CN112705708B - 具有多孔结构的金属造型物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明可简单地制造高密度地具备在厚度方向上贯穿的贯穿孔的具有多孔结构的金属造型物。本发明的具有多孔结构的金属造型物的制造方法具有：造型工序，其通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板(9)的多个位置供给包含树脂材料的液体(L)的步骤S130的树脂材料供给工序、使液体(L)固化的步骤S140的固化工序、和向基板(9)供给被烧结材料(M)的步骤S160的被烧结材料供给工序，从而对具有包含树脂材料且从基板(9)延伸的多个柱状结构体(50)和被烧结材料(M)的造型物(51)进行造型；步骤S210的去除工序，其去除基板(9)；步骤S230的脱脂工序，其对柱状结构体(50)进行脱脂；步骤S240的烧结工序，其对被烧结材料(M)进行烧结。

Description

具有多孔结构的金属造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有多孔结构的金属造型物的制造方法。
背景技术
一直以来，存在有具有各种各样的多孔结构、即具备在厚度方向上贯穿的贯穿孔的多孔结构的金属造型物。作为制造这样的金属造型物的方法，已知有烧结法、溶解气体浇铸法、使用脉冲激光等的加工法等制造方法。例如，在专利文献1中，作为溶解气体浇铸法而公开了一种如下的方法，即，通过在注入气体的同时向贮料腔室供给熔融了的金属并对气体压力进行控制，从而制造出具有多孔结构的金属制的造型物的方法。
但是，在专利文献1所公开的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，为了形成较细的空孔必须提高气体压力，另一方面，为了实现较高的空孔率则必须降低气体压力，从而制造出具有高密度地具备致密的空孔的多孔结构的金属造型物是较为困难的。如此，在现有的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，无法简单地制造出高密度地具备在厚度方向上贯穿的贯穿孔的金属造型物。
专利文献1：日本特开2000-239760号公报
发明内容
用于解决上述课题的本发明的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，具有：造型工序，其通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板的多个位置供给包含树脂材料的液体的树脂材料供给工序、使所述液体固化的固化工序、和向所述基板供给被烧结材料的被烧结材料供给工序，从而对具有包含所述树脂材料且从所述基板延伸的多个柱状结构体和所述被烧结材料的造型物进行造型；去除工序，其去除所述基板；脱脂工序，其对所述柱状结构体进行脱脂；烧结工序，其对所述被烧结材料进行烧结。
附图说明
图1为能够执行本发明的具有多孔结构的金属造型物的制造方法的一部分工序的具有多孔结构的金属造型物的制造装置的一个实施例的概要结构图。
图2为表示形成柱状结构体过程中的、图1的具有多孔结构的金属造型物的制造装置的一部分的概要图。
图3为本发明的一个实施例所涉及的具有多孔结构的金属造型物的制造方法的流程图。
图4为用于对本发明的一个实施例所涉及的具有多孔结构的金属造型物的制造方法进行说明的概要剖视图。
图5为表示具有通过执行本发明的一个实施例所涉及的具有多孔结构的金属造型物的制造方法而形成的具有多孔结构的金属造型物的环路热管式(Loop Heat Pipe)传热装置的概要剖视图。
具体实施方式
首先，对本发明进行概要性地说明。
用于解决上述课题的本发明的第一方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，具有：造型工序，其通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板的多个位置供给包含树脂材料的液体的树脂材料供给工序、使所述液体固化的固化工序、和向所述基板供给被烧结材料的被烧结材料供给工序，从而对具有包含所述树脂材料且从所述基板延伸的多个柱状结构体和所述被烧结材料的造型物进行造型；去除工序，其去除所述基板；脱脂工序，其对所述柱状结构体进行脱脂；烧结工序，其对所述被烧结材料进行烧结。
根据本方式，通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板的多个位置供给包含树脂材料的液体并使该液体固化从而形成柱状结构体、和向基板供给被烧结材料，从而能够简单地形成多个柱状结构体在厚度方向上延伸的造型物，并且通过对该造型物进行脱脂以及烧结从而能够简单地制造出具备与该柱状结构体的形成位置相对应且在厚度方向上贯穿的贯穿孔的具有多孔结构的金属造型物。而且，通过使用例如喷墨方式等而高密度地形成柱状结构体，从而能够形成高密度地具备贯穿孔的具有多孔结构的金属造型物。
本发明的第二方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一方式中，所述造型工序所述被烧结材料供给工序后执行向所述被烧结材料中供给包含粘结剂的液体的粘结剂供给工序。
根据本方式，通过向被供给至基板上的被烧结材料中供给包含粘结剂的液体，从而能够形成被烧结材料粘合了的造型物，并能够使烧结前的造型物的处理变得容易。
本发明的第三方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第二方式中，所述粘结剂为，在所述树脂材料供给工序中向所述基板供给的所述液体。
根据本方式，由于能够将粘结剂和在树脂材料供给工序中被供给的液体共同化，因此能够使执行本发明的具有多孔结构的金属造型物的制造方法的装置结构变得简单。
本发明的第四方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第三方式中的任意一个方式中，所述树脂材料供给工序以使所述液体作为液滴而从头喷出的方式来进行供给。
根据本方式，通过采用以使液体作为液滴而从头喷出的方式来进行供给的喷墨方式，从而能够简单且高密度地形成柱状结构体。
本发明的第五方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第四方式中的任意一个方式中，所述被烧结材料通过包含溶剂而成为膏状，在所述被烧结材料供给工序后，具有使所述被烧结材料的所述溶剂干燥的干燥工序。
根据本方式，能够使用包含溶剂的膏状的被烧结材料而简单地将被烧结材料导入基板，并通过使被烧结材料的溶剂干燥从而能够简单地形成临时固定状态的被烧结材料的结构体。
本发明的第六方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第五方式中的任意一个方式中，所述造型工序具有使通过执行所述被烧结材料供给工序而被供给至所述基板上的所述被烧结材料在执行所述树脂材料供给工序前进行振动的振动工序。
根据本方式，虽然在仅向基板供给了被烧结材料的情况下存在有被烧结材料的密度变低的情况，但是通过使供给至基板的被烧结材料进行振动，从而能够紧密地填充被烧结材料，进而能够提高金属造型物的刚性。
本发明的第七方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第六的方式中，在所述被烧结材料供给工序和所述振动工序之间的期间内，所述柱状结构体不从所述被烧结材料中突出，并且，在执行了所述振动工序后的期间内，所述柱状结构体从所述被烧结材料中突出。
根据本方式，由于振动工序前的柱状结构体不从被烧结材料中突出，因此能够抑制伴随着柱状结构体的供给而导致的柱状结构体和被烧结材料的供给部件等的碰撞。此外，由于振动工序后的柱状结构体从被烧结材料中突出，因此能够向被形成在基板上的柱状结构体上供给包含树脂材料的液体，从而能够抑制因被烧结材料残留在柱状结构体上而使柱状结构体不连续地形成的情况。
本发明的第八方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第五方式中的任意一个方式中，所述被烧结材料包含磁性粉末，在所述被烧结材料供给工序中或者所述被烧结材料供给工序后，具有产生使所述磁性粉末朝向所述基板而被吸引的磁场的磁场吸引工序。
根据本方式，通过利用所产生的磁场而朝向基板吸引包含磁性粉末的被烧结材料，从而能够对在供给了被烧结材料后在造型物内产生缝隙的情况进行抑制。
本发明的第九方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第五方式中的任意一个方式中，在所述被烧结材料供给工序中或者所述被烧结材料供给工序后，具有使所述被烧结材料朝向所述基板而被加压的加压工序。
根据本方式，通过朝向基板而对被烧结材料进行加压，从而能够以对产生缝隙的情况进行抑制的方式来供给被烧结材料。
本发明的第十方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第九方式中的任意一个方式中，在所述基板上，形成有防液膜，在所述树脂材料供给工序中，向所述防液膜上供给所述液体。
根据本方式，通过在基板上形成防液膜，从而能够较细地形成被形成在基板上的柱状结构体，并能够简单地对柱状结构体进行高密度化。
本发明的第十一方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第十方式中，所述防液膜为树脂制，在所述脱脂工序中，除了所述柱状结构体之外也对所述防液膜进行脱脂。
根据本方式，由于能够同时对柱状结构体和防液膜进行脱脂，因此能够减轻伴随着脱脂而带来的负荷。
本发明的第十二方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第十一方式中的任意一个方式中，在所述被烧结材料供给工序中，以使所述被烧结材料的自所述基板起的厚度成为所述柱状结构体的自所述基板起的长度以下的方式来对所述被烧结材料进行供给。
根据本方式，由于以使所述被烧结材料的自所述基板起的厚度成为所述柱状结构体的自所述基板起的长度以下的方式来对被烧结材料进行供给，因此即使简化或者省略后处理等，也能够将柱状结构体的形成部分设为在厚度方向上贯穿的贯穿孔。
本发明的第十三方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第十一方式中的任意一个方式中，在所述被烧结材料供给工序中，以使所述被烧结材料的自所述基板起的厚度超过所述柱状结构体的自所述基板起的长度的方式来对所述被烧结材料进行供给，在所述脱脂工序前，具有对所述被烧结材料的与配置有所述基板的面相反的面进行研磨直至露出所述柱状结构体为止的研磨工序。
根据本方式，通过对被烧结材料的与配置有基板的面相反的面进行研磨直至露出柱状结构体为止，从而能够将柱状结构体的形成部分可靠地设为在厚度方向上贯穿的贯穿孔。此外，通过在脱脂前实施研磨，从而能够抑制在贯穿孔中进行研磨而产生的被烧结材料片混入到贯穿孔中的情况。
本发明的第十四方式的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，在所述第一至第十三方式中的任意一个方式中，所述造型工序重复如下内容，即，在多次重复所述树脂材料供给工序和所述固化工序后，执行所述被烧结材料供给工序。
根据本方式，由于在多次重复进行树脂材料的供给和固化而形成预定长度的柱状结构体后供给被烧结材料，因此能够有效地制造金属造型物。
以下，参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行具体地说明。首先，使用图1以及图2来对能够执行本发明的具有多孔结构的金属造型物的制造方法的一部分工序的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1的一个实施例进行说明。另外，本说明书中的“三维造型”是指，表示形成所谓的立体造型物的动作，且也包括形成例如即使为平板状、所谓的二维形状的形状也具有厚度的形状的动作。
如由图1所表示的那样，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1具备基台2和载物台4，所述载物台4被设置为，能够通过基台2中所具备的作为驱动单元的驱动装置3从而进行向图示的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的移动、或者向以Z轴为中心的旋转方向进行驱动。而且，还具备头基座支承部6，所述头基座支承部6的一个端部被固定在基台2上，另一个端部被固定在对多个将包含树脂材料在内的液体L(参照图2)喷出的头8进行保持的头基座5上。
在此，在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1中所使用的包含树脂材料在内的液体L包含通过照射光而发生固化的光固化树脂。具有多孔结构的金属造型物的制造装置1具备照射用于将液体L固化的光的光照射部7。另外，在载物台4上，载置有被形成有具有多孔结构的金属造型物O(参照图5)的基板9。液体L被喷出到基板9上。
本实施例的基板9为，牢靠且容易制造的非磁性的金属制的基板。但是，作为基板9，能够优选使用例如陶瓷制的基板。通过使用陶瓷制的基板9，从而能够获得较高的耐热性，并且被进一步实施脱脂或烧结等的具有多孔结构的金属造型物O的与构成材料的反应性也较低，从而能够防止具有多孔结构的金属造型物O的变质。在图1以及图2中，示出了在基板9上以重复进行液体L的喷出与固化的方式而形成柱状结构体50的情况。详细而言，在图2中，示出了通过在使头8相对于载物台4而向空白箭头标记方向进行相对移动的同时向从Z轴方向观察时的相同位置喷出液体L，从而形成在Z轴方向上延伸的柱状结构体50的情况。另外，虽然在图2中示出了柱状结构体50中的、在Z轴方向上正在形成第二级的状态，但是柱状结构体50也可以由任意级构成。本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1为，将Z轴方向上的一级量作为一层而在Z轴方向上层叠多层量而形成柱状结构体50的层叠体的结构。
如由图1所表示的那样，被保持在头基座5上的各个头8通过供给管11而与液体供给单元10相连接，所述液体供给单元10具有对应于该头8的每一个的、收纳了液体L的液体收纳部10a。以此方式，通过以与各个头8相对应的方式而具备液体收纳部10a，从而能够从头基座5供给多个不同种类的液体L。使用这种结构的头基座5，能够形成具有从基板9延伸的多个柱状结构体50的造型物51(参照图4)。另外，通过在该头8上配置多个喷嘴并从多个喷嘴供给液体L，从而能够在短时间内形成高密度的柱状结构体50。
在此，本实施例的头基座5，如由图1所表示的那样，在液体供给单元10中，除了液体收纳部10a之外还具有液体收纳部10b。而且，头基座5的一部分头8通过供给管11而与液体收纳部10b相连接。液体收纳部10b收纳了使成为具有多孔结构的金属造型物O的构成材料的被烧结材料M(参照图4)的金属粒子彼此粘合的粘合剂B(参照图4)，并且成为能够从与液体收纳部10b相连接的头8喷出该粘合剂B的结构。
另外，如由图1所表示的那样，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1具备向被设置有柱状结构体50的基板9供给被烧结材料M的被烧结材料供给部20。虽然本实施例的被烧结材料供给部20为能够对被烧结材料M进行收纳以及排出的料斗，但是对于被烧结材料供给部20的结构并没有特别限定。被供给了被烧结材料M的造型物51使用作为外部装置的加热装置等来执行脱脂以及烧结。在此，优选为，随着柱状结构体50的形成而沿着基板9的轮廓部通过液体L而形成外壁部52，以免在向基板9供给被烧结材料M时被烧结材料M从基板9上溢出。此外，在载物台4中内置有磁铁4a，从而提高了在作为被烧结材料M而使用了磁性体的情况下的被烧结材料M的填充精度。
在具有多孔结构的金属造型物的制造装置1中具备控制部12，所述控制部12基于从例如未图示的个人计算机等的数据输出装置而输出的具有多孔结构的金属造型物O的造型用数据来对上述的载物台4、头基座5、头8、光照射部7以及被烧结材料供给部20等各个结构部进行控制。通过控制部12的控制，从而使载物台4、头基座5、头8、光照射部7以及被烧结材料供给部20等以联动的方式被驱动。本实施例的控制部12具备一个以上的处理器、存储装置和实施与外部的信号的输入输出的接口。而且，本实施例的控制部12通过处理器执行被读取到存储装置中的程序或命令，从而使上述各个结构部执行对具有多孔结构的金属造型物O进行制造的动作。另外，控制部12也可以不是由计算机构成，而是通过多个回路的组合而被构成。
基于来自控制部12的控制信号，从而在载物台控制器13中生成有对载物台4的移动开始与停止、移动方向、移动量、移动速度等进行控制的信号。该信号被发送给基台2所具备的驱动装置3中，从而载物台4向X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向进行移动。在头8中，基于来自控制部12的控制信号而生成液体L的喷出信号，并通过头控制器14基于所生成的喷出信号而对各个头8的驱动进行的控制，从而喷出液体L。另外，粘合剂B也和液体L同样地通过控制部12的控制而被喷出。
接下来，对优选的液体L的组成进行说明。液体L包含树脂材料。作为树脂材料，例如作为光固化树脂能够优选地使用丙烯酸树脂、异丁烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂，作为热可塑性树脂能够优选地使用ABS树脂、PC树脂、PP树脂，作为热固化性树脂能够优选地使用环氧树脂等。此外，也可以具有溶剂，作为溶剂能够优选地使用二乙二醇丁基醚醋酸酯(diethylene glycol monobutyl ether acetate)(CAS编号：124-17-4)等。另外，虽然在本实施例的金属造型物的制造装置1中，粘合剂B也成为能够喷出的结构，但是作为粘合剂B也可以使用液体L。即，即使作为粘合剂B，也能够优选地使用与液体L同样的树脂材料。
接下来，对优选的被烧结材料M进行说明。作为被烧结材料M能够优选地使用例如镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、或者包括一种以上这些金属的合金(马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼合金、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金)等混合物、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等陶瓷。此外，除了这些之外，也可以是包含丙二醇、水、丁二醇等溶剂或聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、淀粉(直链淀粉或支链淀粉)等粘合剂树脂的膏状或者是浆糊状等。
接下来，使用图3的流程图以及图4及图5来对使用上述具有多孔结构的金属造型物的制造装置1而实施的具有多孔结构的金属造型物的制造方法的一个示例进行说明。
如由图3所表示的那样，在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，首先，在步骤S110中，取得将制造的具有多孔结构的金属造型物O的数据。详细而言，例如从在个人计算机中被执行的应用程序等中，取得表示具有多孔结构的金属造型物O的形状的数据。
接下来，在步骤S120中，通过控制部12的控制，从而生成每层的数据。详细而言，在表示具有多孔结构的金属造型物O的形状的数据中，按照Z方向的造型分辨率而进行切片，并针对每个截面而生成作为位图数据的截面数据。
接下来，在步骤S130的树脂材料供给工序中，通过控制部12的控制，从而基于在步骤S120中生成的截面数据而从头8喷出包含树脂材料在内的液体L，进而在基板9上形成基于该截面数据的柱状结构体50。在此，液体L的相对于基板9的喷出位置、即柱状结构体50的形成位置为，在X轴方向以及Y轴方向这两个方向上均隔开间隔的位置、即交错配置。如果采用其他表达方式，则为在本步骤S130中，在相交叉的两个方向上在隔开间隔的同时向基板9的多个位置处供给包含树脂材料的液体L。另外，在本步骤S130中，优选为，组合外壁部52而与柱状结构体50一起形成在基板9上。
接下来，在步骤S140的树脂材料固化工序中，通过控制部12的控制，从而从光照射部7照射紫外线等光来对液体L进行固化。另外，虽然在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，由于作为树脂材料而使用了包含光固化树脂在内的液体L，因此进行从光照射部7照射光的光照射工序，但是能够根据所使用的树脂材料而采用与光照射工序不同的工序来作为固化工序。例如，在作为树脂材料而使用包含热固化性树脂在内的液体L的情况下，作为固化工序也可以采用加热工序。此外，在作为树脂材料而使用包含热可塑性树脂在内的液体L的情况下，作为固化工序也可以采用冷却工序。
然后，通过步骤S150，并通过控制部12的控制，重复进行预定层量的步骤S130和步骤S140。例如，通过重复进行五层量的、一层量的厚度被形成为10μm的柱状结构体50的造型，从而形成50μm的厚度量的柱状结构体50。即，在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，通过步骤S130的树脂材料供给工序和步骤S140的树脂材料固化工序，从而形成了具有从基板9延伸的多个柱状结构体50的造型物51的造型。图4的最上面的图表示从步骤S130至步骤S150重复进行五次而完成的、在基板9上形成多个柱状结构体50并且沿着基板9的轮廓部而形成有外壁部52的五层量的造型。另外，例如，作为柱状结构体50，也能够在柱状结构体中心间以隔开30μm以上且70μm以下的间隔的方式而形成30μm以上且50μm以下的外径的柱状结构体。
当重复进行步骤S130至步骤S150从而形成了预定层量的造型时，在步骤S160的被烧结材料供给工序中，通过控制部12的控制，从而从被烧结材料供给部20向造型中供给被烧结材料M。图4的从上数第二张图表示本步骤S160被执行，从而在造型中被供给有被烧结材料M的状态。
然后，在步骤S160的被烧结材料供给工序的执行后，在步骤S170的振动工序中，针对每个基板9而以超声波振动等而使造型进行振动。图4的从上数第三张图表示本步骤S170被执行，从而使造型被振动并被紧密地填充了被烧结材料M的状态。
接下来，在步骤S180的被烧结材料固化工序中，通过控制部12的控制。从而从头8朝向被烧结材料M喷出粘合剂B并通过该粘合剂B而使被烧结材料M固化。图4的从上数第四张图表示本步骤S180被执行，从而从头8朝向被烧结材料M喷出粘合剂B的状态。另外，虽然在本实施例中在被烧结材料固化工序中采用了从头8喷出粘合剂B而使烧结材料M固化的工序，但是被烧结材料固化工序并未被限定为这种工序。也可以替代这种工序，而采用例如从头8向被烧结材料M喷出液体L，并在之后从光照射部7照射光而使被烧结材料M固化的工序。
然后，控制部12重复进行步骤S130至步骤S190为止的各个工序，直到基于在步骤S120中生成的每层的数据的造型物51的形成结束为止。在此，图4的从上数第五张图表示进一步地从图4的自上数第四张图的状态起以重复五层量的方式执行了步骤S130至步骤S150的状态。并且，图4的最下方的图表示之后进一步地从图4的自上数第五张图的状态起执行了步骤S160以及步骤S170的状态。通过重复进行从步骤S130至步骤S190为止的各个工序，从而能够形成例如如下的造型物51，所述造型物51具有从Z轴方向进行观察时的柱状结构体50的直径与Z轴方向的柱状结构体50的长度之比即长宽比为10以上的柱状结构体50。
然后，在步骤S200的干燥工序中，使被烧结材料M中所包含的溶剂或朝向被烧结材料M喷出的粘合剂B的挥发成分挥发而使其干燥。另外，虽然在本实施例中，由于在使用包含溶剂在内的膏状的被烧结材料M的同时朝向被烧结材料M喷出了粘合剂B，因此执行本步骤S200，但是在没有使用膏状的被烧结材料M的情况或没有朝向被烧结材料M喷出粘合剂B的情况下，也能够省略本步骤S200。
接下来，在步骤S210的去除工序中将基板9去除。另外，在本步骤S210中，与基板9的去除一起也将外壁部52去除。但是，外壁部52可以不在本步骤S210中去除，也可以在后述的步骤S220的脱脂工序中和柱状结构体50一起进行脱脂。
接下来，在步骤S220的研磨工序中，对在步骤S210中去除了基板9和外壁部52的具有多孔结构的金属造型物O的结构体的上表面部进行研磨。但是，本步骤S210也能够根据被烧结材料M的供给状态等而省略。
然后，在步骤S230的脱脂工序中，在例如未图示的加热装置等中对柱状结构体50进行脱脂，通过步骤S240的烧结工序，从而在该加热装置等中对具有多孔结构的金属造型物O的结构体进行加热而执行被烧结材料M的烧结。然后，随着步骤S240的结束，从而结束本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法。另外，步骤S210的去除工序也可以根据所制造的具有多孔结构的金属造型物O的类型等而在步骤S230的脱脂工序等之后实施。
另外，通过执行步骤S240的烧结工序而使具有多孔结构的金属造型物O收缩。通过利用这样的收缩，从而能够以特别高的密度而配置贯穿孔H(参照图5)。在此，贯穿孔H随着柱状结构体50在步骤S230的脱脂工序中使之脱脂，从而被形成在形成了该柱状结构体50的位置处。另外，当在步骤S210的去除工序中没有去除外壁部52的情况下，外壁部52将在步骤S230的脱脂工序中与柱状结构体50一起被脱脂。
图5为，表示具备通过执行本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法而被形成的具有多孔结构的金属造型物O的环路热管式传热装置P的概要剖视图。由图5所表示的回路热管式传热装置P为，用于对半导体芯片等热源25进行冷却的装置。由图5所表示的环路热管式传热装置P具有底面被设置为能够与热源25进行热传导的筐体、蒸气管27、液管26和冷凝器28。在筐体内配置有具有多孔质的多孔结构的金属造型物O，蒸发室23和液室24通过贯穿孔H而连通。此时环路热管式传热装置P的底面形成蒸发室23的一部分。蒸气管27与蒸发室23和冷凝器28相连接，液管26与液室24和冷凝器28相连接。具有低密度部分21和多个柱状的高密度部分22，其中，所述低密度部分21为，以上述方式被制造出的具有多个贯穿孔H的具有多孔结构的金属造型物O。低密度部分21和高密度部分22以相连接的方式被构成。另外，也可以为在整体上具有贯穿孔的结构。
从液管26向液室24被供给的冷却水，因毛细管现象而穿过贯穿孔H并被导入到蒸发室23内。被导入至蒸发室23内的冷却水通过热源25的热，从而在蒸发室23内变成水蒸气。当在蒸发室23中冷却水变成水蒸气时，通过气化热而从热源25带走了热量。这样，由图5所表示的环路热管式传热装置P对热源25进行冷却。气化后的水蒸气穿过蒸发管而流入到冷凝器28，通过在冷凝器28内被冷却从而再次液化。贯穿孔H越是高密度，冷却水越能够有效率地在贯穿孔H中移动。此外，贯穿孔H越细小，则毛细管现象越有效率。因此，期望有一种具有高密度地具备直径较细的贯穿孔H的多孔结构的金属造型物O。
如上述那样，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法具有造型工序，所述造型工序为，通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板9的多个位置供给包含树脂材料的液体L的步骤S130的树脂材料供给工序、对液体L进行固化的步骤S140的树脂材料固化工序、和向基板9供给被烧结材料M的步骤S160的被烧结材料供给工序，从而对包含树脂材料且具有从基板9延伸的多个柱状结构体50和被烧结材料M的造型物51进行造型的工序。进一步地，具有将基板9去除的步骤S210的去除工序、对柱状结构体50进行脱脂的步骤S230的脱脂工序、和对被烧结材料M进行烧结的步骤S240的烧结工序。通过执行本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板9的多个位置供给包含树脂材料的液体L并使该液体L固化从而形成柱状结构体50的操作、和向基板9供给被烧结材料M的操作，从而能够简单地形成多个柱状结构体50在沿着Z轴方向的方向即厚度方向上延伸的造型物51。并且，能够通过对该造型物51进行脱脂以及烧结，从而简单地制造出具备与该柱状结构体50的形成位置相对应且在厚度方向上贯穿的贯穿孔H的具有多孔结构的金属造型物O。
在此，上述具有多孔结构的金属造型物的制造装置1中的头8为，以使液体L作为液滴而喷出的喷墨方式的头。即，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法在步骤S130的树脂材料供给工序中，以使液体L作为液滴而从头8喷出的方式来进行供给。以此方式，通过采用以使液体L作为液滴而从头8喷出的方式来进行供给的喷墨方式，从而能够简单且高密度地形成柱状结构体50。
在此，也可以不使用使液体L作为液滴而喷出的喷墨方式的头，而使用例如使液体L呈液柱状地被喷出的微针等来执行步骤S130的树脂材料供给工序。但是，当使用微针等来形成柱状结构体50时，从Z轴方向进行观察时的柱状结构体50的直径很难固定，而且，与使用喷墨方式的头的情况相比，很难高密度地形成柱状结构体50。因此，特别优选为，使用喷墨方式的头。
在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中所使用的被烧结材料M通过包含溶剂而成为膏状，并且在步骤S160的被烧结材料供给工序后，具有使被烧结材料M的溶剂干燥的步骤S200的干燥工序。即，通过执行本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，从而能够使用包含溶剂的膏状的被烧结材料M而简单地将被烧结材料M导入到基板9中，并通过使被烧结材料M的溶剂干燥从而能够在烧结前简单地形成临时固定状态的被烧结材料M的结构体。
在本实施例的金属造型物的制造方法中，通过重复进行从步骤S130的树脂材料供给工序到步骤S180的被烧结材料固化工序而被执行的造型工序重复执行如下操作，即，在多次重复进行了步骤S130的树脂材料供给工序和步骤S140的树脂材料固化工序之后，执行步骤S160的被烧结材料供给工序。即，在本实施例的金属造型物的制造方法中，由于在多次重复进行树脂材料的供给和固化而形成预定长度的柱状结构体50之后供给被烧结材料M，因此能够有效率地制造金属造型物O。
在此，在所述造型工序中，在步骤S160的被烧结材料供给工序后，作为粘结剂供给工序而执行步骤S180的被烧结材料固化工序，其中，所述粘结剂供给工序为，向被烧结材料M供给作为包含粘结剂的液体的粘合剂B的工序。通过向被供给至基板9的被烧结材料M供给包含粘结剂的液体，从而能够形成被烧结材料M粘合了的造型物，进而能够容易地进行烧结前的造型物的处理。
另外，在步骤S180的被烧结材料固化工序中，作为粘结剂，也可以替代供给粘合剂B而供给在步骤S130的树脂材料供给工序中被供给的液体L。由于通过作为粘结剂而使用液体L，从而能够将粘结剂与在步骤S130的树脂材料供给工序中被供给的液体共同化，因此能够使执行具有多孔结构的金属造型物的制造方法的装置结构简单。
此外，如上述那样，所述造型工序具有使通过执行步骤S160的被烧结材料供给工序而被供给至基板9的被烧结材料M在执行步骤S130的树脂材料供给工序之前进行振动的步骤S170的振动工序。虽然存在当仅将被烧结材料M供给至基板9时被烧结材料M的密度变低的情况，但是通过像本实施例这样使被供给至基板9的被烧结材料M进行振动，从而能够紧密地填充被烧结材料M，进而能够提高金属造型物O的刚性。
在此，在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，如图4的从上数第二张图以及从上数第三张图所表示的那样，步骤S160的被烧结材料供给工序以如下方式提供被烧结材料M，即，在执行步骤S170的振动工序之前成为柱状结构体50不从被烧结材料M突出的状态，并且，在执行了步骤S170的振动工序之后成为柱状结构体50从被烧结材料M突出的状态的方式。通过在使之振动前设为柱状结构体50不从被烧结材料M突出的状态，从而能够抑制伴随着柱状结构体50的供给而产生的柱状结构体50和作为被烧结材料M的供给部件的被烧结材料供给部20等的碰撞。此外，通过在使之振动后设为柱状结构体50从被烧结材料M突出的状态，从而能够向被形成在基板9上的柱状结构体50上供给包含树脂材料的液体L，并且能够抑制因在柱状结构体50上残留有被烧结材料M而使柱状结构体50不连续地形成的情况。
此外，如上述那样，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造装置1在载物台4上具备磁铁4a。并且，在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，能够使用例如不锈钢(SUS)等的包含磁性粉末的被烧结材料M。即，本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法能够表现为，被烧结材料M包括磁性粉末，并且具有磁场吸引工序，其中，所述磁场吸引工序为，在步骤S160的被烧结材料供给工序中以及步骤S160的被烧结材料供给工序后，产生使被烧结材料M的磁性粉末朝向基板9而被吸引的磁场的工序。以此方式，通过在步骤S160的被烧结材料供给工序中或者步骤S160的被烧结材料供给工序后，产生磁场而朝向基板9吸引包含磁性粉末的被烧结材料M，从而能够以对产生缝隙的情况进行抑制方式而向造型物51的造型中供给被烧结材料。另外，虽然本实施例的磁铁4a为较薄的圆柱状的磁铁，但只要使生成朝向基板9的磁力线的形状即可，磁铁的形状并未被特别限定，例如也能够使用从周围包围载物台4的环状的磁铁等。
在此，如果对优选的磁场吸引工序进行详细地说明，则例如通过使用包含平均粒径4μm的SUS粉末、作为粘合剂的PVA、和作为溶剂的丙二醇的被烧结材料M，并使用以使载物台4上的磁通密度成为大致均匀的方式而被构成的圆柱型或者环状的铁氧体磁铁或者钕磁铁，从而能够优选地执行磁场吸引工序。另外，作为载物台4或基板9，能够优选地使用非磁性的奥氏体系不锈钢或陶瓷等。
另外，也可以替代磁场吸引工序，而在步骤S160的被烧结材料供给工序中以及步骤S160的被烧结材料供给工序后，执行朝向基板9而对被烧结材料M进行加压的加压工序。这是因为，通过朝向基板9而对被烧结材料M进行加压，从而也能够抑制缝隙产生地向造型物51的造型中供给被烧结材料M。
在此，优选为，作为基板9而使用在表面上形成有防液膜的基板。这是因为，在步骤S130的树脂材料供给工序中，通过向防液膜上供给液体L，从而能够对液体L在基板9上过分扩展的情况进行抑制，并能够较细地形成被形成在基板9上的柱状结构体50，从而能够简单地使柱状结构体50高密度化。另外，通过在基板9的表面上形成防液膜，从而也能够抑制基板9和柱状结构体50的贴紧强度的下降。因此，使制造中的具有多孔结构的金属造型物O的结构体的搬运变得容易。
特别地，优选为，使用被形成有树脂制的防液膜的基板9。这是因为，在步骤S230的脱脂工序中，除了柱状结构体50之外还能够同时对该防液膜进行脱脂，因此能够减轻伴随脱脂而带来的负荷。
在本实施例的具有多孔结构的金属造型物的制造方法中，在步骤S160的被烧结材料供给工序中，以使被烧结材料M的从基板9起的厚度超过柱状结构体50的从基板9起的长度的方式而向造型物51的造型中供给被烧结材料M。但是，通过执行步骤S170的振动工序，从而成为如下状态，即，柱状结构体50在被烧结材料M的与配置有基板9的面相反的面中露出的状态。因此，在所述造型工序结束后被形成的造型物51成为柱状结构体50贯穿被烧结材料M的结构。
如果采用另一种表达方式，则为在步骤S160的被烧结材料供给工序中，以使被烧结材料M的自基板9起的厚度成为柱状结构体50的自基板9起的长度以下的方式而向造型物51的造型中供给被烧结材料M。通过采用这种方式，从而能够省略步骤S220的研磨工序等后续处理。这是因为，如果以使被烧结材料M的自基板9起的厚度成为柱状结构体50的自基板9起的长度以下的方式而向造型物51的造型中供给被烧结材料M，则即使简化或者省略这样的后续处理等，也能够将柱状结构体50的形成部分设为在厚度方向上贯穿的贯穿孔H。另外，虽然根据上述记载是显而易见的，但是“被烧结材料M的自基板9起的厚度成为柱状结构体50的自基板9起的长度以下”的判断基准时间为造型工序的结束时。
但是，在所述造型工序中的最后的重复阶段中的步骤S160的被烧结材料供给工序中，也可以在步骤S170的振动工序的执行后也以使被烧结材料M的自基板9起的厚度超过柱状结构体50的自基板9起的长度的方式来供给被烧结材料M。在该情况下，在步骤S230的脱脂工序前，在步骤S220的研磨工序中对被烧结材料M的与配置基板9的面相反的面进行研磨，直至露出柱状结构体50为止。通过这样做，从而能够将柱状结构体50的形成部分可靠地形成在厚度方向上贯穿的贯穿孔H。另外，通过在脱脂前实施研磨，从而能够抑制在贯穿孔H中进行研磨而产生的被烧结材料片混入到贯穿孔H中的情况。在此，也可以替代执行步骤S220的研磨工序，而执行将被烧结材料M的与配置有基板9的面相反的面沿着X轴方向以及Y轴方向而进行切断的切断工序。作为切断工序，例如能够通过导线放电等来执行。
本发明并不限于上述的实施例，在不脱离其主旨的范围内能够通过各种各样的结构来实现。例如，与记载于发明内容一栏内的各个方式中的技术特征相对应的实施例中的技术性特征，为了解决上述课题的一部分或者全部、或者为了实现上述效果的一部分或者全部能够适当地实施调换或者组合。此外，只要该技术性特征在本说明书中没有作为必须的特征而被说明，则能够适当删除。
符号说明
1…具有多孔结构的金属造型物的制造装置；2…基台；3…驱动装置；4…载物台；4a…磁铁；5…头基座；6…头基座支承部；7…光照射部；8…头；9…基板；10…液体供给单元；10a…液体收纳部；10b…液体收纳部；11…供给管；12…控制部；13…载物台控制器；14…头控制器；20…被烧结材料供给部；21…低密度部分；22…高密度部分；23…蒸发室；24…液室；25…热源；26…液管；27…蒸气管；28…冷凝器；50…柱状结构体；51…造型物；52…外壁部；B…粘合剂；H…贯穿孔；L…液体；M…被烧结材料；O…具有多孔结构的金属造型物；P…环路热管式传热装置。

Claims (11)

1.一种具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，具有：
造型工序，其通过重复执行在交叉的两个方向上隔开间隔的同时向基板的多个位置供给包含树脂材料的液体的树脂材料供给工序、使所述液体固化的固化工序、和向所述基板供给被烧结材料的被烧结材料供给工序，从而对具有包含所述树脂材料且从所述基板延伸的多个柱状结构体和所述被烧结材料的造型物进行造型；
去除工序，其去除所述基板；
脱脂工序，其对所述柱状结构体进行脱脂；
烧结工序，其对所述被烧结材料进行烧结，
在所述被烧结材料供给工序中，以使所述被烧结材料的自所述基板起的厚度成为小于所述柱状结构体的自所述基板起的长度的方式来对所述被烧结材料进行供给，
所述柱状结构体的表面高于被烧结材料层的表面。
2.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述造型工序在所述被烧结材料供给工序后执行向所述被烧结材料中供给包含粘结剂的液体的粘结剂供给工序。
3.如权利要求2所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述粘结剂为，在所述树脂材料供给工序中向所述基板供给的所述液体。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述树脂材料供给工序以使所述液体作为液滴而从头喷出的方式来进行供给。
5.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述被烧结材料通过包含溶剂而成为膏状，
在所述被烧结材料供给工序后，具有使所述被烧结材料的所述溶剂干燥的干燥工序。
6.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述造型工序具有使通过执行所述被烧结材料供给工序而被供给至所述基板上的所述被烧结材料在执行所述树脂材料供给工序前进行振动的振动工序。
7.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述被烧结材料包含磁性粉末，
在所述被烧结材料供给工序中或者所述被烧结材料供给工序后，具有产生使所述磁性粉末朝向所述基板而被吸引的磁场的磁场吸引工序。
8.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
在所述被烧结材料供给工序中或者所述被烧结材料供给工序后，具有使所述被烧结材料朝向所述基板而被加压的加压工序。
9.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
在所述基板上，形成有防液膜，
在所述树脂材料供给工序中，向所述防液膜上供给所述液体。
10.如权利要求9所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述防液膜为树脂制，
在所述脱脂工序中，除了所述柱状结构体之外也对所述防液膜进行脱脂。
11.如权利要求1所述的具有多孔结构的金属造型物的制造方法，其特征在于，
所述造型工序重复执行如下内容，即，在多次重复所述树脂材料供给工序和所述固化工序后，执行所述被烧结材料供给工序。
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