JP2020066048A - 金型要素及び金型要素の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品に応じた効果的な冷却を行うことができる金型要素及び金型要素の製造方法を提供する。【解決手段】金型入子２は、２段の段付き円柱状で鋼製の本体部２１を備える。本体部２１の先端部の内部には、第１型を冷却するための冷却水を流す冷却通路２２が形成されている。本体部２１の内部には、冷却通路２２に冷却水を供給し、且つ、冷却通路２２を通過した冷却水を排出する送出通路２３が形成されている。送出通路２３は、本体部２１の基端まで延びている。本体部２１の内部には、送出通路２３の外側で送出通路２３を囲む断熱部２４が形成されている。断熱部２４は、成形品の厚みの薄い部分に対向する位置に形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、金型要素及び金型要素の製造方法に関する。

ダイカスト法、溶湯鍛造法等の鋳造法又は樹脂の射出成形法等で、金型を用いて金属の溶湯を鋳造し金属製品を製造することや、射出成形し樹脂成形品を製造することは広く知られており、このような鋳造用あるいは射出成形用の金型では、溶湯や溶融された樹脂材により金型の温度が高くなるのを防止するために、金型を冷却したり、必要に応じて金型を予熱保温するなどの温調を実施している。

また温調効果を高めるために、金型本体に温調通路を設けるだけでなく、金型本体に対して挿抜可能な別体の金型入子を用いることも一般的に知られている。

特許文献１では、いわゆる３Ｄプリンタにより金型を製造する場合に、金型の内部に、冷却水の通路となる温調回路を同時に形成することで、従来ドリル孔加工等で形成するよりもより自由度が高く冷却効率のよい冷却入子を造形できることが開示されている。特許文献１では、金型の内部に温調回路を形成し、温調回路に冷却水などの冷却媒体を流すことで金型の過度な温度上昇を防止したり、指向性凝固の促進をしている。

特許文献２では、鋳造金型により鋳造される鋳造鋳物の厚肉部に発生する鋳造欠陥を防止するために、金型の冷却ブロック（金型入子）に、入口から出口にかけて屈曲した形状の冷却通路を形成し、この屈曲した冷却通路に冷却エアを流すことで、厚肉部を形成する金型部分を効果的に冷却している。特許文献２では、冷却ブロックは取り換え可能であり、厚肉部の厚さに応じて、使用する冷却ブロックを適宜選択することで、厚肉部の厚さに応じた温度調整を行っている。

特開平１１−３４８０４５号公報 実開平７−３３４３３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の従来の冷却入子では、鋳造あるいは射出成形時に高温を保つ必要がある金型の部分まで冷却されてしまうことがある。この場合、金型のキャビティの末端部まで溶湯や樹脂が流れる前に冷却固化が進行して流動性が悪化してしまい、成形品の完成度が低くなったり、湯じわなどの不良が発生する場合がある。すなわち、成形品の形状に応じた効果的な温度調整を行うことができず、不良品の発生を低減できないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、成形品に応じた効果的な温度調整を行うことができる金型要素及び金型要素の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の金型要素は、金型に挿脱可能に挿入される金属製の本体部と、前記本体部の先端部の内部に設けられ、冷却用媒体が流通する冷却通路と、前記本体部の内部に設けられ、前記冷却通路に前記冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路と、前記本体部の内部で前記送出通路の外側に設けられ、前記送出通路を囲む断熱部と、を備えることを特徴とする。なお、本発明の金型要素は、溶融された樹脂材を用いて射出成形を行う射出成形金型や、金属の溶湯を用いて鋳造する鋳造金型に用いられるものである。

本発明の金型要素によれば、冷却用媒体を供給及び排出する送出通路の外側を、断熱部で囲むので、送出通路に対向する金型部分が冷却用媒体により過度に冷却されてしまうことを抑制することができる。これにより、例えば成形品の冷却不要な部分に対向する送出通路の部分を断熱部で覆うようにすることで、成形品に応じた効果的な冷却（温度調整）を行うことができる。

また、前記冷却通路は、前記本体部の内部で前記本体部の挿脱方向に直交する方向の断面形状に沿って延びるように形成され、前記断熱部は、断熱用の気体を収容し、前記送出通路の少なくとも一部を囲む収容部を備えることが好ましい。なお、送出通路の少なくとも一部とは、本体部の先端部と基端部と結ぶ軸線方向を上下（縦）方向とした場合に、縦方向における少なくとも一部、及び、横方向における少なくとも一部を含む。すなわち、断熱部は、送出通路の側方の少なくとも一部や、送出部の上方の少なくとも一部を覆う。

この構成によれば、金型の、本体部の先端面に接する部分を冷却通路により効率よく冷却することができる。また、断熱部を収容部に収容した気体から構成するので、低コストで簡単な構成で断熱することができる。

さらに、前記断熱部は、前記冷却通路も囲むことが好ましい。

この構成によれば、冷却通路による過冷却を抑制することができる。さらに、冷却通路を、金型の冷却したい部分より大きな形状で形成した場合でも、断熱部により、冷却される範囲を規制することができる。これにより、冷却通路の形状の自由度が上がり、様々な形状の金型に対して冷却を行うことができる。

さらに、前記本体部の少なくとも先端部の内部に設けられ、前記本体部よりも熱伝導率が高い金属から構成される高熱伝導率部を備え、前記冷却通路は、前記本体部の内部で前記高熱伝導率部を囲むように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、本体部の熱を、熱伝導率が高い高熱伝導率部に伝熱させることができるので、本体部の温度を下げ、金型の温度を下げることができる。さらに、高熱伝導率部を冷却通路で覆うので、冷却通路により高熱伝導率部の温度を下げることができ、より一層、本体部の熱を高熱伝導率部に伝熱させることができる。

さらに、前記高熱伝導率部は、前記本体部の内部で前記本体部の挿脱方向に直交する方向の断面形状に沿って延びるように形成され、前記冷却通路は、前記高熱伝導率部の基端部を囲むように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、高熱伝導率部の先端部は、冷却通路により囲まれておらず露出しているので、高熱伝導率部の先端部も冷却通路により囲むものに比べて、本体部の熱を高熱伝導率部に多く伝熱させることができる。

さらに、前記高熱伝導率部は、前記本体部の基端部まで延びるように形成され、前記断熱部は、前記送出通路と前記高熱伝導率部とを囲むことが好ましい。

この構成によれば、断熱部により高熱伝導率部を覆うので、高熱伝導率部により本体部の温度が下がり過ぎるのを抑制することができる。

本発明の金型要素の製造方法は、金属の粉からなる金属粉層に選択的に光ビームを照射し、前記金属粉層の所定の部分を溶融固化させて金属固化層を形成する第１工程と、前記金属固化層の上に新たな金属粉層を形成し、前記金属固化層の上に形成された前記金属粉層に光ビームを照射して所定の部分を溶融固化させて新たな金属固化層を形成する第２工程と、を備え、前記第２工程を繰り返し行うことで、前記金属から構成され、金型に挿入される金型要素を製造する金型要素製造方法であって、前記第２工程は、前記金型要素の先端部の内部に、冷却通路を形成する工程と、前記金型要素の内部に、前記冷却通路に冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路を形成する工程と、前記金型要素の内部で前記送出通路の外側に、前記送出通路を覆う断熱部を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の金型要素の製造方法によれば、冷却用媒体を供給及び排出する送出通路を、断熱部で覆うように構成された金型要素を容易に造形することができるので、送出通路に対向する部分が冷却用媒体により冷却されてしまうことを抑制することができる。これにより、例えば成形品の冷却不要な部分に対向する送出通路の部分を断熱部で囲むようにすることで、成形品に応じた効果的な冷却（温度調整）を行うことができる。

本発明の金型要素の製造方法は、金属の粉からなる金属粉層に選択的に光ビームを照射し、前記金属粉層の所定の部分を溶融固化させて金属固化層を形成する第１工程と、前記金属固化層の上に新たな金属粉層を形成し、前記金属固化層の上に形成された前記金属粉層に光ビームを照射して所定の部分を溶融固化させて新たな金属固化層を形成する第２工程と、を備え、前記第２工程を繰り返し行うことで、前記金属から構成され、金型に挿入される金型要素を製造する金型要素製造方法であって、前記第２工程は、前記金型要素の先端部の内部に、冷却通路を形成する工程と、前記金型要素の内部に、前記冷却通路に冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路を形成する工程と、前記金型要素の少なくとも前記冷却通路より先端側に、前記金属粉よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部を構成する空間を形成する高熱伝導率部形成工程と、前記金型要素の内部で前記送出通路の外側に、前記送出通路を覆う断熱部を形成する工程と、未溶融固化の前記金属粉を除去する除去工程と、を備え、前記第２工程後の前記金型要素の前記高熱伝導率部に前記金属粉より低融点で高熱伝導率の金属粉末を充填する工程と、前記金属粉末充填後に前記金属粉末の融点以上の温度で前記金属要素を焼結する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の金型要素の製造方法によれば、送出通路を断熱部で覆うように構成された金型要素を容易に造形することができるので、上述したものと同じ効果を得ることができる。

また、上記構成の焼結する工程において、金属粉より低融点で高熱伝導率の金属粉末は高熱伝導率部内部で溶融し、内壁面に密着するので、焼結する工程の後、金型要素を冷却することで、金型要素に、金属粉末を構成する金属からなる高熱伝導率部を一体に形成することができる。

さらに、高熱伝導率部は、金型要素を構成する金属固化層より熱伝導率が高いため、金属固化層を通じて金型のキャビティ内の高温の樹脂材又は金属の溶湯の熱を高熱伝導率部に伝熱することができる。この伝熱により、高熱伝導率部は、金属固化層より温度が高くなるが、高熱伝導率部の近くに形成された冷却通路により冷却される。高熱伝導率部が冷却されると、金属固化層の熱を、さらに高熱伝導率部に伝熱させることができる。これにより、金属固化層の温度をさらに下げ、金型のキャビティ内の高温の樹脂材又は金属の溶湯を効果的に冷却することができる。

また、高熱伝導率部は、冷却通路より先端側に設けられているので、高熱伝導率部の先端部を冷却通路により囲むものに比べて、金属固化層の熱を高熱伝導率部に多く伝熱させることができる。

さらに、冷却通路を金型要素の先端側に近接して形成しなくても十分に金型のキャビティを冷却することが可能となるため、成形時の高温と冷却時の低温との激しい温度変化により金型に微小な亀裂が生じても冷却通路に影響するのを確実に防止することができる。

本発明の実施形態の金型入子と射出成形金型とを示す側面図である。 金型入子と型開き状態の金型を示す断面図である。 金型入子と型締め状態の金型を示す断面図である。 金型入子を示す斜視図である。 第２実施形態の金型入子を示す斜視図である。 第３実施形態の金型入子を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１〜図３に示すように、金型入子２（金型要素）は、金型１０に挿脱可能に挿入されるものである。

金型１０は、例えば、射出成形用の金型であり、第１型１１（固定型）と、第２型１２（可動型）とを備え、溶融された高温の樹脂材を用いて、所定の成形品Ｍ１（図３参照）を成形する。なお、金型１０を有する成形装置は制御装置（図示せず）により制御される。

金型１０は、第１型（固定型）１１に対して第２型（可動型）１２を相対的に接近させることにより型締めが行われ、第１型１１に対して第２型１２を相対的に離間させることにより型開きが行われる。本実施形態では、図１の左方向に第２型１２が移動することで型締めされ、図１の右方向に第２型１２が移動することで型開きされる。

第１型１１と第２型１２とにより型締めが行われることにより、樹脂の成形品Ｍ１が成形されるキャビティ１５が形成される。

第１型１１には、キャビティ１５を形成するための形成凹部１１ａが設けられている。溶融された高温の樹脂材は、供給装置（図示せず）から供給され、供給路及びランナー（図示せず）を通ってキャビティ１５内に充填される。

第１型１１には、金型入子２を移動可能に収容する収容部１１ｂが形成されている。金型入子２は、例えば油圧シリンダ等から構成される入子移動部（図示せず）により、突出位置（図３参照）と後退位置（図２参照）との間で移動される。収容部１１ｂは、内部を移動する金型入子２の移動方向が、型締め・型開き方向とは異なる方向になるように設けられているが、本構成に限定されるものではない。なお、図１においては、本実施形態の構成を分かりやすくするために、金型入子２、第１型１１、第２型１２及びキャビティ１５のサイズを誇張して描いている。

図３及び図４に示す実施例では、金型入子２は、金型への位置決めを兼ねて２段の段付き円柱状で金属（例えば、鉄や鋼）製の本体部２１を備える。なお、本体部２１の形状は適宜変更可能であり、例えば三角柱状や四角柱状でもよい。また、本体部２１の先端面に凸部や凹部を形成するようにしてもよい。

本体部２１の先端部（図３及び図４における上端部）の内部には、冷却用媒体（例えば、冷却水）を流す冷却通路２２が形成されている。なお、本体部２１の先端部に凸部が形成されている場合には、その凸部の内部に冷却通路２２を形成することが好ましい。

本体部２１の内部には、冷却通路２２に冷却水を供給し、且つ、冷却通路２２を通過した冷却水を排出する送出通路２３が形成されている。送出通路２３は、本体部２１の基端部まで延びている。

送出通路２３は、供給通路２３ａと排出通路２３ｂとを備える。供給通路２３ａの上流端部（図３及び図４における下端部）には、冷却水を供給する供給装置（例えば、供給ポンプ）が接続されている。排出通路２３ｂの下流端部（図３及び図４における下端部）は、使用済みの冷却水を貯留する貯留タンクに接続されている。本実施形態では、冷却通路２２及び送出通路２３は、本体部２１に形成された孔により構成されている。

なお、本実施形態では、貯留タンクに貯留された冷却水は、供給したときよりも温度が高くなっているため、冷却装置（図示せず）により冷却されて、冷却水として再利用される。

本体部２１の内部には、送出通路２３の外側で送出通路２３を囲む断熱部２４が形成されている。成形品Ｍ１には、厚みの厚い部分（上方部分）と、厚みの薄い部分（側方部分）とがあり、断熱部２４は、成形品Ｍ１の厚みの薄い部分（側方部分）に対向する位置に形成されている。断熱部２４は、本体部２１に形成された空洞である収容部により構成されている。

［金型入子製造方法］
金型入子２は、例えば、３Ｄプリンタ（図示せず）により製造される。３Ｄプリンタは、周知のものであり、以下では、３Ｄプリンタによる金型入子２の製造工程を簡易的に説明する。

３Ｄプリンタは、第１工程として、本体部２１を構成する金属（例えば、鉄合金）の粉からなる金属粉層を、所定の厚みを有する1層分、造形台（図示せず）上に均一に敷き詰め、その金属粉層の所定部分に選択的に光ビームを照射して固化させ金属固化層（第１層）を形成する。この第１工程では、金属粉層の本体部２１を形成する部分に光ビームを照射する。さらに、第１工程では、送出通路２３を形成する部分には光ビームを照射しない。これにより、造形に用いられなかった金属粉を吸引除去することで、本体部２１の形状で、送出通路２３を構成するための孔が２個形成された金属固化層が形成される。

３Ｄプリンタは、第２工程として、上記金属固化層（第１層）の上に新たな金属粉層を一層分形成し、この新たな金属粉層の所定部分に選択的に光ビームを照射し、新たな金属粉層の所定部分を溶融固化させて金属固化層（第２層）を積層形成する。この第２工程では、第１工程と同様に、金属粉層の本体部２１を形成する部分に光ビームを照射し、送出通路２３を形成する部分には光ビームを照射しない。これにより、造形に用いられなかった金属粉を吸引除去することで、本体部２１の形状で、送出通路２３を構成するための孔が２個形成された金属固化層（第２層）が形成される。

上記第２工程を、繰り返し行うことで、複数の金属固化層からなる所定形状の金型入子２が造形される。

３Ｄプリンタは、第２工程を繰り返し行い複数の金属固化層を形成する過程で、本体部２１の形状の変化（大径部から小径部に変化）に対応して、光ビームを照射する範囲を変える制御を行う。

また、３Ｄプリンタは、第２工程を繰り返し行い複数の金属固化層を形成する過程で、断熱部２４の部分を構成する部分には光ビームを照射しないように制御する。

さらに、３Ｄプリンタは、第２工程を繰り返し行い複数の金属固化層を形成する過程で、冷却通路２２の部分を構成する部分には光ビームを照射しないように制御し、造形に用いられなかった冷却通路２２、送出通路２３や断熱部２４の未溶融の金属粉末は、造形時の適宜のタイミングで造形台および造形途中の金型入子内部から吸引除去され、空間として形成される。

このような制御を行うことで、本体部２１の内部に冷却通路２２、送出通路２３及び断熱部２４としての空間が形成された金型入子２が製造される。本実施形態では、断熱部２４には、断熱用の空気が充填された状態となる。

［成形工程］
金型１０を用いて成形品を成形する場合、先ず、金型入子２は後退位置（図２参照）に位置する。

次に、第２型１２を図２における左方向に移動させて、型締めを行い、成形品が成形されるキャビティ１５を形成する（図３参照）。

そして、入子移動部は、金型入子２を後退位置から突出位置（図３参照）まで移動させる。

次に、射出成形金型１０の制御装置は、供給装置を駆動して樹脂材を供給し、供給路及びランナーを通して樹脂材をキャビティ１５に充填する。一方で、金型入子２においては前記供給ポンプを駆動して、供給通路２３ａに冷却水が供給される。供給通路２３ａに供給された冷却水は、供給通路２３ａを通って冷却通路２２に送られ、冷却通路２２を通った冷却水は、排出通路２３ｂを通って貯留タンクに貯留される。

成形品Ｍ１は、図３において金型入子２よりも上方の部分は、金型入子２の側方の部分に比べて厚く、冷却固化に時間を要する。本実施形態では、金型入子２の冷却通路２２を通る冷却水により成形品Ｍ１の厚い部分を冷却する（温度調整する）ことができる。これにより、成形品Ｍ１の凝固時間を短くすることができる。

一方、成形品Ｍ１は、図３において金型入子２の側方の部分は、上方の部分に比べて薄く、冷却固化しやすい。このため、成形品Ｍ１の薄い部分が、金型入子２の冷却通路２２及び送出通路２３を通る冷却水により過度に冷却されると、キャビティ１５に充填される前に樹脂材が固化されてしまうことがある。

本実施形態では、金型入子２には、成形品Ｍ１の薄い部分に対向する位置に、送出通路２３を囲む断熱部２４が形成されている。これにより、送出通路２３を通る冷却水により、樹脂材が過度に冷却され、固化されることがない。

キャビティ１５に充填された樹脂材が固化した後、入子移動部は、金型入子２を突出位置から後退位置（図２参照）まで移動させる。次に、第２型１２を図１における右方向に移動させて、型開きを行う。そして、成形品Ｍ１を、金型１０から取り外す。これにより、成形品Ｍ１が成形される。

［第２実施形態］
図５に示す第２実施形態では、金型入子５０は、本体部２１と、冷却通路５２と、送出通路５３と、断熱部２４とを備える。なお、上記第１実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

冷却通路５２は、本体部２１の上部の横方向断面形状に沿って円弧状に延びるように形成されている。また、冷却通路５２の下流側端部は、内側に延びて供給通路５３ａに接続される。これにより、冷却通路５２は、上記第１実施形態の冷却通路２２に比べて長さが長くなり、キャビティ１５に近い先端側を集中して冷却できるため、冷却通路５２による冷却性能も向上する。なお、冷却通路５２は、冷却通路２２より長くなるように形成されていればよく、例えば、複数に折れ曲がった形状であったり、通路径を拡大してもよい。

送出通路５３は、上記第１実施形態の送出通路２３と同様に、供給通路５３ａと、排出通路５３ｂとを備える。冷却通路５２の入口部は、供給通路５３ａの上流端部よりも外側に形成されている。第２実施形態では、供給通路５３ａは、冷却通路５２の入口部に接続されるように、下流端部が下流側に向かうにつれて外側に傾斜するように形成されている。

金型入子５０は、上記第１実施形態の金型入子２と同様に３Ｄプリンタにより製造される。３Ｄプリンタは、冷却通路５２と、送出通路５３と、断熱部２４とを形成する部分には光ビームを照射しないように制御することで、金型入子５０を製造可能なため、金型入子５０の形状および内部の冷却通路５２や送出通路５３、断熱部２４の形状やレイアウトを自由に設計できる。

［第３実施形態］
図６に示す第３実施形態では、金型入子１００は、本体部２１と、冷却通路１０２と、送出通路２３と、断熱部２４と、高熱伝導率部１０５とを備える。なお、上記第１実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

冷却通路１０２は、供給通路２３ａの下流端部に接続されて外側に延びた後、本体部２１の横断面形状に沿って円弧状に延び、最後に、排出通路２３ｂの上流端部に接続されるように内側に延びるように形成されている。これにより、冷却通路１０２は、上記第１実施形態の冷却通路２２に比べて長さが長くなり、流路がかせげるのでキャビティ１５に近い先端側を集中的に冷却することができ、冷却通路１０２による冷却性能も向上する。

高熱伝導率部１０５は、本体部２１（鉄）より熱伝導率が高い金属（例えば、銅）から構成されている。

高熱伝導率部１０５は、送出通路２３の外側を通り、冷却通路１０２の内側で円弧状に延びるように形成され、高熱伝導率部１０５の周方向の一部は、冷却通路１０２により囲まれる。第３実施形態では、断熱部２４は、送出通路２３の一部と高熱伝導率部１０５の一部とを囲む。

また、高熱伝導率部１０５は、円弧状に延びる部分は、冷却通路１０２よりも本体部２１の先端側（図６における上端側）に突出するように形成されている。

金型入子１００は、上記第１実施形態の金型入子２と同様に３Ｄプリンタにより製造される。３Ｄプリンタは、冷却通路１０２と、送出通路２３と、断熱部２４と、高熱伝導率部１０５とを形成する部分には光ビームを照射しないように制御する。これにより、高熱伝導率部１０５の部分は、空洞となる。

本実施例では、さらに３Dプリンタにより金型入子１００を造形後、空洞の高熱伝導率部１０５に銅粉末（金属粉末）を充填し、その状態で金型入子１００を焼結炉で焼結する工程を行う。

焼結温度は一般的に８００℃〜１３００℃であり、金型入子１００の主原料である鉄の溶融温度より低い。この焼結工程において、鉄より溶融温度が低い銅は高熱伝導率部１０５内部で溶融し、内壁面に密着する。その後、金型入子１００を冷却することで、金型入子１００に、内部に密着した銅の高熱伝導率部１０５が一体に形成される。

なお、焼結工程は、前記第１実施例および第２実施例においても３Dプリンタでの造形工程の後に実施可能であり、レーザーでの溶融固化状態をさらに均一かつより確実に溶融結合させ、成形品の強度をより一層向上させることができる。

高熱伝導率部１０５は、金型入子１００の本体部２１よりも熱伝導率が高いため、本体部２１を通じてキャビティ１５内の高温の樹脂材の熱が伝熱され、本体部２１よりも温度が高くなる。第３実施形態では、本体部２１よりも温度が高い高熱伝導率部１０５のもっとも高温となるキャビティ１５側を冷却通路１０２で囲むので、高熱伝導率部１０５を確実に冷却することができる。高熱伝導率部１０５が冷却されると、本体部２１の熱を、さらに高熱伝導率部１０５に伝熱させることができ、本体部２１の温度を下げ、成形品Ｍ１の厚い部分を冷却することができる。

さらに、冷却通路１０２は、高熱伝導率部１０５の基端部のみを囲んでおり、高熱伝導率部１０５の先端部は露出されているので、高熱伝導率部１０５の先端部も冷却通路１０２により囲むものに比べて、本体部２１の熱を高熱伝導率部１０５に多く伝熱させることができる。

また、本第３実施形態の構成により、冷却水通路１０２を金型入子１００の先端側に近接して形成しなくても十分にキャビティ１５を冷却することが可能となるため、成形時の高温と冷却時の低温との激しい温度変化により金型に微小な亀裂が生じても冷却通路１０２に影響するのを確実に防止することができる。

また、断熱部２４は、高熱伝導率部１０５の一部を覆うので、高熱伝導率部１０５により本体部２１の温度が下がり過ぎるのを抑制することができる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、断熱部２４を形成する位置及びその形状は適宜変更可能であり、断熱部２４を複数形成するようにしてもよい。また、断熱部２４に凹部や孔を形成するようにしてもよい。

上記実施形態では、供給装置から溶融した樹脂材を供給して、樹脂の成形品Ｍ１を成形する射出成形用金型に用いられる金型入子に本発明を実施しているが、これに限らず、例えば、供給装置から金属の溶湯を供給して金属製品を鋳造する鋳造用金型に用いられる金型入子に本発明を実施してもよい。この場合にも同様の効果を得られ、送出通路を通る冷却水により、金属の溶湯が過度に冷却され、固化されることがない。

上記実施形態では、金型入子を３Ｄプリンタにより製造しているが、その製造方法は適宜変更可能であり、例えば、金型入子を上下方向又は左右方向に複数に分割し、各分割部を例えば金型により個別に成形又は鋳造し、複数の分割部を接合することで製造するようにしてもよい。

また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

２，５０，１００…金型入子（金型要素）、１０…金型、２１…本体部、２２，５２，１０２…冷却通路、２３，５３…送出通路、２３ａ，５３ａ…供給通路、２３ｂ，５３ｂ…排出通路、２４…断熱部、１０５…高熱伝導率部

Claims (8)

1. 金型に挿脱可能に挿入される金属製の本体部と、
   前記本体部の先端部の内部に設けられ、冷却用媒体が流通する冷却通路と、
   前記本体部の内部に設けられ、前記冷却通路に前記冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路と、
   前記本体部の内部で前記送出通路の外側に設けられ、前記送出通路を囲む断熱部と、
   を備えることを特徴とする金型要素。
2. 請求項１に記載の金型要素において、
   前記冷却通路は、前記本体部の内部で前記本体部の挿脱方向に直交する方向の断面形状に沿って延びるように形成され、
   前記断熱部は、断熱用の気体を収容し、前記送出通路の少なくとも一部を囲む収容部を備えることを特徴とする金型要素。
3. 請求項１又は２に記載の金型要素において、
   前記断熱部は、前記冷却通路も囲むことを特徴とする金型要素。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型要素において、
   前記本体部の少なくとも先端部の内部に設けられ、前記本体部よりも熱伝導率が高い金属から構成される高熱伝導率部を備え、
   前記冷却通路は、前記本体部の内部で前記高熱伝導率部を囲むように設けられていることを特徴とする金型要素。
5. 請求項４に記載の金型要素において、
   前記高熱伝導率部は、前記本体部の内部で前記本体部の挿脱方向に直交する方向の断面形状に沿って延びるように形成され、
   前記冷却通路は、前記高熱伝導率部の基端部を囲むように設けられていることを特徴とする金型要素。
6. 請求項４又は５に記載の金型要素において、
   前記高熱伝導率部は、前記本体部の基端部まで延びるように形成され、
   前記断熱部は、前記送出通路と前記高熱伝導率部とを囲むことを特徴とする金型要素。
7. 金属の粉からなる金属粉層に選択的に光ビームを照射し、前記金属粉層の所定の部分を溶融固化させて金属固化層を形成する第１工程と、
   前記金属固化層の上に新たな金属粉層を形成し、前記金属固化層の上に形成された前記金属粉層に光ビームを照射して所定の部分を溶融固化させて新たな金属固化層を形成する第２工程と、
   を備え、前記第２工程を繰り返し行うことで、前記金属から構成され、金型に挿入される金型要素を製造する金型要素製造方法であって、
   前記第２工程は、
   前記金型要素の先端部の内部に、冷却通路を形成する工程と、
   前記金型要素の内部に、前記冷却通路に冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路を形成する工程と、
   前記金型要素の内部で前記送出通路の外側に、前記送出通路を覆う断熱部を形成する工程と、を備えることを特徴とする金型要素製造方法。
8. 金属の粉からなる金属粉層に選択的に光ビームを照射し、前記金属粉層の所定の部分を溶融固化させて金属固化層を形成する第１工程と、
   前記金属固化層の上に新たな金属粉層を形成し、前記金属固化層の上に形成された前記金属粉層に光ビームを照射して所定の部分を溶融固化させて新たな金属固化層を形成する第２工程と、
   を備え、前記第２工程を繰り返し行うことで、前記金属から構成され、金型に挿入される金型要素を製造する金型要素製造方法であって、
   前記第２工程は、
   前記金型要素の先端部の内部に、冷却通路を形成する工程と、
   前記金型要素の内部に、前記冷却通路に冷却用媒体を供給し、且つ、前記冷却通路を通過した前記冷却用媒体を排出する送出通路を形成する工程と、
   前記金型要素の少なくとも前記冷却通路より先端側に、前記金属粉よりも熱伝導率が高い高熱伝導率部を構成する空間を形成する高熱伝導率部形成工程と、
   前記金型要素の内部で前記送出通路の外側に、前記送出通路を覆う断熱部を形成する工程と、
   未溶融固化の前記金属粉を除去する除去工程と、を備え、
   前記第２工程後の前記金型要素の前記高熱伝導率部に前記金属粉より低融点で高熱伝導率の金属粉末を充填する工程と、
   前記金属粉末充填後に前記金属粉末の融点以上の温度で前記金属要素を焼結する工程と、
   を含むことを特徴とする金型要素製造方法。