungskanal 40 quer zwischen dem Einlasssammler 52 und dem Auslasssammler 54.

[0056] Als nächstes wird eine Deckbeschichtung 44 auf der äussersten Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42 aufgebracht. In einer Ausführungsform wird die Deckbeschichtungsschicht 44 nach der Aufbringung wärmebehandelt. In einer Ausführungsform wird die Deckbeschichtungsschicht 44 auf eine Tiefe von etwa 0,75 Millimeter hergestellt, obwohl es sich versteht, dass die Dicke der Deckbeschichtung 44 konstruktionsabhängig ist und von der erwünschten resultierenden Kühlstrukturgrösse bestimmt wird.

[0057] Wie in Fig. 4 am besten veranschaulicht wird, können anschliessend an die Aufbringung der Deckbeschichtung 44 auf der äussersten Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42 zur Vervollständigung der Kühlstruktur an jedweden Stellen und in jedwedem Muster, wie gewünscht, ein oder mehrere Kühlungsauslässe 64 durch die Deckbeschichtung 44 (und alle nachfolgend aufgebrachten Beschichtungen) eingearbeitet werden, solange der eine oder die mehreren Kühlungsauslässe 64 eine Strömungsverbindung mit der Kühlstruktur und insbesondere für den einen oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 bereitstellen. Der eine oder die mehreren Kühlungsauslässe 64 können zu einer lokalen Oberfläche normal oder abgewinkelt (wie in Fig. 4 am besten veranschaulicht) sein, einschliesslich Formgebung usw. In einer Ausführungsform können nach Bedarf ebenfalls ein oder mehrere Kühlungsauslässe (nicht gezeigt) durch das Substrat 32 eingearbeitet werden, um direkt mit der Innenregion 38 des Bauteils 30 in Verbindung zu stehen. In einer Ausführungsform sind die Kühlungsauslässe 64 als Kühlungsaustrittlöcher gestaltet. Es versteht sich, dass die Kühlungsauslässe 64 viele andere Formen, einschliesslich Austrittsgräben, annehmen können, welche die Kühlungsauslässe mehrerer Kühlströmungskanäle verbinden können. Austrittsgräben werden in der gemeinsam übertragenen US-Patentschrift Nr. 2011/0 145 371, R. Bunker et al., «Components with Cooling flow Channels and Methods of Manufacture» beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich hierin eingebunden wird.

[0058] In den Fig. 5 und 6 , auf die jetzt Bezug genommen wird, wird eine andere Ausführungsform eines Heissgasbauteils 70 veranschaulicht, das den Bauteilen 30 bzw. 50 der Fig. 2 bis 4 allgemein ähnlich ist. In dieser spezifischen Ausführungsform beinhaltet das Heissgasbauteil 50 einen oder mehrere Kühlströmungskanäle 40, die einen Einlasssammler 52, einen Auslasssammler 54 und Querkanäle 56 definieren. Im Gegensatz zur vorhergehenden Ausführungsform, bei der der Auslasssammler 54 im Substrat 32 ausgebildet war, ist in dieser spezifischen Ausführungsform der Auslasssammler 54 innerhalb der einen oder mehreren Beschichtungen 42 definiert. Die übrigen Teile des Heissgasbauteils 70 bleiben ähnlich definiert wie diejenigen, die bereits mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wurden. In dieser spezifischen Ausführungsform ist dadurch, dass der Auslasssammler 54 innerhalb der einen oder mehreren Beschichtungen 42 definiert wird, die spanhebende Bearbeitung, die in das Substrat 32 eindringend durchgeführt werden muss, reduziert, was zu einem robusteren Substrat führt.

[0059] Die Fig. 7 bis 10 , auf die jetzt Bezug genommen wird, veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines Heissgasbauteils 80, das den Bauteilen 30, 50 bzw. 70 der Fig. 2 bis 6 allgemein ähnlich ist. In dieser spezifischen Ausführungsform beinhaltet das Heissgasbauteil 50 einen oder mehrere Kühlströmungskanäle 40, die einen Einlasssammler 52, einen innerhalb der einen oder mehreren Beschichtungen 42 definierten Auslasssammler 54 und einen oder mehrere Querkanäle 56 definieren. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen sind in dieser spezifischen Ausführungsform der eine oder die mehreren Querkanäle 56 allgemein in einer U-förmigen oder gewundenen Konfiguration axial zwischen dem Einlass- und dem Auslasssammler 52, 54 in aneinander angrenzenden Beschichtungsschichten 42 gestaltet, um in den mehreren Schichten einen gestapelten kontinuierlichen Mikro-Kühlkreislauf 82 zu bilden. In der beispielhaften dargestellten Konfiguration definieren die Querkanäle 56 einen eiförmigen Kanal in aneinander angrenzenden Schichten der einen oder mehreren Beschichtungen 42, wie in den dargestellten zwei Beschichtungsschichten 42.

[0060] In Fig. 8 , eine Querschnittansicht entlang der Linie 8–8 von Fig. 7 , auf die spezifischer Bezug genommen wird, wird das Substrat 32 veranschaulicht, in dem eine oder mehrere Nuten 60 definiert sind, um den Einlasssammler 52 zu bilden, wie bereits beschrieben. Die Querkanäle 56 sind in der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 ausgebildet, wobei in einer ersten Beschichtung 42A der einen oder mehreren Beschichtungen 42 mehrere Nuten 62 ausgebildet sind und in einer zweiten angrenzenden Beschichtung 42B der einen oder mehreren Beschichtungen 42 mehrere Nuten 62 ausgebildet sind. Wie in der Querschnittansicht Fig. 9 , entlang der Linie 9–9 von Fig. 7 entnommen, und in der Querschnittansicht Fig. 10 , entlang der Linie 10–10 von Fig. 7 entnommen, am besten veranschaulicht wird, definieren die Nuten 62 den einen oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 in Strömungsverbindung bei ihrem Verlauf durch den Schichtenstapel, der aus dem Substrat 32, der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 und der Deckbeschichtung 44 besteht. Die übrigen Teile des Heissgasbauteils 70 bleiben ähnlich definiert wie die zuvor mit Bezug auf die Figuren 3 bis 6 beschriebenen. In dieser spezifischen Ausführungsform wird dadurch, dass der Auslasssammler 54 innerhalb der einen oder mehreren Beschichtungen 42 und der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 als gewundene Kanäle durch mehrere Schichten der einen oder mehreren Beschichtungen 42 definiert werden, die spanhebende Bearbeitung, die in das Substrat 32 eindringend durchgeführt werden muss, reduziert, was zu einem robusteren Substrat führt, und praktisch jede Strukturierung eines gestapelten, kontinuierlichen Mikro-Kühlkreislaufs ist möglich.

[0061] In den bereits offengelegten Ausführungsformen ist das Substrat 32 gewöhnlich ein gegossenes Gebilde, wie in der US-Patentschrift Nr. 5 626 462, Melvin R. Jackson et al., «Double-wall airfoil» beschrieben, die hierin vollumfänglich eingebunden wird. Das Substrat 32 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt werden. Je nach der vorgesehenen Anwendung für das Bauteil 30 könnten diese Superlegierungen auf Ni-Basis, Co-Basis und Fe-Basis beinhalten. Die Superlegierungen auf Ni-Basis können diejenigen sein, die sowohl γ- als auch γ ́-Phasen enthalten, insbesondere jene Superlegierungen auf Ni-Basis, die γ- und γ ́-Phasen enthalten, wobei die γ ́-Phase wenigstens 40 Volumen-% der Superlegierung einnimmt. Derartige Legierungen sind aufgrund einer Kombination erwünschter Eigenschaften, einschliesslich Hochtemperaturbeständigkeit und Hochtemperatur-Kriechfestigkeit, als vorteilhaft bekannt. Das Substratmaterial kann auch eine intermetallische NiAl-Legierung umfassen, da diese Legierungen bekannterweise auch eine Kombination von überlegenen Eigenschaften besitzen, darunter Hochtemperaturbeständigkeit und Hochtemperatur-Kriechfestigkeit, die zur Verwendung in Turbinenmaschinenanwendungen, die für Flugzeuge verwendet werden, vorteilhaft sind. Im Fall der Nb-Basis-Legierungen werden beschichtete Nb-Basis-Legierungen bevorzugt, die eine überragende Oxidationsbeständigkeit haben, insbesondere jene Legierungen, die Nb (27–40), Ti (4,5–10,5), Al (4,5–7,9), Cr (1,5–5,5), Hf (0–6)V aufweisen, wobei die Zusammensetzungsbereiche in Atomprozent sind. Das Substratmaterial kann auch eine Legierung auf Nb-Basis umfassen, die wenigstens eine sekundäre Phase enthält, wie z.B. eine Nb-haltige intermetallische Verbindung, die ein Silizid, ein Carbid oder ein Borid aufweist. Derartige Legierungen sind Verbundwerkstoff einer duktilen Phase (d.h. die Legierung auf Nb-Basis) und einer Verstärkungsphase (d.h. eine Nb-haltige intermetallische Verbindung). Für andere Anordnungen umfasst das Substratmaterial eine Legierung auf Molybdänbasis, wie auf Molybdän (Mischkristall) basierende Legierungen mit zweiten Phasen Mo5SiB2 und/oder Mo3Si. Für andere Konfigurationen umfasst das Substratmaterial einen keramischen Faserverbundwerkstoff (CMC) wie eine mit SiC-Fasern verstärkte Siliziumcarbid-(SiC)-Matrix. Für andere Konfigurationen umfasst das Substratmaterial eine intermetallische Verbindung auf TiAl-Basis.

[0062] Die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 können mit einer Reihe verschiedener Methoden aufgetragen oder aufgebracht werden. Für besondere Prozesse können die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 durch Durchführen einer Ionen-Plasma-Abscheidung (in der Technik auch als kathodische Lichtbogenabscheidung bekannt) aufgebracht werden. Eine beispielhafte Vorrichtung und ein beispielhaftes Verfahren zur Ionen-Plasma-Abscheidung werden im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 7,879,203, Weaver et al, «Method and Apparatus for Cathodic Are Ion Plasma Deposition» beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich hierin eingebunden wird. Kurz, Ionen-Plasma-Abscheiden umfasst das Positionieren einer verbrauchbaren Kathode mit einer Zusammensetzung zur Erzeugung des gewünschten Beschichtungsmaterials in einer Vakuumkammer, Bereitstellen eines Substrats in der Vakuumumgebung, Zuführen eines Stroms zu der Kathode zum Bilden eines Kathodenlichtbogens auf einer Kathodenoberfläche, der zur durch den Lichtbogen veranlassten Erosion von Beschichtungsmaterial von der Kathodenoberfläche führt, und Abscheiden des Beschichtungsmaterials von der Kathode auf der Aussenflache des Substrats.

[0063] Nicht beschränkende Beispiele für eine Beschichtung, die mithilfe von Ionen-Plasma-Abscheidung aufgebracht wird, werden in US-Patent Nr. 5,626,462 beschrieben. Für gewisse Bauteile im Heissgaspfad weist die Beschichtung eine Legierung auf Nickelbasis oder Kobaltbasis auf und weist insbesondere eine Superlegierung oder eine (NiCo)CrAlY-Legierung auf. Wenn das Substratmaterial eine Superlegierung auf Ni-Basis ist, die γ- und γ ́-Phasen enthält, kann die Beschichtung ähnliche Materialzusammensetzungen umfassen, wie unten in US-Patent Nr. 5 626 462 besprochen wird. Für Superlegierungen kann die Beschichtung ausserdem Zusammensetzungen auf Basis der γ ́-Ni3Al-Legierungsfamilie umfassen.

[0064] Für andere Prozesskonfigurationen werden die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 aufgebracht, indem wenigstens ein thermisches Spritzverfahren oder ein Kaltgasspritzverfahren durchgeführt wird. Das thermische Spritzverfahren kann beispielsweise Flammspritzen oder Plasmaspritzen umfassen, wobei das Flammspritzen Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen unter Verwendung von Sauerstoff (HVOF) oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen unter Verwendung von Luft (HVAF) umfassen kann und das Plasmaspritzen das Plasmaspritzen an Atmosphäre (wie Luft oder Schutzgas) oder das Plasmaspritzen unter niedrigem Druck (LLPS, auch als Vakuum-Plasmaspritzen VPS bekannt) umfassen kann. In einem nicht begrenzenden Beispiel wird eine (Ni, Co)CrAlY-Beschichtung durch HVOF oder HVAF aufgebracht. Zu anderen beispielhaften Methoden zum Aufbringen der Beschichtung 42 zählen u. a. Sputtern, Elektronenstrahl-Gasphasenabscheidung, stromloses Abscheiden und galvanisches Beschichten.

[0065] Der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 und insbesondere die eine oder mehreren Nuten 60, 62 können mit einer beliebigen Zahl verschiedener Formen gestaltet werden. Für die in den Fig. 3 bis 10 gezeigte beispielhafte Konfiguration haben der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 werden zwar mit geraden Wänden gezeigt, sie können aber jede beliebige Wandgestalt haben, z.B. können sie gerade oder gekrümmt sein. Die Abmessungen der Strömungskanäle 40 in der offengelegten Ausführungsform können in quadratischen oder rechteckigen Profilen von etwa 15 Millizoll oder 0,38 mm bis etwa 60 Millizoll oder etwa 1,5 mm reichen, obwohl diese Offenbarung auch andere geometrische Profile vorsieht. Die Grösse des einen oder der mehreren Kühlströmungskanäle 40 sollte klein genug sein, um in die Wand des relativ dünnen Substrats 32 und die eine oder mehreren Beschichtungen 42 zu passen. Der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 sollten gross genug sein, um während des Betriebs die Staubansammlung in ihnen zu minimieren, um ihre vorzeitige Verstopfung bei einer längeren Betriebsdauer in staubigen Betriebsbedingungen zu verhindern.

[0066] Der eine oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 und insbesondere die eine oder mehreren Nuten 60, 62 können mithilfe verschiedener Methoden hergestellt werden. Zu beispielhaften Methoden zur Herstellung der einen oder mehreren Nuten 60, 62 zählen ein abtragender Flüssigkeitsstrahl, wie ein abtragender Wasserstrahl, elektrochemisches Einstech-Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Senkerodieren mit rotierender Elektrode) und/oder Laserbearbeitung. Beispielhafte Laserbearbeitungsverfahren werden in der gemeinsam übertragenen US-Patentschrift Nr. 2011/0 185 572, B. Wei et al, «Process and System for Forming Shaped Air Holes», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich hierin eingebunden wird. Beispielhafte Funkenerosionsmethoden werden in der US-Patentschrift Nr. 2011/0 293 423, R. Bunker et al., «Articles Which Include Chevron Film Cooling Holes and Related Processes», beschrieben, die durch Bezugnahme vollumfänglich hierein eingebunden wird.

[0067] Für besondere Prozesskonfigurationen werden die eine oder mehrere Nuten 60, 62, die Kühlungsauslässe 64 und die Kühlungsversorgungseinlässe 66 mithilfe eines abtragenden Flüssigkeitsstrahls hergestellt. Beispielhafte Wasserstrahlbohrprozesse und -systeme sind auch in der US-Patentschrift 2011/0 293 423 vorgesehen. Wie in der US-Patentschrift 2011/0293423 erläutert, nutzt der abtragende Wasserstrahlprozess meist einen Hochgeschwindigkeitsstrahl abtragender Teilchen (z.B. abtragendes «Strahlmittel»), die in einem Hochdruckwasserstrahl suspendiert sind. Der Druck der Flüssigkeit kann beträchtlich variieren, liegt aber oft im Bereich von etwa 35–620 MPa. Eine Anzahl abtragender Materialien kann verwendet werden, wie z.B. Granat, Aluminiumoxid, Siliziumcarbid und Glaskugeln. Vorteilhafterweise erleichtert die Fähigkeit von Bearbeitungsmethoden mit abtragendem Flüssigkeitsstrahl die stufenweise Entfernung von Material auf verschiedene Tiefen und mit Kontrolle über die Form der bearbeiteten Strukturen. Dies ermöglicht das Bohren der einen oder mehreren inneren Kühlungsversorgungseinlässe 66, die den einen oder die mehreren Kühlkanäle 40 speisen, als ein gerades Loch mit konstantem Querschnitt, ein geformtes Loch (z.B. ellipsenförmig) oder ein konvergierendes oder divergierendes Loch (nicht gezeigt).

[0068] Ausserdem, und wie in der US-Patentschrift 2011/0 293 423 erläutert, kann das Wasserstrahlsystem eine mehrachsige, von einer computergestützten numerischen Steuerung (CNC) gesteuerte Einheit (nicht gezeigt) beinhalten. Die CNC-Systeme selbst sind in der Technik bekannt und werden zum Beispiel im US-Patent Nr. 7 351 290, S. Rutkowski et al, «Robotic Pen», beschrieben, das durch Bezugnahme hierin vollumfänglich eingebunden wird. CNC-Systeme erlauben die Bewegung des spanenden Werkzeugs entlang einer Anzahl von X-, Y- und Z-Achsen sowie den Neigungsachsen.

[0069] Wie bereits angedeutet, kann das Herstellungsverfahren des Weiteren fakultativ das Vorwärmen des Substrats 32 vor oder während der Aufbringung der einen oder mehreren Beschichtungen 42 beinhalten. Des Weiteren kann das Herstellungsverfahren ferner fakultativ eine Wärmebehandlung (z.B. Vakuum-Wärmebehandlung bei 1100 °C für zwei Stunden) des Bauteils 30, 50, 70, 80 nach Aufbringung des einen oder der mehreren Beschichtungen 42 beinhalten. Diese Wärmebehandlungsmöglichkeiten können die Haftung der einen oder mehreren Beschichtungen 42 am Substrat verbessern und/oder die Formbarkeit der einen oder mehreren Beschichtungen 42 steigern. Ausserdem kann das Herstellungsverfahren des Weiteren fakultativ das Durchführen von einem oder mehreren Kugelstrahlvorgängen beinhalten. Zum Beispiel kann die Aussenfläche 34 des Substrats 32 fakultativ kugelgestrahlt werden, bevor die eine oder mehreren Beschichtungen 42 aufgetragen werden. Ausserdem kann die äusserste Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42 fakultativ einem Kugelstrahlen unterzogen werden, um die Haftfestigkeit der anschliessend aufgebrachten Deckbeschichtung 44 zu verbessern. Kugelstrahlvorgänge würden gewöhnlich nach der Wärmebehandlung anstatt unmittelbar vor der Wärmebehandlung durchgeführt werden.

[0070] Wie z.B. in den Fig. 3 bis 10 angedeutet, beinhaltet das Herstellungsverfahren des Weiteren das Anordnen der Deckbeschichtung 44 auf wenigstens einem Teil der äussersten Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42, um die in der äussersten Schicht oder Oberfläche 46 der einen oder mehreren Beschichtungen 42 gebildeten Nuten 62 zu überbrücken. Es ist zu beachten, dass diese Deckbeschichtung 44 eine oder mehrere verschiedene Beschichtungsschichten umfassen kann. Zum Beispiel kann die Deckbeschichtung 44 eine Deckbeschichtung und/oder fakultativ (eine) zusätzliche Beschichtungsschicht(en) wie Haftvermittlerschichten, Wärmedämmschichten (TBC) und oxidationsbeständige Beschichtungen beinhalten. Für spezielle Konfigurationen kann die Deckbeschichtung 44 eine äussere Beschichtungsschicht aufweisen. Wie z.B. in den Fig. 3 bis 10 angedeutet, können die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 ein Netz von Kühlströmungskanälen 40 einschliesslich Kühlungsauslässen 64 und Kühlungsversorgungseinlässen 66 zur Kühlung des Bauteils definieren.

[0071] Für besondere Konfigurationen haben die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die äussere Deckbeschichtung 44 eine kombinierte Dicke im Bereich von 0,1–2,0 Millimeter und insbesondere im Bereich von 0,2 bis 1 Millimeter und noch spezieller 0,2 bis 0,5 Millimeter für industrielle Bauteile. Für Bauteile für die Luftfahrt beträgt dieser Bereich gewöhnlich 0,1 bis 0,25 Millimeter. Je nach den Anforderungen für ein bestimmtes Bauteil 30 können aber auch andere Dicken genutzt werden.

[0072] Die äussere Deckbeschichtung 44 kann mithilfe verschiedener Methoden aufgebracht werden. Beispielhafte Aufbringungsmethoden für die Herstellung von Beschichtungen sind oben zu finden. Zusätzlich zur Deckbeschichtung können unter Verwendung der oben genannten Methoden auch Haftvermittlerschichten, Wärmedämmschichten und oxidationsbeständige Beschichtungen aufgebracht werden.

[0073] Für gewisse Konfigurationen ist der Einsatz von mehreren Aufbringungsmethoden zur Aufbringung der einen oder mehreren Beschichtungen 42 und der äusseren Deckbeschichtung 44 erwünscht. Zum Beispiel kann eine erste Beschichtung 42 mithilfe einer Ionen-Plasma-Abscheidung aufgebracht werden und nachfolgend aufgebrachte zusätzliche Beschichtungen 42 oder Deckbeschichtung 44 können mithilfe anderer Methoden wie einem Flammspritzprozess oder Plasmaspritzprozess aufgebracht werden. Je nach den verwendeten Werkstoffen kann die Verwendung verschiedener Aufbringungsmethoden für die eine oder mehreren Beschichtungen 42 und die Deckbeschichtung 44 Vorteile bei Eigenschaften, wie u.a. Beanspruchungsfähigkeit, Festigkeit, Haftfestigkeit und/oder Formbarkeit ergeben.

[0074] Wie bereits angedeutet, beinhaltet das Substrat 32 des Weiteren einen oder mehrere Kühlungsversorgungseinlässe 66, die von der Innenfläche 36 ausgehend quer oder radial durch es hindurch verlaufen. Mehrere Kühlungsauslässe 64 verlaufen quer oder radial durch die Deckbeschichtung 44. Die Kühlungsversorgungseinlässe 66 und die Kühlungsauslässe 64 sind in Strömungsverbindung mit dem Netz von Strömungskanälen 40 zum Zuführen eines Kühlungsstroms 58 zu ihm und zum Wegführen des Kühlungsstroms 58 von dort angeordnet.

[0075] In Fig. 11 , auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine Umsetzung eines Verfahrens 100 zur Herstellung eines Bauteils 30, 50, 70, 80 mit einem oder mehreren Kühlströmungskanälen 40 gemäss einer oder mehreren hierin gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen zeigt. Das Verfahren 100 beinhaltet die Herstellung des Bauteils 30, 50, 70, 80, indem in Schritt 102 anfänglich ein Substrat 32 mit einer oder mehreren in einer äussersten Oberfläche 34 gebildeten Nuten 60 bereitgestellt wird, so dass es schliesslich einen oder mehrere Kühlströmungskanäle 40 beinhaltet. Auf der äussersten Oberfläche 34 des Substrats 32 wird in Schritt 104 eine Beschichtung 42 aufgebracht. Die Beschichtung 42 kann vor weiteren Verarbeitungsschritten fakultativ wärmebehandelt werden. Die Beschichtung 42 verschliesst die eine oder mehreren im Substrat 32 gebildeten Nuten 60 dicht und definiert einen Teil des einen oder der mehreren Kühlströmungskanäle 40 und insbesondere den Einlasssammler 52 und fakultativ den Auslasssammler 54 im Substrat 32. Als Nächstes wird in Schritt 106 die Beschichtung 42 bearbeitet, um die Beschichtung 42 in einer oder mehreren vertikalen und horizontalen Richtungen selektiv zu entfernen, um eine oder mehrere Nuten 62 in der Beschichtung 42 zu definieren, ohne in das Substrat 32 einzudringen. Solange Massvorgaben eingehalten werden, kann die Bearbeitung von Strukturen in einer beliebigen willkürlichen Geometrie einschliesslich einer gekrümmten Geometrie konfiguriert werden. Als Nächstes wird in Schritt 108 eine äusserste Deckbeschichtung 44 auf der zuvor aufgebrachten Beschichtungsschicht 42 aufgebracht, um einen Teil von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen 40 und insbesondere den einen oder die mehreren Querkanäle 56 und fakultativ den Auslasssammler 54 in der angrenzenden darunterliegenden Beschichtung 42 zu definieren.

[0076] Schliesslich werden in einem Schritt 110 ein oder mehrere Kühlungsauslässe 64 in die äusserste Deckbeschichtung 44 eingearbeitet. Der eine oder die mehreren Kühlungsauslässe 64 werden an bzw. in beliebigen Stellen und Strukturen in die äusserste Deckbeschichtung 44 eingearbeitet, um eine Strömungsverbindung mit der Kühlstruktur bereitzustellen.

[0077] In einer anderen Ausführungsform können vor der Aufbringung der äussersten Deckbeschichtung 44 in Schritt 108 in Schritt 112 zusätzliche Beschichtungen 42 aufgebracht werden. In den Beschichtungen 42 werden eine oder mehrere Nuten 62 gebildet, wobei die nachfolgende Aufbringung von Beschichtungen 42 in Schritt 114 den einen oder die mehreren Kühlströmungskanäle 40 darinnen definiert. Die Aufbringung von Beschichtungen 42 kann wiederholt und Nuten 62 können darin ausgebildet werden, bis das gewünschte Kühlungsnetz erreicht worden ist. Als Nächstes wird die äusserste Deckbeschichtung 44 wie bereits beschrieben aufgebracht und die Kühlungsauslässe 64 werden darinnen ausgebildet.

[0078] Nach der Verarbeitung ist das Bauteil 30, 50, 70, 80 mit dem Innenraumdurchgang 38, dem einen oder den mehreren Kühlungsversorgungseinlässen 66 in Strömungsverbindung mit dem inneren Durchgang 38 und dem einen oder den mehreren Kühlströmungskanälen 40, die im Substrat 32 und der einen oder den mehreren Beschichtungen 42 gebildet und in Strömungsverbindung mit dem einen oder den mehreren in der Deckbeschichtung 44 gebildeten Kühlungsversorgungsauslässen 64 sind, bereitgestellt.

[0079] Vorteilhaft sorgen die oben beschriebenen Herstellungsverfahren für eine Verringerung der Zahl von Mikrokanälen, die in das Substrat eines Bauteils eingearbeitet sind, und sehen vor, dass nur diejenigen Strömungskanäle, die als Strömungssammler für das Netz von Kühlströmungskanälen fungieren sollen, im Substrat zu bilden sind, um die übrigen Teile von Strömungskanälen, die in einer oder mehreren Beschichtungen gebildet sind, zu speisen. Durch schichtenweises Anordnen der Kühlströmungskanäle in wenigstens zwei Materialschichten (dem Substrat und der einen oder den mehreren Beschichtungen) kann ein echter Mikro-Kühlkreislauf in der Haut des Bauteils konstruiert werden. Wie bereits beschrieben, ist es in einer Ausführungsform möglich, den Auslasssammler am Endpunkt des einen oder der mehreren in der Beschichtung gebildeten Kühlströmungskanäle wegzulassen, indem zugelassen wird, dass der Kühlungsstromauslass entweder ein Satz separater Kühlungsaustrittslöcher oder ein flacher Graben ist, wobei der Auslass nur von dem einen oder den mehreren in den Beschichtungen gebildeten Kühlströmungskanälen gespeist wird.

[0080] Hierin werden zwar nur gewisse Merkmale der Offenbarung dargestellt und beschrieben, dem Fachmann fallen aber viele Modifikationen und Änderungen ein. Es versteht sich daher, dass die anhängigen Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken sollen, die in den echten Sinn der Erfindung fallen. Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich der besten Ausführung, zu offenbaren und auch, um einen Fachmann zur Ausübung der Erfindung, einschliesslich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung eingebundener Verfahren, zu befähigen. Die hierin bereitgestellten repräsentativen Beispiele und Ausführungsformen beinhalten Merkmale, die miteinander und mit den Merkmalen anderer offengelegter Ausführungsformen oder Beispielen zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können, die noch in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen. Der patentfähige Umfang der Offenbarung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die dem Fachmann einfallen. Es ist vorgesehen, dass derartige weitere Beispiele in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie Elemente haben, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu den wörtlichen Sprachen der Ansprüche beinhalten.

[0081] Ein Herstellungsverfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Substrats mit einer oder mehreren in ihm gebildeten Nuten. Auf dem Substrat sind eine oder mehrere Beschichtungen mit einer oder mehreren in ihnen gebildeten Nuten angeordnet und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten im Substrat. Eine Deckbeschichtung ist auf einem Teil einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen angeordnet, die einen oder mehrere in ihr gebildete Kühlungsauslässe hat und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten in der einen oder den mehreren Beschichtungen ist. Das Substrat, die eine oder mehreren Beschichtungen und die Deckbeschichtung definieren in ihnen ein Kühlungsnetz zum Kühlen eines Bauteils. Ein Bauteil mit einem Kühlungsnetz, in dem ein Substrat, eine oder mehrere auf wenigstens einem Teil des Substrats angeordnete Beschichtungen und eine Deckbeschichtung, die auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen angeordnet ist, definiert sind.

Bezugszeichenliste

[0082] <tb>10<SEP>Gasturbinensystem <tb>12<SEP>Verdichter <tb>14<SEP>Brennkammer <tb>16<SEP>Turbine <tb>18<SEP>Welle <tb>20<SEP>Brennstoffdüse <tb>22<SEP> <tb>30<SEP>Heissgasbauteil <tb>32<SEP>Substrat <tb>34<SEP>Aussenfläche des Substrats <tb>36<SEP>Innenfläche des Substrats <tb>38<SEP>Hohler Innenraum <tb>40<SEP>Kühlkanäle <tb>41<SEP>Kühlungsnetz <tb>42<SEP>Eine oder mehrere Beschichtungen <tb>44<SEP>Zusätzliche Strukturbeschichtung <tb>46<SEP>Äusserste Oberfläche von 42 <tb>48<SEP> <tb>50<SEP>Bauteil im Heissgaspfad <tb>52<SEP>Einlasssammler <tb>54<SEP>Auslasssammler <tb>56<SEP>Querkanäle <tb>58<SEP>Kühlungsstrom <tb>60<SEP>Nuten <tb>61<SEP>Boden der Nut 60 <tb>62<SEP>Nuten <tb>64<SEP>Kühlungsauslässe <tb>65<SEP>Äusseres <tb>66<SEP>Kühlungsversorgungseinlasse <tb>68<SEP> <tb>70<SEP>Heissgaspfadbauteil <tb>80<SEP>Heissgaspfadbauteil <tb>100<SEP>Verfahren <tb>102<SEP>Schritt <tb>104<SEP>Schritt <tb>106<SEP>Schritt <tb>110<SEP>Schritt <tb>112<SEP>Schritt <tb>114<SEP>Schritt

Claims (10)

1. Herstellungsverfahren (100), umfassend: Bereitstellen (102) eines Substrats (32) mit einer Aussenfläche (34) und wenigstens einem Innenraum (38) und mit einer oder mehreren in einem Teil des Substrats (32) gebildeten Nuten (60), wobei jede Nut (60) wenigstens teilweise am Substrat (32) entlang verläuft, Auftragen (104) von einer oder mehreren Beschichtungen (42) auf wenigstens einem Teil des Substrats (32), Bilden (106) von einer oder mehreren Nuten (62) in jeder der einen oder mehreren Beschichtungen (42), wobei jede Nut (62) wenigstens teilweise an der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) entlang und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren Nuten (60) im Substrat (32) verläuft, Auftragen (108) einer Deckbeschichtung (44) auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche (46) der einen oder mehreren Beschichtungen (42) und Bilden (110) von einem oder mehreren Kühlungsauslässen (64) in der Deckbeschichtung (44) und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) gebildeten Nuten (62), wobei das Substrat (32), die eine oder mehreren Beschichtungen (42) und die Deckbeschichtung (44) in ihnen ein Kühlungsnetz (41) zum Kühlen eines Bauteils (30, 50, 70, 80) definieren.

2. Herstellungsverfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren Nuten (62) in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) jeweils mithilfe von einem oder mehreren der folgenden gebildet werden: einem abtragenden Flüssigkeitsstrahl, elektrochemischem Einstech-Abtragen (ECM), Funkenerodieren (EDM) mit einer rotierenden Elektrode (Senkerodieren mit rotierender Elektrode) und Laserbearbeitung.

3. Herstellungsverfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Kühlungsnetz (41) von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen (40) definiert wird, die in dem Substrat (32) und in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) ausgebildete Teile haben.

4. Herstellungsverfahren (100) nach Anspruch 3, wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen definierte Querkanäle (56) beinhaltet und/oder wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) definierte gewundene Kühlströmungskanäle (40) oder U-förmige Kühlströmungskanäle (40) beinhaltet.

5. Herstellungsverfahren (100) nach Anspruch 3, wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere im Substrat (32) definierte Verteiler-Sammler (52, 54) beinhaltet.

6. Herstellungsverfahren, umfassend: Bereitstellen eines Substrats mit einer Aussenfläche und wenigstens einem Innenraum und mit einer oder mehreren in einem Teil des Substrats gebildeten Nuten, wobei jede Nut wenigstens teilweise am Substrat entlang verläuft, Auftragen von einer oder mehreren Beschichtungen auf wenigstens einem Teil des Substrats, um wenigstens einen Verteiler-Sammler im Substrat zu definieren, Bilden von einer oder mehreren Nuten in jeder der einen oder mehreren Beschichtungen, wobei jede Nut wenigstens teilweise an der einen oder den mehreren Beschichtungen entlang und in Strömungsverbindung mit dem wenigstens einen Verteiler-Sammler im Substrat verläuft, Auftragen einer Deckbeschichtung auf wenigstens einem Teil einer äussersten Oberfläche der einen oder mehreren Beschichtungen und Bilden von einem oder mehreren Kühlungsauslässen in der Deckbeschichtung und in Strömungsverbindung mit der einen oder den mehreren in der einen oder den mehreren Beschichtungen ausgebildeten Nuten, wobei das Substrat, die eine oder die mehreren Beschichtungen und die Deckbeschichtung ein Kühlungsnetz definieren, das von einem oder mehreren Kühlströmungskanälen definiert wird, die in dem Substrat und in der einen oder den mehreren Beschichtungen ausgebildete Teile zum Kühlen eines Bauteils haben.

7. Bauteil (30, 50, 70, 80), umfassend: ein Substrat (32), das eine Aussenfläche (34) und eine Innenfläche (36) aufweist, wobei die Innenfläche (36) wenigstens einen Innenraum (38) definiert, wobei das Substrat (32) eine oder mehrere Nuten (60), die in einem Teil des Substrats (32) gebildet sind, beinhaltet, wobei jede Nut (60) wenigstens teilweise am Substrat (32) entlang verläuft und wobei ein oder mehrere Kühlungsversorgungseinlässe (66) durch einen Boden (61) einer jeweiligen Nut (60) in dem Substrat (32) ausgebildet sind, um die Nut (60) in Strömungsverbindung mit einem Innenraum (38) zu verbinden, eine oder mehrere Beschichtungen (42), die auf wenigstens einem Teil des Substrats (32) angeordnet sind, wobei die eine oder mehreren Beschichtungen (42) eine oder mehrere Nuten (62) in ihnen definieren, wobei jede Nut (62) wenigstens teilweise an der Aussenfläche (46) von einer der einen oder mehreren Beschichtungen (42) entlang verläuft, und einer Deckbeschichtung (44), die auf wenigstens einem Teil einer äussersten Beschichtung (46) der einen oder mehreren Beschichtungen (42) angeordnet ist, und wobei ein oder mehrere Kühlungsauslässe (44) durch die Deckbeschichtung (44) hindurch ausgebildet sind, um die eine oder mehreren Nuten (62) in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) mit einem Äusseren (65) zu verbinden, wobei das Substrat (32), die eine oder mehreren Beschichtungen (42) und die Deckbeschichtung (44) zusammen ein Kühlungsnetz (41) zum Kühlen definieren, das aus einem oder mehreren Kühlströmungskanälen (40) zum Kühlen des Bauteils (30, 50, 70, 80) besteht.

8. Bauteil (30, 50, 70, 80) nach Anspruch 7, wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere Querkanäle (56) beinhaltet, die in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) definiert sind.

9. Bauteil (30, 50, 70, 80) nach Anspruch 7, wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere in der einen oder den mehreren Beschichtungen (42) definierte gewundene Kühlströmungskanäle (40) oder U-förmige Kühlströmungskanäle (40) beinhaltet.

10. Bauteil (30, 50, 70, 80) nach Anspruch 7, wobei das Kühlungsnetz (41) einen oder mehrere im Substrat (32) definierte Verteiler-Sammler (52, 54) beinhaltet.