JPH04337096A - 金属製原型部品の製造方法 - Google Patents
金属製原型部品の製造方法Info
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- JPH04337096A JPH04337096A JP4045865A JP4586592A JPH04337096A JP H04337096 A JPH04337096 A JP H04337096A JP 4045865 A JP4045865 A JP 4045865A JP 4586592 A JP4586592 A JP 4586592A JP H04337096 A JPH04337096 A JP H04337096A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属製原型部品の製造方
法に関し、特に、計算機援用設計（ＣＡＤ）及び電気め
っき技術を使用して金属製原型部品を製造するための方
法に関する。
法に関し、特に、計算機援用設計（ＣＡＤ）及び電気め
っき技術を使用して金属製原型部品を製造するための方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】設計した部品の原型を製造するための方
法については、従来から様々なものが知られている。木
工技術が長年にわたって使用されてきたが、これは今後
も多くの産業界で使われるものと思われる。さらに、金
属加工技術も使用されている。金属製原型は、丸打ち及
び鋳造によって機械で製造することができる。また、こ
のような原型は板金でも製造することができる。木工及
び金属加工を行うためには、人手による操作量が相当な
ものとなるだけでなく、かなり高いレベルの能力が必要
とされる。さらに、原型の幾何学的形状及び寸法を定め
た詳細な設計図も必要である。原型を製造した後、この
原型が図面と一致しているか否かを確かめるための検査
が行われる。仮に図面と一致していなかった場合には原
型を作り直すことになる。さらに、原型が図面と一致し
てはいても、設計者もしくは技術者が原型の形状を修正
することも有り得る。この場合には図面を修正して原型
の製造及び検査を再び行う。
法については、従来から様々なものが知られている。木
工技術が長年にわたって使用されてきたが、これは今後
も多くの産業界で使われるものと思われる。さらに、金
属加工技術も使用されている。金属製原型は、丸打ち及
び鋳造によって機械で製造することができる。また、こ
のような原型は板金でも製造することができる。木工及
び金属加工を行うためには、人手による操作量が相当な
ものとなるだけでなく、かなり高いレベルの能力が必要
とされる。さらに、原型の幾何学的形状及び寸法を定め
た詳細な設計図も必要である。原型を製造した後、この
原型が図面と一致しているか否かを確かめるための検査
が行われる。仮に図面と一致していなかった場合には原
型を作り直すことになる。さらに、原型が図面と一致し
てはいても、設計者もしくは技術者が原型の形状を修正
することも有り得る。この場合には図面を修正して原型
の製造及び検査を再び行う。
【０００３】近年、原型の製造を計算機援用設計（ＣＡ
Ｄ）ファイルによって行う多くの方法が開発されている
。これについては、例えば、ハル（Ｈｕｌｌ）による米
国特許第４，９２９，４０２号及び第４，５７５，３３
０号やデッカード（Ｄｅｃｋａｒｄ）による米国特許第
４，８６３，５３８号、さらにフディム（Ｆｕｄｉｍ）
による米国特許第４，７５２，４９８号などに示されて
いる。これらの特許において述べられている方法によれ
ば、ＣＡＤファイルを部分的に翻訳し、レーザのような
エネルギビームを媒質へと誘導する装置を用いて原型を
形成する。この媒質はビームが衝突したときに凝固する
ようなものである。互いに隣接する横断面層を形成して
これを互いに密着させることにより、層を重ね合わせた
原型部品を製造する。
Ｄ）ファイルによって行う多くの方法が開発されている
。これについては、例えば、ハル（Ｈｕｌｌ）による米
国特許第４，９２９，４０２号及び第４，５７５，３３
０号やデッカード（Ｄｅｃｋａｒｄ）による米国特許第
４，８６３，５３８号、さらにフディム（Ｆｕｄｉｍ）
による米国特許第４，７５２，４９８号などに示されて
いる。これらの特許において述べられている方法によれ
ば、ＣＡＤファイルを部分的に翻訳し、レーザのような
エネルギビームを媒質へと誘導する装置を用いて原型を
形成する。この媒質はビームが衝突したときに凝固する
ようなものである。互いに隣接する横断面層を形成して
これを互いに密着させることにより、層を重ね合わせた
原型部品を製造する。
【０００４】上述したような方法は、高速プロトタイプ
法と呼ばれている。こうした方法は、特に、内側が空洞
になっている部品のように内部表面と外部表面とを有す
る原型部品を製造する場合に用いられている。このよう
な原型部品の各横断面すなわち層の輪郭は、閉曲線によ
って定められている。内側の閉曲線は部品の内部表面の
輪郭を示しており、外側の閉曲線は部品の外部表面の輪
郭を示している。曲線間の距離は、同じ場所の横断面層
における部品の厚さに対応している。
法と呼ばれている。こうした方法は、特に、内側が空洞
になっている部品のように内部表面と外部表面とを有す
る原型部品を製造する場合に用いられている。このよう
な原型部品の各横断面すなわち層の輪郭は、閉曲線によ
って定められている。内側の閉曲線は部品の内部表面の
輪郭を示しており、外側の閉曲線は部品の外部表面の輪
郭を示している。曲線間の距離は、同じ場所の横断面層
における部品の厚さに対応している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】原型部品を製造するた
めに必要な時間及び費用を削減することに関しては多く
の進歩が見られるが、上述した従来の方法に基づくＣＡ
Ｄを用いて製造された原型は、いずれも重合体成分を有
している。言うまでもなく、このような重合体成分を含
む部品を高温または高圧状態の中で試験したり使用した
りすることは難しいが、金属製原型はこのような状態で
も試験できる。しかしながら従来技術には、金属製の原
型部品を高速に且つ相応な費用で製造する方法について
は述べられていない。
めに必要な時間及び費用を削減することに関しては多く
の進歩が見られるが、上述した従来の方法に基づくＣＡ
Ｄを用いて製造された原型は、いずれも重合体成分を有
している。言うまでもなく、このような重合体成分を含
む部品を高温または高圧状態の中で試験したり使用した
りすることは難しいが、金属製原型はこのような状態で
も試験できる。しかしながら従来技術には、金属製の原
型部品を高速に且つ相応な費用で製造する方法について
は述べられていない。
【０００６】そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点
に鑑み、高速に且つ相応な費用で金属製原型部品を製造
する方法を提供することにある。
に鑑み、高速に且つ相応な費用で金属製原型部品を製造
する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部表
面、外部表面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方
法において、（ａ）第１の電型の隣接する横断面を形成
し、互いに密着させることによって、前記部品を製造す
るための表面を有する前記第１の電型を製造するステッ
プと、（ｂ）第２の電型の隣接する横断面を形成し、互
いに密着させることによって、金属アノードを製造する
ための表面を有する前記第２の電型を製造するステップ
と、（ｃ）金属層を前記第２の電型の表面に接触する状
態で電着させ、前記アノードを形成するステップと、（
ｄ）前記金属層を前記第２の電型の表面から剥離し、前
記金属層を考慮にいれて前記第１の電型の表面と前記金
属層の接触面とが対向するように前記第１の電型を組み
立てるステップであって、前記第１の電型の表面と前記
金属層とが前記金属製原型部品の部品厚よりも大きい一
定の間隔をあけて配置されるように、前記製造ステップ
及び前記電着ステップを実行するステップと、（ｅ）ア
センブリを電気めっき浴中に浸せきし、前記第１の電型
をカソードに、前記金属層をアノードにし、前記第１の
電型の表面に金属皮膜をめっきするステップであって、
前記金属皮膜の膜厚が前記部品厚よりも厚いかまたは前
記部品厚と等しくなるようにするステップと、（ｆ）前
記第１の電型から前記金属皮膜を取り除き、前記金属皮
膜を前記金属製原型部品とするステップとを有すること
を特徴とする金属製原型部品の製造方法が得られる。
面、外部表面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方
法において、（ａ）第１の電型の隣接する横断面を形成
し、互いに密着させることによって、前記部品を製造す
るための表面を有する前記第１の電型を製造するステッ
プと、（ｂ）第２の電型の隣接する横断面を形成し、互
いに密着させることによって、金属アノードを製造する
ための表面を有する前記第２の電型を製造するステップ
と、（ｃ）金属層を前記第２の電型の表面に接触する状
態で電着させ、前記アノードを形成するステップと、（
ｄ）前記金属層を前記第２の電型の表面から剥離し、前
記金属層を考慮にいれて前記第１の電型の表面と前記金
属層の接触面とが対向するように前記第１の電型を組み
立てるステップであって、前記第１の電型の表面と前記
金属層とが前記金属製原型部品の部品厚よりも大きい一
定の間隔をあけて配置されるように、前記製造ステップ
及び前記電着ステップを実行するステップと、（ｅ）ア
センブリを電気めっき浴中に浸せきし、前記第１の電型
をカソードに、前記金属層をアノードにし、前記第１の
電型の表面に金属皮膜をめっきするステップであって、
前記金属皮膜の膜厚が前記部品厚よりも厚いかまたは前
記部品厚と等しくなるようにするステップと、（ｆ）前
記第１の電型から前記金属皮膜を取り除き、前記金属皮
膜を前記金属製原型部品とするステップとを有すること
を特徴とする金属製原型部品の製造方法が得られる。
【０００８】また、本発明によれば、前記第１及び第２
の電型を製造するステップが、（ａ）各電型についての
コンピュータファイルを生成するためのステップと、（
ｂ）前記ファイルによって、エネルギビームを重合体液
媒へと誘導し、各電型の隣接した横断面を形成して互い
に密着させるステップとを含むことを特徴とする前記金
属製原型部品の製造方法が得られる。
の電型を製造するステップが、（ａ）各電型についての
コンピュータファイルを生成するためのステップと、（
ｂ）前記ファイルによって、エネルギビームを重合体液
媒へと誘導し、各電型の隣接した横断面を形成して互い
に密着させるステップとを含むことを特徴とする前記金
属製原型部品の製造方法が得られる。
【０００９】また、本発明によれば、前記エネルギビー
ムが紫外線周波数域のビームであり、前記媒質が感光性
液体重合体であることを特徴とする前記金属製原型部品
の製造方法が得られる。
ムが紫外線周波数域のビームであり、前記媒質が感光性
液体重合体であることを特徴とする前記金属製原型部品
の製造方法が得られる。
【００１０】また、本発明によれば、前記誘導するステ
ップによって、各電型の横断面が断面厚２５ミクロンか
ら６２５ミクロンとなることを特徴とする前記金属製原
型部品の製造方法が得られる。
ップによって、各電型の横断面が断面厚２５ミクロンか
ら６２５ミクロンとなることを特徴とする前記金属製原
型部品の製造方法が得られる。
【００１１】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、真空めっき、気相めっき及びこれらの組み
合わせを含む方法の中から選択される前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、真空めっき、気相めっき及びこれらの組み
合わせを含む方法の中から選択される前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、及びこれらの組み合わせを含む方法の中か
ら選択される前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、及びこれらの組み合わせを含む方法の中か
ら選択される前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
【００１３】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、消耗型アノー
ドを使用していることを特徴とする前記金属製原型部品
の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、消耗型アノー
ドを使用していることを特徴とする前記金属製原型部品
の製造方法が得られる。
【００１４】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、非消耗型アノ
ードを使用していることを特徴とする前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、非消耗型アノ
ードを使用していることを特徴とする前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
【００１５】また、本発明によれば、前記第１の電型と
前記金属層の各々は軸を有し、前記第１の電型と前記金
属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記
金属層の外側に備えられるように前記第１の電型を組み
立てることを特徴とする請求項１記載の金属製原型部品
の製造方法が得られる。
前記金属層の各々は軸を有し、前記第１の電型と前記金
属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記
金属層の外側に備えられるように前記第１の電型を組み
立てることを特徴とする請求項１記載の金属製原型部品
の製造方法が得られる。
【００１６】また、本発明によれば、前記第１の電型と
前記金属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型
が前記金属層の内側に備えられるように前記第１の電型
を組み立てることを特徴とする請求項１記載の金属製原
型部品の製造方法が得られる。
前記金属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型
が前記金属層の内側に備えられるように前記第１の電型
を組み立てることを特徴とする請求項１記載の金属製原
型部品の製造方法が得られる。
【００１７】また、本発明によれば、前記金属層を前記
第１の電型から剥離するステップが、前記電型を燃焼す
る方法、前記電型を化学的に溶解する方法、前記電型に
力を加えた後で脆化する方法、及びこれらを組み合わせ
たものを含む方法の中から選択されることを特徴とする
前記金属製原型部品の製造方法が得られる。
第１の電型から剥離するステップが、前記電型を燃焼す
る方法、前記電型を化学的に溶解する方法、前記電型に
力を加えた後で脆化する方法、及びこれらを組み合わせ
たものを含む方法の中から選択されることを特徴とする
前記金属製原型部品の製造方法が得られる。
【００１８】また、本発明によれば、前記ステップが、
前記電型に力を加えた後で脆化するステップを含むこと
を特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
前記電型に力を加えた後で脆化するステップを含むこと
を特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
【００１９】また、本発明によれば、前記製造方法が、
前記金属製原型部品の表面を処理するステップを含むこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
前記金属製原型部品の表面を処理するステップを含むこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
【００２０】また、本発明によれば、前記処理するステ
ップが、前記部品にコーティングを施すステップを含む
ことを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得ら
れる。
ップが、前記部品にコーティングを施すステップを含む
ことを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得ら
れる。
【００２１】また、本発明によれば、前記コーティング
が、セラミック、金属、有機コーティング、無機コーテ
ィング、及びこれらの組み合わせの中から選択されるこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
が、セラミック、金属、有機コーティング、無機コーテ
ィング、及びこれらの組み合わせの中から選択されるこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
【００２２】また、本発明によれば、内部表面、外部表
面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法において
、（ａ）隣接する横断面からなる前記部品についてのコ
ンピュータファイルを生成するステップと、（ｂ）第１
の電型は表面を有し、かつ隣接する横断面からなり、前
記第１の電型の前記横断面は、前記原型部品の横断面と
対応しており、前記第１の電型は前記電型の横断面を形
成して互いに密着させることによって製造され、前記第
１の電型の表面と前記原型部品の内部表面とはゼロに等
しい量のオフセットであるような前記第１の電型を前記
コンピュータファイルによって製造するステップと、（
ｃ）第２の電型は表面を有し、かつ隣接する横断面から
なり、前記第２の電型の前記横断面は、前記原型部品の
横断面と対応しており、前記第２の電型は前記横断面を
形成して互いに密着させることによって製造され、前記
第２の電型の表面は、ゼロより大きい一定量の前記原型
部品の外部表面からのオフセットであるような前記第２
の電型を前記コンピュータファイルによって製造するス
テップと、（ｄ）前記金属層は隣接する横断面からなり
、前記金属層の横断面は前記原型部品の横断面に対応し
、前記金属層の厚みが前記原型部品の厚みよりも厚いよ
うな前記金属層を前記第２の電型の表面に電着させ、さ
らに前記金属層を前記第２の電型の表面から剥離するス
テップと、（ｅ）前記電型と前記金属層の対応する横断
面が互いに配列され、かつすべての横断面において前記
第１の電型の表面が前記金属層の表面から前記部品の厚
みよりも大きい一定の距離をあけて配置されるように、
前記金属層を考慮に入れて前記第１の電型を組み立てる
ステップと、（ｆ）前記金属層を用いて、金属を前記第
１の電型の表面に電着させて前記原型部品の厚みにし、
前記第１の電型の表面上に前記原型部品を形成するステ
ップと、（ｇ）前記原型部品を前記第１の電型の表面か
ら剥離するステップとを有することを特徴とする金属製
原型部品の製造方法が得られる。
面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法において
、（ａ）隣接する横断面からなる前記部品についてのコ
ンピュータファイルを生成するステップと、（ｂ）第１
の電型は表面を有し、かつ隣接する横断面からなり、前
記第１の電型の前記横断面は、前記原型部品の横断面と
対応しており、前記第１の電型は前記電型の横断面を形
成して互いに密着させることによって製造され、前記第
１の電型の表面と前記原型部品の内部表面とはゼロに等
しい量のオフセットであるような前記第１の電型を前記
コンピュータファイルによって製造するステップと、（
ｃ）第２の電型は表面を有し、かつ隣接する横断面から
なり、前記第２の電型の前記横断面は、前記原型部品の
横断面と対応しており、前記第２の電型は前記横断面を
形成して互いに密着させることによって製造され、前記
第２の電型の表面は、ゼロより大きい一定量の前記原型
部品の外部表面からのオフセットであるような前記第２
の電型を前記コンピュータファイルによって製造するス
テップと、（ｄ）前記金属層は隣接する横断面からなり
、前記金属層の横断面は前記原型部品の横断面に対応し
、前記金属層の厚みが前記原型部品の厚みよりも厚いよ
うな前記金属層を前記第２の電型の表面に電着させ、さ
らに前記金属層を前記第２の電型の表面から剥離するス
テップと、（ｅ）前記電型と前記金属層の対応する横断
面が互いに配列され、かつすべての横断面において前記
第１の電型の表面が前記金属層の表面から前記部品の厚
みよりも大きい一定の距離をあけて配置されるように、
前記金属層を考慮に入れて前記第１の電型を組み立てる
ステップと、（ｆ）前記金属層を用いて、金属を前記第
１の電型の表面に電着させて前記原型部品の厚みにし、
前記第１の電型の表面上に前記原型部品を形成するステ
ップと、（ｇ）前記原型部品を前記第１の電型の表面か
ら剥離するステップとを有することを特徴とする金属製
原型部品の製造方法が得られる。
【００２３】また、本発明によれば、前記第１の電型及
び前記第２の電型を製造するステップが、（ａ）前記原
型部品についてのコンピュータファイルを修正すること
によって、各電型についてのコンピュータファイルを生
成するステップと、（ｂ）前記電型についてのコンピュ
ータファイルを用いて、エネルギビームを重合体液媒に
誘導して、各電型の横断面を形成して互いに密着させる
ステップとを含むことを特徴とする請求項１６記載の金
属製原型部品の製造方法が得られる。
び前記第２の電型を製造するステップが、（ａ）前記原
型部品についてのコンピュータファイルを修正すること
によって、各電型についてのコンピュータファイルを生
成するステップと、（ｂ）前記電型についてのコンピュ
ータファイルを用いて、エネルギビームを重合体液媒に
誘導して、各電型の横断面を形成して互いに密着させる
ステップとを含むことを特徴とする請求項１６記載の金
属製原型部品の製造方法が得られる。
【００２４】また、本発明によれば、前記エネルギビー
ムは紫外線周波数域内にあり、前記媒質は感光性液体重
合体であることを特徴とする前記金属製原型部品の製造
方法が得られる。
ムは紫外線周波数域内にあり、前記媒質は感光性液体重
合体であることを特徴とする前記金属製原型部品の製造
方法が得られる。
【００２５】また、本発明によれば、各電型の横断面が
２５ミクロンから６２５ミクロンの厚さになるように前
記誘導するステップを行うことを特徴とする前記金属製
原型部品の製造方法が得られる。
２５ミクロンから６２５ミクロンの厚さになるように前
記誘導するステップを行うことを特徴とする前記金属製
原型部品の製造方法が得られる。
【００２６】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、真空めっき、気相めっき、及びこれらの組
み合わせを含む方法の中から選択されることを特徴とす
る前記金属製原型部品の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、真空めっき、気相めっき、及びこれらの組
み合わせを含む方法の中から選択されることを特徴とす
る前記金属製原型部品の製造方法が得られる。
【００２７】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、及びこれらの組み合わせを含む方法の中か
ら選択されることを特徴とする前記金属製原型部品の製
造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、電解めっき、
化学めっき、及びこれらの組み合わせを含む方法の中か
ら選択されることを特徴とする前記金属製原型部品の製
造方法が得られる。
【００２８】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、消耗型アノー
ドを用いて行われることを特徴とする前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、消耗型アノー
ドを用いて行われることを特徴とする前記金属製原型部
品の製造方法が得られる。
【００２９】また、本発明によれば、前記金属を前記第
２の電型の表面に電着させるステップが、非消耗型アノ
ードを用いて行われることを特徴とする前記金属製原型
部品の製造方法が得られる。
２の電型の表面に電着させるステップが、非消耗型アノ
ードを用いて行われることを特徴とする前記金属製原型
部品の製造方法が得られる。
【００３０】また、本発明によれば、前記第１の電型と
前記金属層の各々は軸を有し、前記第１の電型と前記金
属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記
金属層の外側に備えられるように前記第１の電型を組み
立てることを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法
が得られる。
前記金属層の各々は軸を有し、前記第１の電型と前記金
属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記
金属層の外側に備えられるように前記第１の電型を組み
立てることを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法
が得られる。
【００３１】また、本発明によれば、前記第１の電型と
前記金属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型
が前記金属層の内側に備えられるように、前記第１の電
型を組み立てることを特徴とする前記金属製原型部品の
製造方法が得られる。
前記金属層とが互いに共軸となり、かつ前記第１の電型
が前記金属層の内側に備えられるように、前記第１の電
型を組み立てることを特徴とする前記金属製原型部品の
製造方法が得られる。
【００３２】また、本発明によれば、前記金属層を前記
第１の電型から剥離するステップが、前記電型を燃焼す
る方法、前記電型を化学的に溶解する方法、前記電型に
力を加えた後で脆化する方法、及びこれらを組み合わせ
たものを含む方法の中から選択されることを特徴とする
金属製原型部品の製造方法が得られる。
第１の電型から剥離するステップが、前記電型を燃焼す
る方法、前記電型を化学的に溶解する方法、前記電型に
力を加えた後で脆化する方法、及びこれらを組み合わせ
たものを含む方法の中から選択されることを特徴とする
金属製原型部品の製造方法が得られる。
【００３３】また、本発明によれば、前記ステップが、
前記電型に力を加えた後で脆化するステップを含むこと
を特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
前記電型に力を加えた後で脆化するステップを含むこと
を特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られる
。
【００３４】また、本発明によれば、前記金属製原型部
品の製造方法が、前記金属製原型部品の表面を処理する
ステップを含むことを特徴とする前記金属製原型部品の
製造方法が得られる。
品の製造方法が、前記金属製原型部品の表面を処理する
ステップを含むことを特徴とする前記金属製原型部品の
製造方法が得られる。
【００３５】また、本発明によれば、前記処理するステ
ップが、前記原型部品にコーティングを施すステップを
含むことを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が
得られる。
ップが、前記原型部品にコーティングを施すステップを
含むことを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が
得られる。
【００３６】また、本発明によれば、前記コーティング
が、セラミック、金属、有機コーティング、無機コーテ
ィング、及びこれらの組み合わせの中から選択されるこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
が、セラミック、金属、有機コーティング、無機コーテ
ィング、及びこれらの組み合わせの中から選択されるこ
とを特徴とする前記金属製原型部品の製造方法が得られ
る。
【００３７】また、本発明によれば、内部表面、外部表
面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法において
、（ａ）隣接する横断面からなる前記原型部品について
のコンピュータファイルを生成するステップと、（ｂ）
第１の電型は表面と軸とを有し、かつ隣接する横断面か
らなり、前記第１の電型の各横断面は前記原型部品の横
断面と対応しており、前記第１の電型の表面と前記原型
部品の内部表面とはゼロに等しい量のオフセットである
ような前記第１の電型を前記コンピュータファイルによ
って製造し、前記コンピュータファイルを用いて紫外線
エネルギビームを感光性液体重合体媒質に誘導して前記
電型の隣接する横断面を形成して互いに密着させるステ
ップと、（ｃ）第２の電型は表面と軸とを有し、かつ隣
接する横断面からなり、前記第２の電型の各横断面は前
記原型部品の横断面と対応しており、前記第２の電型の
表面は、ゼロより大きい一定量の前記原型部品の外部表
面からのオフセットであるような前記第２の電型を前記
コンピュータファイルによって製造し、前記コンピュー
タファイルを用いて紫外線エネルギビームを感光性液体
重合体媒質に誘導して前記電型の隣接する横断面を形成
して互いに密着させるステップと、（ｄ）前記第２の電
型の表面に金属層を電着させた後、前記電型を燃焼し、
さらに力を加えて脆化させて、前記金属層を前記第２の
電型の表面から剥離するステップであって、前記金属層
は隣接する横断面からなり、前記金属層の横断面は前記
原型部品の横断面に対応し、前記金属層の厚みが前記原
型部品の厚みよりも厚いような前記金属層を前記第２の
電型の表面から剥離するステップと、（ｅ）前記電型と
前記金属層の対応する横断面が互いに配列され、かつす
べての横断面において前記第１の電型の表面が前記金属
層の表面から一定の距離をあけて配置され、さらに前記
第１の電型が前記金属層の内側にくるように、前記第１
の電型を前記金属層と共軸に組み立てるステップと、（
ｆ）前記電着した金属が前記原型部品の厚みと等しい厚
さを持つように、前記金属層をアノードとして用いて前
記第１の電型の表面に金属を電気めっきするステップと
、（ｇ）前記電型を燃焼し、さらに力を加えて脆化させ
ることによって、前記原型部品を前記第１の電型の表面
から剥離するステップとを有することを特徴とする金属
製原型部品の製造方法が得られる。
面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法において
、（ａ）隣接する横断面からなる前記原型部品について
のコンピュータファイルを生成するステップと、（ｂ）
第１の電型は表面と軸とを有し、かつ隣接する横断面か
らなり、前記第１の電型の各横断面は前記原型部品の横
断面と対応しており、前記第１の電型の表面と前記原型
部品の内部表面とはゼロに等しい量のオフセットである
ような前記第１の電型を前記コンピュータファイルによ
って製造し、前記コンピュータファイルを用いて紫外線
エネルギビームを感光性液体重合体媒質に誘導して前記
電型の隣接する横断面を形成して互いに密着させるステ
ップと、（ｃ）第２の電型は表面と軸とを有し、かつ隣
接する横断面からなり、前記第２の電型の各横断面は前
記原型部品の横断面と対応しており、前記第２の電型の
表面は、ゼロより大きい一定量の前記原型部品の外部表
面からのオフセットであるような前記第２の電型を前記
コンピュータファイルによって製造し、前記コンピュー
タファイルを用いて紫外線エネルギビームを感光性液体
重合体媒質に誘導して前記電型の隣接する横断面を形成
して互いに密着させるステップと、（ｄ）前記第２の電
型の表面に金属層を電着させた後、前記電型を燃焼し、
さらに力を加えて脆化させて、前記金属層を前記第２の
電型の表面から剥離するステップであって、前記金属層
は隣接する横断面からなり、前記金属層の横断面は前記
原型部品の横断面に対応し、前記金属層の厚みが前記原
型部品の厚みよりも厚いような前記金属層を前記第２の
電型の表面から剥離するステップと、（ｅ）前記電型と
前記金属層の対応する横断面が互いに配列され、かつす
べての横断面において前記第１の電型の表面が前記金属
層の表面から一定の距離をあけて配置され、さらに前記
第１の電型が前記金属層の内側にくるように、前記第１
の電型を前記金属層と共軸に組み立てるステップと、（
ｆ）前記電着した金属が前記原型部品の厚みと等しい厚
さを持つように、前記金属層をアノードとして用いて前
記第１の電型の表面に金属を電気めっきするステップと
、（ｇ）前記電型を燃焼し、さらに力を加えて脆化させ
ることによって、前記原型部品を前記第１の電型の表面
から剥離するステップとを有することを特徴とする金属
製原型部品の製造方法が得られる。
【００３８】すなわち、本発明によれば、内部表面、外
部表面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法にお
いて、第１の電型は前記第１の電型の隣接する横断面を
形成し、これを互いに密着させることによって製造され
、かつ前記原型部品を製造するための表面を有している
前記第１の電型を製造するステップと、第２の電型は第
２の電型の隣接する横断面を形成し、これを互いに密着
させることによって、金属アノードを製造するための表
面を有する前記第２の電型を製造するステップと、金属
層を前記第２の電型の表面に接触する状態で電着させ、
前記アノードを形成するステップと、前記金属層を前記
第２の電型の表面から剥離し、前記第１の電型の表面と
前記金属層の前記第２の電型と接触していた接触面とが
対向し、この２つの表面間の距離が前記部品の厚みより
も大きくなるように、前記金属層（アノード）を考慮に
入れて前記第１の電型を組み立てるステップと、アセン
ブリを電気めっき浴中に浸せきし、前記第１の電型をカ
ソードに、前記金属層をアノードにし、前記第１の電型
の表面に金属をめっきするステップであって、前記第１
の電型にめっきされた金属皮膜の膜厚が前記部品の厚み
と少なくとも等しくなるようにするステップと、前記第
１の電型から前記金属皮膜を剥離し、前記金属皮膜を前
記金属製原型部品とするステップとを有する金属製原型
部品の製造方法が得られる。
部表面及び厚みを有する金属製原型部品の製造方法にお
いて、第１の電型は前記第１の電型の隣接する横断面を
形成し、これを互いに密着させることによって製造され
、かつ前記原型部品を製造するための表面を有している
前記第１の電型を製造するステップと、第２の電型は第
２の電型の隣接する横断面を形成し、これを互いに密着
させることによって、金属アノードを製造するための表
面を有する前記第２の電型を製造するステップと、金属
層を前記第２の電型の表面に接触する状態で電着させ、
前記アノードを形成するステップと、前記金属層を前記
第２の電型の表面から剥離し、前記第１の電型の表面と
前記金属層の前記第２の電型と接触していた接触面とが
対向し、この２つの表面間の距離が前記部品の厚みより
も大きくなるように、前記金属層（アノード）を考慮に
入れて前記第１の電型を組み立てるステップと、アセン
ブリを電気めっき浴中に浸せきし、前記第１の電型をカ
ソードに、前記金属層をアノードにし、前記第１の電型
の表面に金属をめっきするステップであって、前記第１
の電型にめっきされた金属皮膜の膜厚が前記部品の厚み
と少なくとも等しくなるようにするステップと、前記第
１の電型から前記金属皮膜を剥離し、前記金属皮膜を前
記金属製原型部品とするステップとを有する金属製原型
部品の製造方法が得られる。
【００３９】また、本発明による方法は、軸に対して対
称ではない部品だけでなく回転対称な部品の製造にも使
用することができる。回転対称な部品を製造する場合、
電型とアノードとが互いに共軸となるように組み立てる
。すなわち、電型−アノードアセンブリにおいて第１の
電型が金属アノードを囲むようにする。この場合の電流
は、中心に向かって外側から内側すなわち電型（カソー
ド）からアノードへと流れる。一方、アノードで第１の
電型を囲む場合、電流は中心から外側に向かって流れる
。
称ではない部品だけでなく回転対称な部品の製造にも使
用することができる。回転対称な部品を製造する場合、
電型とアノードとが互いに共軸となるように組み立てる
。すなわち、電型−アノードアセンブリにおいて第１の
電型が金属アノードを囲むようにする。この場合の電流
は、中心に向かって外側から内側すなわち電型（カソー
ド）からアノードへと流れる。一方、アノードで第１の
電型を囲む場合、電流は中心から外側に向かって流れる
。
【００４０】第１及び第２の電型を製造する際に、立体
リソグラフィのような高速プロトタイプ法を用いるのが
好ましい。ＣＡＤは、電型と原型部品についてのコンピ
ュータファイルを生成する上で使用される。さらに、こ
のコンピュータファイルをコンピュータに基本く立体リ
ソグラフィ装置によって翻訳して電型を製造する。
リソグラフィのような高速プロトタイプ法を用いるのが
好ましい。ＣＡＤは、電型と原型部品についてのコンピ
ュータファイルを生成する上で使用される。さらに、こ
のコンピュータファイルをコンピュータに基本く立体リ
ソグラフィ装置によって翻訳して電型を製造する。
【００４１】この方法は特に、相応な費用で金属製原型
部品を高速に製造するのに適している。原型を製造する
ために必要な時間と費用は、従来の原型部品製造方法の
数分の１となる。
部品を高速に製造するのに適している。原型を製造する
ために必要な時間と費用は、従来の原型部品製造方法の
数分の１となる。
【００４２】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００４３】図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照して、本
発明の重要な態様、本発明を実行するために必要な部品
及び装置について説明する。本発明の実施例によって製
造される原型を図１Ｃにおいて符号１０で示す。原型１
０を形成する際、図１Ａに示すようなアノードとカソー
ドとからなるアセンブリを使用して、電型１２の外部表
面１４に金属をめっきする。アノードは符号１８で示し
、カソードは符号１２で示す。めっき行程が終了し、カ
ソード１２の表面に原型部品が作られた状態を図１Ｂに
おいて示す。電型１２（すなわちカソード）の外部表面
１４の幾何学的形状及び寸法は、原型１０の内部表面２
８の形状及び寸法と同一である。原型１０を製造するめ
っき行程で使用される金属アノード１８は、カソード１
２に準じるように形成されている。このため、めっき行
程を行っている間、カソード１２の外部表面１４には、
金属皮膜が一定の厚みで電着する。アノード１８は本発
明による方法の中間ステップにおいて作られる。このア
ノードは、原型１０の内部表面２８と同一（または極め
て類似）の形状の内部表面２０を有している。めっき行
程終了後、めっきした金属皮膜を電型１２から剥離する
。この金属皮膜が原型１０として使用されるのである。 本発明の実施例による方法のさらに詳細な説明について
は以下に述べる。
発明の重要な態様、本発明を実行するために必要な部品
及び装置について説明する。本発明の実施例によって製
造される原型を図１Ｃにおいて符号１０で示す。原型１
０を形成する際、図１Ａに示すようなアノードとカソー
ドとからなるアセンブリを使用して、電型１２の外部表
面１４に金属をめっきする。アノードは符号１８で示し
、カソードは符号１２で示す。めっき行程が終了し、カ
ソード１２の表面に原型部品が作られた状態を図１Ｂに
おいて示す。電型１２（すなわちカソード）の外部表面
１４の幾何学的形状及び寸法は、原型１０の内部表面２
８の形状及び寸法と同一である。原型１０を製造するめ
っき行程で使用される金属アノード１８は、カソード１
２に準じるように形成されている。このため、めっき行
程を行っている間、カソード１２の外部表面１４には、
金属皮膜が一定の厚みで電着する。アノード１８は本発
明による方法の中間ステップにおいて作られる。このア
ノードは、原型１０の内部表面２８と同一（または極め
て類似）の形状の内部表面２０を有している。めっき行
程終了後、めっきした金属皮膜を電型１２から剥離する
。この金属皮膜が原型１０として使用されるのである。 本発明の実施例による方法のさらに詳細な説明について
は以下に述べる。
【００４４】本発明の実施例によって実行される第１の
ステップは、当該原型部品についての計算機援用設計（
ＣＡＤ）ファイルを生成することである。本願明細書及
び特許請求の範囲において、「ＣＡＤファイル」という
語は、原型の形状及び寸法を表すデータを備えたコンピ
ュータファイル及びこのようなデータの図式を意味する
ものとする。ＣＡＤファイルを生成するための方法及び
装置は、当業者によって周知のものである。
ステップは、当該原型部品についての計算機援用設計（
ＣＡＤ）ファイルを生成することである。本願明細書及
び特許請求の範囲において、「ＣＡＤファイル」という
語は、原型の形状及び寸法を表すデータを備えたコンピ
ュータファイル及びこのようなデータの図式を意味する
ものとする。ＣＡＤファイルを生成するための方法及び
装置は、当業者によって周知のものである。
【００４５】本発明の実施例によって製造される原型に
ついて示すＣＡＤファイルのいくつかの要素を図２、図
３及び図４において示す。図２は横断面層２２Ａを示す
図である。図２に示す原型１０の横断面層２２Ａにおけ
る外部表面２４Ａの輪郭は、外側の閉曲線２６Ａによっ
て定められている。原型の断面層２２Ａの内部表面２８
Ａの輪郭は、内側の閉曲線３０Ａによって定められてい
る。図３及び図４は、原型の隣接した横断面２２Ｂ及び
２２Ｃを示している（図３及び図４に示す横断面の大き
さは、分かりやすくするために幾分拡大して示してある
。）。
ついて示すＣＡＤファイルのいくつかの要素を図２、図
３及び図４において示す。図２は横断面層２２Ａを示す
図である。図２に示す原型１０の横断面層２２Ａにおけ
る外部表面２４Ａの輪郭は、外側の閉曲線２６Ａによっ
て定められている。原型の断面層２２Ａの内部表面２８
Ａの輪郭は、内側の閉曲線３０Ａによって定められてい
る。図３及び図４は、原型の隣接した横断面２２Ｂ及び
２２Ｃを示している（図３及び図４に示す横断面の大き
さは、分かりやすくするために幾分拡大して示してある
。）。
【００４６】図３及び図４には、各断面の外部表面２４
Ｂ及び２４Ｃと内部表面２８Ｂ及び２８Ｃとがそれぞれ
示されている。各外部表面の輪郭はそれぞれ外側の閉曲
線２６Ｂ及び２６Ｃによって定められており、各内部表
面の輪郭はそれぞれ内側の閉曲線３０Ｂ及び３０Ｃによ
って定められている。図２及び図１Ｃに示す原型１０は
軸ＡＰを有している。
Ｂ及び２４Ｃと内部表面２８Ｂ及び２８Ｃとがそれぞれ
示されている。各外部表面の輪郭はそれぞれ外側の閉曲
線２６Ｂ及び２６Ｃによって定められており、各内部表
面の輪郭はそれぞれ内側の閉曲線３０Ｂ及び３０Ｃによ
って定められている。図２及び図１Ｃに示す原型１０は
軸ＡＰを有している。
【００４７】本発明の実施例を実行するにあたり、図１
Ａ及び図１Ｂを用いて概略的に示して上述したような電
型１２を形成するためのＣＡＤファイルを生成する。こ
の電型はカソードとして使われ、この上に金属製原型が
形成される。説明を容易にするために、以下では電型１
２を内側の電型１２と呼ぶ。内側の電型１２は、原型１
０と同様に、閉曲線によって輪郭が定められた隣接する
横断面３１（図３参照）によって構成されている。本発
明を実行するために重要なのは、内側の電型１２の外部
表面１４のみである。内側の電型１２は固体であるが、
この内側の電型１２は中空であることが望ましい。さら
に、図５に示すように、内側の閉曲線３４と外側の閉曲
線３６とによってそれぞれ輪郭が定められる内部表面３
２と外部表面１４とを備えている。内側の電型１２の軸
はＡＩで示す。
Ａ及び図１Ｂを用いて概略的に示して上述したような電
型１２を形成するためのＣＡＤファイルを生成する。こ
の電型はカソードとして使われ、この上に金属製原型が
形成される。説明を容易にするために、以下では電型１
２を内側の電型１２と呼ぶ。内側の電型１２は、原型１
０と同様に、閉曲線によって輪郭が定められた隣接する
横断面３１（図３参照）によって構成されている。本発
明を実行するために重要なのは、内側の電型１２の外部
表面１４のみである。内側の電型１２は固体であるが、
この内側の電型１２は中空であることが望ましい。さら
に、図５に示すように、内側の閉曲線３４と外側の閉曲
線３６とによってそれぞれ輪郭が定められる内部表面３
２と外部表面１４とを備えている。内側の電型１２の軸
はＡＩで示す。
【００４８】ＣＡＤファイルは、他の電型を形成するた
めにも生成される。以下、この他の電型を外側の電型３
８と呼ぶ。後に詳細に説明するが、図面を参照すると、
金属層１８を外側の電型３８の外部表面４０上に電着さ
せることによってアノード１８が形成されている。この
アノードは、めっきを施して原型１０を製造するステッ
プにおいて使用される。内側の電型１２及び原型１０と
同様に、外側の電型３８も隣接する横断面３９によって
構成されている。各横断面３９は、内側の閉曲線４４と
外側の閉曲線４６とによってそれぞれ輪郭が定められる
内部表面４２及び外部表面４０を有している。外側の電
型３８の軸はＡＯで示す。
めにも生成される。以下、この他の電型を外側の電型３
８と呼ぶ。後に詳細に説明するが、図面を参照すると、
金属層１８を外側の電型３８の外部表面４０上に電着さ
せることによってアノード１８が形成されている。この
アノードは、めっきを施して原型１０を製造するステッ
プにおいて使用される。内側の電型１２及び原型１０と
同様に、外側の電型３８も隣接する横断面３９によって
構成されている。各横断面３９は、内側の閉曲線４４と
外側の閉曲線４６とによってそれぞれ輪郭が定められる
内部表面４２及び外部表面４０を有している。外側の電
型３８の軸はＡＯで示す。
【００４９】内側及び外側の電型についてのＣＡＤファ
イルは、上述したような原型部品についてのＣＡＤファ
イルを修正するか、または原型についてのファイルを全
く参照しないか、いずれの方法でも創造することができ
る。
イルは、上述したような原型部品についてのＣＡＤファ
イルを修正するか、または原型についてのファイルを全
く参照しないか、いずれの方法でも創造することができ
る。
【００５０】内側の電型１２及び外側の電型３８の形状
と寸法は、図７及び図８において示すように、原型１０
の形状と寸法とに極めて深い関連がある。図７Ａ、図７
Ｂ及び図７Ｃは、原型１０、電型１２及び３８を示す斜
視図である。これらの原型１０、電型１２及び３８は、
軸ｘ、ｙ、及びｚについて空間的に同一の向きとなるよ
うに示されている。原型と２つの電型の上面は、図７に
おける同一平面上にある。さらに、原型と２つの電型の
底面も同一平面上にある。図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは
、原型１０、電型１２及び３８の同一平面上に位置する
部分の平面図である。本願明細書及び特許請求の範囲に
おいて、原型と内側の電型と外側の電型との同一平面上
に位置する横断面については、空間的に対応している横
断面、すなわち簡単にいえば対応する横断面であるとす
る。
と寸法は、図７及び図８において示すように、原型１０
の形状と寸法とに極めて深い関連がある。図７Ａ、図７
Ｂ及び図７Ｃは、原型１０、電型１２及び３８を示す斜
視図である。これらの原型１０、電型１２及び３８は、
軸ｘ、ｙ、及びｚについて空間的に同一の向きとなるよ
うに示されている。原型と２つの電型の上面は、図７に
おける同一平面上にある。さらに、原型と２つの電型の
底面も同一平面上にある。図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは
、原型１０、電型１２及び３８の同一平面上に位置する
部分の平面図である。本願明細書及び特許請求の範囲に
おいて、原型と内側の電型と外側の電型との同一平面上
に位置する横断面については、空間的に対応している横
断面、すなわち簡単にいえば対応する横断面であるとす
る。
【００５１】対応する横断面について、原型１０と内側
の電型１２の閉曲線を考慮に入れると、原型の内側の閉
曲線３０と電型の外側の閉曲線３６との間にはオフセッ
トは存在しない。換言すれば、この２つの閉曲線３０及
び３６について規定したデータの内容は等しく、閉曲線
３０及び３６によって輪郭が決まる表面も一致する。さ
らに、対応する横断面について、原型１０及び外側の電
型３８の閉曲線を考慮に入れると、原型の内側の閉曲線
３０と電型の内側の閉曲線４４との間には、ゼロ以上で
一定限度までのオフセットが存在する。同様に、閉曲線
３０と４４とによって輪郭が決まる表面には、ゼロ以上
で一定限度量のオフセットが存在している。表面のオフ
セットの大きさは、それぞれに対応する横断面における
オフセットの大きさと同一であり、原型１０の所望の厚
みよりも大きくなることはない。
の電型１２の閉曲線を考慮に入れると、原型の内側の閉
曲線３０と電型の外側の閉曲線３６との間にはオフセッ
トは存在しない。換言すれば、この２つの閉曲線３０及
び３６について規定したデータの内容は等しく、閉曲線
３０及び３６によって輪郭が決まる表面も一致する。さ
らに、対応する横断面について、原型１０及び外側の電
型３８の閉曲線を考慮に入れると、原型の内側の閉曲線
３０と電型の内側の閉曲線４４との間には、ゼロ以上で
一定限度までのオフセットが存在する。同様に、閉曲線
３０と４４とによって輪郭が決まる表面には、ゼロ以上
で一定限度量のオフセットが存在している。表面のオフ
セットの大きさは、それぞれに対応する横断面における
オフセットの大きさと同一であり、原型１０の所望の厚
みよりも大きくなることはない。
【００５２】上述したガイドラインに沿った内側及び外
側の電型１２及び３８についてのＣＡＤファイルは、従
来と同様の方法で生成できる。電型１２及び３８は、上
述した高速プロトタイプ法のいずれかを用いて、それぞ
れのＣＡＤファイルに基づいて製造される。電型製造時
における好ましいステップとしては、高エネルギビーム
及び液体の重合体媒質を用いて各電型１２及び３８を連
続して形成し、密着させる。この媒質はビームの作用に
よって凝固可能なものを用いる。ハル（Ｈｕｌｌ）の特
許において述べられているように、内側及び外側の電型
１２及び３８を製造する上で最も好ましい高速プロトタ
イプ法は立体リソグラフィである。立体リソグラフィ法
では、レーザ光の紫外線を紫外線硬化可能な重合体液媒
に誘導し、隣接する横断面を形成して互いに密着させる
ことにより、３次元の電型を作り出す。立体リソグラフ
ィを用いると、電型の各横断面の高さは一定となる。こ
の方法では横断面の高さが２５〜６２５ミクロン（２〜
２５ミル）となり、寸法がそれぞれのＣＡＤファイルと
高精度で一致する電型を容易に製造することができる。 電型をこのような方法で製造することによって、電型を
用いて製造した原型部品の寸法を、所望の寸法に正確に
対応させることができる。
側の電型１２及び３８についてのＣＡＤファイルは、従
来と同様の方法で生成できる。電型１２及び３８は、上
述した高速プロトタイプ法のいずれかを用いて、それぞ
れのＣＡＤファイルに基づいて製造される。電型製造時
における好ましいステップとしては、高エネルギビーム
及び液体の重合体媒質を用いて各電型１２及び３８を連
続して形成し、密着させる。この媒質はビームの作用に
よって凝固可能なものを用いる。ハル（Ｈｕｌｌ）の特
許において述べられているように、内側及び外側の電型
１２及び３８を製造する上で最も好ましい高速プロトタ
イプ法は立体リソグラフィである。立体リソグラフィ法
では、レーザ光の紫外線を紫外線硬化可能な重合体液媒
に誘導し、隣接する横断面を形成して互いに密着させる
ことにより、３次元の電型を作り出す。立体リソグラフ
ィを用いると、電型の各横断面の高さは一定となる。こ
の方法では横断面の高さが２５〜６２５ミクロン（２〜
２５ミル）となり、寸法がそれぞれのＣＡＤファイルと
高精度で一致する電型を容易に製造することができる。 電型をこのような方法で製造することによって、電型を
用いて製造した原型部品の寸法を、所望の寸法に正確に
対応させることができる。
【００５３】本発明において実施される次のステップは
、図９において示すように、金属層１８が外側の電型３
８の外部表面４０に接触するような状態で、金属層１８
を外部表面４０上に電着させるステップである。最後に
、図１に示すように、金属を内側の電型１２に電着させ
るためのアノードとして金属層１８を使用して、金属製
原型１０を形成する。金属層１８を外側の電型３８に電
着させ、アノード１８を形成するステップには、電解め
っき、化学めっきまたはこれらを組み合わせたもの用い
ることが好ましい。また、真空めっきや気相めっき、さ
らにプラズマ溶射や火炎溶射などの金属コーティング技
術を用いることも可能である。このような方法を実行す
るためのパラメータ及び技術は、当業者によって周知の
ものを用いる。電型３８の表面４０をコーティングする
際に電気めっきを使用するのであれば、電型の厚さを一
定にするために補助電極またはこれに類する装置が必要
である。アノードを製造する際にめっき技術を用いるの
であれば、例えばグラファイトドライフィルム潤滑剤の
薄層やシルバーペイントを施したり、電型の表面４０で
銀元素を還元したりすることによって、電型３８の表面
４０を活性化しておく必要がある。
、図９において示すように、金属層１８が外側の電型３
８の外部表面４０に接触するような状態で、金属層１８
を外部表面４０上に電着させるステップである。最後に
、図１に示すように、金属を内側の電型１２に電着させ
るためのアノードとして金属層１８を使用して、金属製
原型１０を形成する。金属層１８を外側の電型３８に電
着させ、アノード１８を形成するステップには、電解め
っき、化学めっきまたはこれらを組み合わせたもの用い
ることが好ましい。また、真空めっきや気相めっき、さ
らにプラズマ溶射や火炎溶射などの金属コーティング技
術を用いることも可能である。このような方法を実行す
るためのパラメータ及び技術は、当業者によって周知の
ものを用いる。電型３８の表面４０をコーティングする
際に電気めっきを使用するのであれば、電型の厚さを一
定にするために補助電極またはこれに類する装置が必要
である。アノードを製造する際にめっき技術を用いるの
であれば、例えばグラファイトドライフィルム潤滑剤の
薄層やシルバーペイントを施したり、電型の表面４０で
銀元素を還元したりすることによって、電型３８の表面
４０を活性化しておく必要がある。
【００５４】金属層１８を電型３８に電着させた後、金
属層１８を電型３８から離型する。この離型は、金属層
１８の完全な構造及び寸法を維持することができるよう
な方法で行うのが最も好ましい。換言すれば、電型３８
から金属層１８を剥離した後、この金属層１８は１つま
たは２つの断片であることが好ましい。電型３８が、ハ
ル（Ｈｕｌｌ）による明細書中に述べられているような
重合体材料で作られている場合、電型を燃焼させる、電
型を化学的に溶解する、電型に力を加えて砕いた後で電
型を脆化させる（例えば電型を液体窒素に入れて急冷す
る）、またはこれらを組み合わせる、などの方法によっ
て電型の除去を行うことができる。電型を除去した結果
得られる遊離状態にある金属層、すなわち実質的にアノ
ードとして用いられるものを図１Ａにおいて示す。アノ
ードの接触面（すなわち外側の電型と接触していた表面
）を符号２０で示す。アノード１８は原型１０と同様の
形状を有するが、各横断面には原型１０からのオフセッ
トが存在している。
属層１８を電型３８から離型する。この離型は、金属層
１８の完全な構造及び寸法を維持することができるよう
な方法で行うのが最も好ましい。換言すれば、電型３８
から金属層１８を剥離した後、この金属層１８は１つま
たは２つの断片であることが好ましい。電型３８が、ハ
ル（Ｈｕｌｌ）による明細書中に述べられているような
重合体材料で作られている場合、電型を燃焼させる、電
型を化学的に溶解する、電型に力を加えて砕いた後で電
型を脆化させる（例えば電型を液体窒素に入れて急冷す
る）、またはこれらを組み合わせる、などの方法によっ
て電型の除去を行うことができる。電型を除去した結果
得られる遊離状態にある金属層、すなわち実質的にアノ
ードとして用いられるものを図１Ａにおいて示す。アノ
ードの接触面（すなわち外側の電型と接触していた表面
）を符号２０で示す。アノード１８は原型１０と同様の
形状を有するが、各横断面には原型１０からのオフセッ
トが存在している。
【００５５】電型３８を（例えば軸に沿って）切断し、
上述したような方法で金属層１８を電型３８から剥離し
ても、電型３８を金属層１８から除去することができる
。電型を切断した結果得られるアノードは、図１０にお
いて示すように、アノード部１８ａ及び１８ｂから成る
。アノード部１８ａ及び１８ｂは、以下においてアノー
ドアセンブリと呼ぶような単一のストラクチュアとなる
ように組み立てられる。この組み立ては、原型１０を形
成するための電気めっきが開始される直前に、ボルトや
クランプ、ワイヤまたはこれに類する手段を用いること
によって行われる。
上述したような方法で金属層１８を電型３８から剥離し
ても、電型３８を金属層１８から除去することができる
。電型を切断した結果得られるアノードは、図１０にお
いて示すように、アノード部１８ａ及び１８ｂから成る
。アノード部１８ａ及び１８ｂは、以下においてアノー
ドアセンブリと呼ぶような単一のストラクチュアとなる
ように組み立てられる。この組み立ては、原型１０を形
成するための電気めっきが開始される直前に、ボルトや
クランプ、ワイヤまたはこれに類する手段を用いること
によって行われる。
【００５６】原型部品を形成するための電気めっきステ
ップを行うために、内側の電型１２（カソード）とアノ
ード１８との位置決めをして組み立て、対応する横断面
を配列する。カソード１２の外部表面１４とアノード１
８の内部（接触）面２０とは、互いに対向している。こ
のような位置において、カソードの表面１４とアノード
の表面２０との間には距離があり、この距離は各対応す
る横断面間の距離と等しくなっている。図１Ａ及び図１
１において示されるように、アノードの形状はカソード
の形状に準じている。さらに、アノードとカソードとは
共通の軸Ａに沿って配列されている。空間的に対応した
横断面を配列するための最適な方法を図１１において示
す。アノードアセンブリ１８及びカソード１２は、平面
５２を有する剛板のような取付具５０上で位置決めされ
ている。このとき、アノードアセンブリ１８とカソード
１２の軸の周りにある端部５４及び５６を、それぞれ取
付具５０側に据えるようにする。カソードとアノードと
の組み立てを行っている間、フリーゲージまたはこれに
類する装置を用いることによって、カソードの外部表面
１４とアノードアセンブリの内部表面２０の間の一定間
隔Ｄ（図１１）が得られる。
ップを行うために、内側の電型１２（カソード）とアノ
ード１８との位置決めをして組み立て、対応する横断面
を配列する。カソード１２の外部表面１４とアノード１
８の内部（接触）面２０とは、互いに対向している。こ
のような位置において、カソードの表面１４とアノード
の表面２０との間には距離があり、この距離は各対応す
る横断面間の距離と等しくなっている。図１Ａ及び図１
１において示されるように、アノードの形状はカソード
の形状に準じている。さらに、アノードとカソードとは
共通の軸Ａに沿って配列されている。空間的に対応した
横断面を配列するための最適な方法を図１１において示
す。アノードアセンブリ１８及びカソード１２は、平面
５２を有する剛板のような取付具５０上で位置決めされ
ている。このとき、アノードアセンブリ１８とカソード
１２の軸の周りにある端部５４及び５６を、それぞれ取
付具５０側に据えるようにする。カソードとアノードと
の組み立てを行っている間、フリーゲージまたはこれに
類する装置を用いることによって、カソードの外部表面
１４とアノードアセンブリの内部表面２０の間の一定間
隔Ｄ（図１１）が得られる。
【００５７】図１１において、アノードアセンブリ１８
は、ボルト６０によって互いに連結されたアノード部１
８ａと１８ｂとから構成されている。このボルトは、フ
ランジ６２に備えられたボルト穴（図示せず）を貫通し
ている。フランジ６２はアノード部に対して垂直になっ
ており、アノードアセンブリ５８から外側に向かって伸
びている。フランジ６２は、アノード部１８ａ及び１８
ｂのそれぞれに対して垂直になっているのが好ましい。 外側の電型３８についてのＣＡＤファイルには、垂直な
フランジが電型３８に含まれるように定められており、
アノード部を形成するステップにおいてアノード部にフ
ランジが形成されるように定められている。
は、ボルト６０によって互いに連結されたアノード部１
８ａと１８ｂとから構成されている。このボルトは、フ
ランジ６２に備えられたボルト穴（図示せず）を貫通し
ている。フランジ６２はアノード部に対して垂直になっ
ており、アノードアセンブリ５８から外側に向かって伸
びている。フランジ６２は、アノード部１８ａ及び１８
ｂのそれぞれに対して垂直になっているのが好ましい。 外側の電型３８についてのＣＡＤファイルには、垂直な
フランジが電型３８に含まれるように定められており、
アノード部を形成するステップにおいてアノード部にフ
ランジが形成されるように定められている。
【００５８】従来の電気接続を用いて金属層１８をアノ
ードにし、内側の電型１２をカソードにする。さらに、
金属皮膜１０をカソード１２の外部表面１４に電着させ
る際には従来の電気めっき技術を用いる。金属が容易に
カソード１２に電着するようにするために、上述したよ
うな方法でカソードの表面１４を活性化しておく。金属
皮膜がカソード１２の外部表面１４に電着して所望の厚
さの原型１０が得られるまで、電気めっきを継続する。 アノードとカソードとの間の間隔が一定であるため、め
っきを行っている間の電流密度も一定となる。電流密度
が一定であれば、各横断面部分の厚みがほぼ同一である
原型部品を形成しやすくなる。めっき行程の終了後、上
述した離型方法のいずれかを用いて、原型１０をカソー
ド１２の外部表面１４から除去する。カソードが中空で
あれば、この除去行程は最も容易に行うことができる。 カソードを取去した結果として得られる原型１０は、所
望の厚みや形状、寸法を有しており、ＣＡＤファイルに
正確に対応している。
ードにし、内側の電型１２をカソードにする。さらに、
金属皮膜１０をカソード１２の外部表面１４に電着させ
る際には従来の電気めっき技術を用いる。金属が容易に
カソード１２に電着するようにするために、上述したよ
うな方法でカソードの表面１４を活性化しておく。金属
皮膜がカソード１２の外部表面１４に電着して所望の厚
さの原型１０が得られるまで、電気めっきを継続する。 アノードとカソードとの間の間隔が一定であるため、め
っきを行っている間の電流密度も一定となる。電流密度
が一定であれば、各横断面部分の厚みがほぼ同一である
原型部品を形成しやすくなる。めっき行程の終了後、上
述した離型方法のいずれかを用いて、原型１０をカソー
ド１２の外部表面１４から除去する。カソードが中空で
あれば、この除去行程は最も容易に行うことができる。 カソードを取去した結果として得られる原型１０は、所
望の厚みや形状、寸法を有しており、ＣＡＤファイルに
正確に対応している。
【００５９】図１Ａ、図１Ｂ及び図１１に示すように、
本発明を実行する上での好ましい実施例において、金属
製原型１０はカソード１２の外部表面１４上に形成され
る。当該実施例では、カソード１２はアノード１８で囲
まれており、電流は中心に向かって外側から内側にすな
わちアノード１８からカソード１２へと流れる。本発明
による他の実施例では、図１２において示すように、原
型８４（図１２Ｃ）はカソード８２（図１２Ｂ）の内部
表面８３上に形成されている。カソード８２によってア
ノード８０（図１２Ａ）を囲む形となっており、電流は
中心から外側に向かってアノード８０からカソード８２
へと流れる。アノード８０とカソード８２との形成につ
いては、金属をカソード８２の内部表面８３に電気めっ
きする際にアノード８０を使用する方法と同様、一般に
は上述したような手順で行う。本発明による他の実施例
において電型を製造するために使用されるＣＡＤファイ
ルは、原型８４の閉曲線とアノード８０を作り出すため
に使用される内側の電型に関して、原型の外側の閉曲線
と電型の外側の閉曲線との間及びこの閉曲線によって輪
郭が定められる各表面の間に、負のオフセットが存在す
るように作られている。オフセットの絶対値は（好まし
い実施例においては）原型８４の厚みよりも大きくなる
ことはない。原型８４とカソード（外側の電型）８２の
閉曲線に関して、原型の外側の閉曲線と電型の内側の閉
曲線との間及びこの閉曲線によって輪郭が定められる各
表面の間にはオフセットは存在しない。
本発明を実行する上での好ましい実施例において、金属
製原型１０はカソード１２の外部表面１４上に形成され
る。当該実施例では、カソード１２はアノード１８で囲
まれており、電流は中心に向かって外側から内側にすな
わちアノード１８からカソード１２へと流れる。本発明
による他の実施例では、図１２において示すように、原
型８４（図１２Ｃ）はカソード８２（図１２Ｂ）の内部
表面８３上に形成されている。カソード８２によってア
ノード８０（図１２Ａ）を囲む形となっており、電流は
中心から外側に向かってアノード８０からカソード８２
へと流れる。アノード８０とカソード８２との形成につ
いては、金属をカソード８２の内部表面８３に電気めっ
きする際にアノード８０を使用する方法と同様、一般に
は上述したような手順で行う。本発明による他の実施例
において電型を製造するために使用されるＣＡＤファイ
ルは、原型８４の閉曲線とアノード８０を作り出すため
に使用される内側の電型に関して、原型の外側の閉曲線
と電型の外側の閉曲線との間及びこの閉曲線によって輪
郭が定められる各表面の間に、負のオフセットが存在す
るように作られている。オフセットの絶対値は（好まし
い実施例においては）原型８４の厚みよりも大きくなる
ことはない。原型８４とカソード（外側の電型）８２の
閉曲線に関して、原型の外側の閉曲線と電型の内側の閉
曲線との間及びこの閉曲線によって輪郭が定められる各
表面の間にはオフセットは存在しない。
【００６０】簡単に言えば、内部表面と、外部表面と、
厚みとを有する金属部品を製造する本発明によるステッ
プは以下のようになる。第１の電型の隣接する横断面を
形成してこれらを密着させることによって実質的に部品
を製造するための表面を有する第１の電型を形成する、
第２の電型の隣接する横断面を形成してこれらを密着さ
せることによって金属アノードを製造するための表面を
有する第２の電型を形成する、金属層の表面が第２の電
型の表面と接触するように、金属層を第２の電型の表面
に電着させてアノードを形成する、第１の電型の表面が
金属層の表面と対向し、電型の表面と金属層の表面との
間に製造する部品の厚みより大きい一定距離の間隔があ
くように、金属層と第１の電型とを互いに関連付けて組
み立てる、金属層とアノードアセンブリとを電気めっき
浴中に浸せきし、第１の電型をカソードにして金属層を
アノードにし、第１の電型の表面を金属皮膜でめっきす
る、めっきした金属皮膜を第１の電型から剥離し、めっ
きした金属皮膜を所望の原型部品とする。
厚みとを有する金属部品を製造する本発明によるステッ
プは以下のようになる。第１の電型の隣接する横断面を
形成してこれらを密着させることによって実質的に部品
を製造するための表面を有する第１の電型を形成する、
第２の電型の隣接する横断面を形成してこれらを密着さ
せることによって金属アノードを製造するための表面を
有する第２の電型を形成する、金属層の表面が第２の電
型の表面と接触するように、金属層を第２の電型の表面
に電着させてアノードを形成する、第１の電型の表面が
金属層の表面と対向し、電型の表面と金属層の表面との
間に製造する部品の厚みより大きい一定距離の間隔があ
くように、金属層と第１の電型とを互いに関連付けて組
み立てる、金属層とアノードアセンブリとを電気めっき
浴中に浸せきし、第１の電型をカソードにして金属層を
アノードにし、第１の電型の表面を金属皮膜でめっきす
る、めっきした金属皮膜を第１の電型から剥離し、めっ
きした金属皮膜を所望の原型部品とする。
【００６１】本発明は、複数の金属部品を同時に製造す
るために使用することもできる。特に、上述した方法と
類似の方法を用いて、一つの電気めっき槽（または複数
の電気めっき槽）内で、複数のアノードとカソードを独
立して製造して組み立てることが可能である。上述した
ものと同様の技術を用いてアノードを形成し、各カソー
ドの表面に金属を電着させる。めっき行程の終了後、め
っきによって製造した原型部品を各カソードから剥離す
る。
るために使用することもできる。特に、上述した方法と
類似の方法を用いて、一つの電気めっき槽（または複数
の電気めっき槽）内で、複数のアノードとカソードを独
立して製造して組み立てることが可能である。上述した
ものと同様の技術を用いてアノードを形成し、各カソー
ドの表面に金属を電着させる。めっき行程の終了後、め
っきによって製造した原型部品を各カソードから剥離す
る。
【００６２】本発明を実行する上で、アノードは消耗型
でも非消耗型でも良い。アノードを消耗型とする場合、
このアノードの成分は原型部品の成分と同一となる。ま
た、アノードの厚みが原型の所望の厚みより厚いかまた
はこれと等しくなる。消耗型アノードの厚みは、原型の
所望の厚みの少なくとも１．５倍であることが好ましい
。また、アノードを非消耗型とする場合は、このアノー
ドは原型の成分よりも貴の成分を有する金属で作る。 例えば、原型の成分がニッケルである場合には、非消耗
型アノードの成分はプラチナや金、またはニッケルより
も貴である他の金属とする。原型の成分よりも貴でなけ
ればならないのは、カソードに対向しているアノードの
表面のみである。したがって、アノードを形成するため
に用いられる電型にめっき金属の薄層（例えばストライ
ク銅めっき）を施し、さらにめっきした金属層を原型よ
りも貴の成分を有する金属層で覆った多層構造のアノー
ドであっても良い。非消耗型アノードの貴である金属部
分の厚みは重要ではないが、このような複合アノードは
、めっき行程で構造上完全なアノードとなるために十分
な厚みを有している。
でも非消耗型でも良い。アノードを消耗型とする場合、
このアノードの成分は原型部品の成分と同一となる。ま
た、アノードの厚みが原型の所望の厚みより厚いかまた
はこれと等しくなる。消耗型アノードの厚みは、原型の
所望の厚みの少なくとも１．５倍であることが好ましい
。また、アノードを非消耗型とする場合は、このアノー
ドは原型の成分よりも貴の成分を有する金属で作る。 例えば、原型の成分がニッケルである場合には、非消耗
型アノードの成分はプラチナや金、またはニッケルより
も貴である他の金属とする。原型の成分よりも貴でなけ
ればならないのは、カソードに対向しているアノードの
表面のみである。したがって、アノードを形成するため
に用いられる電型にめっき金属の薄層（例えばストライ
ク銅めっき）を施し、さらにめっきした金属層を原型よ
りも貴の成分を有する金属層で覆った多層構造のアノー
ドであっても良い。非消耗型アノードの貴である金属部
分の厚みは重要ではないが、このような複合アノードは
、めっき行程で構造上完全なアノードとなるために十分
な厚みを有している。
【００６３】上述したように、電型を製造する際には、
ハル（Ｈｕｌｌ）及びフディム（Ｆｕｄｉｍ）による従
来技術において上述したような立体リソグラフィを用い
ることが好ましい。また、デッカード（Ｄｅｃｋａｒｄ
）による特許明細書に述べられた固体レーザ焼結法を用
いることもできる。これらの特許明細書に示される内容
は、ここでは参考として用いている。成形された重合体
フィラメント、（紙のような）積層繊維またはインクジ
ェット技法を用いて隣接する横断面を互いに固定するよ
うな他の高速プロトタイプ法を用いて電型を製造しても
良い。このような方法において、電型は隣接する横断面
を形成してこれらを密着させることによって製造される
。
ハル（Ｈｕｌｌ）及びフディム（Ｆｕｄｉｍ）による従
来技術において上述したような立体リソグラフィを用い
ることが好ましい。また、デッカード（Ｄｅｃｋａｒｄ
）による特許明細書に述べられた固体レーザ焼結法を用
いることもできる。これらの特許明細書に示される内容
は、ここでは参考として用いている。成形された重合体
フィラメント、（紙のような）積層繊維またはインクジ
ェット技法を用いて隣接する横断面を互いに固定するよ
うな他の高速プロトタイプ法を用いて電型を製造しても
良い。このような方法において、電型は隣接する横断面
を形成してこれらを密着させることによって製造される
。
【００６４】原型を製造するための電気めっきステップ
を行う前にアノードとカソードとを組み立てる時、原型
を形成するカソードの表面と対向するアノードの表面と
の間には間隔がなければならない。この間隔は、少なく
とも原型の所望の厚みよりも広くなければならない。さ
らに、その長さが（原型の厚み分を含んで）約０．６〜
１．２センチメートル（約０．２５〜０．５インチ）で
あるときに、電気めっき処理が最も効率良く行われるが
、０．６センチメートルであるのが最も好ましい。
を行う前にアノードとカソードとを組み立てる時、原型
を形成するカソードの表面と対向するアノードの表面と
の間には間隔がなければならない。この間隔は、少なく
とも原型の所望の厚みよりも広くなければならない。さ
らに、その長さが（原型の厚み分を含んで）約０．６〜
１．２センチメートル（約０．２５〜０．５インチ）で
あるときに、電気めっき処理が最も効率良く行われるが
、０．６センチメートルであるのが最も好ましい。
【００６５】原型の内部及び／または外部表面を処理す
ることによって、本発明による方法を用いて製造される
原型の特性を変えたり向上させたりしたも良い。例えば
、ある表面構造が原型の所望の特性である場合には、そ
れぞれの表面を荒くしても滑らかにしても良い。また、
セラミックや金属、有機物質、無機物質またはこれらを
組み合わせたコーティングで表面を覆っても良い。 このようなコーティングは、原型の耐酸化性、耐食性、
耐熱性、耐摩耗性または触媒作用など、原型の物理的及
び／または化学的な特性を変えるために用いられる。
ることによって、本発明による方法を用いて製造される
原型の特性を変えたり向上させたりしたも良い。例えば
、ある表面構造が原型の所望の特性である場合には、そ
れぞれの表面を荒くしても滑らかにしても良い。また、
セラミックや金属、有機物質、無機物質またはこれらを
組み合わせたコーティングで表面を覆っても良い。 このようなコーティングは、原型の耐酸化性、耐食性、
耐熱性、耐摩耗性または触媒作用など、原型の物理的及
び／または化学的な特性を変えるために用いられる。
【００６６】以下の例は、本発明の特徴を示すものであ
り、本発明の範囲を限定するものではない。
り、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６７】本発明により、湾曲した排気ミキサとして
周知の航空機のガスタービンエンジン部品を製造した。 図１３において示す原型９０は概して円筒形をしており
、ミキサの軸ＡＭに沿って伸びている内部表面９２と外
部表面９４とを備えていた。ミキサ９０の前方の端９６
において、原型の外周の直径Ｄは約５．８センチメート
ル（２．３インチ）であった。ミキサの後方の端９８で
は、原型は複数の湾曲すなわちローブ１００を有してい
た。ミキサの後方の端９８の外周の直径は、ローブの最
も外側（図１３における寸法ＤＯ）で測定して約９．７
センチメートル（３．８インチ）であり、ローブの最も
内側（図１３における寸法ＤＩ）での外周の直径は約４
．１センチメートル（１．６インチ）であった。ミキサ
の長さＬは約６．６センチメートル（２．６インチ）で
あり、壁面の厚みは約０．６５〜１．６５ミリメートル
（０．０２５〜０．０６５インチ）であった。
周知の航空機のガスタービンエンジン部品を製造した。 図１３において示す原型９０は概して円筒形をしており
、ミキサの軸ＡＭに沿って伸びている内部表面９２と外
部表面９４とを備えていた。ミキサ９０の前方の端９６
において、原型の外周の直径Ｄは約５．８センチメート
ル（２．３インチ）であった。ミキサの後方の端９８で
は、原型は複数の湾曲すなわちローブ１００を有してい
た。ミキサの後方の端９８の外周の直径は、ローブの最
も外側（図１３における寸法ＤＯ）で測定して約９．７
センチメートル（３．８インチ）であり、ローブの最も
内側（図１３における寸法ＤＩ）での外周の直径は約４
．１センチメートル（１．６インチ）であった。ミキサ
の長さＬは約６．６センチメートル（２．６インチ）で
あり、壁面の厚みは約０．６５〜１．６５ミリメートル
（０．０２５〜０．０６５インチ）であった。
【００６８】原型を製造するために使用された電型につ
いてのＣＡＤファイルは、上述したようなガイドライン
に基づいて生成した。原型の内側の閉曲線と外側の電型
の内側の閉曲線との間のオフセットは、各横断面におい
て約０．６センチメートル（０．２５インチ）であり、
電型の厚みよりも小さかった。電型についてのＣＡＤフ
ァイルを、カリフォルニア州バレンシアにある３Ｄシス
テムズ（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ． ｏ
ｆ Ｖａｌｅｎｃｉａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）
が製造したＳＬＡ−２５０型の立体リソグラフィユニッ
トにコピーした。さらに、重合体の電型は、ニューヨー
ク州アーズレーのチバガイギーコーポレーション（Ｃｉ
ｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐ．， Ａｒｄｓｌｅｙ
， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）が販売している商品名ＸＢ
−５０８１という紫外線硬化可能な光重合体で製造した
。上述したように、各電型の隣接する横断面を形成して
これを接合することによって、立体リソグラフィ法で電
型を製造した。電型の製造後、ばりや荒い端面をすべて
除去するために表面を洗浄した。
いてのＣＡＤファイルは、上述したようなガイドライン
に基づいて生成した。原型の内側の閉曲線と外側の電型
の内側の閉曲線との間のオフセットは、各横断面におい
て約０．６センチメートル（０．２５インチ）であり、
電型の厚みよりも小さかった。電型についてのＣＡＤフ
ァイルを、カリフォルニア州バレンシアにある３Ｄシス
テムズ（３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ． ｏ
ｆ Ｖａｌｅｎｃｉａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）
が製造したＳＬＡ−２５０型の立体リソグラフィユニッ
トにコピーした。さらに、重合体の電型は、ニューヨー
ク州アーズレーのチバガイギーコーポレーション（Ｃｉ
ｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐ．， Ａｒｄｓｌｅｙ
， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）が販売している商品名ＸＢ
−５０８１という紫外線硬化可能な光重合体で製造した
。上述したように、各電型の隣接する横断面を形成して
これを接合することによって、立体リソグラフィ法で電
型を製造した。電型の製造後、ばりや荒い端面をすべて
除去するために表面を洗浄した。
【００６９】次に、外側の電型の外部表面にグラファイ
トのドライフィルムを施して表面を活性化した。さらに
、従来のスルファミン酸ニッケルめっき浴を用いて、電
型の外部表面にニッケルでめっきをし、アノードを形成
した。アノードの厚みは約１．９ミリメートル（０．０
７５）から約２．９ミリメートル（０．１５５インチ）
であった。これは平均値であり、原型の所望の厚みの約
１．５倍であった。
トのドライフィルムを施して表面を活性化した。さらに
、従来のスルファミン酸ニッケルめっき浴を用いて、電
型の外部表面にニッケルでめっきをし、アノードを形成
した。アノードの厚みは約１．９ミリメートル（０．０
７５）から約２．９ミリメートル（０．１５５インチ）
であった。これは平均値であり、原型の所望の厚みの約
１．５倍であった。
【００７０】アノードを外側の電型から剥離し、その長
手方向の軸に沿って半分に切断した。さらに、グラファ
イトドライフィルムをカソードの外部表面にスプレーし
、カソードの外部表面を活性化した。カソードを各アノ
ードで囲むような状態で、かつ各アノードとカソードの
対応する横断面が空間的に同軸で配列されるように、各
アノードとカソードのそれぞれの端を平らなポリ塩化ビ
ニルの板に取り付けた。対向するカソード表面とアノー
ド表面とが約６センチメートル（０．２５インチ）の間
隔をあけて配置されるように、各アノードとカソードと
を板の上に取り付けた。
手方向の軸に沿って半分に切断した。さらに、グラファ
イトドライフィルムをカソードの外部表面にスプレーし
、カソードの外部表面を活性化した。カソードを各アノ
ードで囲むような状態で、かつ各アノードとカソードの
対応する横断面が空間的に同軸で配列されるように、各
アノードとカソードのそれぞれの端を平らなポリ塩化ビ
ニルの板に取り付けた。対向するカソード表面とアノー
ド表面とが約６センチメートル（０．２５インチ）の間
隔をあけて配置されるように、各アノードとカソードと
を板の上に取り付けた。
【００７１】カソード及びアノードアセンブリを周知の
スルファミン酸ニッケルめっき浴中に浸せきし、適当な
電気接続を行なった。めっき行程を行っている間、約３
２５Ａ／ｍ２ （３０Ａ／ｆ２ ）の電流密度を維持す
るためにＤＣ整流器を使用した。この行程を行っている
間、上述したような電流密度を維持するために、当業者
間では周知の方法を用いて、めっきを施した領域が増し
て行くのに応じて電圧を上げた。めっき浴中の対向する
アノード表面とカソード表面との間の空間におけるニッ
ケルイオン濃度を相対的に一定のレベルで維持するため
に、めっきを行なっている間は、複数の位置でスルファ
ミン酸ニッケルめっき浴をアノード表面とカソード表面
との間にポンプ送りした。所望の原型厚が得られるまで
めっきを続けた。めっき終了後、アノードとカソードと
をめっき槽から引き上げ、原型をカソードから剥離した
。
スルファミン酸ニッケルめっき浴中に浸せきし、適当な
電気接続を行なった。めっき行程を行っている間、約３
２５Ａ／ｍ２ （３０Ａ／ｆ２ ）の電流密度を維持す
るためにＤＣ整流器を使用した。この行程を行っている
間、上述したような電流密度を維持するために、当業者
間では周知の方法を用いて、めっきを施した領域が増し
て行くのに応じて電圧を上げた。めっき浴中の対向する
アノード表面とカソード表面との間の空間におけるニッ
ケルイオン濃度を相対的に一定のレベルで維持するため
に、めっきを行なっている間は、複数の位置でスルファ
ミン酸ニッケルめっき浴をアノード表面とカソード表面
との間にポンプ送りした。所望の原型厚が得られるまで
めっきを続けた。めっき終了後、アノードとカソードと
をめっき槽から引き上げ、原型をカソードから剥離した
。
【００７２】以上、本発明の好ましい実施例に関して述
べてきたが、形状及び詳細部分の様々な変形については
、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく当業者によ
って容易に理解できるものである。例えば、本発明は特
に一種の実験用原型部品を製造する上で適しており、こ
れについては上述してきた通りであるが、（実験用に対
して）製品用の原型部品を製造する際にも全く同様に適
応できる。さらに、実験用であろうと製品用であろうと
、多量の原型部品を製造する上でも適している。従って
、本発明は実験用原型を製造することについて述べてき
たが、「原型」という用語は単一の実験用構成部品とい
う意味ではない。この用語には製品用の原型部品も含む
ものとする。
べてきたが、形状及び詳細部分の様々な変形については
、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく当業者によ
って容易に理解できるものである。例えば、本発明は特
に一種の実験用原型部品を製造する上で適しており、こ
れについては上述してきた通りであるが、（実験用に対
して）製品用の原型部品を製造する際にも全く同様に適
応できる。さらに、実験用であろうと製品用であろうと
、多量の原型部品を製造する上でも適している。従って
、本発明は実験用原型を製造することについて述べてき
たが、「原型」という用語は単一の実験用構成部品とい
う意味ではない。この用語には製品用の原型部品も含む
ものとする。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属製の原型部品を高速かつ相応な費用で製造するための
方法が得られるという効果が得られる。
属製の原型部品を高速かつ相応な費用で製造するための
方法が得られるという効果が得られる。
【図１】本発明による金属製原型部品の製造方法を用い
て製造される要素を概略的に示す斜視図である。
て製造される要素を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１Ｃに示す原型部品を線Ｉ−Ｉで切った部分
の断面図である。
の断面図である。
【図３】図１Ｃに示す原型部品を線ＩＩ−ＩＩで切った
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図４】図１Ｃに示す原型部品を線ＩＩＩ−ＩＩＩで切
った部分の断面図である。
った部分の断面図である。
【図５】本発明による金属製原型の製造方法を実行する
ために使用される電型の断面図である。
ために使用される電型の断面図である。
【図６】本発明による金属製原型の製造方法を実行する
ために使用される電型の断面図である。
ために使用される電型の断面図である。
【図７】本発明による金属製原型の製造方法を実行する
ために使用される原型と内側の電型と外側の電型とを示
す斜視図であり、いずれも軸ｘ、ｙ、及びｚに沿って配
列されている。（Ａ）は原型、（Ｂ）は内側の電型、（
Ｃ）は外側の電型を示す。
ために使用される原型と内側の電型と外側の電型とを示
す斜視図であり、いずれも軸ｘ、ｙ、及びｚに沿って配
列されている。（Ａ）は原型、（Ｂ）は内側の電型、（
Ｃ）は外側の電型を示す。
【図８】図７における原型及び電型を示す平面図であり
、（Ａ）は図７Ａにおける原型の平面図、（Ｂ）は図７
Ｂにおける内側の電型の平面図、（Ｃ）は図７Ｃにおけ
る外側の電型の平面図を示す。
、（Ａ）は図７Ａにおける原型の平面図、（Ｂ）は図７
Ｂにおける内側の電型の平面図、（Ｃ）は図７Ｃにおけ
る外側の電型の平面図を示す。
【図９】外側の電型の外部表面に電着した金属層を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図１０】本発明による金属製原型の製造方法を実行す
るために使用されるアノードを示し、このアノードが複
数の断片から成る場合を示す斜視図である。
るために使用されるアノードを示し、このアノードが複
数の断片から成る場合を示す斜視図である。
【図１１】本発明による金属製原型を製造するための電
気めっきステップを行う前にアノードとカソードとを組
み立てた状態を、各部ごとに離して示した斜視図である
。
気めっきステップを行う前にアノードとカソードとを組
み立てた状態を、各部ごとに離して示した斜視図である
。
【図１２】本発明の他の実施例による金属製原型部品の
製造方法を用いて製造される要素を、図１と同様にＡ、
Ｂ、Ｃとして概略的に示す斜視図である。
製造方法を用いて製造される要素を、図１と同様にＡ、
Ｂ、Ｃとして概略的に示す斜視図である。
【図１３】本発明による金属製原型の製造方法を用いて
製造されるガスタービンエンジン用の湾曲した排気ミキ
サを示す斜視図である。
製造されるガスタービンエンジン用の湾曲した排気ミキ
サを示す斜視図である。
１０ 原型
１２ 電型（カソード）
１４ 外部表面
１８ 電型（アノード）
２０ 内部表面
Claims (31)
- 【請求項１】 内部表面、外部表面及び厚みを有する
金属製原型部品の製造方法において、（ａ）第１の電型
の隣接する横断面を形成し、互いに密着させることによ
って、前記部品を製造するための表面を有する前記第１
の電型を製造するステップと、（ｂ）第２の電型の隣接
する横断面を形成し、互いに密着させることによって、
金属アノードを製造するための表面を有する前記第２の
電型を製造するステップと、（ｃ）金属層を前記第２の
電型の表面に接触する状態で電着させ、前記アノードを
形成するステップと、（ｄ）前記金属層を前記第２の電
型の表面から剥離し、前記金属層を考慮に入れて前記第
１の電型の表面と前記金属層の接触面とが対向するよう
に前記第１の電型を組み立てるステップであって、前記
第１の電型の表面と前記金属層とが前記金属製原型部品
の部品厚よりも大きい一定の間隔をあけて配置されるよ
うに、前記製造ステップ及び前記電着ステップを実行す
るステップと、（ｅ）アセンブリを電気めっき浴中に浸
せきし、前記第１の電型をカソードに、前記金属層をア
ノードにし、前記第１の電型の表面に金属皮膜をめっき
するステップであって、前記金属皮膜の膜厚が前記部品
厚よりも厚いかまたは前記部品厚と等しくなるようにす
るステップと、（ｆ）前記第１の電型から前記金属皮膜
を取り除き、前記金属皮膜を前記金属製原型部品とする
ステップと、を有することを特徴とする金属製原型部品
の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の電型を製造するス
テップが、（ａ）各電型についてのコンピュータファイ
ルを生成するためのステップと、（ｂ）前記ファイルに
よって、エネルギビームを重合体液媒へと誘導し、各電
型の隣接した横断面を形成して互いに密着させるステッ
プと、を含むことを特徴とする請求項１記載の金属製原
型部品の製造方法。 - 【請求項３】 前記エネルギビームが紫外線周波数域
のビームであり、前記媒質が感光性液体重合体であるこ
とを特徴とする請求項２記載の金属製原型部品の製造方
法。 - 【請求項４】 前記誘導するステップによって、各電
型の横断面が断面厚２５ミクロンから６２５ミクロンと
なることを特徴とする請求項２記載の金属製原型部品の
製造方法。 - 【請求項５】 前記金属を前記第２の電型の表面に電
着させるステップが、電解めっき、化学めっき、真空め
っき、気相めっき及びこれらの組み合わせを含む方法の
中から選択される請求項１記載の金属製原型部品の製造
方法。 - 【請求項６】 前記金属を前記第２の電型の表面に電
着させるステップが、電解めっき、化学めっき、及びこ
れらの組み合わせを含む方法の中から選択される請求項
５記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項７】 前記金属を前記第２の電型の表面に電
着させるステップが、消耗型アノードを使用しているこ
とを特徴とする請求項６記載の金属製原型部品の製造方
法。 - 【請求項８】 前記金属を前記第２の電型の表面に電
着させるステップが、非消耗型アノードを使用している
ことを特徴とする請求項６記載の金属製原型部品の製造
方法。 - 【請求項９】 前記第１の電型と前記金属層の各々は
軸を有し、前記第１の電型と前記金属層とが互いに共軸
となり、かつ前記第１の電型が前記金属層の外側に備え
られるように前記第１の電型を組み立てることを特徴と
する請求項１記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第１の電型と前記金属層とが互
いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記金属層の内
側に備えられるように前記第１の電型を組み立てること
を特徴とする請求項１記載の金属製原型部品の製造方法
。 - 【請求項１１】 前記金属層を前記第１の電型から剥
離するステップが、前記電型を燃焼する方法、前記電型
を化学的に溶解する方法、前記電型に力を加えた後で脆
化する方法、及びこれらを組み合わせたものを含む方法
の中から選択されることを特徴とする請求項１記載の金
属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１２】 前記ステップが、前記電型に力を加
えた後で脆化するステップを含むことを特徴とする請求
項１１記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１３】 前記製造方法が、前記金属製原型部
品の表面を処理するステップを含むことを特徴とする請
求項１記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１４】 前記処理するステップが、前記部品
にコーティングを施すステップを含むことを特徴とする
請求項１３記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１５】 前記コーティングが、セラミック、
金属、有機コーティング、無機コーティング、及びこれ
らの組み合わせの中から選択されることを特徴とする請
求項１４記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項１６】 内部表面、外部表面及び厚みを有す
る金属製原型部品の製造方法において、（ａ）隣接する
横断面からなる前記部品についてのコンピュータファイ
ルを生成するステップと、（ｂ）第１の電型は表面を有
し、かつ隣接する横断面からなり、前記第１の電型の前
記横断面は、前記原型部品の横断面と対応しており、前
記第１の電型は前記電型の横断面を形成して互いに密着
させることによって製造され、前記第１の電型の表面と
前記原型部品の内部表面とはゼロに等しい量のオフセッ
トであるような前記第１の電型を前記コンピュータファ
イルによって製造するステップと、（ｃ）第２の電型は
表面を有し、かつ隣接する横断面からなり、前記第２の
電型の前記横断面は、前記原型部品の横断面と対応して
おり、前記第２の電型は前記横断面を形成して互いに密
着させることによって製造され、前記第２の電型の表面
は、ゼロより大きい一定量の前記原型部品の外部表面か
らのオフセットであるような前記第２の電型を前記コン
ピュータファイルによって製造するステップと、（ｄ）
前記金属層は隣接する横断面からなり、前記金属層の横
断面は前記原型部品の横断面に対応し、前記金属層の厚
みが前記原型部品の厚みよりも厚いような前記金属層を
前記第２の電型の表面に電着させ、さらに前記金属層を
前記第２の電型の表面から剥離するステップと、（ｅ）
前記電型と前記金属層の対応する横断面が互いに配列さ
れ、かつすべての横断面において前記第１の電型の表面
が前記金属層の表面から前記部品の厚みよりも大きい一
定の距離をあけて配置されるように、前記金属層を考慮
に入れて前記第１の電型を組み立てるステップと、（ｆ
）前記金属層を用いて、金属を前記第１の電型の表面に
電着させて前記原型部品の厚みにし、前記第１の電型の
表面上に前記原型部品を形成するステップと、（ｇ）前
記原型部品を前記第１の電型の表面から剥離するステッ
プと、を有することを特徴とする金属製原型部品の製造
方法。 - 【請求項１７】 前記第１の電型及び前記第２の電型
を製造するステップが、（ａ）前記原型部品についての
コンピュータファイルを修正することによって、各電型
についてのコンピュータファイルを生成するステップと
、（ｂ）前記電型についてのコンピュータファイルを用
いて、エネルギビームを重合体液媒に誘導して、各電型
の横断面を形成して互いに密着させるステップと、を含
むことを特徴とする請求項１６記載の金属製原型部品の
製造方法。 - 【請求項１８】 前記エネルギビームは紫外線周波数
域内にあり、前記媒質は感光性液体重合体であることを
特徴とする請求項１７記載の金属製原型部品の製造方法
。 - 【請求項１９】 各電型の横断面が２５ミクロンから
６２５ミクロンの厚さになるように前記誘導するステッ
プを行うことを特徴とする請求項１７記載の金属製原型
部品の製造方法。 - 【請求項２０】 前記金属を前記第２の電型の表面に
電着させるステップが、電解めっき、化学めっき、真空
めっき、気相めっき、及びこれらの組み合わせを含む方
法の中から選択されることを特徴とする請求項１７記載
の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項２１】 前記金属を前記第２の電型の表面に
電着させるステップが、電解めっき、化学めっき、及び
これらの組み合わせを含む方法の中から選択されること
を特徴とする請求項２０記載の金属製原型部品の製造方
法。 - 【請求項２２】 前記金属を前記第２の電型の表面に
電着させるステップが、消耗型アノードを用いて行われ
ることを特徴とする請求項２１記載の金属製原型部品の
製造方法。 - 【請求項２３】 前記金属を前記第２の電型の表面に
電着させるステップが、非消耗型アノードを用いて行わ
れることを特徴とする請求項２１記載の金属製原型部品
の製造方法。 - 【請求項２４】 前記第１の電型と前記金属層の各々
は軸を有し、前記第１の電型と前記金属層とが互いに共
軸となり、かつ前記第１の電型が前記金属層の外側に備
えられるように前記第１の電型を組み立てることを特徴
とする請求項１６記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項２５】 前記第１の電型と前記金属層とが互
いに共軸となり、かつ前記第１の電型が前記金属層の内
側に備えられるように、前記第１の電型を組み立てるこ
とを特徴とする請求項１６記載の金属製原型部品の製造
方法。 - 【請求項２６】 前記金属層を前記第１の電型から剥
離するステップが、前記電型を燃焼する方法、前記電型
を化学的に溶解する方法、前記電型に力を加えた後で脆
化する方法、及びこれらを組み合わせたものを含む方法
の中から選択されることを特徴とする請求項１６記載の
金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項２７】 前記ステップが、前記電型に力を加
えた後で脆化するステップを含むことを特徴とする請求
項２６記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項２８】 前記金属製原型部品の製造方法が、
前記金属製原型部品の表面を処理するステップを含むこ
とを特徴とする請求項１６記載の金属製原型部品の製造
方法。 - 【請求項２９】 前記処理するステップが、前記原型
部品にコーティングを施すステップを含むことを特徴と
する請求項２８記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項３０】 前記コーティングが、セラミック、
金属、有機コーティング、無機コーティング、及びこれ
らの組み合わせの中から選択されることを特徴とする請
求項２９記載の金属製原型部品の製造方法。 - 【請求項３１】 内部表面、外部表面及び厚みを有す
る金属製原型部品の製造方法において、（ａ）隣接する
横断面からなる前記原型部品についてのコンピュータフ
ァイルを生成するステップと、（ｂ）第１の電型は表面
と軸とを有し、かつ隣接する横断面からなり、前記第１
の電型の各横断面は前記原型部品の横断面と対応してお
り、前記第１の電型の表面と前記原型部品の内部表面と
はゼロに等しい量のオフセットであるような前記第１の
電型を前記コンピュータファイルによって製造し、前記
コンピュータファイルを用いて紫外線エネルギビームを
感光性液体重合体媒質に誘導して前記電型の隣接する横
断面を形成して互いに密着させるステップと、（ｃ）第
２の電型は表面と軸とを有し、かつ隣接する横断面から
なり、前記第２の電型の各横断面は前記原型部品の横断
面と対応しており、前記第２の電型の表面は、ゼロより
大きい一定量の前記原型部品の外部表面からのオフセッ
トであるような前記第２の電型を前記コンピュータファ
イルによって製造し、前記コンピュータファイルを用い
て紫外線エネルギビームを感光性液体重合体媒質に誘導
して前記電型の隣接する横断面を形成して互いに密着さ
せるステップと、（ｄ）前記第２の電型の表面に金属層
を電着させた後、前記電型を燃焼し、さらに力を加えて
脆化させて、前記金属層を前記第２の電型の表面から剥
離するステップであって、前記金属層は隣接する横断面
からなり、前記金属層の横断面は前記原型部品の横断面
に対応し、前記金属層の厚みが前記原型部品の厚みより
も厚いような前記金属層を前記第２の電型の表面から剥
離するステップと、（ｅ）前記電型と前記金属層の対応
する横断面が互いに配列され、かつすべての横断面にお
いて前記第１の電型の表面が前記金属層の表面から一定
の距離をあけて配置され、さらに前記第１の電型が前記
金属層の内側にくるように、前記第１の電型を前記金属
層と共軸に組み立てるステップと、（ｆ）前記電着した
金属が前記原型部品の厚みと等しい厚さを持つように、
前記金属層をアノードとして用いて前記第１の電型の表
面に金属を電気めっきするステップと、（ｇ）前記電型
を燃焼し、さらに力を加えて脆化させることによって、
前記原型部品を前記第１の電型の表面から剥離するステ
ップと、を有することを特徴とする金属製原型部品の製
造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US07/667,782 US5109589A (en) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | Processes for making metal prototype parts |
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