JP2821518B2 - 外皮樹脂原型を用いる鋳造方法 - Google Patents
外皮樹脂原型を用いる鋳造方法Info
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Description
あり、特に「鋳型」の製造までの工程を大幅に短縮化す
ることのできる外皮樹脂原型を用いる鋳造方法に関する
ものである。
トワックス法と称される方法が多用される。このロスト
ワックス法では、(1)成形したい鋳物形状に対応する
空間(キャビティ)を有するワックスモデルの作成型を
製造し、(2)このワックスモデル作成型で鋳物と同一
形状を有するワックスモデルを作成し、(3)このワッ
クスモデルの外側に溶湯の温度に耐えて形状維持可能な
鋳型材を注入ないし、吹きつけ等の手法で充填すること
によりワックスモデルを囲繞する鋳型を製造し、(4)
鋳型ごと加熱してワックスモデルを流出させた後、その
鋳型に溶湯を注入する。溶湯が冷却されて固形化した
後、鋳型は破壊されて鋳物が離型される。この結果、ワ
ックスモデルと同一形状を持った鋳物が成形される。一
回の鋳造が完成すると(2)以後の処理を繰り返して同
一形状の鋳物を作り出す。
では、多様な形状の鋳物を成形することができる。しか
しながら、この方法ではワックスモデルを作成するため
の型の製造が不可欠である。しかるに、このワックスモ
デルの作成型を製造するためには、多くの手間と費用が
必要とされる。このため、多量に鋳物を成形する場合は
ともかく、少量の鋳物を製造する場合には鋳物1個あた
りの生産コストが高価になってしまう。また、原型に基
づいてワックスモデルの作成型を製造するまでに長期間
を必要とする。そこで、本発明は、「鋳型」製造までの
工程を簡略化し、鋳物成形に要する時間を短くし、生産
コストを低減させ得る新たな鋳造方法を提案するもので
ある。
ために、本発明は、溶湯を鋳型中に注入し冷却後離型し
て鋳物を成形する鋳造方法であって、成形する鋳物の外
表面に一致する外表面を凹部内に備えた凹状の外皮樹脂
原型を光硬化造形法に従って作成する工程と、この凹部
に溶湯の温度において形状維持可能な鋳型材を充填する
工程と、外皮樹脂原型を除去後の鋳型材の該外皮樹脂原
型で被覆されていた側に鋳枠を配置して、鋳枠と鋳型材
の外皮樹脂原型で被覆されていた側とで構成した鋳型に
溶湯を注入する工程、とを有することを特徴とする外皮
樹脂原型を用いる鋳造方法を創作した。また、本発明
は、溶湯を鋳型中に注入し、冷却後離型して鋳物を成形
する鋳造方法であって、成形する鋳物の外表面に一致す
る外表面を凹部の外側に備えた凹状の外皮樹脂原型を光
硬化造形法に従って作成する工程と、この凹部に、溶湯
の温度において消失可能な充填材を充填する工程と、前
記凹部の外側の前記外表面側及び前記凹部の充填材上に
溶湯の温度において形状維持可能な鋳型材を充填する工
程と、充填材が充填された前記凹部に溶湯を注入する工
程、とを有することを特徴とする外皮樹脂原型を用いる
鋳造方法を創作した。なお、ここでいう光硬化造形法と
は、光を照射すると硬化する液状の樹脂に対し、3次元
における任意の位置の光を照射して照射領域に対応した
立体形状を有する樹脂硬化物を造形する技術であり、例
えば、特開昭56−144478号公報に開示されてい
るものをいう。また、外皮樹脂原型とは、外皮を主体と
して構成された原型をいう。中実の原型ではなく中空な
いし内部にハニカム状の補強構造が施された外皮を主体
とした樹脂造形物をいう。
ックスモデルに相当する樹脂原型が光硬化造形法によっ
て製造されるため、ワックスモデル作成型の製造工程を
不要とすることができる。このため、鋳型製造までの工
程が大幅に単純化され、時間、費用の節約がなされる。
さらに、外皮樹脂原型が外皮を主体として構成されるも
のであるため、焼失部分が少ない。特に、請求項1に記
載の発明によると、成形する鋳物の形状は、鋳枠と鋳型
材の外皮樹脂原型側で形成され、鋳物の形状の全体を外
皮樹脂原型の外表面で規定する必要がない。 また、請求
項2に記載の発明によると、成形する鋳物の形状は、外
皮樹脂原型と充填材とで規定され、鋳物の形状の全体を
外皮樹脂原型で規定する必要がない。また、充填材によ
り、外皮樹脂原型に剛性が付与される。
鋳物15を成形する場合を例として説明する。本実施例
にかかる鋳造方法は次に述べる各工程を実施する。
ムを用いて鋳物15の3次元形状、すなわち、外表面1
5aの形状を設計をする。この結果、3次元CADシス
テムによって鋳物15の3次元の形状情報が定義され
る。次に図1に示される外皮樹脂原型1の作成が実施さ
れる。これには光硬化造形法が用いられる。光硬化造形
法は、図2に例示されるように液状の光硬化性樹脂2の
表面に強力な紫外線3を照射することにより、照射され
た領域の樹脂2を硬化させ、これを幾層にも積層するこ
とにより3次元の樹脂硬化像を創成するものである。得
られる形状はレーザ光3の軌跡により決定される。
に、槽内に満たされた光硬化性樹脂2の表面にレーザ光
3のスポットを当てて、スキャナ5によってレーザ光3
を2次元的に移動することにより表面の一部が固体化さ
れる。その後、固体化したものを一層の厚み分だけステ
ージ4により液面より沈下させ、固定化した部分の上に
一層分の液状の樹脂2を導入する。次にこの液状部が同
様に固化される。この固化像は下層の固化像上に積層さ
れて一体化される。これを繰り返して一層づつ重ねられ
る。この場合、一層の断面の輪郭内部を全域照射すれ
ば、中実の樹脂像が造形され、輪郭のみを照射すれば、
輪郭のみが固化され、内部は未硬化の中空の樹脂像が作
成される。なお、中空の樹脂像が造形されたときは、造
形終了時に、内部空間に未硬化樹脂が充填されている
が、小さい孔を開けることにより排出される。樹脂像が
大きく外皮のみでは形状が維持ができないときは、内部
に補強用硬化部が造形されたハニカムで補強された外皮
像が得られる。本実施例では、3次元CADシステムの
データに基づいて輪郭内部に近接する部分のみを照射
し、中空の外皮樹脂原型1を造形する。この外皮樹脂原
型1の外表面7は鋳物表面15aに一致したものとされ
る。なお、この外皮樹脂原型1はその外表面7にのみ意
義があるので、外皮6の裏側(内表面)8は補強枠等を
有するハニカム構造であってもよい。図1では、3本の
支柱9で外皮6が補強されている場合を例示している。
このようにして光硬化造形法で外皮樹脂原型1が作成さ
れるので、従来のロストワックス作成用の型の製造工程
が省かれる。
製造が行われる。まず、外皮樹脂原型1が鋳枠10内の
所定の位置に設置される。次に、使用する金属溶湯14
の温度において形状維持可能な鋳型材11がスラリー状
にされて外皮樹脂原型1の外表面7と鋳枠10の間に充
填される。鋳型材11が外表面7と鋳枠10の間に充填
された後、鋳枠10ごと所定の温度(約300°C)に
加熱され乾燥される。この間、外皮樹脂原型1の形状は
維持される。同時に、鋳型材11が硬化し、鋳型材11
の内表面12aの形状が固定される。これにより、鋳物
15と同形の空間12bが内表面12aによって規定さ
れた鋳型12が製造される。
皮樹脂原型1は焼失しない。しかし、一旦鋳型12の内
表面12aが固定されれば、外皮樹脂原型1の必要はも
はやなくなるので、さらに高温に加熱して外皮樹脂成形
型1を焼失させてもよい。この場合、外皮樹脂原型1が
中実でないため、樹脂の熱膨張によって発生する応力が
小さく、鋳型12に亀裂を生じない。
3に示す予め設けた鋳口13から鋳型12内に注入され
る。鋳型12内に残存する外皮樹脂原型1はこの溶湯1
4が注入されることにより、その温度で焼失・気化され
る。この結果、金属溶湯14によって鋳型12内の空間
12bが隙間なく満たされる。このとき焼失される外皮
樹脂原型1は中実構造でないため、焼失量が少ない。こ
のため、鋳物中にガスが混入して巣を生じさせることも
なく、樹脂の気化ガスによる作業環境の汚染もない。な
お、金属溶湯14注入以前にあらかじめ外皮樹脂原型1
を焼失した場合にも、同様の効果が得られる。さらに、
金属14が冷却されて硬化した後、鋳型12が破壊され
て鋳物15が取り出される。鋳口等の仕上げ等が行わ
れ、製品とされる。以下、同様の外皮樹脂原型1を作成
し、(2)以降の手順によって同一形状の鋳物が鋳造さ
れる。
製の金型22を成形する場合を例として説明する。本例
では本発明が鋳型成型法の一つであるいわゆるフルモー
ルド法に適用されている。フルモールド法とは、通常ス
チロール樹脂を切削または発泡させて形成される中実の
樹脂原型を使用して鋳型を製造する方法である。 (1)まず、第1実施例と同様、最初に3次元のCAD
システムを用いて金型22の3次元形状、すなわち、外
表面22a及び成形面23の設計をする。この結果、3
次元のCADシステムによって3次元の形状情報が定義
される。次に、この情報に基づいて外皮樹脂原型21の
作成が実施される。これには光硬化造形法が用いられ
る。光硬化造形法による外皮樹脂原型21の作成は、第
1実施例で述べたものと同様である。
皮25によって形成された外皮樹脂原型21が作成され
る。本例では上部が開口して凹部26を有する略箱状に
形成される。この外皮樹脂原型21の外皮25の外表面
25a、成形面25b及び上端部25cによって規定さ
れる形状が金型22の3次元形状、すなわち、外表面2
2a及び成形面23に一致する。
製造が行われる。まず、この凹部26の底面から所定の
深さまでスチロール樹脂2の粉末27が充填される。さ
らに、上端までスチロール樹脂のブロック体28が組み
合わせて充填される。この結果、スチロール樹脂27、
28が充填された外皮樹脂原型21を鋳型31に設置し
たときに、鋳型31内に金型22と同形状の空間を形成
することができ、しかも外皮樹脂原型21が鋳型材30
に囲繞された際に形状維持できる強度が付与される。こ
のように本例では従来のフルモールド法の樹脂原型の成
形面として外皮樹脂原型21が使用されている。このた
め、従来のフルモールド法の樹脂原型に比較して表面精
度が良い。
所定の位置に設置される。使用する金属溶湯33の温度
において形状維持可能であって、スラリー状にされた鋳
型材30が適宜手法により外皮樹脂原型21の外表面2
5a及び成形面25bと鋳枠29の間に充填される。さ
らに、スチロール樹脂28の上にも充填される。充填さ
れた鋳型材30は鋳枠29ごと所定の温度(約300°
C)に加熱され乾燥される。この間、外皮樹脂原型21
及びスチロール樹脂27、28の形状は維持される。鋳
型材30が硬化して、鋳型材30の内表面30aの形状
が固定される。これにより、金型22と同一形状の外皮
樹脂原型21及びスチロール樹脂27、28が充填され
た鋳型31が製造される。
図6に示すように予め設けた鋳口32から鋳型31内に
注入される。鋳型31内に残存する外皮樹脂原型21及
びスチロール樹脂27、28は溶湯33によって焼失・
気化され、金属溶湯33と置換される。このようにして
鋳型31内の空洞内が溶湯33で満たされる。さらに、
金属33が冷却されて硬化した後、鋳型31が破壊され
て図7に示す鋳物22が取り出される。鋳口等の仕上げ
等が行われ、金型とされる。以下、同様の外皮樹脂原型
21を作成して(2)以降の手順によって同一形状の金
型22が成形される。
を外皮樹脂原型21を用いて成形し、金型22の側面に
相当する面はすべてスチロール樹脂で成形してもよい。
また、フルモールド法に適用する場合には、外皮樹脂原
型21内にスチロール樹脂27、28が充填されるた
め、型21の剛性が向上する。したがって、外皮25を
通常より薄い外皮に形成してもよい。さらに外皮樹脂原
型21の作成コスト及び作成時間を減らすことができ
る。
を成形する場合を例として説明する。 (1)まず、第1及び第2実施例と同様、3次元CAD
システムにより、製造する鋳物53の3次元形状すなわ
ち、外表面53aの形状を設計する。この結果、3次元
CADシステムによって、鋳物53の3次元の形状情報
が定義される。本例の場合、図8及び図10に示すよう
に、この外表面53aの中でも鋳物として特徴がある外
表面54を外表面44とする外皮樹脂原型41を光硬化
造形法を使用して作成される。この結果図8に示すよう
に、作成された外皮樹脂原型41は外表面44を有する
外皮42を底面として側面45が周囲に設けられ、上部
が開口して凹部46が形成された略箱状である。すなわ
ち、本例でいう外表面44は凹部46の内側に設けられ
ている。なお、本実施例では外皮樹脂原型41の凹部4
6側にのみ意義を有している。したがって、外表面44
の反対側、すなわち、図8中の外側はハニカム等の補強
構造あるいは中実構造であってもよい。
46にスラリー状にされて金属溶湯52の温度で形状維
持可能な鋳型材47が充填される。外皮模型41の凹部
46が鋳型材47によって満たされた後、鋳型材47と
外皮樹脂原型41が所定の温度で加熱・乾燥される。こ
の間、外皮樹脂原型41は形状を維持し、鋳型材47は
硬化して、その外表面44の形状が鋳型材47の外表面
48aに固定される。これにより、外皮樹脂原型41の
外表面44を成形面48aとして有する鋳型48が製造
される。本例の場合、さらに高温に加熱して外皮樹脂原
型41を焼失する。
9内に前記鋳型48を反転して、鋳型48の成形面48
aを上方に向けて設置する。この鋳枠49は鋳型48を
隙間なく設置できる形状の底面50及び壁51を有し、
さらにこの壁51は鋳型48の高さよりも高い所定の高
さを有している。このような鋳枠49の内壁51と鋳型
48の成形面48aとによって形成された空間55は鋳
造する鋳物53の形状に他ならない。そして、この空間
55に所定の鋳込み温度の金属溶湯52を注入する。空
間55に行きわたった金属が冷却されて硬化した後、鋳
型48を鋳枠49から取り出し、鋳型48を破壊して鋳
物53を取り出して仕上げ等を行い、製品とする。以
下、同様の外皮樹脂原型41を作成して(2)以降の手
順によって同形状の鋳物が成形される。
表面44に沿って鋳型材47を注入して鋳型48を成形
するという点では共通するが、鋳型48の外側の空間に
相当する形状の鋳物53を得るという点で異なる。どち
らの方法によって鋳物を成形するかは、鋳型の製造性と
鋳物の成形性及び工程での操作性を考慮して選択するこ
とができる。本例では、鋳物53の部分的な外表面54
についてのみの外表面44を有する外皮樹脂原型41を
作成したが、鋳物53の外表面53全体にわたる外表面
44を有する外皮樹脂原型41を作成して、鋳物を製造
することも可能である。なお、外皮樹脂原型41の形状
によっては、原型41の焼失は金属溶湯52の注入時で
もよい。
CADデータから直接に光硬化造形法によって外皮樹脂
原型が作成され、原型に基づくワックスモデル作成型の
製作及び組み立て工程を省略することができる。したが
って、鋳型の製造を短期間に、かつ低コストで行うこと
ができる。さらに、鋳物の形状の全体を外皮樹脂原型で
規定しないので、外皮樹脂原型の製作のコストが低減で
きる。 請求項2に記載の発明によると、請求項1に記載
の発明の効果に加えて、さらに、外皮樹脂原型の凹部内
に充填材が充填されるので、この充填材が外皮樹脂原型
の形状を補完し、かつ外皮樹脂原型を補強することがで
きるので、さらに、外皮樹脂原型の製作コストが低減で
きる。
断面図である。
る。
断面図である。
工程図である。
Claims (2)
- 【請求項1】溶湯を鋳型中に注入し冷却後離型して鋳物
を成形する鋳造方法であって、成形する鋳物の外表面に一致する外表面を凹部内に備え
た凹状の外皮樹脂原型を光硬化造形法に従って作成する
工程と、 この凹部に、溶湯の温度において形状維持可能な鋳型材
を充填する工程と、 外皮樹脂原型を除去後の鋳型材の該外皮樹脂原型で被覆
されていた側に鋳枠を配置して、鋳枠と鋳型材の外皮樹
脂原型で被覆されていた側とで構成した鋳型に溶湯を注
入する工程、 とを有することを特徴とする外皮樹脂原型を用いる鋳造
方法。 - 【請求項2】溶湯を鋳型中に注入し、冷却後離型して鋳
物を成形する鋳造方法であって、成形する鋳物の外表面に一致する外表面を凹部の外側に
備えた凹状の外皮樹脂原型を光硬化造形法に従って作成
する工程と、 この凹部に、溶湯の温度において消失可能な充填材を充
填する工程と、 前記凹部の外側の前記外表面側と前記凹部の充填材上に
溶湯の温度において形状維持可能な鋳型材を充填する工
程と、 充填材が充填された前記凹部に溶湯を注入する工程、 とを有することを特徴とする外皮樹脂原型を用いる鋳造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3321225A JP2821518B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 外皮樹脂原型を用いる鋳造方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05131245A JPH05131245A (ja) | 1993-05-28 |
JP2821518B2 true JP2821518B2 (ja) | 1998-11-05 |
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ID=18130208
Family Applications (1)
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JP3321225A Expired - Fee Related JP2821518B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 外皮樹脂原型を用いる鋳造方法 |
Country Status (1)
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JP3127230B2 (ja) * | 1994-06-21 | 2001-01-22 | 株式会社メイコー | 貴金属製品の鋳造方法 |
AU6439896A (en) * | 1995-09-14 | 1997-03-20 | Resound Corporation | Method for fabricating a hearing aid faceplate and a faceplate produced thereby |
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CN106694804A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-24 | 浙江省机电设计研究院有限公司 | 一种基于光固化3d打印技术的快速压蜡模具制造工艺 |
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1991
- 1991-11-08 JP JP3321225A patent/JP2821518B2/ja not_active Expired - Fee Related
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