JP2007275992A - 金属製，プラスチック製またはセラミック製の、規則的に発泡した格子構造を有するオープンポーラスコンポーネントの製造方法及び製造装置，コアスタック、並びに、軽量オープンポーラスコンポーネント - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法に関する。本方法により、低密度と高い強度と高い剛性とを同時に備えたオープンポーラスコンポーネントを製造することができる。本方法で得られたコンポーネントは、確定された細孔寸法で規則的に発泡した格子構造を有し、必要に応じて、確定された厚みの閉じた外殻で被覆可能である。
【解決手段】コンポーネントは、液状材料を鋳造装置（０１）に鋳込むことによって製造される。ここでは、コアスタック（０４）が、鋳型（０３）内に設置され、鋳造され、取り除かれる。このコアスタック（０４）は、確定されたコア格子面（１２）を有する多次元の規則的なコア格子（０９）として設計されていて、各格子面（１２）は、規則的なコア本体（１０）からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法及び製造装置、並びに、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造に用いられるコアスタックに関する。

高い強度と高い剛性とをそなえた低密度のコンポーネントを製造するために、従来技術として、金属をガスなどの適当な発泡剤により液相下で発泡させることにより、上記の特性を持ったコンポーネントを製造する種々の方法が知られている。

しかしながら、これらの従来の方法は、発泡過程におけるガスの注入の際に、泡が、ばらついた寸法や、正確に確定できない寸法や、予測できない寸法や、好ましくない寸法で発生するという課題があった。このように、これらの方法では、その機械的特性の確認が困難なコンポーネントが製造される。また、それらの泡がコンポーネントの表面に達し、信頼性のある構造的な機能発現に欠かせない、確定された厚さの外殻（外表面）の形成を妨げてしまう。

また、非晶質の不規則的な格子構造を持つ内部鋳型（中子）を製造し、鋳造装置で鋳造される方法も周知である。この鋳造方法で用いられているコアスタックは、不規則的に互いに接続されたボールを積層することにより形成されているので、接続されたボールの内部鋳型（中子）により、内部に非晶質の確定されていない格子構造を有し、開いたまたは閉じた外殻を持つコンポーネントが製造される。この場合もまた、コンポーネント内部の不規則的な格子構造が予測不可能なため、コンポーネントの機械的特性を明確に定義することはできない。

本発明は、様々な形状を有する金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量コンポーネントを製造することができるようにした、製造方法、製造装置並びにコアスタックを提供することを目的とする。これにより、正確に確定されたコアスタックの内部格子構造により、コンポーネントの密度、剛性及び強度などの機械的必要要素が予測可能となり、また、必要に応じて、望ましい厚さの確定された外殻を形成することができる。

上記課題は、以下の［１］から［１５］の製造方法、［１６］の製造装置、［１７］のコアスタックにより解決する。
［１］液状材料を鋳造装置に注入することによって、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントを製造する方法であって、コアスタックを、鋳型内に組み付け、鋳造し、その後、前記鋳型から取り除き、ここで、前記コアスタックは、確定されたコア格子面を有する規則的な多次元のコア格子から構成され、前記の各コア格子面は、規則的なコアボディから構成されていることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［２］前記コア格子の製造において、前記コア格子面を、予め平滑化され、面に粘結剤を塗布された前記コアボディが結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合し、ここで、前記コア格子面は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディがリガメントを介して結合されて構成されていることを特徴とする、［１］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［３］前記コア格子の製造において、前記コアボディを、第一の操作により、コア格子面で互いに接続し、より好ましくは、確立された平面、屈曲面および任意の曲面のいずれかの面になるように接続し、前記コア格子を、前記各コア格子面、より好ましくは前記の面を、次々に上に重ねることによって、所望の形状に製造することを特徴とする、［１］又は［２］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［４］前記コア格子を製造する前記第一の操作時に、隣り合うコアボディを、前記コア格子面の製造のために、一括成形法で、リガメントを介して互いに結合することを特徴とする、［３］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［５］適当な結合剤と硬化法とにより、前記コア格子面を結合することを特徴とする、［２］〜［４］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［６］前記コア格子面を、有機結合物質を用いて、周知のベータセット法，コールドボックス法，ホットボックス法またはクローニング法のいずれかにより製造することを特徴とする、［１］〜［５］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［７］前記コア格子面を、硫酸マグネシウム，リン酸塩，ケイ酸塩、または、それらの混合物を含む、水溶性の無機結合物質を用いる方法により製造することを特徴とする、［１］〜［６］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［８］前記コア格子面を製造するために用いられる材料は、無機の粉末もしくは砂、より好ましくは、石英，長石，酸化アルミニウム，リフラクトリー，かんらん石，クロム鉱，粘土，カオリン，ホタル石，ケイ酸塩，ベントナイト、または、それらの混合物であることを特徴とする、［１］〜［７］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［９］前記コア格子面を製造するために用いられる材料は、塩、より好ましくは、ＮａＣｌ，ＫＣｌ，Ｋ₂ＳＯ₄、または、Ｍｇ₂ＳＯ₄であることを特徴とする、［１］〜［７］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１０］前記コア格子内の前記コアボディの直径は、１ｍｍ〜３０ｃｍであることを特徴とする、［１］〜［９］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１１］前記コア格子内の前記コアボディの直径は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、［９］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１２］前記コア格子面の一部または全体を、多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で製造し、その際、前記コア格子面を、前記多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で平滑化し、順に組み立て、据え付けることを特徴とする、［１］〜［１１］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１３］前記コア格子面を製造するのに用いられるコア格子枠を、コア製造工具内の工具、好ましくは、ロボット制御工具の一部分とし、前記コア格子の平滑化、組み立て及び据え付けを、前記コア製造工具の外部で行なうことを特徴とする、［１２］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１４］少なくとも２台のロボットを順に稼動し、第一のロボットが、前記コア製造工具内で稼動してコア製造を行い、第二のロボットが、前記コア格子の平滑化、組み立て及び据え付けを行なうことを特徴とする、［１３］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１５］注入プロセスにおいて、液状金属を、静圧によって材料溜りの高さまで鋳型に流入させ、その後、バキューム機構の生み出す真空により、前記鋳型を満たすまで前記鋳型内に引き上げることを特徴とする、［１］〜［１４］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１６］様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置であって、溶融材フィーダに接続された鋳型と、前記鋳型内に据え付けられるとともに、確定されたコア格子面を有する規則的な多次元のコア格子として設計されたコアスタックとを備え、前記の各コア格子面は、規則的なコアボディから構成されていることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置。

［１７］様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造に用いられるコアスタックであって、前記コアスタックは、確定されたコア格子面を有する規則的な多次元のコア格子として設計されるとともに、前記の各コア格子面は、規則的なコアボディからなり、前記コア格子は、予め平滑化され、面に粘結剤を塗布された前記コアボディが結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合され、前記コア格子面は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディがリガメントを介して結合されて構成されていることを特徴とする、コアスタック。

［１８］［１］〜［１５］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法により製造されることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネント。

本発明によれば、低密度で、高い強度および高い剛性をもつオープンポーラスコンポーネントを製造することができる。該コンポーネントは、確定された細孔寸法と、規則的に発泡した格子構造とを有し、必要に応じて、確定された厚みの閉じた外殻で被覆可能である。

本発明の方法、及び、本発明の方法により製造されるコンポーネントの構成を、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の鋳造装置を模式的に示した図、図２は、コアスタックの断面を模式的に示した図、図３は、本発明の方法により得られたコンポーネントの断面を模式的に示した図である。
鋳型０３を含む鋳造装置０１を図１に模式的に示す。鋳型０３内では、炉からの液状材料が、溶融材フィーダ０６を通って充填され、溶融材溜り０７を構成する。ここで、液状材料は、溶融材溜り０７の静圧のレベル（高さ）まで、鋳型０３に流し込まれる。鋳造装置０１は、鋳造されたコンポーネントを鋳型０３から取り出すために、鋳型０３が分割ジョイント０５で分割可能に構成されている。鋳型０３の内部には、コアボディ１０の集合体であるコア格子面１２から構成され、規則的なコア格子０９を形成するコアスタック０４が配置されている。また、バキューム機構０２により、バキューム排出路０８を介して、鋳型０３の内部は真空となり、それによって、液状材料はコアスタック０４内にまで引き込まれ、鋳型０３全体を充填する。

図２は、図１記載のコアスタック０４の断面を模式的に示した図である。本実施形態のコアスタック０４はコア格子０９から構成され、本実施形態のコアボディ１０は、ボール状に形成されるとともに、架橋１１を介して互いに接続されている。各コア格子面１２の架橋１１は、リガメントとして設計されていて、例えば有機結合剤を用いて、ベータセット法，コールドボックス法，ホットボックス法またはクローニング法（Ｃ法）により製造される。各コア格子面１２は、粘結剤を用いた架橋１１または粘結架橋により、互いに接するように配置されている。

図３は、コア格子０９からなるコアスタック０４に液状材料を注入することにより得られたコンポーネント１３の断面を模式的に示した図であって、各コアボディ１０の周囲に充填された材料がはっきりと見える。
以下に、本発明をより詳細に説明する。
本発明によれば、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量のオープンポーラスコンポーネント１３の製造方法において、鋳造装置０１内に液状材料を鋳込むことにより、コンポーネント１３が製造される。このために、コアスタック０４は、鋳造装置０１の鋳型０３に配置されていて、そこで、据付され、鋳造を行い、その後取り外される。コアスタック０４は、確定された（形状を規定された）コア格子面１２を有する多次元のコア格子０９として設計されていて、各格子面１２は規則的に並んだコアボディ１０からなっている。これは、本方法において、従来技術として知られている鋳造装置０１を使用することができるが、鋳型０３の内部に、規則正しく並んだコア格子０９から構成されるコアスタック０４があるという点が、従来とは異なっている。ここで、コア格子０９は、少なくともひとつのコア格子面１２から構成され、各格子面１２は、規則的な（一定形状の）コアボディ１０からなっている。本方法で製造されるコンポーネント１３の多孔度及び機械的特性は、コアボディ１０間の間隔に加え、コアボディ１０の形状，大きさ及び数により決定される。コアスタック０４は、のちに液状材料を充填され、且つ、閉じた外壁を有する鋳型０３の外壁から一定の距離をおいているので、コンポーネント１３の閉じた外殻（外表面）を形成可能である。この場合、コンポーネントの外殻厚さは、コアスタック０４と鋳型０３の外壁の距離により決まる。したがって、本方法により、肉眼で見える規則的な格子構造を形成することができ、その結果として、構成要素が肉眼で見える基本構造を有し、材料の巨視的な特性とともに、構造体に特有の利点、すなわち、低密度，高剛性及び高強度を併せ持つ。本方法は、メタ物質に特有の特性を持つコンポーネントの製造に有用である。メタ物質に特有の特性は、すなわち、原材料のパラメータによってだけでなく、コンポーネント１３の確定された巨視的な構造によっても決定される特徴的なパラメータである。

特に好適な実施形態として、予め平滑化され、各面に粘結剤を塗付されたコアボディ１０が結合剤または粘結架橋により互いに接するように、コア格子０９製造のためにリガメントを介して自由に接続された一次元のコア格子面１２が、格子をずらして（オフセットして）２層以上に結合される。コア格子０９は、ボール状や多角形やその他の形状の多量のコアボディ１０を有している。このように、コアバレルツールにより確定された格子面１２が、はじめに製造される。コア格子面１２は、大きさを自由に決定可能な、ボール状や多角形やその他の形状の多量のボディが、リガメントを介して互いに接続されていることに特徴がある。コアボディ１０は、いかなる形状でも良く、典型的なボール状から逸脱した形状でも良いし、より好ましくは、平坦化されたボール状または多角形状、または、その他の任意の方法で成形されていても良い。格子面１２は、２以上の互いに接続されたコアボディ１０からなり、平面，球面上の曲面，その他の面のいずれでも良い。したがって、コアスタック０４は、コア格子面１２より構成され、このように一層一層重ねることによって、コンポーネントを充填することができる。

原理的に、各コア格子面１２は、任意の方法で作成することができる。任意の方法で確立された平面、屈曲面および曲面のいずれかの面状にコアボディ１０を接続する第一の操作によって、各コア格子面１２を作成することは、特に有効であることがわかっている。次々にコア格子面１２を上に重ねることによって、より好ましくは、コア格子面１２を構成する面を次々に上に重ねることによって、所望の形状を有するコア格子０９が作成される。このような積層する方法により、コア格子０９を単独で、コア格子面１２の作成後に作成することが可能となる。さらに好ましくは、予めコア格子面１２を作成して、必要に応じて所望の形に切断し組み立てて、コア格子０９を作成することも考えられる。これにより、予め作成されたコア格子面１２から、より好ましくは、予め作成された面から、好適，合理的且つ迅速にコア格子０９を製造することができる。

原理的に各コア格子面１２は、第一の操作で作成することができる。しかしながら、上記のように説明した本実施例でいけば、コア格子面１２の製造のための一括成形法でリガメントにより結合されることが、隣り合うコアボディ１０にとって有効となる。リガメントを介した接続により、コア格子面１２においてコアボディ１０が確実に固定され、強固な構造を有する平面状または任意の曲面状のコア格子面１２を製造することができる。

上記の実施形態により、各コア格子面１２が形成された後、コア格子０９となるためには、互いに接続されなくてはならない。これは、任意の方法で実施されてもよいが、鋳造技術におけるコアボディの作成法として知られている適当な結合剤や硬化法により、特に容易にコア格子面１２を接続できることがわかっている。
この方法において、例えば、熱風や二酸化炭素やアミンを用いた処理、または、マイクロ波等による単なる熱処理が、例えば、コア格子面１２を互いに接続するのに適しているといえる。結合剤は、鋳造材料が鋳込まれた後、再びコンポーネント１３から除去し得るように、熱した金属やプラスチックや他のキャスタブル材料といった熱効果によって分解するもの、あるいは、水溶性のもののといった、有機，無機化合物を問わず、多種多様な鋳造用結合剤が使用可能である。

個々のコア格子面１２の製造方法は、任意の様態で具体化することができる。しかしながら、コア格子構造内のボディ１０は、例えば１０ｍｍなどの確定された大きさを持ち、格子の網目構造内で製造される。ここで、適当な鋳物砂は、例えば周知の中子砂結合剤と、適当な中子製造法により形成及び硬化されたコア格子面１２の基材とを混合可能である。個々のコア格子面１２を製造するために、有機結合剤を用いて、周知のベータセット法，コールドボックス法，ホットボックス法またはクローニング法（Ｃ法）を行なうことが、ここでは特に有効である。これらの周知の鋳型０３の製造方法により、コア格子面１２は、鋳造プロセスを特段変えることなく、容易且つコスト効率良く製造されることが可能である。

このプロセスにおいて、コア格子面１２の作成時に、硫酸マグネシウム，リン酸塩，ケイ酸塩またはそれらの混合物からなる水溶性の無機結合剤を使えば、特に好ましい。これらの無機結合剤は、複雑なコアスタック０４に組み立て可能な強固なコア格子面１２を製造するための、コスト効率が良くシンプルな方法において、非常に適している。
コア格子面１２を構成するのに使用される材料は、原則として、内部鋳型（中子）として従来より利用されてきた材料の中から、任意に選択可能である。しかしながら、コア格子面１２を製造するのには、より好ましくは、石英，長石，酸化アルミニウム，リフラクトリー，かんらん石，クロム鉱，粘土，ホタル石，ケイ酸塩，ベントナイト、もしくは、これらの混合物からなる無機の粉末もしくは砂が適していることが明らかになっている。これらの材料から、コアボディ１０が特に容易な方法で製造され、上記の中子砂結合剤で結合されて、丈夫で加工しやすいコア格子面１２が製造される。

ただし、上記材料に代えて、塩、より好ましくは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ），塩化カリウム（ＫＣｌ），硫酸カリウム（Ｋ₂ＳＯ₄）または硫酸マグネシウム（Ｍｇ₂ＳＯ₄）を、コア格子面１２の製造に用いることもできる。また、上記ミネラルに代えて、個々のコア格子面１２は、これらの塩で構成されてもよい。
コア格子０９を構成するコアボディ１０の形状と大きさは、必要に応じて選択することができる。しかしながら、コアボディ１０の大きさを、１ｍｍから３０ｃｍとするのが効果的なことがわかっている。さらに好ましくは、コアボディ１０の直径は、約５ｍｍから２０ｍｍとするのが効果的である。

個々のコア格子面１２は、硬化された後、接着剤または粘結剤で被覆、もしくは、平滑化され、各面１２のコアボディ１０が格子をずらして接するように、２層以上に積層される。コアボディ１０は、形成可能なスリッカーまたは粘結剤による架橋により、接点または接面で互いに接合される。これは任意の方法で実施できるが、コア格子面１２の一部分または全体が、多数個取りのサンドイッチ状コアバレル（multipart sandwich core barrel）内で製造される場合、特に効果的であることが明らかになっている。この場合、コア格子面１２は、このバレル内で平滑化され、組み立てられ、コアバレル内に配置される。

ここで、コア格子面１２の製造において、用いられるコア格子枠は、工具の一部、より好ましくはロボット制御工具の一部であれば好ましいことが分かっている。ロボット制御工具は、コア製造工具内に配置され、コア格子０９の平滑化、据付、設置をコア製造工具の外部で行なっている。これは、個々のコア格子面１２は、コア格子枠によりコア製造工具内で製造され、好ましくは、コア格子枠を備えるロボット制御工具により製造されるということである。これに従えば、個々のコア格子面１２は、コア製造工具から取り出され、コア格子０９の平滑化、組み立て、配置はコア製造工具の外部で行われる。

コア格子０９の製造において、製造スピードと効率を上げるために、少なくとも２つのロボットを循環（連携）させて稼動させることが効果的であることがわかっている。この場合、第一のロボットはコア製造を行うコア製造工具内で稼動し、第二のロボットは、コア格子０９の平滑化、組み立て、配置を行う。これにより、第二のロボットが、コア製造工具外で、すでに製造されたコア格子面１２を平滑化し、組み立て、配置するのと同時に、第一のロボットが、コア格子面１２を製造する。このように、コアスタック０４を製造するにあたって、最良の稼動効率と生産性が提供される。

このように製造されたコア格子スタックを、続いて、例えばチルなどの鋳型０３に配置する。後の鋳造された部分の形状と外郭厚さは、各コア格子層におけるコアボディ１０間のキャビティと、組み立てられたコア構造体と鋳型の壁との距離によって決まる。これらのキャビティを、適当な鋳造方法により、金属，プラスチック，金属合金もしくはセラミックで充填する。金属を充填する場合には、当該金属が確実に微細な中間領域まで流れ込むように、コア構造体全体を予め炉などで加熱しておくことが好ましい。

鋳造プロセスの間に、液状材料は、静圧によって鋳型の材料溜りの高さまで流れ込み、その後、バキューム機構０２により真空になった鋳型内に、鋳型が満たされるまで引き込まれることが、ここでは有効である。このように、鋳造プロセスは、２段階で行われる。液状材料は、材料溜り０７の高さまで鋳型０３に流れ込む。材料溜り０７は、炉から流入する液状材料により形成される。液状材料が静圧により鋳型０３の材料溜り０７の高さに達した後、真空ポンプによって鋳型を真空にすることにより、液状材料が鋳型内で高く引き上げられ、その結果、最終的に鋳型０３全体が液状材料で充填される。

融解した金属，プラスチックまたはセラミックが硬化すると、すべてのコア材料を、振動，ブラスト，水による洗浄のいずれかによりコンポーネント１３から除去する。このため、コンポーネントの少なくとも一つの側面を、外殻を有さないように製造する。あるいは、後から外殻の適切な箇所をドリル等で穿孔し、再び開放させる。これによって、コア材料を余すところなく、完全に除去できる。なぜならば、すべてのコア本体１０は、接着剤またはスリッカーによる架橋により、互いに連通しているからである。

このため、確定された外殻、確定された細孔寸法、および製造過程の中で繰り返し形成可能な規則的に発泡した格子構造を有するコンポーネント１３を製造することができる。このようなコンポーネント１３の製造は、従来知られていた方法では不可能であった。
上記の説明を要約すると以下の通りであるが、これに限定されるものではない。
［１］液状材料を鋳造装置（０１）に注入することによって、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントを製造する方法であって、コアスタック（０４）を、鋳型（０３）内に組み付け、鋳造し、その後、前記鋳型（０３）から取り除き、ここで、前記コアスタック（０４）は、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）から構成され、前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）から構成されていることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［２］前記コア格子（０９）の製造において、前記コア格子面（１２）を、予め平滑化され、面（１２）に粘結剤を塗布された前記コアボディ（１０）が結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合し、ここで、前記コア格子面（１２）は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディ（１０）がリガメントを介して結合されて構成されていることを特徴とする、［１］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［３］前記コア格子（０９）の製造において、前記コアボディ（１０）を、第一の操作により、コア格子面（１２）で互いに接続し、より好ましくは、確立された平面、屈曲面および任意の曲面のいずれかの面になるように接続し、前記コア格子（０９）を、前記各コア格子面（１０）、より好ましくは前記の面を、次々に上に重ねることによって、所望の形状に製造することを特徴とする、［１］又は［２］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［４］前記コア格子（０９）を製造する前記第一の操作時に、隣り合うコアボディ（１０）を、前記コア格子面（１２）の製造のために、一括成形法で、リガメントを介して互いに結合することを特徴とする、［３］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［５］適当な結合剤と硬化法とにより、前記コア格子面（１２）を結合することを特徴とする、［２］〜［４］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［６］前記コア格子面（１２）を、有機結合物質を用いて、周知のベータセット法，コールドボックス法，ホットボックス法またはクローニング法のいずれかにより製造することを特徴とする、［１］〜［５］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［７］前記コア格子面（１２）を、硫酸マグネシウム，リン酸塩，ケイ酸塩、または、それらの混合物を含む、水溶性の無機結合物質を用いる方法により製造することを特徴とする、請求項［１］〜［６］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［８］前記コア格子面（１２）を製造するために用いられる材料は、無機の粉末もしくは砂、より好ましくは、石英，長石，酸化アルミニウム，リフラクトリー，かんらん石，クロム鉱，粘土，カオリン，ホタル石，ケイ酸塩，ベントナイト、または、それらの混合物であることを特徴とする、［１］〜［７］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［９］前記コア格子面（１２）を製造するために用いられる材料は、塩、より好ましくは、ＮａＣｌ，ＫＣｌ，Ｋ₂ＳＯ₄、または、Ｍｇ₂ＳＯ₄であることを特徴とする、［１］〜［７］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１０］前記コア格子（０９）内の前記コアボディ（１０）の直径は、１ｍｍ〜３０ｃｍであることを特徴とする、［１］〜［９］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１１］前記コア格子（０９）内の前記コアボディ（１０）の直径は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、［９］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１２］前記コア格子面（１２）の一部または全体を、多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で製造し、その際、前記コア格子面（１２）を、前記多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で平滑化し、順に組み立て、据え付けることを特徴とする、［１］〜［１１］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１３］前記コア格子面（１２）を製造するのに用いられるコア格子枠を、コア製造工具内の工具、好ましくは、ロボット制御工具の一部分とし、前記コア格子（０９）の平滑化、組み立て及び据え付けを、前記コア製造工具の外部で行なうことを特徴とする、［１２］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１４］少なくとも２台のロボットを順に稼動し、第一のロボットが、前記コア製造工具内で稼動してコア製造を行い、第二のロボットが、前記コア格子（０９）の平滑化、組み立て及び据え付けを行なうことを特徴とする、［１３］に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。

［１５］注入プロセスにおいて、液状金属を、静圧によって材料溜りの高さまで鋳型に流入させ、その後、バキューム機構（０２）の生み出す真空により、前記鋳型を満たすまで前記鋳型内に引き上げることを特徴とする、［１］〜［１４］の何れか１つに記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
［１６］様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置であって、溶融材フィーダ（０６）に接続された鋳型（０３）と、前記鋳型（０３）内に据え付けられるとともに、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）として設計されたコアスタック（０４）とを備え、前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）から構成されていることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置。

［１７］様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造に用いられるコアスタックであって、前記コアスタックは、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）として設計されるとともに、前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）からなり、前記コア格子（０９）は、予め平滑化され、面（１２）に粘結剤を塗布された前記コアボディ（１０）が結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合され、前記コア格子面（１２）は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディ（１０）がリガメントを介して結合されて構成されていることを特徴とする、コアスタック。

［１８］請求項１〜１５の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法により製造されることを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネント。

本発明のコンポーネントは、「軽量で強固」及び／又は「エネルギーや音の吸収体」という一般用語に基づき、例えば、自動車製造業，鉄道製造業，航空機製造業または機械建造や機械運動学のような特性に相当する、あらゆる動体に使用可能である。また、本発明の方法で製造されたコンポーネントは、オープン型多孔（オープンポーラス）と規則正しく発泡した格子構造とによって、様々なタイプの熱交換器に特に適している。なぜなら、それは、互いに結合する二つの球形に分割されているからである。

本発明の方法の鋳造装置を模式的に示す図である。 コアスタックの構造の断面を模式的に示す図である。 本発明の方法により得られるコンポーネントの断面を模式的に示す図である。

符号の説明

０１ 鋳造装置
０２ バキューム機構
０３ 鋳型
０４ コアスタック
０５ 分割ジョイント
０６ 溶融材フィーダ
０７ 溶融材溜り
０８ バキューム排出口
０９ コア格子
１０ コアボディ
１１ 架橋
１２ コア格子面
１３ コンポーネント

Claims (18)

1. 液状材料を鋳造装置（０１）に注入することによって、様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントを製造する方法であって、
   コアスタック（０４）を、鋳型（０３）内に組み付け、鋳造し、その後、前記鋳型（０３）から取り除き、
   ここで、前記コアスタック（０４）は、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）から構成され、
   前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）から構成されている
   ことを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
2. 前記コア格子（０９）の製造において、
   前記コア格子面（１２）を、予め平滑化され、面（１２）に粘結剤を塗布された前記コアボディ（１０）が結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合し、
   ここで、前記コア格子面（１２）は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディ（１０）がリガメントを介して結合されて構成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
3. 前記コア格子（０９）の製造において、
   前記コアボディ（１０）を、第一の操作により、コア格子面（１２）で互いに接続し、より好ましくは、確立された平面、屈曲面および任意の曲面のいずれかの面になるように接続し、
   前記コア格子（０９）を、前記各コア格子面（１２）、より好ましくは前記の面を、次々に上に重ねることによって、所望の形状に製造する
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
4. 前記コア格子（０９）を製造する前記第一の操作時に、隣り合うコアボディ（１０）を、前記コア格子面（１２）の製造のために、一括成形法で、リガメントを介して互いに結合する
   ことを特徴とする、請求項３記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
5. 適当な結合剤と硬化法とにより、前記コア格子面（１２）を結合する
   ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
6. 前記コア格子面（１２）を、有機結合物質を用いて、周知のベータセット法，コールドボックス法，ホットボックス法またはクローニング法のいずれかにより製造する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
7. 前記コア格子面（１２）を、硫酸マグネシウム，リン酸塩，ケイ酸塩、または、それらの混合物を含む、水溶性の無機結合物質を用いる方法により製造する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
8. 前記コア格子面（１２）を製造するために用いられる材料は、無機の粉末もしくは砂、より好ましくは、石英，長石，酸化アルミニウム，リフラクトリー，かんらん石，クロム鉱，粘土，カオリン，ホタル石，ケイ酸塩，ベントナイト、または、それらの混合物である
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
9. 前記コア格子面（１２）を製造するために用いられる材料は、塩、より好ましくは、ＮａＣｌ，ＫＣｌ，Ｋ₂ＳＯ₄、または、Ｍｇ₂ＳＯ₄である
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
10. 前記コア格子（０９）内の前記コアボディ（１０）の直径は、１ｍｍ〜３０ｃｍである
    ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
11. 前記コア格子（０９）内の前記コアボディ（１０）の直径は、５ｍｍ〜２０ｍｍである
    ことを特徴とする、請求項９記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
12. 前記コア格子面（１２）の一部または全体を、多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で製造し、その際、前記コア格子面（１２）を、前記多数個取りのサンドイッチ状コアボックス内で平滑化し、順に組み立て、据え付ける
    ことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
13. 前記コア格子面（１２）を製造するのに用いられるコア格子枠を、コア製造工具内の工具、好ましくは、ロボット制御工具の一部分とし、
    前記コア格子（０９）の平滑化、組み立て及び据え付けを、前記コア製造工具の外部で行なう
    ことを特徴とする、請求項１２記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
14. 少なくとも２台のロボットを順に稼動し、
    第一のロボットが、前記コア製造工具内で稼動してコア製造を行い、第二のロボットが、前記コア格子（０９）の平滑化、組み立て及び据え付けを行なう
    ことを特徴とする、請求項１３記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
15. 注入プロセスにおいて、液状金属を、静圧によって材料溜りの高さまで鋳型に流入させ、その後、バキューム機構（０２）の生み出す真空により、前記鋳型を満たすまで前記鋳型内に引き上げる
    ことを特徴とする、請求項１〜１４の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法。
16. 様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置であって、
    溶融材フィーダ（０６）に接続された鋳型（０３）と、
    前記鋳型（０３）内に据え付けられるとともに、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）として設計されたコアスタック（０４）とを備え、
    前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）から構成されている
    ことを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネントの製造装置。
17. 様々な形状の金属製，金属合金製，プラスチック製またはセラミック製の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造に用いられるコアスタックであって、
    前記コアスタックは、確定されたコア格子面（１２）を有する規則的な多次元のコア格子（０９）として設計されるとともに、前記の各コア格子面（１２）は、規則的なコアボディ（１０）からなり、
    前記コア格子（０９）は、予め平滑化され、面（１２）に粘結剤を塗布された前記コアボディ（１０）が結合剤または粘結架橋により互いに接するように、格子をずらして２層以上に結合され、
    前記コア格子面（１２）は、ボール状，多角形またはその他の形状に形成され、自由に大きさを決定可能な多量の前記コアボディ（１０）がリガメントを介して結合されて構成されている
    ことを特徴とする、コアスタック。
18. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の軽量オープンポーラスコンポーネントの製造方法により製造される
    ことを特徴とする、軽量オープンポーラスコンポーネント。

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