JP2585493B2 - 光硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法 - Google Patents

光硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法

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JP2585493B2 JP3321227A JP32122791A JP2585493B2 JP 2585493 B2 JP2585493 B2 JP 2585493B2 JP 3321227 A JP3321227 A JP 3321227A JP 32122791 A JP32122791 A JP 32122791A JP 2585493 B2 JP2585493 B2 JP 2585493B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は射出成形型の製造方法に
関するものであり、特に低価格、短期間に型を製造する
ことができ、かつ短い成形サイクルを得ることのできる
射出成形型製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】射出成形型として、型内に射出された材
料を早く冷却して形状保持性能を与えるために、金型の
成形面に近接した型内側に冷却通路を設けた金型がしば
しば用いられる。簡易型として、コンクリートや樹脂等
で作成した型が用いられることもある。この場合、コン
クリートや樹脂中に冷却通路用の管を配管してコンクリ
ートや樹脂を固めた型が用いられることもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金型の
製作は周知のように期間と費用がかかるものであり、少
量の製品を短期間で生産する場合には、期間的あるいは
経済的に金型の製作が不能のときも多い。特に、金型中
に冷却通路を設ける場合には、金型の加工が著しく困難
なことが少なくない。コンクリートや樹脂を用いた型の
場合、あらかじめコンクリートや樹脂中にパイプを埋設
しておいて硬化させるため、冷却通路の加工は相当程度
容易化される。しかし、この場合にも、コンクリートや
樹脂を硬化させる際の型かあるいは硬化後、機械加工し
て成形面を成形する工程が必要となり、なお、型生産に
要する期間や費用を充分に低下し得るものではない。。
そこで、本発明では、型の製造までの工程を大幅に簡単
化することによって、期間と生産コストの両者を低減し
ようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、請求項1に係る発明では、成形面に近接した
型内側に冷却通路を設けた射出成形型を製造する方法で
あって、 .この成形型の成形面とこの成形面に対する前記冷却
通路の位置と形状に関する情報を3次元CADシステム
によって設計し、 .光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、その
3次元CADシステムで設計された3次元形状の一断面
に相当する領域に対して光照射してその断面の固化像を
形成しc.ついで、この固化像の表面に新たに未硬化の液状の
樹脂の層を導入し、 d.照射する断面を次々に変えながら前記bとcの処理
を繰り返して固化像を積層し、前記3次元CADシステ
ムで設計された3次元形状の射出成形型を製造する 、光
硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法を創作した。ま
た、請求項2に係る発明では、成形面に近接した型内側
に冷却通路を設けた射出成形型を製造する方法であっ
て、e.この 成形型の成形面の形状に関する情報を3次元C
ADシステムによって設計し、 .光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、その
3次元CADシステムで設計された成形面の一断面に相
当する領域に対して光照射してその断面の固化像を作成
し、 g.ついで、この固化像の表面に新たに未硬化の液状の
樹脂の層を導入し、 h.照射する断面を次々に変えながら前記fとgの処理
を繰り返して固化像を積層し、前記 3次元CADシステ
ムで設計された成形面を有する薄肉の樹脂硬化物を作成
し、i.この 薄肉樹脂硬化物の型内側に冷却通路用の管を配
管し、j. 流動化した型材をこの薄肉樹脂硬化物の型内側に充
填して硬化することを特徴とする光硬化樹脂を用いる射
出成形型製造方法を創作した。
【0005】
【作用】請求項1の発明によれば、光硬化樹脂中の任意
の位置に光が照射され、固化像が得られるとともに、新
たな樹脂層が導入されて、光照射により新たな固化像が
得られる。これを繰り返すことにより、固化像が積層さ
れて、一挙に3次元CADシステムで設計した立体形状
の射出成形型が製造される。したがって、型の製作工程
が簡略化される。請求項2の発明によれば、光硬化樹脂
によって、成形面を有する薄肉の樹脂硬化物が造形さ
れ、この樹脂硬化物の内側に充填した型材が硬化され
る。そして、成形面を薄肉の樹脂硬化物の内表面に有す
るときは、樹脂硬化物が排除された状態の型材自体が射
出成形型となり、成形面を薄肉の樹脂硬化物の外表面に
有するときは、樹脂硬化物と一体となった型材が射出成
形型となる。これらの型材は必要に応じて選択でき、ま
た、射出成形型はいずれも、成形面の裏側が型材により
補強される。
【0006】
【実施例】以下、請求項1に係る本発明の実施例として
図1に示す射出成形型1を製造する場合を例として説明
する。本実施例にかかる射出成形型1の製造方法は次に
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
ムを用いて射出成形型1の3次元形状、すなわち、外表
面2及び成形面3の形状を設計をする。さらに、射出成
形型1の成形面3の形状にそって、射出成形型1内部に
冷却水が循環可能な配管の位置と形状の設計をする。こ
の結果、3次元CADシステムによって、成形面3に近
接した型内側に冷却通路を設けた射出成形型1の3次元
の形状情報が定義される。
【0008】(2)次に図1に示される射出成形型1の
実際の作成工程が実施される。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5の表面に強力な紫外線6を照射す
ることにより、照射された領域の樹脂5を硬化させ、こ
れを幾層にも積層することにより3次元の樹脂硬化像を
創成するものである。得られる形状は紫外線6の軌跡に
より決定される。
【0009】すなわち、槽内に満たされた光硬化性樹脂
5の表面にレーザ光6のスポットを当てて、スキャナ7
によってレーザ光6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8により液面より沈下させ、固
定化した部分の上に一層分の液状の樹脂5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て、最終的に得ようとする像が造形
される。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、内部は未硬化の中空の樹脂像
が作成される。なお、造形終了時、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。また、樹脂像が大きく外皮のみでは形状が維
持ができないときは、内部等に補強用硬化部が造形され
たハニカム構造の外皮像を得ることができる。
【0010】本実施例では、3次元CADシステムのデ
ータに基づいて、設計された射出成形型1のスライスさ
れた1断面の全域を光照射する。さらにこの照射によっ
て硬化された層上に、次の断面を全域光照射するという
工程を繰り返して、最終的に中実の射出成形型1を造形
する。なお、中実の樹脂像であっても、通路4の内部に
は光照射されないため、硬化されない。この結果、造形
された射出成形型1が図1に示されている。この射出成
形型1の内部には成形面3に沿って型1内部に対向する
側面の間に複数本の冷却通路4が貫通している。光硬化
造形法では自由自在に配管することができるから、冷却
通路4はどのようにも配管できる。冷却通路4の形状は
型1外部からの冷却水が循環可能であればよい。このよ
うにして光硬化造形法で射出成形型1が一挙に作成され
るので、従来の射出成形型1の製作工程はすべて不要と
なる。すなわち、時間及び型製作のコストが大幅に低減
される。
【0011】なお、本実施例においては、射出成形型1
の断面を全域光照射することを繰り返すことにより、射
出成形型1を造形したが、この方法に限定されるもので
はない。前記断面の輪郭内部に近接した部分のみを光照
射して、中空状で外皮のみによって構成された樹脂硬化
物を造形し、この造形物の内部に充填された光硬化樹脂
をさらに光照射して硬化させることもできる。また、射
出成形型1の熱伝導性と剛性向上のために、樹脂5中に
樹脂の比重の値に比較的近い金属粉末を混入し、一緒に
硬化させることもできる。
【0012】次に、請求項2に係わる実施例として、図
6に示す射出成形型11を製造する場合を例として説明
する。本実施例にかかる射出成形型11の製造方法は次
に述べる各工程を実施する。 (1)まず、最初に3次元のCADシステムを用いて射
出成形型11の3次元形状、すなわち、外表面12及び
成形面13の形状を設計をする。この結果、3次元CA
Dシステムによって射出成形型11の3次元情報が定義
される。
【0013】(2)次に図3に示される薄肉樹脂硬化物
14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。本実施例では、最終的には薄肉樹脂硬化物14
を離型して射出成形型11を製造するために、3次元C
ADシステムのデータに基づいて射出成形型11の外表
面12ないし成形面13の外部に近接する部分のみを照
射することで、薄肉樹脂硬化物14を造形する。この結
果、薄肉樹脂硬化物14の内表面16は射出成形型11
の外表面12及び成形面13に一致したものとなる。な
お、この薄肉樹脂硬化物14は、前述のように最終的に
は取り省かれるものであり、その内表面16にのみ意義
があるので、外皮15の外側には補強枠等を施してもよ
い。
【0014】この結果、薄肉樹脂硬化物14は外皮15
によって構成されるとともに、上部が開口して凹部18
が形成された略箱状となる。そして、内表面16によっ
て形成された凹部18は射出成形型11と同一の外形形
状を有している。このようにして、光硬化造形法によっ
て一挙に薄肉樹脂硬化物14が作成されるので、形成型
作成のための型作成工程が大幅に簡単化される。
【0015】(3)次に、図4に示すようにこの薄肉樹
脂硬化物14の凹部18に金属等で形成された冷却通路
19を配管する。この冷却通路19は、射出成形型11
の成形面13となる内表面17に近接して凹部18に設
けられるものであり、射出成形型11の成形面13の温
度制御をするという目的を有するものである。したがっ
て、必要に応じた形状の冷却通路19が、最も適切な位
置に配管される。本実施例では、複数本の真っ直ぐな金
属製パイプを凹部18の底部付近に、対向する外皮15
間に渡して配管するとともに固定している。
【0016】(4)さらに、図5に示すように、この薄
肉樹脂硬化物14の凹部18に流動化された型材20が
充填される。この型材20としては、樹脂、石膏、セラ
ミックス、金属粉末等、流動化されており、かつ硬化が
可能であって、射出成形型11としての剛性及び耐熱性
を有するものであればよい。したがって、焼結が必要か
どうかも問わない。本実施例では、セラミックスを型材
20として用い、水と解膠剤を加えて流動化されてい
る。この型材20が凹部18に充填された後、この成形
型14ごと、乾燥器あるいは予熱炉内において、所定の
温度で乾燥される。この乾燥工程によって、型材20か
ら水分が蒸発し、型材20に保形性が与えられる。ま
た、この乾燥の間、薄肉樹脂硬化物14は形状を維持す
る。この結果、乾燥工程が終了すると、薄肉樹脂硬化物
14の凹部18の形状に一致した外形形状を保持すると
ともに、金属製の配管を内部に保持した型材20が作ら
れる。
【0017】所定の時間の乾燥後、さらに型材20は薄
肉樹脂硬化物14とともに、高温炉に投入され、加熱さ
れる。この焼結工程の早い時期に、薄肉樹脂硬化物14
を構成する樹脂5は焼失する。この薄肉樹脂硬化物14
の焼失後、さらに加熱が続けられ、型材20は完全に焼
結される。このようにして、型11内部に金属性の冷却
通路19が配管されたセラミックス製の射出成形型11
が製造される。
【0018】なお、本実施例では、最終的には、薄肉樹
脂硬化物14が焼失されて、型材20のみで射出成形型
11が製造される。しかし、薄肉樹脂項物14の焼失は
必ず必要というわけではなく、薄肉樹脂硬化物14をそ
のまま成形面として残した射出成形型11を製造するこ
ともできる。この場合には、射出成形型11の外形形状
は薄肉樹脂硬化物14の外表面が一致される。また、本
実施例以外に、型材20として樹脂あるいは石膏を用い
た場合には、流動化したこれらの材料を薄肉樹脂硬化物
14に充填したのち、冷却あるいは乾燥することにより
硬化し成形される。また、薄肉樹脂硬化物14を離型す
るには、予め薄肉樹脂硬化物14の内表面16及び成形
面17に離型剤を塗布しておくか、あるいは型14を破
壊するか等の方法によっても可能である。
【0019】
【発明の効果】上述したように、第1の請求項に記載し
た発明によれば、3次元CADデータから光硬化造形法
によって、冷却通路が自在に配管された樹脂製の射出成
形型が、一挙に作成される。したがって、射出成形型製
造にかかる時間及びコストが大幅に低減されるととも
に、充分に短い成形サイクルが得られるので、成形品の
生産コストも低減し得る。また、第2の請求項に記載し
た発明によれば、光硬化造形法によって、射出成形型の
薄肉樹脂硬化物が一挙に作成され、冷却通路が自在に配
管された射出成形型が作成される。したがって、第1の
請求項と同様の効果が得られる。さらに射出成形型の型
材を必要に応じて選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は光硬化造形法によって製造された射出
成形型の断面を示し、(b)は平面図である。
【図2】光硬化造形法による射出成形型製造の工程図で
ある。
【図3】光硬化造形法によって作成された薄肉樹脂硬化
物の断面図である。
【図4】冷却通路を配管した薄肉樹脂硬化物の上面図で
ある。
【図5】冷却通路を配管した薄肉樹脂硬化物に型材料を
充填する工程図である。
【図6】離型された射出成形型の断面図である。
【符号の説明】
1、11 射出成形型 3、13 成形面 4、19 冷却通路 5 樹脂 6 光(紫外線) 14 薄肉樹脂硬化物 20 型材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29C 67/00 8413−4F B29C 67/00 (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 平3−240507(JP,A) 特開 昭63−302006(JP,A) 特公 昭42−22859(JP,B1) 山岡要男著「フォトポリマーハンドブ ック」1989.6.15発行、工業調査会 P.475−498

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成形面に近接した型内側に冷却通路を設け
    た射出成形型を製造する方法であって、 .この成形型の成形面とこの成形面に対する前記冷却
    通路の位置と形状に関する情報を3次元CADシステム
    によって設計し、 .光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、その
    3次元CADシステムで設計された3次元形状の一断面
    に相当する領域に対して光照射してその断面の固化像を
    形成しc.ついで、この固化像の表面に新たに未硬化の液状の
    樹脂の層を導入し、 d.照射する断面を次々に変えながら前記bとcの処理
    を繰り返して固化像を積層し、前記3次元CADシステ
    ムで設計された3次元形状の射出成形型を製造する 、光
    硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法。
  2. 【請求項2】成形面に近接した型内側に冷却通路を設け
    た射出成形型を製造する方法であって、e.この 成形型の成形面の形状に関する情報を3次元C
    ADシステムによって設計し、 .光照射を受けると硬化する液状の樹脂に対し、その
    3次元CADシステムで設計された成形面の一断面に相
    当する領域に対して光照射してその断面の固化像を作成
    し、 g.ついで、この固化像の表面に新たに未硬化の液状の
    樹脂の層を導入し、 h.照射する断面を次々に変えながら前記fとgの処理
    を繰り返して固化像を積層し、前記 3次元CADシステ
    ムで設計された成形面を有する薄肉の樹脂硬化物を作成
    し、i.この 薄肉樹脂硬化物の型内側に冷却通路用の管を配
    管し、j. 流動化した型材をこの薄肉樹脂硬化物の型内側に充
    填して硬化することを特徴とする光硬化樹脂を用いる射
    出成形型製造方法。
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