JP2585492B2 - 外皮樹脂成形型を用いる焼結品製造方法 - Google Patents
外皮樹脂成形型を用いる焼結品製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焼結品製造方法に関する
ものであり、特に成形型の作成までの工程を簡略化する
ことができるとともに、極めて複雑な形状を有する焼結
品を製造することのできる焼結品製造方法に関するもの
である。
ものであり、特に成形型の作成までの工程を簡略化する
ことができるとともに、極めて複雑な形状を有する焼結
品を製造することのできる焼結品製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】例えば、お皿等簡単な外形形状を有する
焼結品を製造する際には、焼結品の形状に対応するキャ
ビティを備えるとともに、型割り可能な型を製造し、こ
の型を用いて焼結材を焼結品の形状に成形し、これを焼
結することができる。しかしながら、電子部品に用いら
れるセラミック製品など複雑な形状をしている焼結体は
容易に型抜きすることができない。したがって、前記方
法で成形できる形状は比較的単純な形状に限られてい
る。容易に型抜きできない複雑な形状を有する焼結品を
製造する際には、例えば図５のａ−１に示すように、成
形型を作成するための型を最初に製造し、これを用いて
成形型を作成し（ａ−２）、この成形型の内部に焼結材
を充填し（ａ−３）、予熱して焼結材に保形能力を与え
るとともに、成形型を破壊し（ａ−４）、これを焼結し
て焼結品を製造する（ａ−５）。あるいは、（ｂ−１）
に示すように、製造したい焼結品と同一形状のワックス
モデルを作成するための型をあらかじめ製造し、これを
用いてワックスモデルを作成し（ｂ−２）、このワック
スモデルの外周に型材Ｂを充填して（ｂ−３）、さらに
ワックスモデルを焼失させて成形型を作成する（ａ−
２）。
焼結品を製造する際には、焼結品の形状に対応するキャ
ビティを備えるとともに、型割り可能な型を製造し、こ
の型を用いて焼結材を焼結品の形状に成形し、これを焼
結することができる。しかしながら、電子部品に用いら
れるセラミック製品など複雑な形状をしている焼結体は
容易に型抜きすることができない。したがって、前記方
法で成形できる形状は比較的単純な形状に限られてい
る。容易に型抜きできない複雑な形状を有する焼結品を
製造する際には、例えば図５のａ−１に示すように、成
形型を作成するための型を最初に製造し、これを用いて
成形型を作成し（ａ−２）、この成形型の内部に焼結材
を充填し（ａ−３）、予熱して焼結材に保形能力を与え
るとともに、成形型を破壊し（ａ−４）、これを焼結し
て焼結品を製造する（ａ−５）。あるいは、（ｂ−１）
に示すように、製造したい焼結品と同一形状のワックス
モデルを作成するための型をあらかじめ製造し、これを
用いてワックスモデルを作成し（ｂ−２）、このワック
スモデルの外周に型材Ｂを充填して（ｂ−３）、さらに
ワックスモデルを焼失させて成形型を作成する（ａ−
２）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合にも、形状が
複雑になると、成形型作成型（ａ−１）あるいはワック
スモデル作成型（ｂ−１）の構造は非常に複雑となり、
実用上は焼結後、機械加工することにより、焼結品の形
状を修正することがしばしば必要となる。そこで、本発
明では、成形型製造までのプロセスを単純化するととも
に、非常に複雑な形状の成形型を容易に作成できるよう
にし、もって焼結品の製造コストを低減させ、製造期間
を短縮化しようとするものである。
複雑になると、成形型作成型（ａ−１）あるいはワック
スモデル作成型（ｂ−１）の構造は非常に複雑となり、
実用上は焼結後、機械加工することにより、焼結品の形
状を修正することがしばしば必要となる。そこで、本発
明では、成形型製造までのプロセスを単純化するととも
に、非常に複雑な形状の成形型を容易に作成できるよう
にし、もって焼結品の製造コストを低減させ、製造期間
を短縮化しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記技術課題を解決する
ために、第１の発明では、焼結材を成形型に充填し、成
形された焼結材を焼結して焼結品を製造する方法であ
り、製造する焼結品の形状を定義する３次元の形状情報
に基づいて、光硬化造形法に従って、この焼結品の１層
の断面の外表面の外部に対応する部分の固化像を得、こ
の固化像に、次の断面の外表面の外部に対応する部分の
固化像を積層して一体化することを繰り返して、製造す
る焼結品の外表面に一致する内表面を有する外皮樹脂成
形型を作成する工程と、焼結材を該外皮樹脂成形型の該
内表面側に充填する工程と、成形された焼結材を焼結す
る工程、とを有することを特徴とする外皮樹脂成形型を
用いる焼結品製造方法を創作した。また、第２の発明で
は、焼結材を成形型に充填し、成形された焼結材を焼結
して焼結品を製造する方法であり、 製造する焼結品の形
状を定義する３次元の形状情報に基づいて、光硬化造形
法に従って、この焼結品の１層の断面の外表面の外部に
対応する部分の固化像を得、この固化像に、次の断面の
外表面の外部に対応する部分の固化像を積層して一体化
することを繰り返して、製造する焼結品の外表面に一致
する内表面を有する外皮樹脂成形型を作成する工程と、
焼結材を該外皮樹脂成形型の該内表面側に充填する工程
と、 成形された焼結材を焼結し、前記外皮樹脂成形型を
消失させる工程、とを有することを特徴とする外皮樹脂
成形型を用いる焼結品製造方法を創作した。なお、ここ
でいう光硬化造形法とは、光を照射すると硬化する液状
の樹脂に対し、３次元における任意の位置に光を照射し
て照射領域に対応した立体形状を有する樹脂硬化物を造
形する技術であり、例えば、特開昭５６−１４４４７８
号公報に開示されているものをいう。また、外皮樹脂成
形型とは、外皮を主体として構成された成形型をいう。
すなわち、中実の成形型ではなく、外皮を主体とした中
空状の樹脂造形物をいう。
ために、第１の発明では、焼結材を成形型に充填し、成
形された焼結材を焼結して焼結品を製造する方法であ
り、製造する焼結品の形状を定義する３次元の形状情報
に基づいて、光硬化造形法に従って、この焼結品の１層
の断面の外表面の外部に対応する部分の固化像を得、こ
の固化像に、次の断面の外表面の外部に対応する部分の
固化像を積層して一体化することを繰り返して、製造す
る焼結品の外表面に一致する内表面を有する外皮樹脂成
形型を作成する工程と、焼結材を該外皮樹脂成形型の該
内表面側に充填する工程と、成形された焼結材を焼結す
る工程、とを有することを特徴とする外皮樹脂成形型を
用いる焼結品製造方法を創作した。また、第２の発明で
は、焼結材を成形型に充填し、成形された焼結材を焼結
して焼結品を製造する方法であり、 製造する焼結品の形
状を定義する３次元の形状情報に基づいて、光硬化造形
法に従って、この焼結品の１層の断面の外表面の外部に
対応する部分の固化像を得、この固化像に、次の断面の
外表面の外部に対応する部分の固化像を積層して一体化
することを繰り返して、製造する焼結品の外表面に一致
する内表面を有する外皮樹脂成形型を作成する工程と、
焼結材を該外皮樹脂成形型の該内表面側に充填する工程
と、 成形された焼結材を焼結し、前記外皮樹脂成形型を
消失させる工程、とを有することを特徴とする外皮樹脂
成形型を用いる焼結品製造方法を創作した。なお、ここ
でいう光硬化造形法とは、光を照射すると硬化する液状
の樹脂に対し、３次元における任意の位置に光を照射し
て照射領域に対応した立体形状を有する樹脂硬化物を造
形する技術であり、例えば、特開昭５６−１４４４７８
号公報に開示されているものをいう。また、外皮樹脂成
形型とは、外皮を主体として構成された成形型をいう。
すなわち、中実の成形型ではなく、外皮を主体とした中
空状の樹脂造形物をいう。
【０００５】
【作用】第１の発明によれば、図５のｃ−１に示される
ように、従来の焼結材成形型に相当する外皮樹脂成形型
が光硬化造形法によって一挙に作成されるため、成形型
の製造までの工程が簡略化される。また、光硬化造形法
では、型抜き法による場合に比して、著しく複雑な形状
の型をも容易に作成できるために、複雑な形状の焼結品
が容易に製造可能となる。また、第２の発明によれば、
これらの効果に加えて、さらに、焼結材の焼結に際し
て、外皮樹脂成形型も消失されるため、成形後、あるい
は焼結後の脱型作業が不要となる。
ように、従来の焼結材成形型に相当する外皮樹脂成形型
が光硬化造形法によって一挙に作成されるため、成形型
の製造までの工程が簡略化される。また、光硬化造形法
では、型抜き法による場合に比して、著しく複雑な形状
の型をも容易に作成できるために、複雑な形状の焼結品
が容易に製造可能となる。また、第２の発明によれば、
これらの効果に加えて、さらに、焼結材の焼結に際し
て、外皮樹脂成形型も消失されるため、成形後、あるい
は焼結後の脱型作業が不要となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例として図４に示すセラ
ミックス焼結品１１を製造する場合を例として説明す
る。本実施例にかかる焼結品製造方法は次に述べる各工
程を実施する。
ミックス焼結品１１を製造する場合を例として説明す
る。本実施例にかかる焼結品製造方法は次に述べる各工
程を実施する。
【０００７】（１）まず、最初に３次元のＣＡＤシステ
ムを用いて焼結品１１の３次元形状、すなわち、外表面
１２の形状を設計をする。この結果、３次元のＣＡＤシ
ステムによって焼結品１１の３次元の形状情報が定義さ
れる。次に図１に示される外皮樹脂成形型１の作成が実
施される。これには光硬化造形法が用いられる。光硬化
造形法は、図２に例示されるように液状の光硬化性樹脂
２の表面に強力な紫外線３を照射することにより、照射
された領域の樹脂２を硬化させ、これを幾層にも積層す
ることにより３次元の樹脂硬化像１を創成するものであ
る。得られる形状はレーザ光３の軌跡により決定され
る。
ムを用いて焼結品１１の３次元形状、すなわち、外表面
１２の形状を設計をする。この結果、３次元のＣＡＤシ
ステムによって焼結品１１の３次元の形状情報が定義さ
れる。次に図１に示される外皮樹脂成形型１の作成が実
施される。これには光硬化造形法が用いられる。光硬化
造形法は、図２に例示されるように液状の光硬化性樹脂
２の表面に強力な紫外線３を照射することにより、照射
された領域の樹脂２を硬化させ、これを幾層にも積層す
ることにより３次元の樹脂硬化像１を創成するものであ
る。得られる形状はレーザ光３の軌跡により決定され
る。
【０００８】すなわち、図２に模式的に示されるよう
に、槽内に満たされた光硬化性樹脂２の表面にレーザ光
３のスポットを当てて、スキャナ５によってレーザ光３
を２次元的に移動することにより表面の一部が固体化さ
れる。その後、固体化したものを一層の厚み分だけステ
ージ４により液面より沈下させ、固体化した部分の上に
一層分の液状の樹脂２を導入する。次にこの液状部が同
様に固化される。この固化像は下層の固化像上に積層さ
れて一体化される。これを繰り返して一層づつ重ねられ
る。この場合、一層の断面の輪郭内部を全域照射すれ
ば、中実の樹脂像が造形され、輪郭のみを照射すれば、
輪郭のみが固化されて、内部は未硬化の中空の樹脂像が
作成される。なお、中空の樹脂像を造形したときは、造
形終了時に、内部空間に未硬化樹脂が充填されている
が、小さな孔を開けることにより排出される。本実施例
では、３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいてセラミ
ック焼結品１１の輪郭外部に対応する部分のみを照射
し、外皮樹脂成形型１を造形する。この結果、外皮樹脂
成形型１の内表面７は焼結品１１の外表面１２に一致し
たものとなる。なお、この外皮樹脂成形型１はその内表
面７にのみ意義があるので、外皮６の外側はハニカム構
造等で補強されていてもよい。
に、槽内に満たされた光硬化性樹脂２の表面にレーザ光
３のスポットを当てて、スキャナ５によってレーザ光３
を２次元的に移動することにより表面の一部が固体化さ
れる。その後、固体化したものを一層の厚み分だけステ
ージ４により液面より沈下させ、固体化した部分の上に
一層分の液状の樹脂２を導入する。次にこの液状部が同
様に固化される。この固化像は下層の固化像上に積層さ
れて一体化される。これを繰り返して一層づつ重ねられ
る。この場合、一層の断面の輪郭内部を全域照射すれ
ば、中実の樹脂像が造形され、輪郭のみを照射すれば、
輪郭のみが固化されて、内部は未硬化の中空の樹脂像が
作成される。なお、中空の樹脂像を造形したときは、造
形終了時に、内部空間に未硬化樹脂が充填されている
が、小さな孔を開けることにより排出される。本実施例
では、３次元ＣＡＤシステムのデータに基づいてセラミ
ック焼結品１１の輪郭外部に対応する部分のみを照射
し、外皮樹脂成形型１を造形する。この結果、外皮樹脂
成形型１の内表面７は焼結品１１の外表面１２に一致し
たものとなる。なお、この外皮樹脂成形型１はその内表
面７にのみ意義があるので、外皮６の外側はハニカム構
造等で補強されていてもよい。
【０００９】図１に示されるように、作成された外皮樹
脂成形型１は外皮６によって構成され、上部が開口して
凹部８が形成された略箱状である。また、この樹脂成形
型１の凹部８側にある内表面７は焼結品１１の外表面１
２に一致している。すなわち、凹部８の形状は焼結品１
１の外形形状と同一となっている。このようにして光硬
化造形法で外皮樹脂成形型１が一挙に作成されるので、
成形型の作成工程が大幅に単純化される。
脂成形型１は外皮６によって構成され、上部が開口して
凹部８が形成された略箱状である。また、この樹脂成形
型１の凹部８側にある内表面７は焼結品１１の外表面１
２に一致している。すなわち、凹部８の形状は焼結品１
１の外形形状と同一となっている。このようにして光硬
化造形法で外皮樹脂成形型１が一挙に作成されるので、
成形型の作成工程が大幅に単純化される。
【００１０】（２）次に、図３に示すようにこの外皮樹
脂成形型１に焼結材９が充填される。通常、焼結材９は
水と解膠剤が加えられることにより流動化されている。
焼結材９が充填されて凹部８を満たした後、この成形型
１ごと乾燥器あるいは予熱炉内に置いて、所定の温度
（約３００°Ｃ）で所定の時間乾燥される。
脂成形型１に焼結材９が充填される。通常、焼結材９は
水と解膠剤が加えられることにより流動化されている。
焼結材９が充填されて凹部８を満たした後、この成形型
１ごと乾燥器あるいは予熱炉内に置いて、所定の温度
（約３００°Ｃ）で所定の時間乾燥される。
【００１１】この乾燥工程により、焼結材９中の水分が
蒸発し、焼結材９に保形性が与えられる。この乾燥工程
の間、外皮樹脂成形型１は形状を維持する。このため、
乾燥工程が終了すると、外皮樹脂成形型１の内表面７の
形状に一致した外形形状を保持した焼結材９が外皮樹脂
成形型１内に作られる。
蒸発し、焼結材９に保形性が与えられる。この乾燥工程
の間、外皮樹脂成形型１は形状を維持する。このため、
乾燥工程が終了すると、外皮樹脂成形型１の内表面７の
形状に一致した外形形状を保持した焼結材９が外皮樹脂
成形型１内に作られる。
【００１２】（３）次に、図４に示されているように、
乾燥された焼結材９が成形型１とともに高温炉（６００
°Ｃ）に投入される。この焼結工程の早い時期に、外皮
樹脂成形型１を構成する樹脂２は焼失する。この焼失に
先立ち、樹脂２は加熱膨張する。しかし、外皮樹脂成形
型１が中実でなく外皮構造であるため、この加熱膨張に
よる応力は小さく、焼結材９側に過大な力を作用させる
ことがない。したがって、図４に示される溝部１３等、
応力の集中しやすいところでも、亀裂が生じない。ま
た、樹脂の気化ガスが少量であり、作業環境あるいは焼
結炉内部の汚染も少ない。外皮樹脂成形型１の焼失後、
さらに加熱が続けられ、焼結材９は完全に焼結され、設
計された焼結品１１が完成する。
乾燥された焼結材９が成形型１とともに高温炉（６００
°Ｃ）に投入される。この焼結工程の早い時期に、外皮
樹脂成形型１を構成する樹脂２は焼失する。この焼失に
先立ち、樹脂２は加熱膨張する。しかし、外皮樹脂成形
型１が中実でなく外皮構造であるため、この加熱膨張に
よる応力は小さく、焼結材９側に過大な力を作用させる
ことがない。したがって、図４に示される溝部１３等、
応力の集中しやすいところでも、亀裂が生じない。ま
た、樹脂の気化ガスが少量であり、作業環境あるいは焼
結炉内部の汚染も少ない。外皮樹脂成形型１の焼失後、
さらに加熱が続けられ、焼結材９は完全に焼結され、設
計された焼結品１１が完成する。
【００１３】本実施例では、焼結品としてセラミックス
製品１１を例示して説明したが、焼結によって製造され
得るものであれば、セラミックス製品に限らず本発明を
適用することができる。例えば、焼結によって硬化する
粉末金属等を焼結材として使用できる。また、製造され
る物は最終製品に限らず、部品あるいは型であってもよ
い。
製品１１を例示して説明したが、焼結によって製造され
得るものであれば、セラミックス製品に限らず本発明を
適用することができる。例えば、焼結によって硬化する
粉末金属等を焼結材として使用できる。また、製造され
る物は最終製品に限らず、部品あるいは型であってもよ
い。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明によれば、３次元の形状情報
から光硬化造形法によって、外皮樹脂成形型が一挙に作
成される。このため、焼結品の製造を短期間にかつ、低
コストで行うことができる。さらに、外皮樹脂成形型の
形状自由度が大きいために、複雑な形状の焼結品を容易
に製造することができる。さらに、第２の発明によれ
ば、成形された焼結材の焼結の際に、外皮樹脂成形型が
消失されるので、外皮樹脂成形型からの焼結材あるいは
焼結品の脱型作業が排除される。このため、一層簡易に
焼結品を製造できる。
から光硬化造形法によって、外皮樹脂成形型が一挙に作
成される。このため、焼結品の製造を短期間にかつ、低
コストで行うことができる。さらに、外皮樹脂成形型の
形状自由度が大きいために、複雑な形状の焼結品を容易
に製造することができる。さらに、第２の発明によれ
ば、成形された焼結材の焼結の際に、外皮樹脂成形型が
消失されるので、外皮樹脂成形型からの焼結材あるいは
焼結品の脱型作業が排除される。このため、一層簡易に
焼結品を製造できる。
【図１】光硬化造形法によって作成された外皮樹脂成形
型の断面図である。
型の断面図である。
【図２】光硬化造形法による外皮樹脂成形型作成の工程
図である。
図である。
【図３】外皮樹脂成形型の凹部に焼結材を充填する工程
図である。
図である。
【図４】高温炉内の焼結品の断面図である。
【図５】従来の焼結品製造方法（ａ−１〜５）及びロス
トワックス法（ｂ−１〜３）と本発明に係る方法（ｃ−
１〜４）とを比較した図である。
トワックス法（ｂ−１〜３）と本発明に係る方法（ｃ−
１〜４）とを比較した図である。
１ 外皮樹脂成形型 ７ 内表面 ９ 焼結材 １１ 焼結品 １２ 焼結品の外表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早野 誠治 神奈川県稲城市向陽台４−２ みはらし の家Ｂ−610 (72)発明者 斉藤 直一郎 神奈川県藤沢市大庭3910 藤沢西部団地 ２−９−952 (56)参考文献 特開 昭59−184605（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】焼結材を成形型に充填し、成形された焼結
材を焼結して焼結品を製造する方法であり、製造する焼結品の形状を定義する３次元の形状情報に基
づいて、光硬化造形法に従って、この焼結品の１層の断
面の外表面の外部に対応する部分の固化像を得、この固
化像に、次の断面の外表面の外部に対応する部分の固化
像を積層して一体化することを繰り返して、 製造する焼
結品の外表面に一致する内表面を有する外皮樹脂成形型
を作成する工程と、 焼結材を該外皮樹脂成形型の該内表面側に充填する工程
と、 成形された焼結材を焼結する工程、 とを有することを特徴とする外皮樹脂成形型を用いる焼
結品製造方法。 - 【請求項２】焼結材を成形型に充填し、成形された焼結
材を焼結して焼結品を製造する方法であり、製造する焼結品の形状を定義する３次元の形状情報に基
づいて、光硬化造形法に従って、この焼結品の１層の断
面の外表面の外部に対応する部分の固化像を得、この固
化像に、次の断面の外表面の外部に対応する部分の固化
像を積層して一体化することを繰り返して、 製造する焼
結品の外表面に一致する内表面を有する外皮樹脂成形型
を作成する工程と、 焼結材を該外皮樹脂成形型の該内表面側に充填する工程
と、 成形された焼結材を焼結し、前記外皮樹脂成形型を消失
させる工程、 とを有することを特徴とする外皮樹脂成形型を用いる焼
結品製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3321226A JP2585492B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 外皮樹脂成形型を用いる焼結品製造方法 |
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP3321226A JP2585492B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 外皮樹脂成形型を用いる焼結品製造方法 |
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| JPH05131429A JPH05131429A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2585492B2 true JP2585492B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=26434388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3321226A Expired - Lifetime JP2585492B2 (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | 外皮樹脂成形型を用いる焼結品製造方法 |
Country Status (2)
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1993
- 1993-04-15 WO PCT/JP1993/000488 patent/WO1994024067A1/ja active Application Filing
Also Published As
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|---|---|
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