JP2001079641A - Manufacture of pattern - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly and easily manufacture a pattern having high strength and rigidity by making molds of a material having the nature to dissolve in a solvent, pouring the liquid material of the material of the pattern into the molds, curing the material to a solid and dissolving away the mold. SOLUTION: The material of the mold includes at least one material among cellulose, starch or its derivative, amino acid, carboxylic acid or its salt, polyvinyl alcohol or its derivative and polyethylene glycol or its derivative. Casting mold shapes R3 are made by repeating partial sintering of the powder of the material of the molds and the pattern material is poured from a sprue T2 of the casting mold shapes R3. The liquid material of the pattern material is a fusible alloy which is melted at the temperature at which the casting mold shapes R3 are not broken. The pattern material is then poured into the casting mold shapes R3 and is cured. Further, the casting mold shapes R3 are dissolved by using water or the liquid containing the water as the solvent and the pattern is taken out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は機械部品などの模型
の製作方法に関し、特に大きい強度・剛性の要求される
模型の製作方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a model such as a mechanical part, and more particularly to a method of manufacturing a model requiring high strength and rigidity.

【０００２】[0002]

【従来の技術】コンピュータの立体データを迅速・簡便
に実体化する技術を、一般にラピッドプロトタイピング
（ＲＰ）と呼ぶ。液状の合成樹脂に露光を行って光化学
反応を起こさせて部分的に固化させていく光造形法や、
粉末にレーザビームを照射して部分的に焼結していく選
択的レーザ焼結法（ＳＬＳ法）などがよく知られてい
る。ＲＰについての詳細は、たとえば「積層造形システ
ム」（中川威雄・丸谷洋二／工業調査会）などに記載さ
れている。2. Description of the Related Art A technique for rapidly and easily realizing three-dimensional data of a computer is generally called rapid prototyping (RP). An optical molding method in which a liquid synthetic resin is exposed to light to cause a photochemical reaction to partially solidify,
A selective laser sintering method (SLS method) in which powder is irradiated with a laser beam to partially sinter the powder is well known. Details of the RP are described in, for example, "Laid Manufacturing System" (Takeo Nakagawa / Yoji Marutani / Industry Research Committee).

【０００３】一般にＲＰでは、１０μｍ〜１ｍｍの厚さ
の薄層を多数積み重ねていくことによって造形を行うの
で、複雑な形状でも工程を変えずに創成することができ
る。Generally, in RP, molding is performed by stacking a large number of thin layers having a thickness of 10 μm to 1 mm, so that a complicated shape can be created without changing the process.

【０００４】この特徴を生かし、ＲＰを機械部品などの
模型の製作に利用しようとする試みがなされてきた。機
械部品の設計では、模型を試作しては評価実験を行い、
これを繰り返して設計を最適化していく。従来は金属の
バルク材（塊）から機械加工によって削り出すなどの方
法で模型を作っていたが、この方法では製作期間が長く
かかる上、複雑な形状の模型を作ることが難しかった。
模型をＲＰで作ることができれば、機械の開発期間を著
しく短縮することができる。[0004] Attempts have been made to take advantage of this feature by utilizing RP for making models such as mechanical parts. In the design of mechanical parts, prototypes are made and evaluation experiments are performed.
This is repeated to optimize the design. Conventionally, a model has been made by a method such as being cut out from a metal bulk material (lumps) by machining, but this method requires a long manufacturing period and it is difficult to make a model having a complicated shape.
If the model can be made by RP, the development period of the machine can be significantly reduced.

【０００５】しかし従来のＲＰ用の材料は、機械部品の
模型としての使用に耐える引っ張り強さ（引っ張りによ
って材料が破断するまでに生ずる応力の最大値）やヤン
グ率（わずかな引っ張りによって生じる応力と伸び率の
比）を持っておらず、ＲＰで作った模型を使って評価実
験を行うと、模型が変形して実際の製品とかけ離れた性
能が測定されたり、模型が破壊して実験装置を壊したり
する恐れがあった。However, conventional RP materials have a tensile strength (maximum value of stress generated until the material is broken by the tension) and a Young's modulus (a stress generated by a slight tension) which can be used as a model of a mechanical part. Do not have an elongation ratio), and when an evaluation experiment is performed using a model made of RP, the model is deformed and the performance far from the actual product is measured. There was a risk of breaking.

【０００６】この問題に対し、ＲＰで用いられる樹脂材
料を、鋳造によって金属に置換する方法が利用されてい
る。よく用いられるのは、消失模型鋳造（インベストメ
ント鋳造）と呼ばれる方法である。この方法ではＲＰで
作った造形物を鋳物砂の中に埋め、上から溶融金属を注
ぎ込む。するとその熱で造形物が分解して気体となり、
または溶融して砂にしみ込み、造形物の形状がそのまま
金属で置き換えられるというものである。しかしこの方
法では、鋳造に大がかりな設備が必要となるので、適用
範囲が比較的高価な製品に限定される、あるいは鋳造を
行う業者との物流に時間がかかるなどの難点があった。[0006] To solve this problem, a method of replacing the resin material used in the RP with a metal by casting has been used. A method often used is a method called vanishing model casting (investment casting). In this method, a molded article made of RP is buried in molding sand, and molten metal is poured from above. Then, the heat decomposes the molded object into a gas,
Alternatively, it melts and soaks in the sand, and the shape of the formed object is directly replaced with metal. However, this method requires a large-scale facility for casting, and thus has a drawback in that the applicable range is limited to relatively expensive products, or that it takes time to distribute with a casting company.

【０００７】関連する公知例として、特開平７−１９５
１４１号は、光造形法を用いて模型を作製し、これをセ
ラミックスラリに浸してから耐火性の粒子を振りかけ、
その後模型を溶融させて除去することによって、鋳型を
迅速に作る方法を示している。As a related known example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-195
No. 141 uses a stereolithography method to make a model, immerse it in ceramic slurry, then sprinkle with fire-resistant particles,
It then shows how to make the mold quickly by melting and removing the model.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、光
造形法によって非常に迅速に型を作ることができるにも
かかわらず、模型を高温に加熱して模型を除く必要があ
り、そのため光造形法の利点が大きく失われてしまって
いた。In the above prior art, although the mold can be made very quickly by the stereolithography method, it is necessary to remove the model by heating the model to a high temperature. The advantages of the law had been greatly lost.

【０００９】本発明は、ＲＰで造形した型に固形材料の
液状物を流し込んでから硬化させる方法により、大きい
強度・剛性を持つ模型を迅速・簡便に作ることのできる
模型製作方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a model manufacturing method capable of quickly and easily manufacturing a model having a large strength and rigidity by a method in which a liquid material of a solid material is poured into a mold formed by RP and then cured. With the goal.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題は、模型製作方
法を、ＲＰを使用して溶媒に溶ける性質を持つ材料で型
を造形する型作製工程と、要求される材料特性を持つ固
形材料の液状物を型に流し込んでから硬化させる材料充
填工程と、溶媒で型を溶かして除去する型除去工程によ
って構成することにより、解決することができる。Means for Solving the Problems The object of the present invention is to provide a method of manufacturing a model, which comprises the steps of forming a mold with a material having the property of being soluble in a solvent using RP, This problem can be solved by a material filling step in which the liquid material is poured into the mold and then hardening, and a mold removing step in which the mold is dissolved and removed with a solvent.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】（第１の実施例）本発明による模
型製作方法Ｐを図１に示す。模型製作方法Ｐは、鋳型作
製工程Ｐ１と、易融合金充填工程Ｐ２と、鋳型除去工程
Ｐ３とによって構成されており、模型の立体形状を記述
しているＣＡＤデータＤから完成模型Ｍ３を製作する。(First Embodiment) FIG. 1 shows a model manufacturing method P according to the present invention. The model manufacturing method P includes a mold manufacturing step P1, an easy fusion gold filling step P2, and a mold removing step P3, and manufactures a completed model M3 from CAD data D describing the three-dimensional shape of the model. .

【００１２】鋳型作製工程Ｐ１は、ＣＡＤデータＤをも
とに水溶性の材料で鋳型Ｍ１を作る工程である。この工
程は、ＳＬＳ造形装置Ａによって自動的に行われる。The mold making step P1 is a step of making a mold M1 from a water-soluble material based on the CAD data D. This step is automatically performed by the SLS modeling apparatus A.

【００１３】易融合金充填工程Ｐ２は、溶融している易
融合金を鋳型Ｍ１に流し込んでから、冷まして凝固させ
る工程である。易融合金を鋳込んだ鋳型Ｍ１を、鋳造済
み鋳型Ｍ２と呼ぶ。The easy-fusion-gold filling step P2 is a step of pouring molten easy-fusion gold into the mold M1 and then cooling and solidifying it. The mold M1 in which the fusible alloy is cast is referred to as a cast mold M2.

【００１４】鋳型除去工程Ｐ３は、鋳造済み鋳型Ｍ２を
水で洗い、鋳型Ｍ１を溶かし去って、易融合金で作られ
た完成模型Ｍ３を残す工程である。The mold removing step P3 is a step of washing the cast mold M2 with water, dissolving and removing the mold M1, and leaving a completed model M3 made of easy fusion metal.

【００１５】次に鋳型作製工程Ｐ１の実現方法を図２に
示す。Next, FIG. 2 shows a method for realizing the mold making step P1.

【００１６】データ受信工程Ｐ１１は、接続されている
コンピュータからソリッドモデルであるＣＡＤデータＤ
を受信し、これをサーフェイスモデルである表面形状デ
ータＤ１に変換する工程である。In the data receiving step P11, a CAD data D as a solid model is transmitted from a connected computer.
And converting it into surface shape data D1 which is a surface model.

【００１７】容器形状作成工程Ｐ１２は、表面形状デー
タＤ１をオフセットさせて外形形状データＤ２を作り、
これらを組み合わせて鋳型形状データＤ３を作る工程で
ある。In the container shape creating step P12, the outer shape data D2 is created by offsetting the surface shape data D1,
This is a step of creating the mold shape data D3 by combining these.

【００１８】ＳＬＳ造形工程Ｐ１３は、鋳型形状データ
Ｄ３によって記述された形状を持つ鋳型Ｍ１を、ＳＬＳ
法によって作製する工程である。In the SLS molding process P13, the mold M1 having the shape described by the mold shape data D3 is converted into an SLS.
This is a step of manufacturing by a method.

【００１９】ＳＬＳ造形工程Ｐ１３で使われるＳＬＳ造
形装置Ａの構造と動作を、それぞれ図３・図４に示す。
ＳＬＳ造形装置Ａは、材料粉末Ｓを保持するコンテナＡ
１と、材料粉末Ｓの表面を平坦化するリコータＡ２と、
送りネジＡ８を回してリコータＡ２を往復させるリコー
タ駆動装置Ａ３と、材料粉末Ｓの表面にレーザビームを
照射するレーザヘッドＡ４と、レーザヘッドＡ４を前後
左右に走査するスキャナＡ５と、材料粉末Ｓや造形物Ｗ
を載せて支持するエレベータＡ６と、エレベータＡ６を
上下に移動させるエレベータ駆動装置Ａ７と、ＳＬＳ造
形装置Ａの動作を全体的に制御する制御装置Ａ９によっ
て構成されている。The structure and operation of the SLS molding apparatus A used in the SLS molding step P13 are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
The SLS molding apparatus A is a container A that holds the material powder S.
1, a recoater A2 for flattening the surface of the material powder S,
A recoater driving device A3 for reciprocating the recoater A2 by turning the feed screw A8, a laser head A4 for irradiating the surface of the material powder S with a laser beam, a scanner A5 for scanning the laser head A4 back and forth, right and left, Model W
, An elevator driving device A7 that moves the elevator A6 up and down, and a control device A9 that controls the entire operation of the SLS modeling device A.

【００２０】リコータ駆動信号Ｘ１は、リコータ駆動装
置Ａ３を動作させ、電力を供給する信号である。スキャ
ナ・レーザ駆動信号Ｘ２は、レーザヘッドＡ４の走査経
路とレーザビームの明滅を制御し、電力を供給する信号
である。エレベータ駆動信号Ｘ３は、エレベータＡ６の
動作を制御し、電力を供給する信号である。The recoater driving signal X1 is a signal for operating the recoater driving device A3 and supplying electric power. The scanner / laser drive signal X2 is a signal for controlling the scanning path of the laser head A4 and blinking of the laser beam and supplying power. The elevator drive signal X3 is a signal that controls the operation of the elevator A6 and supplies power.

【００２１】ＳＬＳ造形装置の動作を図４に示す。ＳＬ
Ｓ造形装置Ａは、平坦化された材料粉末Ｓの表面にレー
ザビームを走査させながら照射していくことによって、
材料粉末Ｓを焼結し、鋳型形状データＤ３が記述してい
る造形物Ｗの断面形状を持つ層を作る。そして多数の層
を積み重ねていき、目的の立体形状を持つ造形物Ｗを作
製する。FIG. 4 shows the operation of the SLS printing apparatus. SL
The S shaping device A irradiates the surface of the flattened material powder S while scanning it with a laser beam,
The material powder S is sintered to form a layer having a cross-sectional shape of the modeled object W described by the mold shape data D3. Then, a large number of layers are stacked to produce a modeled object W having a desired three-dimensional shape.

【００２２】制御装置Ａ９は、鋳型形状データＤ３を受
信すると、これをもとに造形物Ｗの立体形状を持つ立体
データを生成する。次に積層を行うため、この立体デー
タと、それぞれの層の高さにある水平面の交わりを計算
し、造形物Ｗの断面形状を算出する。そして層ごとにリ
コータ駆動信号Ｘ１・スキャナ・レーザ駆動信号Ｘ２・
エレベータ駆動信号Ｘ３を自動的に生成する。これによ
ってＳＬＳ造形装置Ａは次の手順１・２・３を繰り返す
ように動作し、層を積み重ねていく。Upon receiving the mold shape data D3, the control device A9 generates three-dimensional data having a three-dimensional shape of the modeled object W based on the data. Next, in order to perform lamination, the intersection of this three-dimensional data and the horizontal plane at the height of each layer is calculated, and the cross-sectional shape of the modeled object W is calculated. Then, for each layer, the recoater drive signal X1, the scanner, the laser drive signal X2,
An elevator drive signal X3 is automatically generated. As a result, the SLS modeling apparatus A operates so as to repeat the following procedures 1, 2, and 3, and stacks layers.

【００２３】１．エレベータＡ６または造形物Ｗの上に
材料粉末Ｓを盛り付け、リコータＡ２を往復させて、材
料粉末Ｓの表面を平坦化する。1. The material powder S is placed on the elevator A6 or the modeled object W, and the recoater A2 is reciprocated to flatten the surface of the material powder S.

【００２４】２．レーザヘッドＡ４からのレーザビーム
を材料粉末Ｓの表面に照射する。スキャナＡ５はレーザ
ヘッドＡ４を造形物Ｗの断面に沿って走査させる。レー
ザビームによって材料粉末Ｓが焼結され、薄層が作られ
る。2. The surface of the material powder S is irradiated with a laser beam from the laser head A4. The scanner A5 causes the laser head A4 to scan along the cross section of the object W. The material powder S is sintered by the laser beam to form a thin layer.

【００２５】３．エレベータＡ６を層の厚さだけ下降さ
せ、造形物Ｗに新しい層を重ねるための準備を行う。3. The elevator A6 is lowered by the thickness of the layer, and preparations are made for stacking a new layer on the model W.

【００２６】このような動作により、最終的に鋳型Ｍ１
が作られる。By such an operation, finally, the mold M1
Is made.

【００２７】ＳＬＳ造形工程Ｐ１３では、ＳＬＳ法に通
常使われる材料粉末Ｓである樹脂の代わりに、グルタミ
ン酸水素ナトリウムを使う。グルタミン酸水素ナトリウ
ムの融点は１９５℃であり、易融合金の融点よりも高い
ので、造形物Ｗを易融合金の鋳型として利用することが
できる。無機物を溶融させると金属を腐食する性質を持
つことが多いが、グルタミン酸水素ナトリウムは有機物
なので金属を腐食せず、そのため既存のＳＬＳ造形装置
Ａをそのまま利用することができる。In the SLS modeling step P13, sodium hydrogen glutamate is used in place of the resin which is the material powder S usually used in the SLS method. Since the melting point of sodium hydrogen glutamate is 195 ° C., which is higher than the melting point of the fusible alloy, the molded article W can be used as a mold of the fusible alloy. When inorganic substances are melted, they often have the property of corroding metals. However, since sodium hydrogen glutamate is an organic substance, it does not corrode metals, so that the existing SLS modeling apparatus A can be used as it is.

【００２８】グルタミン酸水素ナトリウムは２００℃以
上の温度では徐々に熱分解するが、ＳＬＳ造形装置Ａは
レーザビームを走査させて材料粉末Ｓを加熱しており、
材料粉末Ｓの温度が分解点を上回っている時間はきわめ
て短いので、造形を問題なく行うことができる。熱分解
に伴って多少の着色が生じるが、これは鋳型としての使
用には差し支えない。グルタミン酸水素ナトリウムは調
味料としても使われており、非常に廉価である。また環
境汚染の原因にもならない。Sodium hydrogen glutamate gradually decomposes at a temperature of 200 ° C. or more, but the SLS molding apparatus A scans the material powder S by scanning a laser beam.
Since the time during which the temperature of the material powder S exceeds the decomposition point is extremely short, modeling can be performed without any problem. Some coloration occurs with the pyrolysis, but this is acceptable for use as a template. Sodium hydrogen glutamate is also used as a seasoning and is very inexpensive. It does not cause environmental pollution.

【００２９】次に易融合金充填工程Ｐ２の実現方法を図
５に示す。Next, FIG. 5 shows a method of realizing the easy fusion gold filling step P2.

【００３０】鋳型クリーニング工程Ｐ２１は、鋳型Ｍ１
の内部に残されている材料粉末Ｓや、鋳型Ｍ１に付着し
ている材料粉末Ｓを取り除き、クリーニング済み鋳型Ｍ
１１を作る工程である。The mold cleaning step P21 includes the mold M1
The material powder S remaining inside the mold and the material powder S adhering to the mold M1 are removed, and the cleaned mold M is removed.
11 is a process of making.

【００３１】易融合金溶解工程Ｐ２２は、鋳型Ｍ１の材
料の融点を越えないように易融合金Ｆを加熱して融解さ
せ、易融合金溶融物Ｆ１を提供する工程である。利用で
きる易融合金Ｆの組成の例を図６に示す。ただしこれら
の易融合金Ｆのうち、有毒なカドミウムや鉛を含むもの
は使いにくいので、融点が１３８℃のビスマス・スズ共
晶合金などが実際的な材料となる。The easy-fused gold melting step P22 is a step of heating and melting the easily-fused gold F so as not to exceed the melting point of the material of the mold M1, thereby providing an easily-fused gold melt F1. FIG. 6 shows an example of the composition of the fusible alloy F that can be used. However, among these easily fused gold F, those containing toxic cadmium and lead are difficult to use, and therefore, a practical material is a bismuth-tin eutectic alloy having a melting point of 138 ° C.

【００３２】易融合金鋳込み工程Ｐ２３は、クリーニン
グ済み鋳型Ｍ１１に易融合金溶融物Ｆ１を鋳込み、未凝
固鋳型Ｍ１２を作る工程である。The easy-fusion-gold casting step P23 is a step of casting the easy-fusion-gold melt F1 into the cleaned mold M11 to produce an unsolidified mold M12.

【００３３】易融合金冷却工程Ｐ２４は、未凝固鋳型Ｍ
１２を冷却し、鋳込まれた易融合金溶融物Ｆ１を凝固さ
せることによって、鋳造済み鋳型Ｍ２を作る工程であ
る。In the easy fusion gold cooling step P24, the unsolidified mold M
This is a step of cooling the casting mold 12 and solidifying the cast easy-fusion gold melt F1 to produce a cast mold M2.

【００３４】次に鋳型除去工程Ｐ３の実現方法を図７に
示す。Next, a method for realizing the template removing step P3 is shown in FIG.

【００３５】洗浄工程Ｐ３１は、鋳造済み鋳型Ｍ２に水
を吹き付け、鋳型Ｍ１を溶かし去る工程である。この工
程によって完成模型Ｍ３が得られる。排出される洗浄水
には鋳型Ｍ１の材料が溶け込んでいるので、貯蔵して洗
浄水処理工程Ｐ３２に回す。The cleaning step P31 is a step of spraying water onto the cast mold M2 to melt and remove the mold M1. Through this step, a completed model M3 is obtained. Since the material of the mold M1 is dissolved in the discharged washing water, it is stored and sent to the washing water treatment step P32.

【００３６】洗浄水処理工程Ｐ３２は、洗浄工程Ｐ３１
で排出される洗浄水を捨てるために処理する工程であ
る。グルタミン酸水素ナトリウムを溶かした洗浄水の場
合には、まず水分を蒸発させてから、残ったグルタミン
酸水素ナトリウムを焼却する。The washing water treatment step P32 is the same as the washing step P31.
This is a process for treating the washing water discharged in the above to be discarded. In the case of washing water in which sodium hydrogen glutamate is dissolved, water is first evaporated and the remaining sodium hydrogen glutamate is incinerated.

【００３７】次に模型製作方法Ｐについて、例を示して
説明する。この例では、電化製品の筐体部品の模型を作
る。模型の立体形状は、ＣＡＤデータＤによって記述さ
れている。Next, the model manufacturing method P will be described with reference to an example. In this example, a model of a housing part of an electric appliance is made. The three-dimensional shape of the model is described by CAD data D.

【００３８】データ受信工程Ｐ１１では、ＣＡＤデータ
Ｄをサーフェイスモデルに変換して表面形状データＤ１
を作る。表面形状データＤ１が記述している表面形状Ｒ
１を、図８の（Ａ）に断面として模式的に示す。In the data receiving step P11, the CAD data D is converted into a surface model to convert the surface shape data D1.
make. Surface shape R described by surface shape data D1
1 is schematically shown as a cross section in FIG.

【００３９】容器形状作成工程Ｐ１２では、表面形状デ
ータＤ１を外側にオフセットさせて外形形状データＤ２
を作る。外形形状データＤ２が記述している外形形状Ｒ
２を図８の（Ｂ）に示す。外形形状Ｒ２から表面形状Ｒ
１を差し引き、支持脚Ｔ１・湯口Ｔ２・空気抜きＴ３な
どの部分的な形状を付加することによって、鋳型形状Ｒ
３を作る。鋳型形状Ｒ３が記述している鋳型形状Ｒ３を
図８の（Ｃ）に示す。In the container shape forming step P12, the surface shape data D1 is offset to the outside and the outer shape data D2
make. The outer shape R described by the outer shape data D2
2 is shown in FIG. From external shape R2 to surface shape R
1 and adding a partial shape such as a support leg T1, a gate T2, and an air vent T3, the mold shape R
Make 3. FIG. 8C shows the template shape R3 described by the template shape R3.

【００４０】必要に応じ、鋳型形状Ｒ３に補強用の部材
を付加してもよい。If necessary, a reinforcing member may be added to the mold shape R3.

【００４１】ＳＬＳ造形工程Ｐ１３では、市販のＳＬＳ
造形装置Ａに鋳型形状データＤ３を送信し、鋳型形状Ｒ
３を立体形状とする造形物Ｗを作る。ここでは材料粉末
Ｓとして、平均粒径が５０μｍのグルタミン酸水素ナト
リウムの粉末を使う。これによって水溶性の鋳型Ｍ１が
得られる。In the SLS molding process P13, a commercially available SLS
The mold shape data D3 is transmitted to the molding apparatus A, and the mold shape R
A model W having a three-dimensional shape is made. Here, a powder of sodium hydrogen glutamate having an average particle size of 50 μm is used as the material powder S. Thereby, a water-soluble template M1 is obtained.

【００４２】鋳型クリーニング工程Ｐ２１では、鋳型Ｍ
１を逆さまにして振動させることで、鋳型Ｍ１の内部に
詰まっている材料粉末Ｓを落とす。鋳型Ｍ１の内面に付
着した材料粉末Ｓは、細いゴムチューブを鋳型Ｍ１の中
に挿入し、その端面から空気を吹き出させて取り除く。In the mold cleaning step P21, the mold M
By vibrating the mold 1 upside down, the material powder S clogging the inside of the mold M1 is dropped. The material powder S adhered to the inner surface of the mold M1 is removed by inserting a thin rubber tube into the mold M1 and blowing air from the end surface.

【００４３】易融合金溶解工程Ｐ２２・易融合金鋳込み
工程Ｐ２３では、易融合金Ｆを融解させるために専用の
電気炉Ｈを使う。電気炉Ｈの構造を図９に示す。電気炉
Ｈは、易融合金Ｆの一種であるビスマス・スズ共晶合金
を、ヒータＨ１で加熱して融解させるものである。易融
合金溶融物Ｆ１は過熱すると空気中の酸素によって酸化
されるので、グリセリン浴Ｈ２を使用して過熱を防いで
いる。また注出口Ｈ３が底部に付いており、易融合金溶
融物Ｆ１の表面に浮いている酸化物が鋳型Ｍ１の中に流
れ込まないようになっている。この電気炉Ｈを使用し、
湯口Ｔ２が注出口Ｈ３の真下に来るようにクリーニング
済み鋳型Ｍ１１を置いて、易融合金溶融物Ｆ１を鋳込
む。In the fusible alloy melting step P22 and the fusible alloy casting step P23, a dedicated electric furnace H is used to melt the fusible alloy F. The structure of the electric furnace H is shown in FIG. The electric furnace H is for melting a bismuth-tin eutectic alloy, which is a kind of the fusible alloy F, by heating it with the heater H1. Since the fusible gold melt F1 is oxidized by oxygen in the air when it is overheated, the glycerin bath H2 is used to prevent overheating. Further, a spout H3 is provided at the bottom so that the oxide floating on the surface of the fusible gold melt F1 does not flow into the mold M1. Using this electric furnace H,
The cleaned mold M11 is placed so that the gate T2 is directly below the spout H3, and the easy-fusion gold melt F1 is cast.

【００４４】易融合金冷却工程Ｐ２４では、未凝固鋳型
Ｍ１２をしばらく放冷し、易融合金溶融物Ｆ１を凝固さ
せる。こうして作られる鋳造済み鋳型Ｍ２の構造を図１
０に示す。In the easy fusible alloy cooling step P24, the unsolidified mold M12 is allowed to cool for a while to solidify the easy fusible melt F1. FIG. 1 shows the structure of the cast mold M2 thus produced.
0 is shown.

【００４５】最後に洗浄工程Ｐ３１で鋳造済み鋳型Ｍ２
に水を吹き付け、グルタミン酸水素ナトリウムを除去す
る。このようにして最終的に完成模型Ｍ３が得られる。
鋳型作製工程Ｐ１はＳＬＳ造形装置Ａによってほとんど
自動的に行われるので、残る易融合金充填工程Ｐ２と鋳
型除去工程Ｐ３だけを人手で行えばよい。つまり鋳型Ｍ
１に易融合金Ｆを流し込み、これが冷めてから水で洗う
だけで、大きい強度・剛性を持つ完成模型Ｍ３を迅速・
簡便に作ることができる。Finally, in the cleaning step P31, the cast mold M2
Is sprayed with water to remove sodium hydrogen glutamate. Thus, a completed model M3 is finally obtained.
Since the mold making process P1 is almost automatically performed by the SLS molding apparatus A, only the remaining easy-fusion-metal filling process P2 and the mold removing process P3 may be performed manually. That is, the mold M
Pour the easy fusion metal F into 1 and cool it and then wash it with water.
It can be made easily.

【００４６】完成模型Ｍ３の用途によっては、仕上げが
必要となる場合もある。表面粗さを改善するには研磨や
塗装を行い、特に高い精度が要求される部分には機械加
工を行う。Depending on the use of the completed model M3, finishing may be required. Polishing and painting are performed to improve the surface roughness, and machining is particularly performed on parts requiring high precision.

【００４７】（第２の実施例）完成模型Ｍ３に金属と同
等の強度・剛性が必要とされない場合、易融合金充填工
程Ｐ２を液状物充填工程Ｐ２ａに置き換えてもよい。液
状物充填工程Ｐ２ａは、易融合金Ｆの代わりに液状のコ
ンクリート・樹脂・複合材などを鋳型Ｍ１に流し込み、
硬化させる工程である。この工程によって充填済み鋳型
Ｍ２ａが作られる。(Second Embodiment) When the finished model M3 does not require the same strength and rigidity as metal, the easy-fused gold filling step P2 may be replaced with a liquid filling step P2a. In the liquid material filling step P2a, a liquid concrete, resin, composite material, or the like is poured into the mold M1 in place of the easy fusion metal F,
This is the step of curing. This step produces a filled mold M2a.

【００４８】その後の鋳型除去工程Ｐ３では、充填済み
鋳型Ｍ２ａを鋳造済み鋳型Ｍ２と同じように水で洗うこ
とにより、コンクリート・樹脂・複合材などでできた完
成模型Ｍ３を得る。コンクリートや樹脂の密度は易融合
金Ｆの１０％〜５０％なので、これらの材料を使えば軽
い完成模型Ｍ３を作ることができる。In the subsequent mold removing step P3, the filled mold M2a is washed with water in the same manner as the cast mold M2 to obtain a completed model M3 made of concrete, resin, composite material or the like. Since the density of the concrete or the resin is 10% to 50% of the easy fusion metal F, a light finished model M3 can be made by using these materials.

【００４９】（第３の実施例）完成模型Ｍ３に高い精度
が必要とされない場合など、ＳＬＳ造形工程Ｐ１３をＦ
ＤＭ造形工程Ｐ１３ａに置き換えてもよい。ＦＤＭ造形
工程Ｐ１３ａは、溶融材料堆積法（ＦＤＭ法）によって
鋳型Ｍ１を作る工程である。ＦＤＭ法はＲＰの一種であ
り、溶融した熱可塑性材料Ｓａをノズルから吐出して、
加工物Ｗに付着させながら凝固させていくことによって
造形を行う。ＦＤＭ法では、造形物Ｗの精度・表面粗さ
はＳＬＳ法にやや劣るが、鋳型Ｍ１の内部に材料粉末Ｓ
が残らず、鋳型クリーニング工程Ｐ２１を著しく省力化
することができるという利点がある。(Third Embodiment) In the case where high accuracy is not required for the completed model M3, the SLS modeling process
It may be replaced with the DM modeling process P13a. The FDM modeling process P13a is a process of forming the mold M1 by a molten material deposition method (FDM method). The FDM method is a type of RP, and discharges a molten thermoplastic material Sa from a nozzle.
Modeling is performed by solidifying while attaching to the workpiece W. In the FDM method, the precision and surface roughness of the formed object W are slightly inferior to those of the SLS method, but the material powder S
And there is an advantage that the labor of the mold cleaning step P21 can be significantly reduced.

【００５０】また鋳型Ｍ１の作製に要する時間が、ＳＬ
Ｓ法より短いという利点もある。The time required for producing the mold M1 is SL
There is also an advantage that it is shorter than the S method.

【００５１】ＦＤＭ造形工程Ｐ１３ａでは、ＳＬＳ造形
装置Ａの代わりに、ＦＤＭ造形装置Ａａを使う。ＦＤＭ
造形装置Ａａの構造と動作をそれぞれ図１１・図１２に
示す。In the FDM modeling process P13a, an FDM modeling device Aa is used instead of the SLS modeling device A. FDM
FIGS. 11 and 12 show the structure and operation of the molding apparatus Aa, respectively.

【００５２】ＦＤＭ造形装置Ａａの構造はＳＬＳ造形装
置Ａに似ているが、コンテナＡ１と、リコータＡ２と、
リコータ駆動装置Ａ３と、レーザヘッドＡ４とを備えて
おらず、代わりに材料タンクＡ２ａと、ノズルＡ４ａと
を備えている点が異なる。The structure of the FDM modeling apparatus Aa is similar to that of the SLS modeling apparatus A, except that a container A1, a recoater A2,
The difference is that the recoater driving device A3 and the laser head A4 are not provided, but a material tank A2a and a nozzle A4a are provided instead.

【００５３】材料タンクＡ２ａは、熱可塑性材料Ｓａを
加熱して溶融させ、ノズルＡ４ａに供給するものであ
る。ノズルＡ４ａは、溶融している熱可塑性材料Ｓａを
必要な量だけ吐出し、加工物Ｗに付着させるものであ
る。熱可塑性材料Ｓａをひも状に押し出す方式と、液滴
にして飛ばす方式とがある。The material tank A2a heats and melts the thermoplastic material Sa and supplies it to the nozzle A4a. The nozzle A4a discharges a required amount of the molten thermoplastic material Sa and adheres it to the workpiece W. There are a system in which the thermoplastic material Sa is extruded in a string form and a system in which the thermoplastic material Sa is ejected in droplets.

【００５４】制御装置Ａ９は、スキャナ・レーザ駆動信
号Ｘ２の代わりにスキャナ・ノズル駆動信号Ｘ２ａを生
成する。スキャナ・ノズル駆動信号Ｘ２ａはノズルＡ４
ａの走査経路と熱可塑性材料Ｓａの吐出を制御し、また
電力を供給するものである。The controller A9 generates a scanner / nozzle drive signal X2a instead of the scanner / laser drive signal X2. Scanner nozzle drive signal X2a is nozzle A4
The scanning path a and the discharge of the thermoplastic material Sa are controlled, and power is supplied.

【００５５】ＦＤＭ造形装置Ａａも、ＳＬＳ造形装置Ａ
と同じように、薄層を積層していくことによって加工物
Ｗを造形する。つまりＦＤＭ造形装置Ａａは、次の手順
１・２を繰り返すように動作し、層を積み重ねていく。The FDM molding apparatus Aa is also an SLS molding apparatus A
In the same manner as described above, the workpiece W is formed by laminating thin layers. That is, the FDM modeling apparatus Aa operates so as to repeat the following procedures 1 and 2, and stacks layers.

【００５６】１．溶融した熱可塑性材料ＳａをノズルＡ
４ａから吐出し、エレベータＡ６あるいは造形物Ｗの上
面に付着させる。スキャナＡ５はノズルＡ４ａを造形物
Ｗの断面に沿って走査させる。エレベータＡ６や造形物
Ｗに付着した熱可塑性材料Ｓａは熱を奪われ、凝固して
薄層を作る。1. The molten thermoplastic material Sa is supplied to the nozzle A
4a, and adhere to the upper surface of the elevator A6 or the modeled object W. The scanner A5 scans the nozzle A4a along the cross section of the object W. The thermoplastic material Sa attached to the elevator A6 and the modeled object W is deprived of heat and solidifies to form a thin layer.

【００５７】２．エレベータＡ６を層の厚さだけ下降さ
せ、造形物Ｗに新しい層を重ねるための準備を行う。2. The elevator A6 is lowered by the thickness of the layer, and preparations are made for stacking a new layer on the model W.

【００５８】このような動作により、最終的に鋳型Ｍ１
が作られる。By such an operation, finally, the mold M1
Is made.

【００５９】（第４の実施例）ＳＬＳ造形工程Ｐ１３で
使用する材料粉末Ｓとしては、水溶性の物質で、かつ融
点あるいは軟化点が易融合金Ｆの融点を超えていれば、
第１の実施例で挙げたグルタミン酸水素ナトリウムに限
らず、いろいろな材料が利用できる。たとえば溶性デン
プン・グラニュ糖・水溶性のセルロース誘導体・ポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂などである。これらの材
料の特性を図１３に示す。(Fourth Embodiment) As the material powder S used in the SLS molding process P13, if it is a water-soluble substance and its melting point or softening point exceeds the melting point of the easy-fusion alloy F,
Various materials can be used without being limited to the sodium hydrogen glutamate mentioned in the first embodiment. For example, soluble starch, granulated sugar, a water-soluble cellulose derivative, polyvinyl alcohol (PVA) resin, and the like. FIG. 13 shows the characteristics of these materials.

【００６０】第３の実施例でも、ＦＤＭ造形工程Ｐ１３
ａで、これらの材料を熱可塑性材料Ｓａとして使用する
ことができる。In the third embodiment, the FDM molding process P13
In a, these materials can be used as the thermoplastic material Sa.

【００６１】また鋳型除去工程Ｐ３で水の代わりにアル
コールなどの有機溶剤が使用できる場合には、さらに多
くの材料が考えられる。有機溶剤に溶解する材料の中に
は、水溶性の材料よりも壊れにくいものがあると考えら
れる。そのような材料で鋳型Ｍ１を作ることにより、易
融合金鋳込み工程Ｐ２３での鋳型Ｍ１の破損を避けるこ
とができ、完成模型Ｍ３が確実に作れる可能性がある。When an organic solvent such as alcohol can be used in place of water in the mold removing step P3, more materials can be considered. Some materials that dissolve in organic solvents are less likely to break than water-soluble materials. By making the mold M1 from such a material, it is possible to avoid the damage of the mold M1 in the easy-fusion gold casting step P23, and there is a possibility that the completed model M3 can be reliably made.

【００６２】（第５の実施例）ＳＬＳ造形工程Ｐ１３で
使用する材料粉末Ｓには、複数の物質の混合物を使用す
ることができる。この場合、一つの物質の融点あるいは
軟化点が易融合金Ｆの融点よりも高く、かつ他の物質が
水溶性である場合にも、同様の効果が得られる可能性が
ある。たとえば水溶性の無機塩の粉末と、熱可塑性の樹
脂の粉末を混合した材料粉末Ｓは、ＳＬＳ法で造形する
ことができ、しかも水で洗い去ることができる。したが
って本発明による模型製作方法Ｐに利用することが可能
である。(Fifth Embodiment) As the material powder S used in the SLS molding process P13, a mixture of a plurality of substances can be used. In this case, the same effect may be obtained even when the melting point or softening point of one substance is higher than the melting point of the fusible alloy F and the other substance is water-soluble. For example, a material powder S in which a powder of a water-soluble inorganic salt and a powder of a thermoplastic resin are mixed can be formed by the SLS method, and can be washed away with water. Therefore, it can be used for the model manufacturing method P according to the present invention.

【００６３】（第６の実施例）ＳＬＳ造形工程Ｐ１３で
使用する材料粉末Ｓには、非水溶性の砂や金属粉末を混
ぜておいてもよい。この場合、洗浄水処理工程Ｐ３２で
洗浄水の濾過を行って砂や金属粉末を回収する。強度・
剛性の大きい砂や金属を材料粉末Ｓに配合することによ
り、鋳型Ｍ１の強度・剛性を高めることができるので、
高い精度の完成模型Ｍ３を安全に作ることができる。さ
らに洗浄水処理工程Ｐ３２で回収される砂や金属粉末を
再利用することで、材料粉末Ｓの消費量を抑えることが
できる。(Sixth Embodiment) The material powder S used in the SLS modeling step P13 may be mixed with water-insoluble sand or metal powder. In this case, the washing water is filtered in the washing water treatment step P32 to collect sand and metal powder. Strength·
By mixing sand or metal having high rigidity with the material powder S, the strength and rigidity of the mold M1 can be increased.
A highly accurate completed model M3 can be safely made. Further, by reusing the sand and the metal powder collected in the washing water treatment process P32, the consumption of the material powder S can be suppressed.

【００６４】（第７の実施例）ＳＬＳ造形工程Ｐ１３で
は、材料粉末Ｓの平均粒径や複数の物質の配合比率を工
夫したり、レーザビームの出力を調節したりすること
で、鋳型Ｍ１を多孔質に作ることができる。第３の実施
例のＦＤＭ造形工程Ｐ１３ａでも、熱可塑性材料Ｓａの
吐出量を調節したり、ノズルＡ４ａの走査経路を工夫し
たりすることで、鋳型Ｍ１を多孔質に作ることができ
る。(Seventh Embodiment) In the SLS molding process P13, the mold M1 is formed by devising the average particle size of the material powder S, the mixing ratio of a plurality of substances, and adjusting the output of the laser beam. It can be made porous. Also in the FDM modeling process P13a of the third embodiment, the mold M1 can be made porous by adjusting the discharge amount of the thermoplastic material Sa or devising the scanning path of the nozzle A4a.

【００６５】第１の実施例の容器形状作成工程Ｐ１２で
は、鋳型Ｍ１の内部に残った空気による欠陥を避けるた
め、鋳型形状Ｒ３に空気抜きＴ３を付加しなければなら
ない。In the container shape forming step P12 of the first embodiment, an air vent T3 must be added to the mold shape R3 in order to avoid defects due to air remaining inside the mold M1.

【００６６】しかし鋳型Ｍ１を多孔質にしておけば、空
気は空孔を通って外部に逃げることができるのに対し、
表面張力の大きい易融合金溶融物Ｆ１は空孔の中に流れ
込んでいかないので、空気抜きＴ３を省いても空気によ
る欠陥が生じない。However, if the mold M1 is made porous, air can escape to the outside through the pores.
Since the fusible gold melt F1 having a large surface tension does not flow into the pores, no air defect occurs even if the air vent T3 is omitted.

【００６７】空気抜きＴ３を適切に配置するには高度な
ノウハウが必要であり、また模型の形状によっては空気
抜きＴ３を配置することができない。そのような場合、
鋳型Ｍ１を多孔質に作る方法が有効である。In order to properly arrange the air vent T3, a high level of know-how is required, and the air vent T3 cannot be arranged depending on the shape of the model. In such a case,
A method of making the mold M1 porous is effective.

【００６８】[0068]

【発明の効果】請求項１によれば、ＲＰの特徴である簡
便性・迅速性を生かしながら、大きい強度・剛性を持つ
模型を低価格に製作することができる。According to the first aspect, a model having high strength and rigidity can be manufactured at a low price while taking advantage of the simplicity and quickness which are the features of the RP.

【００６９】請求項２によれば、複雑な立体形状を持つ
模型を、工程を煩雑にすることなく製作することができ
る。According to the second aspect, a model having a complicated three-dimensional shape can be manufactured without complicating the steps.

【００７０】請求項３によれば、大がかりな設備を必要
とせず、金属でできた模型を簡便・迅速に製作すること
ができる。According to the third aspect, a model made of metal can be simply and quickly manufactured without requiring a large-scale facility.

【００７１】請求項４によれば、模型の洗浄に有害・危
険な有機溶剤を使う必要性を避けることができ、安全に
模型を製作することができる。According to the fourth aspect, the necessity of using a harmful and dangerous organic solvent for washing the model can be avoided, and the model can be manufactured safely.

【００７２】請求項５によれば、市販のＲＰ装置を利用
し、さらに低価格に模型を製作することができる。According to the fifth aspect, a model can be manufactured at a lower price by using a commercially available RP device.

【００７３】請求項６・請求項７によれば、環境汚染の
原因になりにくく、かつ廉価で入手しやすい材料を使う
ことができ、低価格・安全に模型を製作することができ
る。According to the sixth and seventh aspects, it is possible to use an inexpensive and easily available material which is unlikely to cause environmental pollution, and it is possible to manufacture a model at low cost and safely.

【００７４】請求項８によれば、大きい強度・剛性を持
ちつつ、しかも軽い模型を製作することができる。According to the eighth aspect, it is possible to manufacture a light model while having high strength and rigidity.

【００７５】請求項９によれば、鋳型の内部に詰まって
いる材料粉末を取り除く作業を省くことができ、より簡
便・迅速に模型を製作することができる。According to the ninth aspect, the operation of removing the material powder clogged in the mold can be omitted, and the model can be manufactured more simply and quickly.

【００７６】請求項１０・請求項１１によれば、模型の
型を作るための材料を変えることができるようになり、
壊れにくい材料で型を作れば、複雑な立体形状を持つ模
型を確実に製作することができる。According to the tenth and eleventh aspects, it is possible to change the material for making the model of the model,
If a mold is made of a material that is not easily broken, a model having a complicated three-dimensional shape can be reliably manufactured.

【００７７】請求項１２によれば、模型の型を作るため
の材料の消費量を抑えることができ、環境汚染が避けら
れるとともに、低価格に模型を製作することができる。According to the twelfth aspect, it is possible to suppress the consumption of the material for forming the model, to avoid environmental pollution, and to manufacture the model at low cost.

【００７８】請求項１３によれば、易融合金を鋳込む際
にも模型の型が壊れにくくなるので、複雑な立体形状を
持つ模型を確実に製作することができる。According to the thirteenth aspect, since the model of the model is hardly broken even when the easy fusion metal is cast, a model having a complicated three-dimensional shape can be reliably manufactured.

【００７９】請求項１４によれば、複雑な立体形状を持
つ模型を作る場合にも、鋳型に空気抜きを付加する必要
がなく、より短い時間で模型を製作することができる。According to the fourteenth aspect, even when making a model having a complicated three-dimensional shape, it is not necessary to add an air vent to the mold, and the model can be manufactured in a shorter time.

【００８０】請求項１５・請求項１６によれば、模型の
型を作るための材料をその都度調合する手間が省け、よ
り簡便・迅速に模型を製作することができる。According to the fifteenth and sixteenth aspects, it is possible to save the trouble of preparing a material for forming a model each time and to manufacture a model more simply and quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による模型製作方法Ｐを示すフローチャ
ート。FIG. 1 is a flowchart showing a model manufacturing method P according to the present invention.

【図２】鋳型作製工程Ｐ１の実現方法を示すフローチャ
ート。FIG. 2 is a flowchart showing a method for realizing a mold manufacturing step P1.

【図３】ＳＬＳ造形装置Ａの構造を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the structure of an SLS printing apparatus A.

【図４】ＳＬＳ造形装置Ａの動作を示す図。FIG. 4 is a view showing the operation of the SLS printing apparatus A.

【図５】易融合金充填工程Ｐ２の実現方法を示すフロー
チャート。FIG. 5 is a flowchart showing a method for realizing an easy fusion gold filling step P2.

【図６】易融合金Ｆの組成の例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of the composition of an easy fusion metal F.

【図７】鋳型除去工程Ｐ３の実現方法を示すフローチャ
ート。FIG. 7 is a flowchart showing a method for implementing a template removing step P3.

【図８】表面形状Ｒ１・外形形状Ｒ２・鋳型形状Ｒ３を
模式的に示す図。FIG. 8 is a diagram schematically showing a surface shape R1, an outer shape R2, and a mold shape R3.

【図９】電気炉Ｈの構造を示す図。FIG. 9 is a view showing the structure of an electric furnace H.

【図１０】鋳造済み鋳型Ｍ２の構造を示す図。FIG. 10 is a view showing the structure of a cast mold M2.

【図１１】ＦＤＭ造形装置Ａａの構造を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a structure of an FDM modeling apparatus Aa.

【図１２】ＦＤＭ造形装置Ａａの動作を示す図。FIG. 12 is a view showing the operation of the FDM modeling apparatus Aa.

【図１３】材料粉末Ｓの例を示す図。FIG. 13 is a view showing an example of a material powder S.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ａ…ＳＬＳ造形装置、Ａ１…コンテナ、Ａ２…リコー
タ、Ａ３…リコータ駆動装置、Ａ４…レーザヘッド、Ａ
５…スキャナ、Ａ６…エレベータ、Ａ７…エレベータ駆
動装置、Ａ８…送りネジ、Ａ９…制御装置、Ａａ…ＦＤ
Ｍ造形装置、Ａ２ａ…材料タンク、Ａ４ａ…ノズル、Ｄ
…ＣＡＤデータ、Ｄ１…表面形状データ、Ｄ２…外形形
状データ、Ｄ３…鋳型形状データ、Ｆ…易融合金、Ｆ１
…易融合金溶融物、Ｈ…電気炉、Ｈ１…ヒータ、Ｈ２…
グリセリン浴、Ｈ３…注出口、Ｍ１…鋳型、Ｍ１１…ク
リーニング済み鋳型、Ｍ１２…未凝固鋳型、Ｍ２…鋳造
済み鋳型、Ｍ２ａ…充填済み鋳型、Ｍ３…完成模型、Ｐ
…模型製作方法、Ｐ１…鋳型作製工程、Ｐ１１…データ
受信工程、Ｐ１２…鋳型形状作成工程、Ｐ１３…ＳＬＳ
造形工程、Ｐ１３ａ…ＦＤＭ造形工程、Ｐ２…易融合金
充填工程、Ｐ２ａ…液状物充填工程、Ｐ２１…鋳型クリ
ーニング工程、Ｐ２２…易融合金溶解工程、Ｐ２３…易
融合金鋳込み工程、Ｐ２４…易融合金冷却工程、Ｐ３…
鋳型除去工程、Ｐ３１…洗浄工程、Ｐ３２…洗浄水処理
工程、Ｒ１…表面形状、Ｒ２…外形形状、Ｒ３…鋳型形
状、Ｓ…材料粉末、Ｓａ…熱可塑性材料、Ｔ１…支持
脚、Ｔ２…湯口、Ｔ３…空気抜き、Ｗ…造形物、Ｘ１…
リコータ駆動信号、Ｘ２…スキャナ・レーザ駆動信号、
Ｘ２ａ…スキャナ・ノズル駆動信号、Ｘ３…エレベータ
駆動信号。A: SLS molding apparatus, A1: container, A2: recoater, A3: recoater drive, A4: laser head, A
Reference numeral 5: scanner, A6: elevator, A7: elevator driving device, A8: lead screw, A9: control device, Aa: FD
M molding machine, A2a: material tank, A4a: nozzle, D
... CAD data, D1 ... surface shape data, D2 ... external shape data, D3 ... mold shape data, F ... easy fusion metal, F1
... Easy fusion gold melt, H ... Electric furnace, H1 ... Heater, H2 ...
Glycerin bath, H3 spout, M1 mold, M11 cleaned mold, M12 unsolidified mold, M2 cast mold, M2a filled mold, M3 completed model, P
... Model making method, P1 ... Mold making process, P11 ... Data receiving process, P12 ... Mold shape making process, P13 ... SLS
Modeling process, P13a: FDM modeling process, P2: Easy fusion gold filling process, P2a: Liquid material filling process, P21: Mold cleaning process, P22: Easy fusion gold melting process, P23: Easy fusion gold casting process, P24: Easy fusion Gold cooling process, P3 ...
Mold removal step, P31 cleaning step, P32 cleaning water treatment step, R1 surface shape, R2 outer shape, R3 mold shape, S material powder, Sa thermoplastic material, T1 support leg, T2 gate , T3: air release, W: molded object, X1 ...
Recoater drive signal, X2 ... scanner / laser drive signal,
X2a: scanner / nozzle drive signal; X3: elevator drive signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定岡 紀行 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 岩野 龍一郎 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 4E093 GA01 GA05 GA09 GD01 HA03 HA10 HB03 4F213 AA19 AA49 AB16 AB19 AC04 WA25 WL03 WL12 WL23 WL24 WL26 WL96  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noriyuki Sadaoka 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Power & Electric Development Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Ryuichiro Iwano Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 7-2-1 F-term in Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Development Laboratory 4E093 GA01 GA05 GA09 GD01 HA03 HA10 HB03 4F213 AA19 AA49 AB16 AB19 AC04 WA25 WL03 WL12 WL23 WL24 WL26 WL96

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 溶媒に溶解する性質を持つ材料で型を作
る工程と、模型の材料の液状物を前記型に流し込み、硬
化させて固形物とする工程と、前記溶媒で前記型を溶か
し去る工程とを含むことを特徴とする模型製作方法。1. A step of forming a mold from a material having a property of dissolving in a solvent, a step of pouring a liquid material of a model material into the mold and curing it to form a solid, and dissolving the mold with the solvent. And a method for producing a model. 【請求項２】 請求項１の模型製作方法において、前記
溶剤に溶解する性質を持つ材料の粉末を部分的に焼結す
ることにより、前記型を作ることを特徴とする模型製作
方法。2. The method according to claim 1, wherein the mold is made by partially sintering a powder of a material having a property of dissolving in the solvent. 【請求項３】 請求項１の模型製作方法において、前記
模型の材料の液状物が、前記型を破損しない温度で溶融
している易融合金であり、前記型の材料の融点あるいは
軟化点が前記易融合金の融点を越えることを特徴とする
模型製作方法。3. The model manufacturing method according to claim 1, wherein the liquid material of the model material is a fusible alloy melted at a temperature at which the mold is not damaged, and the melting point or softening point of the material of the model is reduced. A method for producing a model, wherein the melting point of the easy fusion metal is exceeded. 【請求項４】 請求項１の模型製作方法において、前記
溶剤が水または水を含む液状物であり、前記型の材料が
水溶性の物質を含むことを特徴とする模型製作方法。4. The method of manufacturing a model according to claim 1, wherein the solvent is water or a liquid containing water, and the material of the mold includes a water-soluble substance. 【請求項５】 請求項４の模型製作方法において、前記
型の材料が、糖またはその誘導体、セルロース・デンプ
ンまたはその誘導体、アミノ酸・カルボン酸またはその
塩、ポリビニルアルコールまたはその誘導体、ポリエチ
レングリコールまたはその誘導体のうち、少なくとも一
つの物質を含むことを特徴とする模型製作方法。5. The method for producing a model according to claim 4, wherein said mold material is sugar or a derivative thereof, cellulose / starch or a derivative thereof, amino acid / carboxylic acid or a salt thereof, polyvinyl alcohol or a derivative thereof, polyethylene glycol or a derivative thereof. A method for producing a model, comprising at least one substance among derivatives. 【請求項６】 請求項５の模型製作方法において、前記
型の材料が、グルタミン酸水素ナトリウムを含むことを
特徴とする模型製作方法。6. A method according to claim 5, wherein the material of the mold comprises sodium hydrogen glutamate. 【請求項７】 請求項５の模型製作方法において、前記
型の材料が、セルロースの水溶性の誘導体を含むことを
特徴とする模型製作方法。7. The method according to claim 5, wherein the material of the mold comprises a water-soluble derivative of cellulose. 【請求項８】 請求項１の模型製作方法において、前記
模型の材料の液状物が、コンクリートまたはその複合材
の未硬化物であるか、樹脂またはその複合材の未硬化物
であることを特徴とする模型製作方法。8. The model manufacturing method according to claim 1, wherein the liquid material of the model material is an uncured material of concrete or a composite material thereof, or an uncured material of a resin or a composite material thereof. Model making method. 【請求項９】 請求項１の模型製作方法において、前記
溶剤に溶解する性質を持つ材料を溶融させ、前記材料を
ノズルから吐出して造形物に付着させることによって前
記型を作ることを特徴とする模型製作方法。9. The method according to claim 1, wherein a material having a property of dissolving in the solvent is melted, and the material is discharged from a nozzle and adhered to a model to form the mold. How to make a model. 【請求項１０】 請求項１の模型製作方法において、前
記溶剤が有機溶剤または有機溶剤を含む液状物であり、
前記型の材料が前記有機溶剤に溶解する性質を持つ物質
を含むことを特徴とする模型製作方法。10. The model manufacturing method according to claim 1, wherein the solvent is an organic solvent or a liquid containing an organic solvent,
The method of manufacturing a model, wherein the material of the mold includes a substance having a property of dissolving in the organic solvent. 【請求項１１】 請求項１の模型製作方法において、前
記模型の材料の液状物が、前記型を破損しない温度で溶
融している易融合金であり、前記型の材料が、前記溶媒
に溶解する性質を持つ物質と、融点あるいは軟化点が前
記易融合金の融点を越える物質とを含むことを特徴とす
る模型製作方法。11. The model manufacturing method according to claim 1, wherein the liquid material of the material of the model is a fusible alloy that is melted at a temperature that does not damage the mold, and the material of the mold is dissolved in the solvent. And a material having a melting point or a softening point exceeding the melting point of the fusible alloy. 【請求項１２】 請求項１の模型製作方法において、前
記型の材料が、前記溶媒に溶解する性質を持つ物質と、
前記溶媒に溶解しない性質を持つ物質との混合物であ
り、前記溶媒で前記型を溶かし去る工程で排出される前
記溶媒を濾過し、前記溶媒に溶解しない性質を持つ物質
を分離する工程を含むことを特徴とする模型製作方法。12. The model manufacturing method according to claim 1, wherein the material of the mold is a substance having a property of being soluble in the solvent.
A mixture with a substance having a property of not dissolving in the solvent, comprising a step of filtering the solvent discharged in the step of dissolving and removing the mold with the solvent, and separating a substance having a property of not dissolving in the solvent. A model production method characterized by the following. 【請求項１３】 請求項１２の模型製作方法において、
前記溶媒に溶解しない性質を持つ前記成分のうちの一つ
が、砂または金属粉末であることを特徴とする模型製作
方法。13. The method for manufacturing a model according to claim 12, wherein
A method of making a model, wherein one of the components having a property of not being dissolved in the solvent is sand or metal powder. 【請求項１４】 請求項２、または請求項９の模型製作
方法において、前記型に微細な貫通孔を明け、あるいは
前記型を多孔質に作ることで、前記型に通気性を持たせ
ることを特徴とする模型製作方法。14. The method for manufacturing a model according to claim 2 or 9, wherein a fine through-hole is formed in the mold or the mold is made porous so that the mold has air permeability. Characteristic model production method. 【請求項１５】 材料の粉末を部分的に焼結することに
よって造形物を作るＲＰ装置用の材料であり、請求項
３、請求項４、請求項１０、請求項１１、請求項１２の
うち、少なくとも一つに記載のＲＰ材料。15. A material for an RP apparatus for forming a molded article by partially sintering a powder of the material, and wherein the material is used for an RP apparatus. , At least one of the RP materials. 【請求項１６】 溶融させた材料をノズルから吐出して
造形物に付着させることによって造形物を作るＲＰ装置
用の材料であり、請求項３、請求項４、請求項１０、請
求項１１、請求項１２のうち、少なくとも一つに記載の
ＲＰ材料。16. A material for an RP apparatus for producing a modeled object by discharging a melted material from a nozzle and attaching it to the modeled object, and wherein the material is used for an RP apparatus. The RP material according to at least one of claims 12 to 13.