JP2018031037A - 金属部材の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サポート部材を容易に除去することができる金属部材の成形方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る金属部材１の成形方法は、中空部材１０を３Ｄプリンタにより製造する際に、中空部材１０の内面と接続する中空部サポート２１と、中空部サポート２１の一端から中空部材１０の入り口に向かって、中空部材１０の内面１４と離間して延びる除去アーム部２２と、を中空部材１０の形成と同時に形成する。中空部材１０は中空部１１を有している。サポート部材２０は、中空部サポート２１及び除去アーム部２２を含んでいる。【選択図】図１

Description

本発明は、金属部材の成形方法に関するものであり、例えば、３次元造形装置、いわゆる３Ｄプリンタを用いた金属部材の成形方法に関する。

金属粉末や光硬化性樹脂等の原料に光ビームを照射し、３次元形状の部材を造形する３Ｄプリンタの構成が特許文献１に開示されている。具体的には、原料層の所定領域に光ビームを照射し、選択的に溶融凝固をさせて造形層を繰り返し形成することにより、多数の造形層が積層一体化された３次元形状の部材を製造する。

特開平０８−０２５４８７号公報

３Ｄプリンタにおいて中空部材を製造する場合には、中空部分にサポート部材を配置し、中空部材の造形後にサポート部材を、工具を使って捩り取ることによって中空部材を製造することが考えられる。

しかしながら、複雑な中空部材の形状の場合には、サポート部材を捩りとるための工具が入らず、サポート部材の除去が困難となる事がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、サポート部材を容易に除去することができる金属部材の成形方法を提供する。

本発明の一態様に係る金属部材の成形方法は、中空部材を３Ｄプリンタにより製造する際に、前記中空部材の内面と接続する中空部サポートと、前記中空部サポートの一端から前記中空部材の入り口に向かって、前記中空部材の前記内面と離間して延びる除去アーム部と、を前記中空部材の形成と同時に形成する。このような構成によって、サポート部材を容易に除去することができる。

本発明により、サポート部材を容易に除去することができる金属部材の成形方法を提供する。

実施形態１に係る金属部材の成形方法において、中空部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、下面図である。 実施形態１に係る金属部材の成形方法において、サポート部材を例示した斜視図である。 比較例１に係る金属部材の成形方法において、オーバーハング部及びサポート部材の成形方法を例示した斜視図である。 比較例２に係る金属部材の成形方法において、中空部材及びサポート部材を例示した斜視図である。 実施形態２に係る金属部材の成形方法において、中空部材及びサポート部材を例示した斜視図ある。 実施形態３に係る金属部材の成形方法において、中空部材及びサポート部材を例示した斜視図ある。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施形態１）
実施形態１に係る金属部材の成形方法を説明する。本実施形態は、例えば、３次元造形装置（３Ｄプリンタ）による金属部材の成形方法である。金属部材は、例えば、中空部材及びサポート部材を含んでいる。まず、中空部材を含む金属部材の構成を説明する。続いて、金属部材の成形方法、さらに、サポート部材の除去方法も説明する。その後、比較例１及び比較例２を説明する。そして、比較例１及び比較例２と対比させて、実施形態１の効果を説明する。まず、金属部材の構成を説明する。

図１は、実施形態１に係る金属部材の成形方法において、中空部材及びサポート部材を例示した図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、下面図である。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属部材１の成形方法においては、中空部材１０とともに、中空部材１０を支持するサポート部材２０を形成する。図１（ａ）では、図が煩雑にならないように、中空部材１０を一点鎖線で示し、サポート部材２０を実線または点線で示している。図１（ｂ）では、ベースプレート３０を省略している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、中空部材１０は、例えば、中空部１１を有するＵ字管の形状をしている。中空部材１０には、開口１２が形成されている。開口１２は、中空部材１０の外面１３に形成されている。開口１２は、例えば、Ｕ字管の両端に形成されている。中空部１１は、中空部材１０の開口１２から中空部材１０の内部につながって形成されている。すなわち、中空部１１は、中空部材１０の内部に拡がった中空の空間となっている。開口１２を中空部１１の入り口ともいう。中空部１１に接している中空部材１０の内部の面を、内面１４という。中空部１１は、Ｕ字管の両端の開口１２から延びて内部で連通している。中空部１１は、中空部材１０の内部で湾曲してもよい。この場合には、中空部１１における湾曲した奥の部分には、工具等を差し込むことが困難となる。

図１（ａ）に示すように、中空部材１０を含む金属部材１を３Ｄプリンタで形成する場合には、中空部材１０及び中空部材１０を支持するサポート部材２０をベースプレート３０（台座ともいう）上に形成する。ここで、ベースプレート３０の上面に直交する方向をＺ軸方向とする。＋Ｚ軸方向を上方とする。ベースプレート３０の上面に平行な面内の一方向をＸ軸方向、一方向に直交する方向をＹ軸方向とする。例えば、Ｕ字管形状をした中空部材１０の２つの端部を結ぶ方向をＹ軸方向とする。ベースプレート３０の上面は、例えば、水平面である。

Ｕ字管形状をした中空部材１０の２つの端部に形成された開口１２を、ベースプレート３０の上面に対向させるように中空部材１０を形成する。すなわち、Ｕ字を上下逆にした状態で、ベースプレート３０上に形成する。そうすると、中空部材１０は、ベースプレート３０の上方にオーバーハング部１５を有するようになる。

オーバーハング部１５とは、中空部材１０において、外面１３または内面１４が水平面に対して所定の角度以下、例えば、３０°以下となる部分であり、金属部材１の３Ｄプリンタによる成形過程において、サポート部材２０により下方から支持することが必要な部分である。

例えば、Ｕ字管形状のＵ字を逆にした状態でベースプレート３０に中空部材１０を形成する場合には、上方に位置する湾曲部分が、オーバーハング部１５となっている。中空部材１０を３Ｄプリンタにより形成する場合には、オーバーハング部１５を支持するサポート部材２０を必要とする。本実施形態では、中空部材１０の中空部１１にサポート部材２０を形成する。これにより、中空部１１の上方に位置するオーバーハング部１５を支持することができる。なお、中空部１１の下方に位置するオーバーハング部１５を支持するために、オーバーハング部１５とベースプレート３０との間にサポート部材３７も形成している。

図２は、実施形態１に係る金属部材１の成形方法において、サポート部材２０を例示した斜視図である。図１（ａ）、（ｂ）及び図２に示すように、サポート部材２０は、中空部材１０の中空部１１に形成されている。サポート部材２０は、中空部１１の形状に沿って湾曲した棒状となっている。したがって、棒状のサポート部材２０の中心軸も、中空部１１に沿って湾曲している。サポート部材は、Ｕ字を逆にした形状となっている。サポート部材２０は、例えば、中実の構造となっている。

サポート部材２０には、溝２３が形成されている。溝２３は、例えば、サポート部材２０の側面に形成されている。溝２３は、側面において、中心軸に沿って延びるように形成されている。溝２３は、中心軸に直交した断面を見ると、周囲から中心軸に向かって１本または複数本形成されている。溝２３により、サポート部材２０を中心軸に沿って複数個に分割することができる。これにより、サポート部材２０の除去を容易にすることができる。例えば、溝２３を４本形成し、サポート部材２０を４分割できるようにしてもよい。

サポート部材２０は、例えば、中空部サポート２１及び除去アーム部２２を含んでいる。中空部サポート２１は、中空部１１の上方に位置するオーバーハング部１５を支持するように形成され、中空部材１０の内面１４に接続する部分を有している。例えば、中空部材１０の内面１４に接続する部分は、中空部サポート２１の上面２１ａ及び下面２１ｂである。中空部サポート２１は、総形の形状、すなわち、中空部サポート２１の上面２１ａ及び下面は、中空部材１０の内面１４の形状に合わせた形状となっている。

中空部サポート２１の上面２１ａ及び下面２１ｂと、中空部材１０の内面１４との間には、隙間２５（ギャップともいう）が設けられてもよい。隙間２５は、金属部材１の原料である金属粉末を、未溶融・未凝固のままで含んでいる。したがって、中空部サポート２１は、中空部材１０の内面１４と金属粉末を介して接続されている。隙間２５の間隔は、例えば、０．３〜０．８ｍｍである。例えば、隙間２５の間隔は、０．８ｍｍである。

なお、各部材と、水平面との角度の関係により、隙間２５の一部または隙間２５の全体に、アンカー膜（図示せず）を設け、中空部サポート２１を、中空部材１０の内面１４に接合させてもよい。アンカー膜は、例えば、ハニカム構造またはハニカム構造以外の任意の構造としてもよい。中空部サポート２１と、中空部材１０の内面との間に、隙間２５またはアンカー膜を形成することにより、サポート部材２０の除去を容易にすることができる。

中空部サポート２１の上面２１ａまたは下面２１ｂに溝２８が形成されてもよい。これにより、中空部サポート２１を内面１４から容易に引き剥がすことができる。

除去アーム部２２は、中空部サポート２１の一端２１ｃから中空部材１０の開口１２（入り口）に向かって延びている。中空部材１０がＵ字管の形状をしている場合には、除去アーム部２２の一端２２ａ側は、湾曲して中空部サポート２１の一端２１ｃに接続している。除去アーム部２２の他端２２ｂ側は、ベースプレート３０の上面に直交するように延びている。除去アーム部２２の他端２２ｂは、ベースプレート３０に図示しないサポート部材または上述のアンカー膜を介して接合している。これにより、サポート部材２０をベースプレート３０から容易に除去することができる。

除去アーム部２２の他端２２ｂ近傍には、孔２４が形成されている。孔２４に工具等を嵌合させることにより、工具等によるサポート部材２０の除去を容易にすることができる。孔２４の形状は角孔に限らないが、オーバーハング部を含まない形状が好ましい。

除去アーム部２２は、中空部材１０の内面１４と離間している。例えば、除去アーム部２２は、一端２２ａから他端２２ｂに渡って、中空部材１０の内面１４と一定の間隔を空けて形成されている。

次に、金属部材１の成形方法を説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、まず、ベースプレート３０を準備する。ベースプレート３０は、例えば、板状の部材である。次に、ベースプレート３０上に金属部材の原料となる金属粉末を層状に敷き詰める。金属粉末は、例えば、マルエージング鋼、インコネル７１８等である。リコータ（すじ切り）を用いてベースプレート３０上に金属粉末を薄く、例えば、０．０４ｍｍの厚さの層状にして緻密に敷き詰める。そして、ベースプレート３０上に敷き詰めた金属粉末層の所定領域に光ビームを照射し、選択的に溶融・凝固させた造形層を形成する。

溶融・凝固させた造形層には、中空部材１０及びサポート部材２０のうちの少なくともいずれか１つの部材の断面形状が形成される。溶融・凝固させる部分は、ＳＴＬ形式の３Ｄデータをもとに、３Ｄプリンタにより制御する。溶融・凝固させない部分には、原料の金属粉末が残留する。

次に、造形層及び未溶融・未凝固の金属粉末上に、金属粉末を敷き詰める。そして、所定領域に光ビームを照射して造形層を形成する。このように、金属粉末の敷き詰め、及び、光ビームの照射を繰り返して造形層を積層させる。数十ミクロン単位で上方に造形層を積み上げる。所定の高さまで造形層を積み上げる。造形層を繰り返し形成することによって、中空部１１を有する中空部材１０を、中空部材１０を支持するサポート部材２０と共に造形する。

次に、サポート部材２０の除去方法を説明する。まず、未溶融・未凝固の金属粉末をベースプレート３０上の中空部材１０及びサポート部材２０から払い出す。次に、中空部材１０及びサポート部材２０をベースプレート３０から切り離す。例えば、ベースプレート３０の上面に沿ってバンドソー（平鋸）を配置させる。そして、バンドソーを、ベースプレート３０の上面に沿って移動させる。これにより、一体形成された中空部材１０及びサポート部材２０をベースプレート３０から切り離す。次に、中空部材１０からサポート部材２０を分離除去する。例えば、把持用のペンチでサポート部材２０の除去アーム部２２を把持して引き剥がす。または、除去アーム部２２の孔２４に工具等を嵌合させて引き剥がす。中空部材１０に接続または接合していた全てのサポート部材２０を切り離す。このようにして、中空部材１０が製造される。

次に、本実施形態の効果を説明する前に、比較例１及び比較例２を説明する。その後、比較例１及び比較例２と対比させて、本実施形態の効果を説明する。

図３は、比較例１に係る金属部材１００の成形方法において、オーバーハング部１１５及びサポート部材１２０の成形方法を例示した斜視図である。図３に示すように、比較例１に係る金属部材１００は、オーバーハング部１１５を含んでいる。したがって、金属部材１００の製造過程において、オーバーハング部１１５を形成するとともに、オーバーハング部１１５を支持するサポート部材１２０を同時に形成する。なお、図３では、金属部材１００におけるオーバーハング部１１５を含む部分のみが図示されており、金属部材１００における他の部位については省略されている。

図３に示すように、金属部材１００の３Ｄプリンタによる製造方法でも、ベースプレート１３０上における金属粉末の敷き詰め、光ビームの照射を繰り返して造形層を積層させる。溶融・凝固させる部分は、ＳＴＬ形式の３Ｄデータをもとに、３Ｄプリンタにより制御する。造形層を繰り返し形成することによって、オーバーハング部１１５を、オーバーハング部１１５を支持するサポート部材１２０と共に形成する。サポート部材１２０は、例えば、上方に延びた中空のハニカム構造を有している。サポート部材１２０は、ベースプレート１３０と、オーバーハング部１１５との間に形成される。

サポート部材１２０の除去は、実施形態１と同様の以下の手順により実施される。すなわち、未溶融・未凝固の金属粉末の払い出し、オーバーハング部１１５を含む金属部材１００のベースプレート１３０からの切り離し、オーバーハング部１１５からのサポート部材１２０の分離除去の順に行われる。サポート部材１２０の分離除去は、例えば、把持用のペンチでサポート部材１２０を把持して引き剥がすことにより行われる。

比較例１に係る金属部材１００の成形方法では、サポート部材１２０をハニカム構造とし、除去作業を容易にしている。しかしながら、比較例１の成形方法では、中空部を有する中空部材の場合に、中空部の上方に位置するオーバーハング部１１５を支持する内部サポート１３７が内部に詰まった状態でしか焼成できず除去が困難である。

次に、比較例２を説明する。図４は、比較例２に係る金属部材２００の成形方法において、中空部材２１０及びサポート部材２２０を例示した斜視図である。図４に示すように、比較例２に係る金属部材２００は、中空部２１１を有する中空部材２１０を含んでいる。図４に示すように、金属部材２００の成形方法の説明のために、中空部材２１０の底面２１０ａに直交する方向をＺ軸方向とする。図４においては、ベースプレートを省略している。

中空部２１１は、例えば、中心軸がＸ軸方向に延びた円柱の形状となっている。中空部２１１の上方には、オーバーハング部２１５が形成されている。なお、図４では、中空部材２１０におけるオーバーハング部２１５を含む部分のみが図示されており、金属部材２００における他の部位については省略されている。

中空部２１１の内部には、サポート部材２２０が設けられている。サポート部材２２０は、例えば、中実の構造とされている。サポート部材２２０は、例えば、総形隙間支持サポート部材である。総形隙間支持サポート部材は、中空部２１１の内面２１４と接続する部分を、内面２１４の形状に合わせた形状としている。例えば、サポート部材２２０は、上面２２０ａ及び下面２２０ｂが、中空部２１１の内面２１４に嵌合する曲面を有しており、全体として略直方体の形状となっている。

サポート部材２２０は、オーバーハング部２１５の下方に配置されている。そして、サポート部材２２０の上面２２０ａと、中空部材２１０の内面２１４との間には、隙間２２５が設けられている。隙間２２５は、未溶融・未凝固の金属粉末を含んでいる。サポート部材２２０は、金属粉末を含む隙間２２５を介してオーバーハング部２１５を支持している。サポート部材２２０の＋Ｙ軸方向側及び−Ｙ軸方向側は中空のままとなっている。サポート部材２２０の下面２２０ｂと、中空部材２１０の内面２１４との間にも隙間２２５が設けられている。

隙間２２５の間隔は、例えば、０．３〜０．８ｍｍである。隙間２４０の一部には、例えば、ハニカム構造もしくはハニカム構造以外の任意の構造のアンカー膜２１６が形成されている。

図４に示すように、サポート部材２２０には、Ｘ軸方向に垂直な面で構成された溝２２３が形成されている。これにより、サポート部材２２０を溝２２３で分割して容易に引き剥がすことができる。また、開口２１２に露出したサポート部材２２０の−Ｘ軸側の面には、孔２２４が設けられている。孔２２４に工具等を嵌合させることにより、サポート部材２２０を容易に引き剥がすことができる。

本比較例に係る金属部材２００の成形方法は、金属部材２００が中空部材２１０を含むこと、及び、オーバーハング部２１５を支持するサポート部材２２０を中空部材２１０とともに形成すること以外は、比較例１と同様である。すなわち、金属粉末の敷き詰め、及び、光ビームの照射を繰り返して造形層を積層させる。溶融・凝固させる部分は、ＳＴＬ形式の３Ｄデータをもとに、３Ｄプリンタにより制御する。

サポート部材２２０の除去は、比較例１と同様の以下の手順により実施される。すなわち、未溶融・未凝固の金属粉末の払い出し、オーバーハング部２１５を含む中空部材２１０のベースプレート（図示せず）からの切り離し、中空部材２１０からのサポート部材２２０の分離除去の順に行われる。サポート部材２２０の分離除去は、例えば、把持用のペンチでサポート部材２２０を把持して引き剥がす。または、サポート部材２２０の孔２２４に工具等を嵌合させて引き剥がす。例えば、サポート部材２２０を溝２２３で分割して小さな断片として引き剥がす。中空部材２１０に接続または接合した全てのサポート部材２２０を切り離すことにより、中空部材２１０が製造される。

本比較例では、中空部２１１の上方に位置するオーバーハング部２１５を、中空部２１１の内部に形成されたサポート部材２２０により支持している。中空部２１１に形成されたサポート部材２２０は、開口２１２から工具等が届く範囲に形成されている。よって、中空部２１１に工具等を差し込んで、サポート部材２２０を捩り、容易に引き剥がすことができる。

しかしながら、開口２１２から工具等が届かない範囲に形成されたサポート部材２２０には、工具等による打撃や捩りを加えることができない。また、中空部２１１が開口２１２から湾曲し、開口２１２から工具等が届かない範囲に位置するサポート部材２２０には、工具等による打撃や捩りを加えることができない。したがって、そのような位置に形成されたサポート部材２２０を除去することができない。したがって、比較例２においては、中空部材２１０を分割して成形し、その後、溶接で接合する。そのため、接合工程を要することとなる。

次に、本実施形態の金属部材１の成形方法の効果を説明する。本実施形態に係る金属部材１の成形方法では、中空部材１０を含む金属部材１を３Ｄプリンタにより製造する際に、中空部材１０の内面１４と接続または接合する中空部サポート２１と、中空部サポート２１の一端２１ｃから中空部材１０の入り口に向かって、中空部材１０の内面１４と離間して延びる除去アーム部２２と、を中空部材１０の形成と同時に形成する。これにより、工具等を差し込むことが困難な中空部１１の奥にサポート部材２０を形成することができる。よって、中空部１１の奥にオーバーハング部１５を有する中空部材１０を一体成型することができる。

また、除去アーム部２２は、中空部サポート２１の一端から中空部１１の入り口に向かって延び、入り口から工具等が届く範囲まで延びるように設けられている。よって、中空部１１の奥の工具等が届かない部分に、サポート部材２０が設けられていても、除去アーム部２２を使って、サポート部材２０を容易に除去することができる。

サポート部材２０には溝２３が形成されているので、サポート部材２０を分割して除去することができる。よって、開口１２が小さい場合でも、サポート部材２０を容易に除去することができる。

また、中空部サポート２１と中空部材１０の内面１４との間に隙間を形成している。隙間２５の一部には、アンカー膜を形成することもできる。よって、隙間２５及びアンカー膜により、サポート部材２０を中空部材１０から容易に引き剥がすことができる。中空部材１０の内面１４に接続または接合する面に溝２８を形成することにより、引き剥がしをさらに容易にすることができる。

中空部材１０及びサポート部材２０を一体成型することができる。よって、中空部材２１０を分割して成形し、その後、溶接で接合する必要がない。これにより、接合工程を必要としない。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る金属部材２の成形方法を説明する。本実施形態の中空部材１０は箱状、例えば、直方体状であり、内部に中空部１１を有している。本実施形態でも、中空部材１０と、サポート部材２０とを同時に形成する。まず、金属部材２の構成を説明する。

図５は、実施形態２に係る金属部材２の成形方法において、中空部材１０及びサポート部材２０を例示した斜視図ある。図５に示すように、本実施形態の中空部材１０は、直方体状の中空部材１０である。なお、中空部材１０は、直方体状に限らない。例えば、立方体、平行六面体等の箱状のものでもよい。中空部材１０の内部は中空部１１となっている。中空部１１も直方体状となっている。中空部材１０を３Ｄプリンタで成形する場合には、中空部材１０を構成する各側面１６の、ベースプレート３０に対する角度θ１及びθ２を所定の角度、例えば、３０°以上となるように形成する。

例えば、直方体の一つの側面１６ａを構成する辺のうち、２辺を辺１８ａ及び辺１８ｂとし、辺１８ａ及び辺１８ｂに挟まれる頂点を、頂点１７ａとする。このとき、図５に示すように、側面１６ａをベースプレート３０に平行に置いた状態から、中空部材１０を、辺１８ａを回転軸にして傾斜させ、さらに、辺１８ｂを回転軸にして傾斜させる。このようにして、各側面１６を、ベースプレート３０に対して所定の角度で傾斜するような配置で、中空部材１０をベースプレート３０上に形成する。ここで、ベースプレート３０の上面に直交する方向をＺ軸方向としたＸＹＺ直交座標軸系を導入し、＋Ｚ軸方向を上方とする。頂点１７ａを、最も下方の頂点にする。なお、頂点１７ａと対角の位置にある頂点１７ｂは、最も上方の頂点となる。頂点１７ｂを含む側面１６ｂの中央には、開口１２が形成されている。

このような配置で中空部材１０を形成することにより、形状的には、オーバーハング部１５となる部分が形成されない。よって、中空部１１にサポート部材２０が不要のようにも思われる。

しかしながら、実際上は、頂点１７ｂを含む部分であって、中空部１１の上方に位置する角部の部分（以下、天井部１９という）を支持するサポート部材２０が必要となる。ここで、天井部１９は、中空部１１の天井に相当する位置に形成されている。

直方体状の中空部１１の角部の内面１４には、曲線部（Ｒ部）が設けられている。よって、天井部１９の下面の内面１４におけるＲ部は、３Ｄプリンタによる加熱時に、過熱による熱ダレで、変形及び崩れを起こすことがある。したがって、天井部１９を支持するサポート部材２０を形成する。そして、天井部１９をサポート部材２０で支持することにより、変形及び崩れを抑制することができる。

本実施形態では、サポート部材２０は、棒状の中空部サポート２１及び棒状の除去アーム部２２を有している。中空部サポート２１は、Ｚ軸方向に延びた棒状である。中空部サポート２１の上面２１ａは、天井部１９の下面の内面１４に、金属粉末を含む隙間２５を介して接続している。中空部サポート２１は、天井部１９を支持している。中空部サポート２１の下面２１ｂは、中空部１１の下部の内面１４に、金属粉末を含む隙間２５を介して接続している。隙間２５の間隔は、例えば、０．８ｍｍである。隙間２５の一部には、アンカー膜２６が形成されてもよい。例えば、中空部サポート２１の下面２１と中空部材１０の内面１４との間には、一辺が略２．５ｍｍの正方形でＺ軸方向に延びた正方ハニカム構造のアンカー膜２６が形成されている。ハニカム構造の壁厚は０．２ｍｍである。

除去アーム部２２の一端２２ａは、中空部サポート２１の一端２１ｃに接合されている。除去アーム部２２の他端２２ｂは、開口１２に位置している。除去アーム部２２は、中空部サポート２１の一端２１ｃから中空部材１０の入り口に向かって、中空部材１０の内面と離間して延びている。除去アーム部２２の中心軸は、水平面に対して、例えば、３０°以上となっている。

サポート部材２０には、溝２３が形成されている。溝２３の形状及び配置は、上述の実施形態１と同様である。

中空部材１０の頂点１７ａを囲む側面１６のうち、少なくとも１つは、外面１３に接続したサポート部材２７により、ベースプレート３０上に支持される。外面１３に接続したサポート部材２７は、例えば、ハニカム構造である。サポート部材２７は、側面１６とベースプレート３０との間に形成される。

金属部材２の成形方法は、中空部材１０の形状及びサポート部材２０の形状が異なる以外は、上述の実施形態１と同様である。サポート部材２０の除去方法は、上述の実施形態１と同様である。

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態によれば、直方体状の中空部材１０の天井部１９を支持するサポート部材２０を形成することができる。これにより、３Ｄプリンタによる加熱時の過熱による天井部１９の変形及び崩れを抑制することができる。その他の効果は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る金属部材の成形方法を説明する。本実施形態の金属部材は、中空部１１が湾曲し、中空部１１の最奥部が止まり穴または袋小路状となった中空部材１０を含んでいる。

図６は、実施形態３に係る金属部材３の成形方法を例示した斜視図である。図６に示すように、本実施形態の中空部材１０は、直方体状の中空部材１０である。本実施形態でも、中空部材１０を構成する各側面１６の、ベースプレート３０に対する角度θ１及びθ２を、所定の角度以上となるように中空部材１０を形成する。実施形態２と同様のＸＹＺ直交座標軸系を導入する。頂点１７ａを最も下方の頂点とし、頂点１７ｂを最も上方の頂点となるようにする。

開口１２は、例えば、サポート部材２７が接続されていない側面１６ｃに形成されている。中空部１１は、開口１２から内部に延び、内部で湾曲している。そして、中空部１１は、内部で行き止まりとなっている。すなわち、中空部１１は、中空部材１０の内部で袋小路状となっている。中空部１１は、例えば、側面１６ｂ側から透視して、Ｌ字状となっている。中空部１１の最奥部の上方は、オーバーハング部１５となっている。

サポート部材２０は、中空部１１に形成されている。サポート部材２０は、棒状の中空部サポート２１及び棒状の除去アーム部２２を有している。中空部サポート２１は、Ｚ軸方向に延びた棒状である。中空部サポート２１の上面２１ａは、最奥部におけるオーバーハング部１５の内面１４に、金属粉末を含む隙間２５を介して接続している。これにより、中空部サポート２１は、オーバーハング部１５を支持している。中空部サポート２１の下面２１ｂは、中空部１１の下部の内面１４に、金属粉末を含む隙間２５を介して接続している。隙間２５の間隔は、例えば、０．８ｍｍである。隙間２５は、未溶融・未凝固の金属粉末を含んでいる。隙間２５の一部は、アンカー膜２６を含んでいてもよい。例えば、中空部サポート２１の下面２１と中空部材１０の内面１４との間には、上述した実施形態２と同様のアンカー膜２６が形成されている。

除去アーム部２２は、棒状である。棒状をした除去アーム部２２の一端２２ａは、中空部サポート２１の一端２１ｃに接合されている。他端２２ｂは、中空部１１の湾曲した部分に位置している。除去アーム部２２は、中空部サポート２１の一端２１ｃから中空部材１０の入り口に向かって湾曲した部分まで延びているが、開口１２までは延びていない。除去アーム部２２は、中空部材１０の内面１４と離間して延びている。

サポート部材２０には、溝２３が形成されている。溝２３の形状及び配置は、上述の実施形態１と同様である。また、中空部材１０の外面１３に接続したサポート部材２７の形状及び配置は実施形態２と同様である。

本実施形態では、除去アーム部２２は、中空部１１の湾曲した部分まで延びており、開口１２までは延びていない。除去アーム部２２を、中空部サポート２１の一端２１ｃから中空部１１に沿って開口１２まで形成した場合に、干渉してサポート部材２０を取り出せない場合がある。つまり、除去アーム部２２の湾曲した部分が、中空部１１の湾曲した部分に、ひっかかり、取り出すことが困難となる。

そこで、本実施形態では、除去アーム部２２を中空部１１における湾曲した部分まで形成し、開口１２までは延ばしていない。サポート部材２０を取り出す際には、長い工具等を開口１２から差し込んで、中空部１１の湾曲した部分に出ている除去アーム部２２を引き抜く。

本実施形態によれば、中空部１１は、オーバーハング部１５を有する最奥部が袋小路となっている。そして、開口１２と最奥部との間に湾曲した部分が形成されている。このような場合でも、除去アーム部２２を、中空部１１における湾曲した部分まで延ばし、開口１２まで延ばさないようにすることにより、最奥部に形成されたサポート部材２０を取り出すことができる。その他の効果は、実施形態１及び２と同様である。

以上、本発明に係る金属部材の成形方法についての実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

例えば、サポート部材２０の構造を、ハニカム構造等、他の構造としてもよい。また、中空部サポート２１の構造と除去アーム部２２の構造を変えてもよい。このようにして、サポート部材２０の除去の容易化を図ってもよい。また、隙間２５には、適宜、アンカー膜を形成してもよいし、未溶融・未凝固の金属粉末で満たしてもよい。

１、２、３ 金属部材
１０ 中空部材
１１ 中空部
１２ 開口
１３ 外面
１４ 内面
１５ オーバーハング部
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 側面
１７、１７ａ、１７ｂ 頂点
１８ａ、１８ｂ 辺
１９ 天井部
２０ サポート部材
２１ 中空部サポート
２１ａ 上面
２１ｂ 下面
２１ｃ 一端
２２ 除去アーム部
２２ａ 一端
２２ｂ 他端
２３ 溝
２４ 孔
２５ 隙間
２６ アンカー膜
２７ サポート部材
２８ 溝
３０ ベースプレート
３７ サポート部材
１００ 金属部材
１１５ オーバーハング部
１２０ サポート部材
１３０ ベースプレート
１３７ 内部サポート
２００ 金属部材
２１０ 中空部材
２１０ａ 底面
２１１ 中空部
２１２ 開口
２１４ 内面
２１５ オーバーハング部
２１６ アンカー膜
２２０ サポート部材
２２０ａ 上面
２２０ｂ 下面
２２３ 溝
２２４ 孔
２２５ 隙間

Claims (1)

1. 中空部材を３Ｄプリンタにより製造する際に、
   前記中空部材の内面と接続する中空部サポートと、
   前記中空部サポートの一端から前記中空部材の入り口に向かって、前記中空部材の前記内面と離間して延びる除去アーム部と、
   を前記中空部材の形成と同時に形成する、
   金属部材の成形方法。

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