WO2020012614A1

WO2020012614A1 - 金型

Info

Publication number: WO2020012614A1
Application number: PCT/JP2018/026385
Authority: WO
Inventors: 亮太伊藤; 晋平武田; 章弘鈴木; 易見山村
Original assignee: ヤマハ発動機株式会社
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-01-16

Abstract

本発明の実施形態による金型（１）は、付加製造技術により形成された金型である。金型は、金型内部に設けられ、熱媒体が流れる熱媒体流路（１０）と、熱媒体が金型内部に導入される媒体導入口（４）と、熱媒体が金型外部に排出される媒体排出口（５）とを有する。熱媒体流路は、二次元ハニカム状である。

Description

金型

　本発明は、金型に関し、特に、付加製造技術により形成される金型に関する。

　一般に、内燃機関のシリンダブロックは、金型を用いた鋳造により製造される。鋳造の際、金型の薄肉部（厚さが小さい部分）は、熱容量が小さいので高温となりやすい。そのため、薄肉部内に、冷却水を流すための冷却水流路が形成されることがある。

　例えば、水冷式内燃機関のシリンダブロックを製造するための金型では、ウォータージャケットを形成するための薄肉部内に冷却水流路が形成される。冷却水流路の形成は、無垢材からの削り出し等により形成された金型に対し、ドリルなどを用いた機械加工により行われる。

特許第５７３９２７２号公報

　しかしながら、本願発明者の検討によれば、上述したような冷却水流路を設けたとしても、ウォータージャケットを形成するための薄肉部では、冷却不足による焼き付きが生じてしまうことがわかった。焼き付きの発生は、製造に要する時間やコストの増加を招く。

　そこで、本願発明者は、３Ｄプリンタを用いて金型を製造することを検討した。３Ｄプリンタを用いて立体構造物（三次元のオブジェクト）を形成する技術は、付加製造技術（additive manufacturing）と呼ばれ、近年注目を集めている。付加製造技術によれば、３ＤＣＡＤデータや３ＤＣＧデータに基づいて、複雑な形状を有する立体構造物であっても簡便に製造することができる。

　付加製造技術で金型を製造する場合、金型を製造する過程で同時に冷却水流路も形成されるので、機械加工により冷却水流路を形成する場合とは異なり、冷却水流路の形状や長さにほとんど制約がない。そのため、金型の薄肉部における冷却能力を向上できることが期待される。また、付加製造技術を用いることにより、金型の製造自体を従来よりも短時間、低コストで行うことができると考えられる。

　特許文献１には、シリンダブロックのウォータージャケットを形成するための金型を、付加製造技術により製造することが開示されている。特許文献１の金型では、ウォータージャケットに対応する薄肉部内に、１本の冷却水流路が長く引き回されており、そのことによって流路面積が拡大されている。

　しかしながら、本願発明者がさらに検討を進めたところ、単に長い冷却水流路を形成しても、薄肉部の冷却を好適に行えないことがわかった。１本の冷却水流路を長く引き回した場合、例えば、圧力損失によって冷却水が流れにくくなったり、冷却水の温度が上がって水蒸気となって冷却能力を失ったりしてしまう。

　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、付加製造技術により形成される金型において熱媒体流路による温度制御を好適に行うことにある。

　本発明の実施形態による金型は、付加製造技術により形成された金型であって、金型内部に設けられ、熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記熱媒体が金型内部に導入される媒体導入口と、前記熱媒体が金型外部に排出される媒体排出口と、を有し、前記熱媒体流路は、二次元ハニカム状である。

　ある実施形態において、金型内部のうちの前記熱媒体流路が設けられている領域は、二次元ハニカム状の前記熱媒体流路によって、アレイ状に配置された複数の中実部に区画されており、前記複数の中実部のそれぞれは、略多角形状、略円形状または略楕円形状である。

　ある実施形態において、前記媒体導入口側から前記媒体排出口側に向かって前記熱媒体流路内を前記熱媒体が全体として流れる方向を第１方向とし、前記第１方向に略直交する方向を第２方向としたとき、前記複数の中実部は、前記第２方向に沿って配置された２個以上の中実部をそれぞれが含む複数の中実部列であって、前記第１方向に沿って並ぶ複数の中実部列を構成するように配置されている。

　ある実施形態において、前記複数の中実部列のそれぞれに含まれる前記２個以上の中実部は、前記第２方向に沿って所定のピッチＰで配置されており、前記複数の中実部列のうちの互いに隣接する２つの中実部列は、それぞれの中実部の前記第２方向における位置が前記ピッチＰの略半分ずれているように配置されている。

　ある実施形態において、前記熱媒体流路は、前記第１方向に略平行に延びる第１部分と、前記第１部分の端部から前記第１方向に対して互いに対称な第３方向および第４方向に略平行にそれぞれ延びる第２部分および第３部分とを含む。

　ある実施形態において、前記複数の中実部のそれぞれは、略六角形状である。

　ある実施形態において、前記金型は、他の部分の少なくとも一部より厚さが小さい薄肉部を含み、前記熱媒体流路は、前記薄肉部内に位置する部分を含む。

　ある実施形態において、前記金型は、シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型であって、前記薄肉部は、前記シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分である。

　本発明の実施形態による金型では、熱媒体流路が二次元ハニカム状であることにより、熱媒体を金型内に均一に、且つ、乱流として流すことが可能になる。そのため、熱媒体流路による金型の温度制御を好適に行うことができる。また、熱媒体流路が二次元ハニカム状であることにより、金型内で熱媒体流路が占める割合を高くすることが容易である。そのため、金型の製造に要する原材料の量を低減したり、製造に要する時間を短縮したりすることができる。さらに、熱媒体流路が二次元ハニカム状であるということは、金型の内部がほぼ一様に肉抜き（肉盗み）されているということができる。そのため、付加製造技術による金型の製造時（造形時）に発生する残留応力を低減できるので、反りなどの変形や亀裂の発生を抑制できるという利点も得られる。

　金型内部のうちの熱媒体流路が設けられている領域は、二次元ハニカム状の熱媒体流路によって、アレイ状に配置された複数の中実部に区画される。複数の中実部のそれぞれは、具体的には、略多角形状、略円形状または略楕円形状であり得る。各中実部が略多角形状、略円形状または略楕円形状のいずれであっても、熱媒体を均一に、且つ、乱流として流す効果が得られる。

　媒体導入口側から媒体排出口側に向かって熱媒体流路内を熱媒体が全体として流れる方向を「第１方向」とし、第１方向に略直交する方向を「第２方向」とすると、複数の中実部は、第２方向に沿って配置された２個以上の中実部をそれぞれが含む複数の中実部列であって、第１方向に沿って並ぶ複数の中実部列を構成するように配置され得る。

　各中実部列に含まれる２個以上の中実部は、第２方向に沿って所定のピッチＰで配置されている。熱媒体を均一に流す観点からは、互いに隣接する２つの中実部列は、それぞれの中実部の第２方向における位置がピッチＰの略半分ずれているように配置されていることが好ましい。

　熱媒体流路は、第１方向に略平行に延びる第１部分と、第１部分の端部から第１方向に対して互いに対称な第３方向および第４方向に略平行にそれぞれ延びる第２部分および第３部分とを含むことが好ましい。熱媒体流路がこのような第１部分、第２部分および第３部分から構成されることにより、第１部分を流れる熱媒体が第１部分の端部に到達したときに第２部分および第３部分に流れようとする確率がほぼ等しくなるので、熱媒体を金型内に均一に流すことがいっそう容易となる。

　複数の中実部のそれぞれは、例えば略六角形状であり、より具体的には例えば略正六角形状である。

　本発明の実施形態は、薄肉部を含む金型に好適に用いられる。薄肉部を含む金型では、熱媒体流路は、薄肉部内に位置する部分を含むように配置される。

　本発明の実施形態は、シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型に好適に用いられる。そのような金型において、薄肉部は、シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分であってよい。

　本発明の実施形態によると、付加製造技術により形成される金型において熱媒体流路による温度制御を好適に行うことができる。

本発明の実施形態による金型１を模式的に示す斜視図である。金型１を模式的に示す斜視図であり、金型１の内部の熱媒体流路１０を点線で示している。熱媒体流路１０を模式的に示す斜視図である。熱媒体流路１０の一部を拡大して示す平面図である。熱媒体流路１０の一部をさらに拡大して示す平面図である。熱媒体流路１０の形状（中実部１１の形状）の他の例を示す平面図である。熱媒体流路１０の形状（中実部１１の形状）のさらに他の例を示す平面図である。熱媒体流路１０の他の構成の例を示す斜視図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０を熱媒体が流れる様子をシミュレーションにより検証した結果を示す図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０を熱媒体が流れる様子をシミュレーションにより検証した結果を示す図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０を熱媒体が流れる様子をシミュレーションにより検証した結果を示す図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０を熱媒体が流れる様子をシミュレーションにより検証した結果を示す図である。熱媒体流路１０の他の例を示す図である。熱媒体流路１０のさらに他の例を示す図である。熱媒体流路１０のさらに他の例を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

　図１を参照しながら、本実施形態における金型１を説明する。図１は、金型１を模式的に示す斜視図である。

　金型１は、シリンダブロックを形成するための金型の一部を構成する入子金型である。つまり、金型１は、シリンダブロックの一部を形成するための金型である。シリンダブロックを形成するための金型全体の形状は、公知の種々の形状であり得るので、ここではその説明を省略する。また、ここではシリンダ数が２の場合を例示しているが、シリンダ数は２に限定されるものではない。

　また、図１には、互いに直交する３つの方向（Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向）を示している。Ｚ方向は、シリンダ軸（図１中に鎖線で示している）に平行な方向である。Ｘ方向は、２つのシリンダ軸を含む平面に平行で、且つ、Ｚ方向に直交する方向である。Ｙ方向は、２つのシリンダ軸を含む平面に直交し、且つ、Ｚ方向に直交する方向である。以下の説明では、Ｚ方向を「垂直方向」と呼び、Ｚ方向に直交する方向（例えばＸ方向やＹ方向）を「水平方向」と呼ぶこともあるが、これらは便宜的な呼称であり、金型１が実際に使用される際の金型１の向きなどを限定するものではない。

　金型１は、後に詳述するように、付加製造技術により形成される。

　金型１は、図１に示すように、他の部分の少なくとも一部より厚さが小さい薄肉部２と、薄肉部２よりも厚さが大きい厚肉部３とを含んでいる。

　薄肉部２は、シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分である。薄肉部２は、複数（ここでは２つ）の円筒を連ねた形状を有する。薄肉部２は、厚肉部３からＺ方向（垂直方向）に沿って上方に延びている。

　厚肉部３は、薄肉部２の下方に位置し、薄肉部２を支持している。厚肉部３の上面３ａは、シリンダブロックのガスケット面を規定する。

　金型１は、その内部に設けられた熱媒体流路（図１では不図示）を有する。熱媒体流路には、熱媒体が流れ、それによって金型１の冷却および／または加温が行われる。冷却用の熱媒体は、例えば水である。加温用の熱媒体は、例えば油である。

　ここで、図２および図３を参照しながら、金型１のより具体的な構成を説明する。図２は、図１と同様に金型１を示す斜視図であり、金型１の内部の熱媒体流路１０を併せて示している。図３は、熱媒体流路１０を示す斜視図である。

　図２および図３に示すように、金型１は、熱媒体流路１０と、媒体導入口４と、媒体排出口５とを有する。媒体導入口４は、熱媒体の入り口、つまり、熱媒体が金型１の内部に導入される部分である。媒体排出口５は、熱媒体の出口、つまり、熱媒体が金型１の外部に排出される部分である。媒体導入口４および媒体排出口５は、それぞれ厚肉部３に設けられている。また、媒体導入口４および媒体排出口５は、それぞれ熱媒体流路１０に接続されている。

　熱媒体流路１０は、薄肉部２内に位置する部分を含む。図２に示す例では、熱媒体流路１０は、その大部分が薄肉部２内に位置している。

　本実施形態の熱媒体流路１０は、図２および図３に示すように、二次元ハニカム状である。つまり、熱媒体流路１０は、実質的に同じ形状の単位構造が隙間なく並べられた、二次元の網目構造を有する。熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であることにより、後に詳述するように、熱媒体を金型１内に均一に、且つ、乱流として流すことが可能になる。そのため、熱媒体流路１０による金型１の温度制御を好適に行うことができる。

　以下、さらに図４も参照しながら、熱媒体流路１０の構造をより詳しく説明する。図４は、熱媒体流路１０の一部を拡大して示す平面図である。

　図４に示すように、金型１内部のうちの熱媒体流路１０が設けられている領域は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０によって、アレイ状に配置された複数の部分（金型１を構成する金属材料が存在する部分であり、以下では「中実部」と呼ぶ）１１に区画されている。図２、図３および図４に示している例では、二次元ハニカムの単位構造は、略六角形の枠状、より具体的には略正六角形の枠状である。そのため、各中実部１１は、略六角形状、より具体的には略正六角形状である。ただし、中実部１１の形状は、ここで例示したものに限定されない。

　図４には、媒体導入口４側から媒体排出口５側に向かって熱媒体流路１０内を熱媒体が全体として流れる方向（以下では「第１方向」と呼ぶ）Ｄ１と、第１方向Ｄ１に略直交する方向（以下では「第２方向」と呼ぶ）Ｄ２とを示している。複数の中実部１１は、複数の中実部列１１Ｃを構成するように配置されている。各中実部列１１Ｃは、第２方向Ｄ２に沿って配置された２個以上の中実部１１を含んでおり、複数の中実部列１１Ｃは、第１方向Ｄ１に沿って並んでいる。図２および図３に示す例では、４個の中実部１１を含む中実部列１１Ｃと、３個の中実部１１を含む中実部列１１Ｃとが交互に配置されている。なお、中実部列１１Ｃの数や、各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の数は、図２などに例示しているものに限定されない。

　各中実部列１１Ｃに含まれる２個以上の中実部１１は、第２方向Ｄ２に沿って所定のピッチＰで配置されている。図示している例では、互いに隣接する２つの中実部列１１Ｃは、それぞれの中実部１１の第２方向Ｄ２における位置がピッチＰの略半分ずれているように配置されている。

　なお、図２および図３に示した例では、熱媒体流路１０（つまり二次元ハニカム状の部分）は、第２方向Ｄ２（ここではＺ方向）に沿って延びる板状の幅広部６（図３参照）を介して媒体導入口４や媒体排出口５に接続されているが、後述するように、この幅広部６は省略されてもよい。

　図５に、熱媒体流路１０の一部をさらに拡大して示す。熱媒体流路１０は、図５に示すように、第１方向Ｄ１に略平行に延びる部分（以下では「第１部分」と呼ぶ）１０ａと、第１部分１０ａの端部から第１方向Ｄ１とは異なる第３方向Ｄ３に略平行に延びる部分（以下では「第２部分」と呼ぶ）１０ｂと、第１部分１０ａの端部から第１方向Ｄ１および第３方向Ｄ３とは異なる第４方向Ｄ４に略平行に延びる部分（以下では「第３部分」と呼ぶ）１０ｃとから構成される。図示している例では、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して＋α°（時計回りにα°）の角をなしており、第４方向Ｄ４は、第１方向Ｄ１に対して－α°（反時計回りにα°）の角をなしている。つまり、第３方向Ｄ３と第４方向Ｄ４とは、第１方向Ｄ１に対して互いに対称な方向である。

　ここで、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であることにより、金型１の温度制御を好適に行うことができる理由を説明する。

　熱媒体は、上述した構造を有する熱媒体流路１０内を流れる際、図５中に白抜き矢印で模式的に示すように、第１部分１０ａを流れてきて第１部分１０ａの端部で中実部１１にぶつかって第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃに分岐する。熱媒体が熱媒体流路１０内を進む径路はいくつも存在するが、いずれの径路においてもこのような分岐が繰り返されるので、突出して速く熱媒体が進む径路は存在しない。そのため、熱媒体は、金型１内を比較的均一に流れる。また、いずれの径路においても分岐が繰り返されるので、熱媒体が層流ではなく乱流となりやすい。

　このように、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であることにより、熱媒体を金型１内に均一に、且つ、乱流として流すことが可能になる。そのため、熱媒体流路１０による金型１の温度制御を好適に行うことができる。また、特許文献１のように１本の流路を長く引き回す場合とは異なり、圧力損失によって熱媒体が流れにくくなることを防止でき、また、熱媒体の温度が上がりすぎたり下がりすぎたりすることを防止できる。

　なお、二次元ハニカムの単位構造の形状は、ここで例示したものに限定されない。つまり、中実部１１の形状は、ここで例示したものに限定されない。中実部１１は、略多角形状、略円形状または略楕円形状であり得る。図６および図７に、中実部１１の形状の他の例を示す。図６に示す例では、中実部１１は、略円形状である。また、図７に示す例では、中実部１１は、略正方形状である。勿論、略多角形状の中実部１１は、図示した略六角形状や略正方形状に限定されず、略三角形状や略八角形状などであってもよい。中実部１１が略多角形状、略円形状または略楕円形状のいずれであっても、熱媒体を均一に、且つ、乱流として流す効果が得られる。

　熱媒体を均一に流す観点からは、互いに隣接する２つの中実部列１１Ｃは、図４などに示したように、それぞれの中実部１１の第２方向Ｄ２における位置がピッチＰの略半分ずれているように配置されていることが好ましい。

　また、熱媒体流路１０は、図５などに示したように、第１方向Ｄ１に略平行に延びる第１部分１０ａと、第１部分１０ａの端部から第１方向Ｄ１に対して互いに対称な第３方向Ｄ３および第４方向Ｄ４に略平行にそれぞれ延びる第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃとを含むことが好ましい。熱媒体流路１０がこのような第１部分１０ａ、第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃから構成されることにより、第１部分１０ａを流れる熱媒体が第１部分１０ａの端部に到達したときに第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃに流れようとする確率がほぼ等しくなるので、熱媒体を金型１内に均一に流すことがいっそう容易となる。

　熱媒体流路１０の流路径に特に制限はない。また、中実部列１１Ｃの数や、各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の数についても特に制限はない。熱媒体流路１０の流路径や、中実部列１１Ｃの数、各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の数は、薄肉部２の形状や金型１の大きさ、用途等によって適宜設定される。

　なお、ここでは、金型１内に、熱媒体流路１０、媒体導入口４および媒体排出口５のセットを１つ設ける例を示したが、これらのセットを金型１内に複数設けてもよい。図８に、そのような構成の一例を示す。

　図８には、金型１内に設けられる２つのセットを示している。２つのセットのうちの一方は、金型１内でＹ方向における一側（図中の手前側）に配置されており、他方は、Ｙ方向における他側（図中の奥側）に配置されている。熱媒体流路１０、媒体導入口４および媒体排出口５のセットの数は、金型１の大きさや用途等によって決定され得る。なお、図８に示す例では、熱媒体流路１０の各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の個数が５つであり、図２などに示した例とは異なっている。

　ここで、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０を熱媒体が流れる様子をシミュレーションにより検証した結果を説明する。シミュレーションは、ＭＡＧＭＡ社製のシミュレーションソフト「ＭＡＧＭＡＳＯＦＴ」を用いて行った。

　シミュレーション結果を、図９から図１２に示す。図９（ａ）から図１２（ｃ）には、媒体導入口４への熱媒体の導入開始から約５０ｍｓごとの状態が順に示されている。

　図９（ａ）から図１２（ｃ）に示されているように、熱媒体が突出して速く進む径路は存在しておらず、熱媒体流路１０内を熱媒体はほぼ均一に流れる。

　なお、既に説明したことからもわかるように、熱媒体流路１０等の具体的な形状は、これまで例示したものに限定されない。

　図１３に、熱媒体流路１０の他の例を示す。図１３に示す例では、各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の数が、図３および図８に示した例よりも多い。具体的には、各中実部列１１Ｃは、６個または７個の中実部１１を含んでおり、７個の中実部１１を含む中実部列１１Ｃと、６個の中実部１１を含む中実部列１１Ｃとが交互に配置されている。このように、各中実部列１１Ｃが含む中実部１１の数は特に限定されず、また、各中実部列１１Ｃに含まれる中実部１１の数は同じである必要はない。

　図１４に、熱媒体流路１０のさらに他の例を示す。図１４に示す例では、媒体導入口４と幅広部６との接続位置が、図３などに示した例と異なっている。

　図３などに示した例では、媒体導入口４は、幅広部６の第２方向Ｄ２における一端部（具体的には下端部）において幅広部６に接続されている。これに対し、図１４に示す例では、媒体導入口４は、図３などに示した例よりも上方に長く延びており、幅広部６の第１方向Ｄ１における端部（具体的には右端部）において幅広部６に接続されている。媒体導入口４を幅広部６にこのように接続しても同様の効果が得られることが、検証により確認されている。

　図１５に、熱媒体流路１０のさらに他の例を示す。図１５に示す例では、幅広部６は省略されており、熱媒体流路１０（二次元ハニカム状の部分）が直接媒体導入口４に接続されている。媒体導入口４を熱媒体流路１０にこのように接続しても同様の効果が得られることが、検証により確認されている。

　［金型の製造方法］
　本実施形態における金型１の製造方法を説明する。

　金型１は、付加製造技術を用いて形成される。付加製造技術としては、３Ｄプリンタを用いた種々の手法を用いることができ、例えば、レーザ焼結法を好適に用いることができる。

　本実施形態における製造方法は、具体的には、金属粉末を所定の厚さで層状に堆積する堆積工程と、堆積工程の後、堆積された金属粉末にレーザを照射して焼結させるレーザ照射工程とを包含する。堆積工程とレーザ照射工程とを交互に繰り返し行うことによって、熱媒体流路１０を内部に含む金型１を形成することができる。

　金属粉末としては、種々の金属粉末を用いることができ、例えばマルエージング鋼やＳＫＤ６１相当鋼を好適に用いることができる。１回の堆積工程において堆積される金属粉末の厚さは、例えば２０μｍ～１００μｍである。なお、未焼成の金属粉末は、回収して再利用することが可能である。

　ここではレーザ焼結法を用いる場合を例示したが、レーザ溶融法を用いることもできる。レーザ溶融法を用いる場合、レーザ照射工程では、金属粉末は、レーザの照射により溶融する。

　既に説明したように、本発明の実施形態による金型１では、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であるので、従来の構造（例えば特許文献１に開示されている構造）に比べ、金型１内で熱媒体流路１０が占める割合を高くすることが容易である。そのため、金型１の製造に要する原材料の量を低減したり、製造に要する時間を短縮したりすることができる。

　また、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であるということは、金型１の内部がほぼ一様に肉抜き（肉盗み）されているということができる。そのため、付加製造技術による金型１の製造時（造形時）に発生する残留応力を低減できるので、反りなどの変形や亀裂の発生を抑制できるという利点も得られる。

　［他の金型への適用］
　上記の説明では、シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型（薄肉部２がシリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分である金型）１を例示したが、本発明の実施形態は、このような金型に限定されるものではない。本発明の実施形態は、薄肉部を有する金型に広く用いることができ、例えば、水冷式モーターのウォータージャケットを形成するための金型にも好適に用いることができる。また、本発明の実施形態は、薄肉部の厚さが約１０ｍｍ以下の場合に特に好適に用いることができる。

　上述したように、本発明の実施形態による金型１は、付加製造技術により形成された金型１であって、金型内部に設けられ、熱媒体が流れる熱媒体流路１０と、熱媒体が金型内部に導入される媒体導入口４と、熱媒体が金型外部に排出される媒体排出口５と、を有し、熱媒体流路１０は、二次元ハニカム状である。

　本発明の実施形態による金型１では、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であることにより、熱媒体を金型１内に均一に、且つ、乱流として流すことが可能になる。そのため、熱媒体流路１０による金型１の温度制御を好適に行うことができる。また、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であることにより、金型１内で熱媒体流路１０が占める割合を高くすることが容易である。そのため、金型１の製造に要する原材料の量を低減したり、製造に要する時間を短縮したりすることができる。さらに、熱媒体流路１０が二次元ハニカム状であるということは、金型１の内部がほぼ一様に肉抜き（肉盗み）されているということができる。そのため、付加製造技術による金型１の製造時（造形時）に発生する残留応力を低減できるので、反りなどの変形や亀裂の発生を抑制できるという利点も得られる。

　ある実施形態において、金型内部のうちの熱媒体流路１０が設けられている領域は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０によって、アレイ状に配置された複数の中実部１１に区画されており、複数の中実部１１のそれぞれは、略多角形状、略円形状または略楕円形状である。

　金型内部のうちの熱媒体流路１０が設けられている領域は、二次元ハニカム状の熱媒体流路１０によって、アレイ状に配置された複数の中実部１１に区画される。複数の中実部１１のそれぞれは、具体的には、略多角形状、略円形状または略楕円形状であり得る。各中実部１１が略多角形状、略円形状または略楕円形状のいずれであっても、熱媒体を均一に、且つ、乱流として流す効果が得られる。

　ある実施形態において、媒体導入口４側から媒体排出口５側に向かって熱媒体流路１０内を熱媒体が全体として流れる方向を第１方向Ｄ１とし、第１方向Ｄ１に略直交する方向を第２方向Ｄ２としたとき、複数の中実部１１は、第２方向Ｄ２に沿って配置された２個以上の中実部１１をそれぞれが含む複数の中実部列１１Ｃであって、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ複数の中実部列１１Ｃを構成するように配置されている。

　複数の中実部１１は、第２方向Ｄ２に沿って配置された２個以上の中実部１１をそれぞれが含む複数の中実部列１１Ｃであって、第１方向Ｄ１に沿って並ぶ複数の中実部列１１Ｃを構成するように配置され得る。

　ある実施形態において、複数の中実部列１１Ｃのそれぞれに含まれる２個以上の中実部１１は、第２方向Ｄ２に沿って所定のピッチＰで配置されており、複数の中実部列１１Ｃのうちの互いに隣接する２つの中実部列１１Ｃは、それぞれの中実部１１の第２方向Ｄ２における位置がピッチＰの略半分ずれているように配置されている。

　各中実部列１１Ｃに含まれる２個以上の中実部１１は、第２方向Ｄ２に沿って所定のピッチＰで配置されている。熱媒体を均一に流す観点からは、互いに隣接する２つの中実部列１１Ｃは、それぞれの中実部１１の第２方向Ｄ２における位置がピッチＰの略半分ずれているように配置されていることが好ましい。

　ある実施形態において、熱媒体流路１０は、第１方向Ｄ１に略平行に延びる第１部分１０ａと、第１部分１０ａの端部から第１方向Ｄ１に対して互いに対称な第３方向Ｄ３および第４方向Ｄ４に略平行にそれぞれ延びる第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃとを含む。

　熱媒体流路１０は、第１方向Ｄ１に略平行に延びる第１部分１０ａと、第１部分１０ａの端部から第１方向Ｄ１に対して互いに対称な第３方向Ｄ３および第４方向Ｄ４に略平行にそれぞれ延びる第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃとを含むことが好ましい。熱媒体流路１０がこのような第１部分１０ａ、第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃから構成されることにより、第１部分１０ａを流れる熱媒体が第１部分１０ａの端部に到達したときに第２部分１０ｂおよび第３部分１０ｃに流れようとする確率がほぼ等しくなるので、熱媒体を金型１内に均一に流すことがいっそう容易となる。

　ある実施形態において、複数の中実部１１のそれぞれは、略六角形状である。

　複数の中実部１１のそれぞれは、例えば略六角形状であり、より具体的には例えば略正六角形状である。

　ある実施形態において、金型１は、他の部分の少なくとも一部より厚さが小さい薄肉部２を含み、熱媒体流路１０は、薄肉部２内に位置する部分を含む。

　本発明の実施形態は、薄肉部２を含む金型１に好適に用いられる。薄肉部２を含む金型１では、熱媒体流路１０は、薄肉部２内に位置する部分を含むように配置される。

　ある実施形態において、金型１は、シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型であって、薄肉部２は、シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分である。

　本発明の実施形態は、シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型１に好適に用いられる。そのような金型１において、薄肉部２は、シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分であってよい。

　本発明の実施形態によると、付加製造技術により形成される金型において熱媒体流路による温度制御を好適に行うことができる。本発明の実施形態は、例えば薄肉部を有する金型に好適に用いることができる。

　１：金型、２：薄肉部、３：厚肉部、４：媒体導入口、５：媒体排出口、６：幅広部、１０：熱媒体流路、１０ａ：熱媒体流路の第１部分、１０ｂ：熱媒体流路の第２部分、１０ｃ：熱媒体流路の第３部分、１１：中実部、１１Ｃ：中実部列

Claims

　付加製造技術により形成された金型であって、
　金型内部に設けられ、熱媒体が流れる熱媒体流路と、
　前記熱媒体が金型内部に導入される媒体導入口と、
　前記熱媒体が金型外部に排出される媒体排出口と、
を有し、
　前記熱媒体流路は、二次元ハニカム状である、金型。
　金型内部のうちの前記熱媒体流路が設けられている領域は、二次元ハニカム状の前記熱媒体流路によって、アレイ状に配置された複数の中実部に区画されており、
　前記複数の中実部のそれぞれは、略多角形状、略円形状または略楕円形状である、請求項１に記載の金型。
　前記媒体導入口側から前記媒体排出口側に向かって前記熱媒体流路内を前記熱媒体が全体として流れる方向を第１方向とし、前記第１方向に略直交する方向を第２方向としたとき、
　前記複数の中実部は、前記第２方向に沿って配置された２個以上の中実部をそれぞれが含む複数の中実部列であって、前記第１方向に沿って並ぶ複数の中実部列を構成するように配置されている、請求項２に記載の金型。
　前記複数の中実部列のそれぞれに含まれる前記２個以上の中実部は、前記第２方向に沿って所定のピッチＰで配置されており、
　前記複数の中実部列のうちの互いに隣接する２つの中実部列は、それぞれの中実部の前記第２方向における位置が前記ピッチＰの略半分ずれているように配置されている、請求項３に記載の金型。
　前記熱媒体流路は、前記第１方向に略平行に延びる第１部分と、前記第１部分の端部から前記第１方向に対して互いに対称な第３方向および第４方向に略平行にそれぞれ延びる第２部分および第３部分とを含む、請求項３または４に記載の金型。
　前記複数の中実部のそれぞれは、略六角形状である、請求項２から５のいずれかに記載の金型。
　他の部分の少なくとも一部より厚さが小さい薄肉部を含み、
　前記熱媒体流路は、前記薄肉部内に位置する部分を含む請求項１から６のいずれかに記載の金型。
　シリンダブロックの少なくとも一部を形成するための金型であって、
　前記薄肉部は、前記シリンダブロックのウォータージャケットに対応する部分である請求項７に記載の金型。