JP6559495B2 - ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロストワックス法を用いた精密鋳造により鋳造品を製造する方法に関する。更に詳しくは、光造形法又は３次元プリンタを用いて作製されたロウ模型成形型によりロウ模型を作製して鋳造品を製造する方法に関するものである。

従来、上型と下型とからなる金型を用いて中空構造を有するワックス模型成形法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この中空構造を有するワックス模型成形法では、ワックス模型（ロウ模型）が金型から取出される時点までに、所望の中空構造がワックス模型に形成される。また、金型のワックス模型の中空構造に相当する位置に、中空構造形成用部材を配設し、その中空構造形成用部材をワックス（ロウ）で成形した後にワックス模型から除去する。更に、中空構造形成用部材が溶解性とされ、ワックス硬化後にその中空構造形成用部材がワックス模型から溶解除去される。

このように構成された中空構造を有するワックス模型成形法では、ワックス模型が金型から排出される時点で、ワックス模型に所望の中空構造が形成されるので、ロストワックス法における鋳造品製造の生産性を著しく向上できる。また、ワックス模型に中空構造を形成する代わりに、金型のワックス模型の中空構造に相当する位置に、鋳造品と一体化される部材を予め配設しておけば、セラミックなどの鋳造材とは異なる素材を鋳造品に一体化できる。

一方、光硬化樹脂からなり鋳造品と略同一形状の消失性模型の表面に耐火物を被覆して鋳型の前駆体を形成し、光硬化樹脂の分解温度以上の温度で前駆体の内部に酸素含有気体を吹き込んで消失性模型を燃焼除去する精密鋳造用鋳型の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この精密鋳造用鋳型の製造方法では、消失性模型を作製する方法として、光造形法を用いることができる。この光造形法は、鋳造品の３次元形状データをコンピュータに入力し、この値に基づいて光硬化樹脂液の所定位置に光（レーザ、紫外線等）を照射し、樹脂を硬化させて行われる。そして、硬化した部分を高さ方向に移動させ、未硬化の樹脂液に対して同様に光を照射することにより、樹脂液を順次高さ方向に硬化させて樹脂模型を作製する。光造形法を用いた場合、３次元形状データから直接模型が作製されるため、複雑な形状や薄肉を有する模型を高い精度で、容易に作製することができ、鋳型の生産効率も向上する。

このように構成された精密鋳造用鋳型の製造方法では、樹脂を燃焼させる際に充分な酸素を供給することができるので、樹脂の燃焼に伴って周囲の酸素濃度が低下するのを抑制できる。この結果、樹脂の燃焼が促進され、樹脂の大部分は短時間に一気に燃焼除去されるので、樹脂の熱膨張による鋳型への応力負荷が低減され、鋳型の破壊を防止することができる。そして、樹脂の大部分が除去されれば、樹脂の熱膨張による鋳型への影響は無視できるので、その後、充分な時間をかけて鋳型内部の残渣（スート）を完全に燃焼除去できる。

特開平９−１２２８２６号公報（請求項１〜３、段落［００１４］、［００１５］、［００６８］） 特開２０００−２５４７５９号公報（請求項１、段落［００１２］、［００２５］、［００２６］）

しかし、上記従来の特許文献１に示された中空構造を有するワックス模型成形法では、ワックス模型（ロウ模型）成形用の金型の作製に多大のコストを要し、この金型の形状変更に比較的多くのコストを要するため、量産品を製造する前段階の試作品を製造する場合、上記金型のキャビティの形状変更時に比較的多くの工数を要し、上記キャビティの形状変更が度重なると、多大のコストが掛かる不具合があった。また、上記従来の特許文献２に示された精密鋳造用鋳型の製造方法では、光造形法を用いて消失性模型を作製しているけれども、この消失性模型は、ロウとは異なる材質の光硬化樹脂で形成されているため、この光硬化樹脂製の消失性模型を消失させるために特別の設備等を必要とする問題点があった。更に、上記従来の特許文献２に示された精密鋳造用鋳型の製造方法では、量産品を製造する前段階の試作品を製造する場合、消失性模型を用いて鋳型を作製し、この鋳型を用いて試作品である鋳造品を作製するけれども、この鋳造品の切削条件や形状変更等を検討するために複数の鋳造品を必要とする場合があり、この場合、複数の消失性模型を比較的時間の掛かる光造形法で順次作製しなければならない問題点もあった。

本発明の第１の目的は、量産品を製造する前段階の試作品を製造する場合などに、ロウ模型成形型の形状変更が度重なっても、比較的少ない工数でロウ模型成形型の形状変更を可能とする、ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、ロウ模型を通常のロウで作製でき、ロウ模型を消失させるために特別の設備等を必要とせずに済む、ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法を提供することにある。本発明の第３の目的は、複数のロウ模型を比較的短時間で作製できる、ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法を提供することにある。本発明の第４の目的は、ロウ模型の作製時に、ロウ模型を冷却するための冷却用媒体が流通する流路やヒートシンクが挿入される凹部を、自由な形状で簡単に形成できる、ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法を提供することにある。本発明の第５の目的は、上記流路に冷却用媒体を流通させるか又は上記凹部にヒートシンクを挿入することにより、ロウ模型を速やかに冷却でき、ロウ模型成形型のキャビティの形状を正確にロウ模型に転写できる、ロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の観点は、図５に示すように、ロウ模型を成形するためのロウ模型成形型５３を作製する工程と、このロウ模型成形型５３のキャビティ５７に溶融したロウを流込んでロウ模型を作製する工程と、このロウ模型とは別に作製したロウ製の鋳造用スプルー成形模型にロウ模型を接着して一体模型を作製する工程と、この一体模型の表面にセラミックをコーティングしこのコーティングを焼結するときに一体模型を溶融し流出させることによりスプルー内鋳物付き鋳造品を鋳造するための鋳型を作製する工程と、この鋳型に溶融した金属を流込んで固化した後に鋳型を砕いてスプルー内鋳物付き鋳造品を取出す工程と、スプルー内鋳物付き鋳造品からスプルー内鋳物を切り落とし鋳造品を作製する工程とを含むロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法において、ロウ模型成形型５３が、光造形法又は３次元プリンタを用いて立体的に造形されかつ上記溶融したロウの温度より高い耐熱温度を有する樹脂製成形型であり、ロウ模型成形型５３の作製時にロウ模型成形型５３のうちロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部に流路５１，５２を形成し、この流路５１，５２に冷却用媒体を流通可能に構成され、冷却用媒体が水槽用エアポンプ６１からの加圧エアであり、この加圧エアを流路５１の入口５１ａから流入して流路５２の出口５２ｂから排出し続けながらロウをキャビティ５７内に流込んで冷却するように構成されたことを特徴とする。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１〜図４に示すように、ロウ模型１２の作製時にロウ模型１２を複数作製し、一体模型２９の作製時に複数のロウ模型１２を単一の鋳造用スプルー成形模型２８にツリー状に接着して一体模型２９を作製することを特徴とする。

本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図６に示すように、ロウ模型成形型８３の作製時にロウ模型成形型８３のうちこのロウ模型成形型８３の外面からロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部まで延びる凹部８１，８２を形成し、この凹部８１，８２にヒートシンク９１，９２を挿入可能に構成されたことを特徴とする。

本発明の第１の観点のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法では、ロウ模型成形型が、光造形法又は３次元プリンタを用いて立体的に造形されかつ溶融したロウの温度より高い耐熱温度を有する樹脂製成形型であるので、量産品を製造する前段階の試作品を製造する場合などに、ロウ模型成形型の形状変更が度重なっても、比較的少ない工数でロウ模型成形型の形状を変更できる。即ち、ロウ模型成形用の金型の作製に多大のコストを要し、この金型の形状変更に比較的多くのコストを要するため、上記金型のキャビティの形状変更が度重なると、多大のコストが掛かる従来の中空構造を有するワックス模型成形法と比較して、本発明では、ロウ模型成形型の形状変更が度重なっても、光造形法又は３次元プリンタに用いられる３次元形状データを変更するだけで済むので、比較的少ない工数でロウ模型成形型の形状を変更できる。また、光造形法を用いて作製された消失性模型が、ロウとは異なる材質の光硬化樹脂で形成されているため、この光硬化樹脂製の消失性模型を消失させるために特別の設備等を必要とする問題点があった従来の精密鋳造用鋳型の製造方法と比較して、本発明では、ロウ模型を通常のロウで作製できるので、ロウ模型を消失させるために特別の設備等を必要とせずに済む。また、ロウ模型成形型のうちロウ模型に相応する形状のキャビティ内面に近接する内部に流路を形成したので、ロウ模型成形型によるロウ模型の作製時に、上記流路に冷却用媒体を流通させることにより、冷却用媒体がキャビティ内のロウの持つ熱を奪って、ロウ模型を速やかに冷却できる。この結果、ロウ模型成形型のキャビティの形状を正確にロウ模型に転写できる。また、ロウ模型成形型を光造形法又は３次元プリンタを用いて形成するので、上記冷却用媒体が流通する流路を自由な形状で簡単に形成できる。更に、冷却用媒体が水槽用エアポンプからの加圧エアであり、この加圧エアを流路の入口から流入して流路の出口に排出し続けながらロウをキャビティ内に流込んで冷却するので、流路の出口から排出されたエアを大気中にそのまま放散できる。この結果、冷却用媒体として排液処理を必要とする液体を用いる場合と比較して、排液処理を不要にすることができるので、冷却用媒体を比較的容易に取扱うことができる。

本発明の第２の観点のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法では、ロウ模型の作製時にロウ模型を複数作製し、一体模型の作製時に複数のロウ模型を単一の鋳造用スプルー成形模型にツリー状に接着して一体模型を作製するので、複数のロウ模型を比較的短時間で作製できる。即ち、複数の消失性模型を比較的時間の掛かる光造形法で順次作製しなければならない従来の精密鋳造用鋳型の製造方法と比較して、本発明では、複数のロウ模型を射出成形等により比較的短時間で作製できる。

本発明の第３の観点のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法では、ロウ模型成形型のうちこのロウ模型成形型の外面からロウ模型に相応する形状のキャビティ内面に近接する内部まで延びる凹部を形成したので、この凹部にヒートシンクを挿入することにより、ヒートシンクがキャビティ内のロウの持つ熱を奪って、ロウ模型を速やかに冷却できる。この結果、ロウ模型成形型のキャビティの形状を正確にロウ模型に転写できる。また、ロウ模型成形型を光造形法又は３次元プリンタを用いて形成するので、上記ヒートシンクが挿入される凹部を比較的自由な形状で簡単に形成できる。

本発明第１実施形態のロウ模型成形型によりロウ模型を作製する手順を示す工程図である。 そのロウ模型成形型の可動側樹脂型を製造するための光積層造形法を示す概略断面図である。図２（ａ）は所定の形状を有する第一の硬化薄層を形成する状態を示し、図２（ｂ）はテーブルを僅かに下方に移動させて第二の硬化薄層を形成する状態を示し、図２（ｃ）は所定の立体形状を有する光造形物である可動側樹脂型を形成する状態を示す。 そのロウ模型成形型の固定側樹脂型を製造するための光積層造形法を示す概略断面図である。図３（ａ）は所定の形状を有する第一の硬化薄層を形成する状態を示し、図３（ｂ）はテーブルを僅かに下方に移動させて第二の硬化薄層を形成する状態を示し、図３（ｃ）は所定の立体形状を有する光造形物である固定側樹脂型を形成する状態を示す。 上記ロウ模型を用いてロストワックス法により鋳造品を製造する手順を示す工程図である。 本発明第２実施形態のロウ模型成形型の断面構成図である。 本発明第３実施形態のロウ模型成形型の断面構成図である。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１〜図３に示すように、ロストワックス法を用いた鋳造品１１の製造方法は、ロウ模型１２を成形するためのロウ模型成形型１３を作製する工程と、このロウ模型成形型１３のキャビティ１４ａに溶融したロウ（ワックス）を流込んでロウ模型１２を作製する工程とを含む。上記ロウ模型成形型１３は、光造形法又は３次元プリンタを用いて立体的に造形されかつ上記溶融したロウの温度より高い耐熱温度を有する樹脂製成形型である。また、ロウ模型成形型１３は、円柱状のロウ模型１２を作製するためのキャビティ１４ａが形成された可動側樹脂型１４と、このキャビティ１４ａに溶融したロウを流込むための湯道１６ａが形成された固定側樹脂型１６とを有する。可動側樹脂型１４は図示しない可動ベースにはめ込まれ、固定側樹脂型１６は図示しない固定ベースにはめ込まれ、可動側樹脂型１４は、固定側樹脂型１６に接近して密着する方向と、固定側樹脂型１６から後退して離れる方向に移動可能に構成される（図１）。更に、可動側樹脂型１４及び固定側樹脂型１６は、この実施の形態では、光造形法を用いて立体的に造形される（図２及び図３）。具体的には、光造形物である可動側樹脂型１４及び固定側樹脂型１６は、光積層造形法で代表される光学的立体造形法により作製される。

図２（ａ）〜（ｃ）は、可動側樹脂型１４を光積層造形法で造形する工程を示す。予め可動側樹脂型１４に相当する造形物の３次元データを取得し、そのデータを計算上で等間隔で輪切りにしスライスデータとして記憶しておく。先ず、図２（ａ）に示すように、液状の光硬化性組成物２１を収容した容器２２内に、液状の光硬化性組成物２１の液面２３から僅かな距離だけ下方に上面が位置するように、鉛直方向に移動可能なテーブル２４を配置する。液状の光硬化性組成物２１は、（メタ）アクリル系モノマーなどのラジカル重合性化合物、エポキシ化合物などのカチオン重合化合物を含む重合性モノマー及び光重合開始剤などを含有する。テーブル２４を配置した後、このテーブル２４上の液状の光硬化性組成物２１の薄層に、紫外線レーザ装置２６から紫外線レーザ光２７を上記記憶したデータに基づいた所定のパターンで走査して、所定の形状を有する第１の硬化薄層１４ｂを形成させる。次に、図２（ｂ）に示すように、テーブル２４の位置を僅かな距離だけ下方に移動させることによって、第１の硬化薄層１４ｂの上に液状の光硬化性組成物２１の薄層を形成させた後、この薄層に紫外線レーザ光２７を上記記憶したデータに基づいた所定のパターンで走査して、所定の形状を有する第２の硬化薄層１４ｃを形成させる。以後、同様の操作を繰り返して、最終的に、図２（ｃ）に示すように、複数の硬化薄層１４ｂ、１４ｃ、・・・、１４ｘの集合体である所定の立体形状を有する光造形物である可動側樹脂型１４を得る。

図３（ａ）〜（ｃ）は、固定側樹脂型１６を光積層造形法で造形する工程を示し、可動側樹脂型１４と同様の方法で作製される。そして、複数の硬化薄層１６ｂ、１６ｃ、・・・、１６ｘの集合体である所定の立体形状を有する光造形物である固定側樹脂型１６が得られる。上記ロウ模型成型型１３を用いてロウ模型を作製するには、先ず、上記可動側樹脂型１４を可動ベースにはめ込み、上記固定側樹脂型１６を固定ベースにはめ込んで、可動側樹脂型１４を固定側樹脂型１６に密着させることにより、可動側樹脂型１４のキャビティ１４ａと固定側樹脂型１６の湯道１６ａとが連通接続して型締めされ（図１（ａ））、この状態で溶融したロウを湯道１６ａ及びキャビティ１４ａに流込む（図１（ｂ））。次に、流込んだロウが冷却されて硬化した後に、可動側樹脂型１４を固定側樹脂型１６から後退させて離す（図１（ｃ））。更に、可動側樹脂型１４からロウ模型用スプルー付きロウ模型１７を取出した後に、ロウ模型用スプルー付きロウ模型１７からロウ模型用スプルー１８を切り落としてロウ模型１２を作製する（図１（ｄ））。なお、この実施の形態では、可動側樹脂型及び固定側樹脂型を光積層造形法により作製したが、可動側樹脂型及び固定側樹脂型を３次元プリンタにより作製してもよい。具体的には、アクリル系光硬化樹脂を使用したインクジェット紫外線硬化方式の３次元プリンタや、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）を使用した熱溶解積層方式の３次元プリンタや、パウダーを使用した粉末固着方式の３次元プリンタで可動側樹脂型及び固定側樹脂型を作製してもよい。

また、本発明のロウ模型成形型１３には、カーボン材料、金属材料、セラミック材料等の強度又は耐熱性を、材質の観点から従来の金型に近づける目的の材料、即ち樹脂以外の材料は一切含まれていない。そのため本発明のロウ模型成形型１３の耐熱温度は、原料樹脂の材質に依存するが、７０〜１００℃の範囲にある。また、ロウ模型成形型１３のキャビティ１４ａに流込まれるロウとしては、パラフィンや、パラフィンにポリメタクリル酸メチルの粒子、アガロースの粒子、ガラス繊維や炭酸カルシウムの粒子を分散させたフィラーワックス等が用いられ、このロウをキャビティ１４ａに流込むときの溶融温度は５０〜８０℃の範囲（通常、６０℃程度）にある。本明細書で「ロウ模型成形型１３の耐熱温度」とは、ロウ模型成形型１３を構成する材料が分解、溶解などの変質をせず、室温（２５℃）での構造と同等の構造を維持している最高温度をいう。

一方、図４に示すように、ロストワックス法を用いた鋳造品１１の製造方法は、ロウ模型１２とは別に作製したロウ製の鋳造用スプルー成形模型２８にロウ模型１２を接着して一体模型２９を作製する工程（図４（ａ））と、この一体模型２９の表面にセラミックをコーティングして焼結した後に一体模型２９を溶融し流出させることによりスプルー内鋳物付き鋳造品３１を鋳造するための鋳型３２を作製する工程（図４（ｂ）及び図４（ｃ））と、この鋳型３２に溶融した金属を流込んで固化した後に鋳型３２を砕いてスプルー内鋳物付き鋳造品３１を取出す工程（図４（ｄ）及び図４（ｅ））と、スプルー内鋳物付き鋳造品３１からスプルー内鋳物３３を切り落とし鋳造品１１を作製する工程（図４（ｆ））とを更に含む。上記鋳造用スプルー成形模型２８は、この実施の形態では、金型により形成され、この鋳造用スプルー成形模型２８に流込まれる溶融したロウは、ロウ模型成形型１３に流込まれる溶融したロウと同じ材質である。また、この実施の形態では、ロウ模型１２を複数作製し、鋳造用スプルー成形模型２８を１つ作製し、この単一の鋳造用スプルー成形模型２８に複数のロウ模型１２をツリー状に接着して一体模型２９を作製する。また、一体模型２９の表面にコーティングするセラミックとしては、ケイ酸ジルコニウム、アルミナ、シリカ等が挙げられ、このコーティングしたセラミックの焼結温度は、１０００〜１１００℃の範囲内の温度で焼結される。更に、上記鋳型３２に流込む金属としては、鉄をベースとした合金や、銅合金、アルミ合金、チタン合金など精密鋳造法で扱える種々の金属が挙げられる。

なお、この実施の形態では、ロウ模型の作製時にロウ模型を複数作製し、一体模型の作製時に複数のロウ模型を鋳造用スプルー成形模型にツリー状に接着して一体模型を作製したが、ロウ模型の作製時に単一のロウ模型を作製し、一体模型の作製時に単一のロウ模型を鋳造用スプルー成形模型に接着して一体模型を作製してもよい。

このように構成されたロストワックス法を用いた鋳造品１１の製造方法では、ロウ模型成形型１３が、光造形法又は３次元プリンタを用いて立体的に造形されかつ溶融したロウの温度より高い耐熱温度を有する樹脂製成形型であるので、量産品を製造する前段階の試作品を製造する場合などに、ロウ模型成形型１３の形状変更が度重なっても、比較的少ない工数でロウ模型成形型１３の形状を変更できる。即ち、従来の中空構造を有するワックス模型成形法では、ロウ模型成形用の金型の作製に多大のコストを要し、この金型の形状変更に比較的多くのコストを要するため、上記金型のキャビティの形状変更が度重なると、多大のコストが掛かるのに対し、この実施の形態のロウ模型成形型１３では、このロウ模型成形型１３の形状変更が度重なっても、光造形法又は３次元プリンタに用いられる３次元形状データを変更するだけで済むので、比較的少ない工数でロウ模型成形型１３の形状を変更できる。また、従来の精密鋳造用鋳型の製造方法では、光造形法を用いて作製された消失性模型が、ロウとは異なる材質の光硬化樹脂で形成されているため、この光硬化樹脂製の消失性模型を消失させるために特別の設備等を必要とする問題点があったのに対し、この実施の形態では、ロウ模型１２を通常のロウで作製できるので、ロウ模型１２を消失させるために特別の設備等を必要とせずに済む。更に、この実施の形態では、複数のロウ模型１２を単一の鋳造用スプルー成形模型２８にツリー状に接着して一体模型２９を作製するので、複数のロウ模型１２を比較的短時間で作製できる。即ち、従来の精密鋳造用鋳型の製造方法では、複数の消失性模型を比較的時間の掛かる光造形法で順次作製しなければならないのに対し、この実施の形態では、複数のロウ模型１２を射出成形等により比較的短時間で作製できる。

＜第２の実施の形態＞
図５は本発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態では、ロウ模型成形型５３の作製時にロウ模型成形型５３のうちロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部に第１及び第２流路５１，５２をそれぞれ形成し、これらの第１及び第２流路５１，５２に冷却用媒体を流通可能に構成される。具体的には、この実施の形態では、ロウ模型が椀状に形成される。そして、ロウ模型成形型５３は、椀状のロウ模型を作製するためのキャビティ５７の外面が形成されるとともにキャビティ５７に溶融したロウを流込むための湯道５８が形成された固定側樹脂型５６と、キャビティ５７の内面が形成された可動側樹脂型５４とを有する。また、キャビティ５７はその容積を１とするときに、ロウ模型成形型５３の容積は４０〜２００である。固定側樹脂型５６の内部のうち椀状のキャビティ５７内面に近接する部分には冷却用媒体を流すための第１流路５１が形成され、可動側樹脂型５４の内部のうち椀状のキャビティ５７内面に近接する部分には冷却用媒体を流すための第２流路５２が形成される。ここで、「キャビティ５７内面に近接する」とは、椀状のキャビティ５７の湾曲外側内面又は椀状のキャビティ５７の湾曲内側内面から２〜１５ｍｍの範囲に位置することをいう。第１及び第２流路５１，５２には、この実施の形態では、冷却用媒体としてエアが加圧されて流れるようになっている。なお、第１流路及び第２流路には、エア以外の気体や水等の液体を加圧して流してもよい。但し、この場合、排液処理が必要である。ロウ模型成形型５３を光造形法や３次元プリンタで製造することにより、第１及び第２流路５１，５２を、キャビティ５７の形状が複雑であっても、加圧エア等の加圧気体が通過可能な直径１〜６ｍｍの範囲、好ましくは直径２ｍｍ以下に、又は加圧水等の加圧液体が通過可能な直径４〜６ｍｍの範囲に作ることができる。また第１及び第２流路５１，５２をキャビティ５７に近接して１〜５ｍｍ間隔で形成することができる。

一方、ロウ模型成形型５３の型締め時に、第１流路５１の出口５１ｂと第２流路５２の入口５２ａとが対向して接続口５９が形成される。これにより第１流路５１と第２流路５２が一続きの流路になる。この実施の形態では、冷却用媒体が水槽用エアポンプ６１からの加圧エアであり、この加圧エアを第１流路５１の入口５１ａから流入し接続口５９を通って第２流路５２の出口５２ｂから排出し続けながら、ロウをキャビティ５７内に流込んで冷却するように構成される。具体的には、第１流路５１の入口５１ａには、１００Ｖ電源で稼働する単一の小型の水槽用エアポンプ６１のエアパイプ６２が接続される。この水槽用エアポンプ６１は、金魚、熱帯魚などの観賞魚の水槽にエアレーションを生じさせるポンプである。また、湯道５８には公知のワックス用の射出成形装置（図示せず）が接続され、この射出成形装置にはロウが装入される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。

このように構成されたロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法では、ロウ模型成形型５３のうちロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部に第１及び第２流路５１，５２を形成したので、ロウ模型成形型５３によるロウ模型の作製時に、上記第１及び第２流路５１，５２に加圧エアを流通させることにより、加圧エアがキャビティ５７内のロウの持つ熱を奪って、ロウ模型を速やかに冷却できる。この結果、ロウ模型成形型５３のキャビティ５７の形状を正確にロウ模型に転写できる。また、ロウ模型成形型５３を光造形法又は３次元プリンタを用いて形成するので、上記加圧エアが流通する第１及び第２流路５１，５２を自由な形状で簡単に形成できる。更に、水槽用エアポンプ６１により加圧エアを第１流路５１の入口５１ａから流入し接続口５９を通って第２流路５２の出口５２ｂから排出し続けながら、ロウをキャビティ５７内に流込んで冷却するので、第２流路５２の出口５２ｂから排出された加圧エアを大気中にそのまま放散できる。この結果、冷却用媒体として排液処理を必要とする液体を用いる場合と比較して、この実施の形態では、排液処理を不要にすることができるので、冷却用媒体としての加圧エアを比較的容易に取扱うことができる。上記以外の動作は、第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

＜第３の実施の形態＞
図６は本発明の第３の実施の形態を示す。図６において図５と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、ロウ模型成形型８３の作製時にロウ模型成形型８３のうちこのロウ模型成形型８３の外面からロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部まで延びる第１及び第２凹部８１，８２をそれぞれ形成し、これらの第１及び第２凹部８１，８２に第１及び第２ヒートシンク９１，９２をそれぞれ挿入可能に構成される。具体的には、ロウ模型は、この実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、椀状に形成される。また、ロウ模型成形型８３の固定側樹脂型８６の内部のうちキャビティ５７内面に近接する部分には第１ヒートシンク９１を挿入するための第１凹部８１が形成され、可動側樹脂型８４の内部のうちキャビティ５７内面に近接する部分には第２ヒートシンク９２を挿入するための第２凹部８２が形成される。上記第１及び第２ヒートシンク９１，９２としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の熱伝導率の高い金属が挙げられ、また窒化アルミニウムのような熱伝導率の高いセラミックを用いてもよい。また、第１及び第２凹部８１，８２は、円柱状、四角柱状又はその他の柱状に形成されることが好ましく、第１及び第２ヒートシンク９１，９２は、第１及び第２凹部に相応する円柱状、四角柱状又はその他の柱状にそれぞれ形成されることが好ましい。更に、第１ヒートシンク９１を第１凹部８１に挿入し、第２ヒートシンク９２を第２凹部８２に挿入した状態で、溶融したロウをキャビティ５７内に流込んで冷却するように構成される。上記以外は第２の実施の形態と同一に構成される。

このように構成されたロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法では、ロウ模型成形型８３のうちこのロウ模型成形型８３の外面からロウ模型に相応する形状のキャビティ５７内面に近接する内部まで延びる第１及び第２凹部８１，８２をそれぞれ形成したので、これらの第１及び第２凹部８１，８２に第１及び第２ヒートシンク９１，９２をそれぞれ挿入することにより、第１及び第２ヒートシンク９１，９２がキャビティ５７内のロウの持つ熱を奪って、ロウ模型を速やかに冷却できる。この結果、ロウ模型成形型８３のキャビティ５７の形状を正確にロウ模型に転写できる。また、ロウ模型成形型８３を光造形法又は３次元プリンタを用いて形成するので、上記第１及び第２ヒートシンク９１，９２が挿入される第１及び第２凹部８１，８２を比較的自由な形状で簡単に形成できる。上記以外の動作は、第２の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。

本発明のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法は、玩具、日用雑貨品、自動車部品、電気部品などの試作用の鋳造品を簡便にかつ安価に製造するために利用できる。

１１ 鋳造品
１２ ロウ模型
１３，５３，８３ ロウ模型成形型
１４ａ，５７ キャビティ
２８ 鋳造用スプルー成形模型
２９ 一体模型
３１ スプルー内鋳物付き鋳造品
３２ 鋳型
３３ スプルー内鋳物
５１ 第１流路（流路）
５１ａ 第１流路の入口
５２ 第２流路（流路）
５２ｂ 第２流路の出口
６１ 水槽用ポンプ
８１ 第１凹部（凹部）
８２ 第２凹部（凹部）
９１ 第１ヒートシンク（ヒートシンク）
９２ 第２ヒートシンク（ヒートシンク）

Claims (3)

1. ロウ模型を成形するためのロウ模型成形型を作製する工程と、このロウ模型成形型のキャビティに溶融したロウを流込んでロウ模型を作製する工程と、このロウ模型とは別に作製したロウ製の鋳造用スプルー成形模型に前記ロウ模型を接着して一体模型を作製する工程と、この一体模型の表面にセラミックをコーティングしこのコーティングを焼結するときに前記一体模型を溶融し流出させることによりスプルー内鋳物付き鋳造品を鋳造するための鋳型を作製する工程と、この鋳型に溶融した金属を流込んで固化した後に鋳型を砕いてスプルー内鋳物付き鋳造品を取出す工程と、前記スプルー内鋳物付き鋳造品からスプルー内鋳物を切り落とし鋳造品を作製する工程とを含むロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法において、
   前記ロウ模型成形型が、光造形法又は３次元プリンタを用いて立体的に造形されかつ前記溶融したロウの温度より高い耐熱温度を有する樹脂製成形型であり、
   前記ロウ模型成形型の作製時に前記ロウ模型成形型のうち前記ロウ模型に相応する形状のキャビティ内面に近接する内部に流路を形成し、この流路に冷却用媒体を流通可能に構成され、
   前記冷却用媒体が水槽用エアポンプからの加圧エアであり、この加圧エアを前記流路の入口から流入して前記流路の出口に排出し続けながらロウを前記キャビティ内に流込んで冷却するように構成された
   ことを特徴とするロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法。
2. 前記ロウ模型の作製時に前記ロウ模型を複数作製し、前記一体模型の作製時に前記複数のロウ模型を単一の鋳造用スプルー成形模型にツリー状に接着して一体模型を作製する請求項１記載のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法。
3. 前記ロウ模型成形型の作製時に前記ロウ模型成形型のうち前記ロウ模型成形型の外面から前記ロウ模型に相応する形状のキャビティ内面に近接する内部まで延びる凹部を形成し、この凹部にヒートシンクを挿入可能に構成された請求項１記載のロストワックス法を用いた鋳造品の製造方法。

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