JP6027264B1 - 粒状材料、3次元積層造形鋳型の製造装置および3次元積層造形鋳型の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
3次元積層造形鋳型の製造装置で使用する粒状材料であって、
水に溶解された水溶性エステルにより活性化されて硬化する、溶媒を揮発させた水ガラスのコーティングを有する。
層状に敷き詰めて選択的に結合する造形材料として、溶媒を揮発させた水ガラスのコーティングを有する粒状材料を使用し、
溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する前記粒状材料を選択的に結合するための活性化材料として、水に溶解された水溶性エステルを使用する。
3次元積層造形鋳型に使用する粒状材料を水ガラスでコーティングして、溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する工程と、
溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する前記粒状材料を層状に敷き詰める工程と、
前記層状に敷き詰められた粒状材料を目的の3次元積層鋳型造形物に対応して結合するように、前記層状に敷き詰められた粒状材料に水に溶解された水溶性エステルを選択的に射出して硬化させる工程と、
前記敷き詰める工程と前記硬化させる工程とを、前記目的の3次元積層鋳型造形物が造形されるまで繰り返す工程と、
を含む。
図1は、本実施形態の3次元積層造形鋳型の製造装置100の造形手順の概要を示す図である。
以下、本実施形態の3次元積層造形鋳型の製造装置100に使用される製造材料として、粒状材料とバインダとについて詳細に説明する。
本実施形態の粒状材料としては、耐火性の粒状材料(以下、耐火性粒状材料とも称す)である、珪砂、オリビン砂、ジルコン砂、クロマイト砂、アルミナ砂、ムライト砂等の天然砂や、人工砂などが挙げられる。また、使用済みの天然砂や人工砂を回収したものや、これらを再生処理したものなども使用できる。
本実施形態では、耐火性粒状材料表面に無機バインダとして水ガラスをコーティングして造形物の材料とする。まず、あらかじめ耐火性粒状材料を約110℃程度に加温しておく。次に、その加温した耐火性粒状材料に水ガラスとして珪酸ナトリウム溶液等を添加し、加温された耐火性粒状材料が持つ熱および撹拌により、溶媒を揮発させる。こうした一連の工程により、耐火性粒状材料表面に無機バインダである水ガラスをコーティングする。
水溶性エステルとしては、トリエチレングリコールジアセテート、γ-ブチロラクトンから選ばれる1種または2種の混合物を、水に溶解させた状態で用いる。好ましい水溶液の濃度は、10〜90質量%、より好ましくは20〜50質量%である。
水ガラスをコーティングした耐火性粒状材料を積層し、その上に、水に溶解された水溶性エステルを印刷する操作を行う工程は、例えば以下のようにして行われる。
本実施形態によれば、耐火性粒状材料に水ガラスをコーティングしたものを用いるので、乾燥砂に近い流動性が確保される。さらに、非印刷部分の耐火性粒状材料はそのまま再利用可能である。
トリエチレングリコールジアセテートを50質量部、水を50質量部混合してエステル水溶液とした。
サンドヒータにて耐火性粒状材料を110℃まで加温した。その加温した耐火性粒状材料100質量部に、水ガラス(モル比(SiO2/Na2O):2.50、ボーメ度:50(20℃)を3.0質量部添加した後、5分間撹拌し、溶媒としての水を揮発させた。室温(25℃)まで冷却した後、目開き0.6mmの篩を通過させて、コーティングサンドを作製した。
テストピースの熱膨張率は、JACT試験法M-2(熱膨張量試験法のうちの急熱膨張率測定試験法)に基づいて、以下のようにして測定した。
熱膨張率(%)={膨張量(mm)/加熱前のテストピースの長さ(mm)}×100
積層造形後の砂型をGC-MS(日本電子製Q1000-GCMS)を使用し、温度350℃におけるガス成分の定性分析を実施した。
以下、表1の実施例および比較例の結果を参照しながら、実施例1と2、比較例1と2について順に説明する。
[実施例1]
耐火性粒状材料として、珪砂(FS001−EU、販売元:株式会社EX ONE、平均粒子径106μm)を使用し、水ガラスをコーティングしたコーティングサンドを用意した。
耐火性粒状材料として、焼結法で得られた人工砂(伊藤忠セラテック株式会社製、セラビーズX #1450、平均粒子径106μm)を使用した以外は、実施例1と同様にしてテストピースを作製し、評価した。実施例2の評価結果を表1に示す。
[比較例1]
常温(20℃)で液体のキシレンスルホン酸55質量部、硫酸10質量部、水35質量部からなる硬化剤溶液を用意した。この硬化剤0.3質量部を、珪砂(FS001−EU、販売元:株式会社EX ONE、平均粒子径106μm)を使用し、混練砂とした。
比較例1で調製した硬化剤0.3質量部を、焼結法で得られた人工砂(伊藤忠セラッテック株式会社製、セラビーズX #1450、平均粒子径106μm)100質量部に加えて混練し、混練砂とした。
各実施例で用いた耐火性粒状材料は流動性に優れ、X軸、Y軸、Z軸のいずれの方向にも良好にリコーティングできた。また、実施例では水の発生があったものの、有害ガスの発生がなかった。
Claims (8)
- 3次元積層造形鋳型の製造装置で使用する粒状材料であって、
水に溶解された水溶性エステルにより活性化されて硬化する、溶媒を揮発させた水ガラスのコーティングを有する粒状材料。 - 前記粒状材料の残留水分は1%以下である、請求項1記載の粒状材料。
- 前記水ガラスは、アルカリ金属珪酸塩溶液である珪酸ナトリウム溶液と、珪酸カリウム溶液とから選ばれる1種または2種の混合物である、請求項1または2に記載の粒状材料。
- 前記水ガラスは、溶媒に溶解させた前記水ガラスの溶液を、加温した前記粒状材料に添加し、加温された前記粒状材料が持つ熱および前記溶液の撹拌により前記溶媒を揮発させることで、前記粒状材料にコーティングされている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の粒状材料。
- 前記粒状材料は、焼結法、溶融法、火炎溶融法のいずれかの方法で得られる耐火性の人工砂である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の粒状材料。
- 前記水溶性エステルは、トリエチレングリコールジアセテートと、γ-ブチロラクトンとから選ばれる1種または2種の混合物を水に溶解させた状態である、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の粒状材料。
- 層状に敷き詰めて選択的に結合する造形材料として、溶媒を揮発させた水ガラスのコーティングを有する粒状材料を使用し、
溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する前記粒状材料を選択的に結合するための活性化材料として、水に溶解された水溶性エステルを使用する、
3次元積層造形鋳型の製造装置。 - 3次元積層造形鋳型に使用する粒状材料を水ガラスでコーティングして、溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する工程と、
溶媒を揮発させた前記水ガラスのコーティングを有する前記粒状材料を層状に敷き詰める工程と、
前記層状に敷き詰められた粒状材料を目的の3次元積層鋳型造形物に対応して結合するように、前記層状に敷き詰められた粒状材料に水に溶解された水溶性エステルを選択的に射出して硬化させる工程と、
前記敷き詰める工程と前記硬化させる工程とを、前記目的の3次元積層鋳型造形物が造形されるまで繰り返す工程と、
を含む3次元積層造形鋳型の製造方法。
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JP7061925B2 (ja) * | 2017-05-16 | 2022-05-02 | 株式会社木村鋳造所 | 鋳造用砂型の製造方法 |
CN107127306B (zh) * | 2017-06-07 | 2024-01-19 | 第一拖拉机股份有限公司 | 一种3d打印精密铸造模壳的装置及使用方法 |
DE102020110289A1 (de) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | Peak Deutschland Gmbh | Verfahren unter Verwendung eines anorganischen Binders für die Herstellung von ausgehärteten dreidimensional geschichteten Formkörpern für Gießereikerne und -formen |
CN115319021A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-11-11 | 日月重工股份有限公司 | 一种用3d打印生产大型铸钢件的方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001232442A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-28 | Gun Ei Chem Ind Co Ltd | 掻型造型用組成物及び掻型造型用鋳型形成方法 |
JP2010519042A (ja) * | 2007-02-19 | 2010-06-03 | アシランド−ズードケミー−ケルンフェスト ゲーエムベーハー | 鋳物砂の熱的再生 |
WO2014098129A1 (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | 旭有機材工業株式会社 | コーテッドサンド及びその製造方法並びに鋳型の製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05169184A (ja) | 1991-12-16 | 1993-07-09 | Naigai Ceramics Kk | 高珪酸質球状鋳物砂及びその製造方法 |
JPH09141386A (ja) * | 1995-11-15 | 1997-06-03 | Toyota Motor Corp | 砂鋳型の積層造形方法及びこれを用いた鋳物製造方法 |
GB9816080D0 (en) * | 1998-07-24 | 1998-09-23 | Foseco Int | Coating compositions |
JP3878496B2 (ja) | 2002-02-28 | 2007-02-07 | 山川産業株式会社 | 鋳型用砂及びその製造方法 |
JP4326916B2 (ja) | 2002-12-09 | 2009-09-09 | 花王株式会社 | 球状鋳物砂 |
DE102007051850A1 (de) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH | Formstoffmischung mit verbesserter Fliessfähigkeit |
DE102011105688A1 (de) * | 2011-06-22 | 2012-12-27 | Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH | Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen |
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DE102012020000A1 (de) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | Voxeljet Ag | 3D-Mehrstufenverfahren |
JP5986498B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2016-09-06 | 旭有機材株式会社 | コーテッドサンドの製造方法及び鋳型の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2001232442A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-08-28 | Gun Ei Chem Ind Co Ltd | 掻型造型用組成物及び掻型造型用鋳型形成方法 |
JP2010519042A (ja) * | 2007-02-19 | 2010-06-03 | アシランド−ズードケミー−ケルンフェスト ゲーエムベーハー | 鋳物砂の熱的再生 |
WO2014098129A1 (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | 旭有機材工業株式会社 | コーテッドサンド及びその製造方法並びに鋳型の製造方法 |
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