JP2016203248A - ３ｄプリンタを使用した精密鋳造製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳型の製造過程において精巧な鋳型を３Ｄプリンタで製作して、クラックや割れが生じ難く且つ精密な鋳物を取り出す際にも容易に破壊可能なロストワックス法に好適な鋳型の製造方法の提供。
【解決手段】鋳物の寸法精度と加工の工数の減少及び通常の鋳造技術では不可能な形状を製作するために、樹脂製の３Ｄプリンタによって造形形状物を製作し、ロストワックス法と同様な操作によって砂状鋳型材を充填して、樹脂製３Ｄプリンタ造形形状物を形枠作りして乾燥し、その後型枠中の樹脂を熱又は溶剤にて抜きした鋳型である鋳造用空洞模型鋳型体を製作して、前記鋳型に別に溶解させたアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮、球状黒鉛鋳鉄、普通鋳鉄から選ばれた金属溶融体を流し込み鋳物を製作する３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋳型製造方法及び精密鋳物の製造方法に関するものである。樹脂用３Ｄプリンタで製作した樹脂モデルを使用した鋳型による精密鋳物製造方法に関する

金属材料を所定の部品、製品等とするために形状を付与するに際して、一般的には、機械加工、鍛造、溶接、鋳造などの方法が主に用いられている。この中でも、鋳造は、他の製法では対応できない複雑な形状を有する金属部品、金属製品であっても比較的簡単に製造することができ、その特徴から様々な特殊形状品が鋳造により作成されている。

鋳造を製法別に大きく２つに分類すると、鋳型を作成するのに使用する模型を溶出もしくは焼失させることで鋳型から除去し、その隙間の空間に金属溶湯を充填して鋳物を鋳造する方法（ロストワックス法、フルモールド法などの焼失模型法）と、模型そのものは焼失させず、鋳型から脱型（物理的に抜きとる）して鋳型形状を作成する、もしくは鋳型そのものを機械加工等により作成し、鋳物を鋳造する方法（ショウプロセス、ダイキャスト法などの非焼失模型法）である。

ロストワックス法は、模型材をワックス（ロウ）とし、金型等を用いて成形した模型にスラリー状の鋳型材を積層硬化させた後、脱ロウ（加熱溶出、焼失）し、元の模型のあった空間に金属溶湯を充填し、鋳物を作るという方法である。また、フルモールド法は、模型材を発泡スチロール等の樹脂材とし、金型成形もしくは直接加工して作成した模型を鋳型材中に埋没させ、そのまま金属溶湯を流し込み、模型を消失させながら、金属溶湯を充填していき鋳物を作成する方法である。

一方、ショウプロセスは、模型材として主にゴム材を使用し、模型材を自硬性セラミックススラリー、自硬性バインダー混練砂などの鋳型材中に埋没させ、鋳型が硬化した後、模型を脱型し鋳型形状を作成する方法である。このショウプロセスは、模型材に柔軟性があるため、ある程度のアンダーカット形状の対応は可能であるが焼失模型法には及ばない。但し、模型は寸法が安定しており、形状復元性に富むため、高い寸法精度が得られるという特徴を有している。さらに、ダイキャスト法は模型を用いず、鋳型として金型を用いる方法である。この金型は機械加工により作成されることが多いが、鋳造でも作成されることがある。このダイキャスト法によれば、鋳型は繰り返し使用することが可能で最も生産性に富む鋳造方法で、寸法安定性にも富む。但し、アンダーカット形状対応は基本的に困難である。

上記したロストワックス法、フルモールド法などの焼失模型法によれば、アンダーカット形状等の極めて複雑な形状を有する製品の場合であっても、模型そのものを作成することができれば基本的に鋳物鋳造は可能であり、形状対応自由度は最も高いが、原型となる模型そのものが外力による変形が生じやすいため、寸法が変動しやすく、製造される鋳物の精度、表面（肌）の美しさ（平滑さ）は、非焼失模型法に劣る場合が多いという問題があった。

鋳物を製造する鋳造方法には、鋳物を高い精度で製造する場合に用いられる精密鋳造方法がある。精密鋳造方法は、成形部品と同一形状の消失性模型（ワックス型）の周囲にスラリーを塗布し、その後、初層スタッコ（フラワー）を付着させ、乾燥させる。その後、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の３つの工程を繰り返し行い、鋳物の外側を覆う型（外側鋳型）を作製する（特許文献１参照）。

例えば、歯科用補綴物や装身具等の小型且つ高い寸法精度が要求される金属製品の成形には、石膏や燐酸塩を鋳型材料としたロストワックス法がよく用いられる。ロストワックス法は、製造しようとする金属製品の形態を有する原型を容易に消失する材料で作製し、適宜の位置にスプルー線を取り付けて鋳型材料すなわち埋没材で埋没し、加熱して原型を消失させて空洞を有する鋳型を製造し、その鋳型の空洞に熔融金属を注入し、鋳型を破壊して金属の成形体を取り出すものである。ロストワックス法では、原型材料として低融点のワックスや樹脂（キャストパターンレジン）、或いは光造形に用いる光硬化型樹脂が用いられる。

また、光硬化樹脂消失モデル用鋳型材料の骨材成分として、ジルコンサンド、ジルコンフラワー、熔融シリカ、珪石、ガラス繊維を粉砕したミルドファイバーの混合物を用いるものが知られている（特許文献２参照）。この鋳型材料は、ジルコンサンドおよびジルコンフラワーを骨材の主成分とする耐熱性に優れた鋳型材料の強度でミルドファイバーを添加することで高めようとしたものである。

また、繊維および耐火性充填剤を含む乾燥混合物とゾル状結合剤とを含むインベストメント鋳造用シェル鋳型に用いる混合物が知られている（特許文献３参照）。この材料は、シェル鋳型の強度向上を目的として耐火性繊維を添加する場合に十分な成形体強度とスラリーの流動性を得るためには多量のポリマーの添加が必要になる問題を回避しようとしたもので、コロイダルシリカ、エチルシリケート、イオン珪酸塩等のゾル状結合剤を用いることにより、成形体強度を向上させるための添加物が無用になる利点があるとされている。上記繊維としては、耐火性繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられている（特許文献４〜６参照）。

３Ｄプリンタによる造形では、造形モデル自体の材料であるモデル材と形状を保持するサポート材の２種類の樹脂を使用し、空間部分をサポート材で支えながら、モデル材で形状を作る。例えば、アクリル系光硬化樹脂を使用したインクジェット紫外線硬化方式では、液状のモデル樹脂に紫外線などの光を照射し、少しずつプラスチックを硬化させることで立体物を形成する。そのため、空間部分のサポート材を除去することで、造形モデルが完成する。モデル材としては、インクジェット紫外線硬化方式では、アクリル系光硬化樹脂などを使用し、熱溶解積層法方式では、ＡＢＳ樹脂などが用いられる。サポート材としては、両方式とも、アクリル系樹脂などが用いられる。造形においては、３Ｄプリンタが多く使用されているが、鋳型製造には使用されていない。

３Ｄプリンタは、製造業を中心に建築・医療・教育・先端研究など幅広い分野で普及している。実際に製品を作る前にそれぞれの部品を３Ｄプリンタで出力できるサイズに縮小して出力して、デザインの検証・機能検証などの試作に使われる。具体的には、製造分野では製品や部品などの「デザイン検討」「機能検証」などの試作やモックアップとして、建築分野ではコンペやプレゼン用の「建築模型」として、医療分野ではコンピュータ断層撮影や核磁気共鳴画像法などのデータを元にした「術前検討用モデル」として、教育分野では「モノづくり教育のツール」として、先端研究分野ではそれぞれの研究用途に合わせた「テストパーツ」「治具」などの作成用途で使用されている（特許文献７〜１０参照）。

鋳型製造において、３Ｄプリンタを使用するメリットとして、今までパソコンの画面上でしか見ることが出来なかったものが、模型ではあるが実際に完成したものを手に取ることが出来るため完成した時のイメージが非常にしやすくなることが挙げられる。その結果、実際に製作した時にも完成形のイメージが出来ており、迷うことがなくなるため、鋳型製造の作業効率がアップする。

３Ｄプリンタの目的であるより詳細な評価をするためには、ボスやリブなどの微細部分や薄肉部分の造形モデルを破損させることなく、確実にサポート材を除去する必要がある。サポート材の除去方法として、多くは、金属ヘラを用いて、手作業で大部分のサポート材を除去した後、ブラシで仕上げるなどの方法が使用されてきた。しかし、表面のサポート材を完全に除去できないばかりか、内面や小さな穴、溝、特に、袋穴状の部分のサポート材を完全に除去できなかった。また、溶剤や洗浄剤によりサポート材を除去することも考えられるが、従来の樹脂汚れ用洗浄剤では、サポート材のみならず、モデル材への影響も有り、モデル材自身を溶解するため、十分な効果を示すとは言い難いものであった。

特開２００１−１８０３３号公報 特開平０９−１９２７７８号公報 特開２００６−２４７６８５号公報 特表２００８−５３４２８６号公報 特開２００１−０３０２１５号公報 特開２００１−０７９８１８号公報 特開２０１１−５６６６号公報 特開２０１１−５６６７号公報 特開２０１１−５６６８号公報 特開２０１１−５６５８号公報

本発明の目的は、ロストワックス法、フルモールド法等焼失模型法と同程度の形状対応自由度を持つとともに、ショウプロセス、ダイキャスト法等非焼失模型法と同程度の寸法精度を実現することができる鋳型の製造方法及び該鋳型を用いた鋳物の従来の鋳造方法に変わり、３Ｄプリンタの樹脂製造形物によって精密な鋳型を提供することである。

本発明は、３Ｄプリンタ造形物のモデル材に影響が無く、造形サポート材を良好に除去可能とする３Ｄプリンタ樹脂製造形物、及びこれを用いた３Ｄプリンタ造形物、並びに、３Ｄプリンタ樹脂製造形物の製造方法を提供する。３Ｄプリンタによる樹脂製造形物は、通常の造形での表面、内面や小さな穴、溝、特に、袋穴状の部分に関しては、模型モデル材の微細部分や薄肉部分など、弱い部分を破壊することもなくなった。精密な造形物が得られた。

本発明の目的は、３Ｄプリンタを使用して造形し、ロストワックス法、フルモールド法等溶出模型法と同程度の形状対応自由度を持つとともに、ショウプロセス、ダイキャスト法等非焼失模型法と同程度の寸法精度を実現することができる樹脂製造形の鋳型の製造方法及び該鋳型を用いた鋳物の製作であって、３Ｄプリンタを使用した精密な樹脂製造形物による鋳造方法を提供することである。上記に鑑みてなされたものであって、鋳型を短時間で作成することができる鋳型製造方法及び精巧な鋳型を提供することを目的とする。

ロストワックス法において鋳型を製造するに際して、強度向上対策が何ら施されていない鋳型材料を用いると、鋳型を製造するための原型消失過程において鋳型にクラックや割れが生ずる場合があった。原型がワックスから成る場合には消失時に大量の水蒸気が発生することが、原型が樹脂から成る場合には熱膨張の不整合（樹脂の熱膨張率が鋳型材料のそれに比較して大きい）が、それぞれ原因として推定される。原型樹脂との熱膨張差が一層大きくなるので、クラックや割れが一層生じ易い。クラックが生じた鋳型を用いて鋳込みを実施すると、鋳造品にバリが発生することとなる。３Ｄプリンタにおいては上記のような問題点はなくすことを目的にしている。

これに対して、３Ｄプリンタを使用した鋳型による鋳造方法は、強度が比較的高い材料を埋没材として用い、或いは、加熱の際の昇温速度を低くする等の対策を講じたが、クラックや割れを抑制することはできなかった。また、種々の強度向上対策を施した鋳型材料を用いることが考えられるが、何れの材料を用いても、製造工程が長く且つ複雑化し、良好な鋳肌面や寸法精度が得られない等、満足できる結果は得られないのが現状である。また、金属の成形体を取り出す際には、その鋳型を容易に破壊し得ることが望まれる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳物の製造に用いる鋳型を製造する鋳型製造方法であって、鋳物に対応する３Ｄプリンタによって樹脂モデルによって造形することを有することを特徴とする。

鋳物の寸法精度と加工の工数の減少及び通常の鋳造技術では不可能な形状を製作するために、樹脂製の３Ｄプリンタによって造形形状物を製作し、ロストワックス法と同様な操作によって砂状鋳型材を充填して、樹脂製３Ｄプリンタ造形形状物を形枠作りして乾燥する、その後型枠中の樹脂を熱又は溶剤にて抜きした鋳型である鋳造用空洞模型鋳型体を製作して、前記鋳型に別に溶解させたアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮、球状黒鉛鋳鉄、普通鋳鉄から選ばれた金属材の溶融体を流し込み鋳物を製作する３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造方法である。

パソコン図面から造影された３Ｄプリンタによって精密モデル形状で、樹脂製形状物を製作するに当たり、３Ｄプリンタ造形物用樹脂材料として、アクリル系モノマーを含有する光硬化性組成物、及び熱可塑性アクリル系樹脂から選ばれる形状サポート材を用いて、３Ｄプリンタ造形物用であるモデル模型の細密造形物を鋳型として得る。

３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型の製作に用いられる鋳型材は、９４〜９８質量％の耐火砂と２〜６質量％の硬化材とからなる粉体資材であって、当該紛体１００質量部当たり、結合材を５〜３０質量部、及び起泡材を０．２〜０．８質量部の割合で含有させて、耐火砂が珪砂及び／又は石英砂であり、硬化材が２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を７０質量％以上含有するもので、結合材が水ガラス及び／又はコロイダルシリカであって、箱型枠体の中に樹脂形状の３Ｄプリンタ造形部を置き、それに前記鋳型材粉末を詰め込んで、精密鋳型形状体を形成する。

粉末状の鋳型材を３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型に注入した後、この鋳型材を硬化させ、３Ｄプリンタ造形物用樹脂成形物の鋳型造形物のみを脱型する場合において、３Ｄプリンタ樹脂製造形物の脱型方法は、前記樹脂製造形物の１６０℃以上の高温熱処理による溶融排出方法、又はシンナー系有機溶媒による溶解排出方法によって、複合模型の鋳造用空洞模型鋳型体を形成して、鋳型材内に空洞鋳型を形成させている。

３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型から製作された空洞鋳型への溶融金属の注入は、前記鋳型の鋳造用空洞模型鋳型体に、８００℃以上で溶解させたアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮、銑鉄から選ばれた金属材の溶融体を、流し込み、冷却後に型枠体の鋳型材を破砕して、鋳物形状物を取り出して、鋳物製品を製作することを特徴とする。

本発明において、鋳型材としては金属溶湯を流し込んでも耐えられる材質のものであることが必要であり、通常、セラミックス、石膏などが用いられる。一方、焼失模型又は溶出模型としては、金属溶湯の温度より低い温度で焼失もしくは溶出する材質で構成されたものであればよく、より低い温度で焼失又は溶出し得る材質からなるものほど望ましい。工業的には、ワックス（ロウ）、低融点金属等が好適に用いられる。また、脱型用模型としては、アクリル樹脂等の柔軟性を有する材質からなるものが脱型しやすく、使用が好ましい。

焼失（又は溶出）模型の成形方法としては、通常のロストワックス法と同様に、金型や樹脂型による鋳込み成形でも、型抜き、曲げによる塑性変形による成形でも、型鋳造（コンプレッション成形）のいずれの方法も採用することができる。ゴム型と焼失（又は溶出）模型とのはめ込み（複合化）に際しては、はめ込み後に相互間に隙間が生じないようにすることが高い品質の鋳物を作成するために必要である。はめ込みに当たり、相互間に隙間が存在すると、この隙間に鋳型材が入り込み、鋳物で砂かみ欠陥となる可能性が高いからである。

３Ｄプリンタが、インクジェットノズル又はヒーターを内臓した可動ノズルを使用する３Ｄプリンタであって、サポート材が、アクリル系モノマーを含有する光硬化性組成物、及び熱可塑性アクリル系樹脂から選ばれるサポート材からなり、モデル材が紫外線硬化性組成物からなり、造形工程で用いる３Ｄプリンタ造形物用液組成物の温度が、５℃〜４０℃である３Ｄプリンタ造形物の造形方法である。

樹脂造形工程を、３Ｄプリンタ造形物を３Ｄプリンタ造形物用液組成物に浸漬することにより行う、第１すすぎ処理工程を、３Ｄプリンタ造形物を酸の水溶液に浸漬することにより行う、３Ｄプリンタ造形物用現像液組成物が着色されている、３Ｄプリンタを用いてモデル材とサポート材とからなるＤプリンタ造形物を製造する３Ｄ造形工程、３Ｄ造形工程で得られた３Ｄプリンタ造形物を、３Ｄプリンタ造形物用現像液組成物で処理して前記３Ｄプリンタ造形物からサポート材を除去する現像工程、現像工程後の３Ｄプリンタ造形物を、水又は水を含有する液体で処理するすすぎ処理工程を含む、３Ｄプリンタ造形物の製造方法であった。

本発明は、３Ｄプリンタ造形物によって、精密なモデル鋳型を短時間で作成することができ、鋳物を精度よく、又効率よく製造することができるという効果を奏する。鋳型の基本形状を脱型用模型を使用し、複雑形状部位のみを溶出模型で置き換える複合模型を用いているので、アンダーカット形状等の複雑形状の部品や製品の鋳型を製造することができ、そのため、この鋳型を用いて複雑形状の部品、製品等の鋳物を鋳造することができる。

本発明によれば、３Ｄプリンタ造形物の樹脂モデル材に影響が無く、サポート材を良好に除去可能とする３Ｄプリンタ造形物を、３Ｄプリンタ造形物での精巧な鋳型の製造方法を提供できる。

鋳込み時に溶湯を流し込み易く、鋳肌面に優れた鋳造品を得ることができる。また、鋳型材料の調製時、鋳型の製造時、および鋳造時等の何れの段階においても作業の安全性が高い利点もある。また、鋳型材料が埋没材として用いられ、原型を消失させると共に埋没材を硬化させるための加熱過程において、１６０℃以上の温度で前記樹脂が溶出させられることから、前述したように鋳型のクラックや割れが好適に抑制されると共に、鋳造製品を取り出す際には鋳型材料を容易に破壊できる。

３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法の工程を示すフローチャートである。 ３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造方法鋳型製造方法の設計から鋳型までの工程の一例を示す図式フローチャートである。 ３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造方法鋳型製造方法の鋳型から鋳物製品までの工程の一例を示す図式フローチャートである。 ３Ｄプリンタでの樹脂製精密造形物を模式的に示す説明図である。 Ａ：３Ｄプリンタで製作した複雑な樹脂成型物 Ｂ：鋳物完成品

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明に係る図１は鋳型製造方法の各工程を示す説明図である。図２〜図４は各工程の関連図である。

これに対処する方法として、以下のような方法が用いられる。例えば、図１に示す複合模型の場合では、焼失（又は溶出）模型を外力でわずかに変形させ、樹脂型を流し込み、密着させることで隙間をなくすことができる。これ以外の方法としては、焼失模型の嵌合部間に粘性の低い樹脂を塗布しておき、これで隙間を充填してしまうという方法がある。

図１は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。以下、図１を用いて、鋳造方法について説明する。ここで、図１に示す処理は、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行した。本実施形態の鋳造方法は、鋳型を作製する鋳型は、鋳造を実行する毎に作製した。

パソコン図面から造影された３Ｄプリンタによって精密モデル形状で、アクリル樹脂製形状物を製作するに当たり、３Ｄプリンタ造形物用樹脂材料として、アクリル系モノマーを含有する光硬化性組成物、及び熱可塑性アクリル系樹脂から選ばれる形状サポート材を用いて、３Ｄプリンタ造形物用である精密構造体おモデル模型の細密造形物を鋳型とした。

上記によって３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型で製作されたアクリル樹脂の精密構造体の鋳型材は、９４質量％の耐火砂と６質量％の硬化材とからなる粉体資材であって、当該紛体１００質量部当たり、結合材を１０質量部、及び起泡材を０．２質量部の割合で含有させて、耐火砂が珪砂及び／又は石英砂であり、硬化材が２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を７５質量％含有させた。結合材が水ガラス及び／又はコロイダルシリカであって、箱型枠体の中にアクリル樹脂の精密構造体の３Ｄプリンタ造形部を置き、それに前記鋳型材粉末を詰め込んで、鋳型形状体を形成した。

粉末状の鋳型材を３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型に注入した後、この鋳型材を硬化させ、３Ｄプリンタ造形物用樹脂成形物の鋳型造形物のみを脱型する場合、３Ｄプリンタ樹脂製造形物の脱型方法として、前記樹脂製造形物の１６０℃以上の高温熱処理による溶融排出した。前記の溶出された複合模型の鋳造用空洞模型鋳型体を形成して、鋳型材内に空洞鋳型を形成させた。

３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型から製作された空洞鋳型への８００℃以上の溶融金属の注入は、前記鋳型の鋳造用空洞模型鋳型体に、８００℃以上で溶解させた球状黒鉛鋳鉄の溶融体を流し込み、冷却後に型枠体の鋳型材を破砕して、鋳物形状物を取り出して、鋳物製品を製作した。結果は図に示すようなものであった。非常に精巧な鋳物製品が得られた。

実施例１と同様にして鋳物製品を３Ｄプリンタの鋳型から製作された。
パソコン図面から造影された３Ｄプリンタによって精密モデル形状で、アクリル樹脂製形状物を製作するに当たり、３Ｄプリンタ造形物用樹脂材料として、アクリル系モノマーを含有する光硬化性組成物、及び熱可塑性アクリル系樹脂から選ばれる形状サポート材を用いて、３Ｄプリンタ造形物用である精密構造体おモデル模型の細密造形物を鋳型としてした。

上記によって３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型で製作されたアクリル樹脂の精密構造体の鋳型材は、９４質量％の耐火砂と６質量％の硬化材とからなる粉体資材であって、当該紛体１００質量部当たり、結合材を１０質量部、及び起泡材を０．２質量部の割合で含有させて、耐火砂が珪砂及び／又は石英砂であり、硬化材が２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を７５質量％含有させた。結合材が水ガラス及び／又はコロイダルシリカであって、箱型枠体の中にアクリル樹脂の精密構造体の３Ｄプリンタ造形部を置き、それに前記鋳型材粉末を詰め込んで、鋳型形状体を形成した。

粉末状の鋳型材を３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型に注入した後、この鋳型材を硬化させ、３Ｄプリンタ造形物用樹脂成形物の鋳型造形物のみを脱型する場合、３Ｄプリンタ樹脂製造形物の脱型方法として、前記樹脂製造形物をシンナー系有機溶媒処理により溶融排出した。前記の溶出された複合模型の鋳造用空洞模型鋳型体を形成して、鋳型材内に空洞鋳型を形成させた。

３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型から製作された空洞鋳型への８００℃以上の溶融金属の注入は、前記鋳型の鋳造用空洞模型鋳型体に、８００℃以上で溶解させた球状黒鉛鋳鉄の溶融体を流し込み、冷却後に型枠体の鋳型材を破砕して、鋳物形状物を取り出して、鋳物製品を製作した。結果は図に示すようなものであった。非常に精巧な鋳物製品が得られた。

１ ３Ｄ樹脂造形物
２ セラミックススラリー
３ セラミックス鋳型
４ 焼成炉
５ 火
６ 溶けた樹脂
７ シンナー系有機溶媒
８ 脱樹脂したセラミックス鋳型
９ 取鍋
１０ 金属溶融体
１１ 砂
１２ 鉄枠
１３ 固形化した金属溶融体
１４ ショットブラスト
１５ グラインダー
１６ 鋳物完成品
１７ ３Ｄプリンタ
１８ インクジェットヘッド
１９ ３Ｄプリンタで製作した複雑な樹脂成型物
２０ 複雑な鋳物完成品

Claims (5)

1. 鋳物の寸法精度と加工の工数の減少及び通常の鋳造技術では不可能な形状を製作するために、樹脂製の３Ｄプリンタによって造形形状物を製作し、ロストワックス法と同様な操作によって砂状鋳型材を充填して、樹脂製３Ｄプリンタ造形形状物を形枠作りして乾燥する、その後型枠中の樹脂を熱又は溶剤にて抜き出した鋳型である鋳造用空洞模型鋳型体を製作して、前記鋳型に別に溶融させたアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮、球状黒鉛鋳鉄、普通鋳鉄から選ばれた金属材の溶融体を流し込み鋳物体を製作させることを特徴とする３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法。
2. パソコン図面から造影された３Ｄプリンタによって精密モデル形状で、樹脂製形状物を製作するに当たり、３Ｄプリンタ造形物用樹脂材料として、アクリル系モノマーを含有する光硬化性組成物、及び熱可塑性アクリル系樹脂から選ばれる形状サポート材を用いて、３Ｄプリンタ造形物用である寸法１〜１０００ｍｍの大きさのモデル模型の細密造形物を鋳造鋳型用として得ることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法。
3. ３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型の製作に用いられる鋳型材は、９４〜９８質量％の耐火砂と２〜６質量％の硬化材とからなる粉体資材であって、当該紛体１００質量部当たり、結合材を５〜３０質量部、及び起泡材を０．２〜０．８質量部の割合で含有させて、耐火砂が珪砂及び／又は石英砂であり、硬化材が２ＣａＯ・ＳｉＯ_２を７０質量％以上含有するもので、結合材が水ガラス及び／又はコロイダルシリカであって、箱型枠体の中に樹脂形状の３Ｄプリンタ造形部を置き、それに前記鋳型材粉末を詰め込んで、鋳型形状体を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法。
4. 粉末状の鋳型材を３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型に注入した後、この鋳型材を硬化させ、３Ｄプリンタ造形物用樹脂成形物の鋳型造形物のみを脱型する場合において、３Ｄプリンタ樹脂製造形物の脱型方法は、前記樹脂製造形物の１６０℃以上の高温熱処理による溶融排出方法、又はシンナー系有機溶媒による溶解排出方法によって、複合模型の鋳造用空洞模型鋳型体を形成して、鋳型材内に空洞鋳型を形成させていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法。
   鋳型の製造方法。
5. ３Ｄプリンタ造形物用樹脂鋳型から製作された空洞鋳型への溶融金属の注入は、前記鋳型の鋳造用空洞模型鋳型体に、８００℃以上で溶融させたアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮、球状黒鉛鋳鉄、普通鋳鉄から選ばれた金属材の溶融体を、流し込み、冷却後に型枠体の鋳型材を破砕して、鋳物形状物を取り出して、鋳物製品を製作することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の３Ｄプリンタを使用した鋳型による精密鋳造製造方法。

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