JPH0813184A - 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材 - Google Patents

3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材

Info

Publication number
JPH0813184A
JPH0813184A JP14746894A JP14746894A JPH0813184A JP H0813184 A JPH0813184 A JP H0813184A JP 14746894 A JP14746894 A JP 14746894A JP 14746894 A JP14746894 A JP 14746894A JP H0813184 A JPH0813184 A JP H0813184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
male
male die
plating layer
male mold
plating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14746894A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Kameyama
美知夫 亀山
Ichiro Hashimoto
市郎 橋本
Masao Yokoi
政雄 横井
Masakane Watanabe
正金 渡辺
Shigeru Oyanagi
茂 大柳
Kazuo Yamaguchi
一夫 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP14746894A priority Critical patent/JPH0813184A/ja
Publication of JPH0813184A publication Critical patent/JPH0813184A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 肉厚が薄く、高い機械的強度を有し、ひび割
れや破れがなく、しかも形状選択の自由度が高く、微細
な3次元中空構造物を高い品質を維持して、安価に、効
率よく、大量に製造することができる製造方法及びその
製造に用いる雄型素材を提供する。 【構成】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型にメッ
キ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型素材を熱で
溶解除去すること等で、メッキ層のみからなる薄肉の3
次元中空構造物を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシン等の微
細精密部品に適する薄膜構造の3次元中空構造物(シェ
ル構造)を量産する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、次世代を担う技術としてマイクロ
マシンの研究が進められている。マイクロマシンとは、
マイクロエレクトロニクスの技術とマイクロメカニズム
の技術を応用し、微細でかつ精密なマシンを作り、これ
を数μmから数mmの領域で活用するようにし、マイク
ロ世界の技術革新を図る新しい技術分野である。
【0003】このマイクロマシンの研究過程でマイクロ
マシンがどのような技術課題を持っているかを知るため
に、本発明者はマイクロロボット開発に取り組み、その
モデルとして、車体長さ4.8mm、幅1.8mm、高
さ1.8mmの非常に微細なマイクロカーを試作した。
このモデルは真鍮の素材をマシニングセンタで精密微細
に切削加工を行い、表面に金メッキを施した。しかし、
このモデルは真鍮のむく(中実)タイプであるため、重
量が重く、かつ駆動部及び制御部を収めるスペースがな
く、自走が不可能であった。
【0004】この問題を解決するために、切削加工され
た雄型にメッキ層を形成し、雄型素材を溶解することに
よりメッキ層のみからなる薄肉中空な3次元構造物を製
造する方法として特願平4−334623「薄肉な3次
元中空構造物の製造法」を出願した。この方法は、研究
及び試作の段階において少量の薄肉な3次元中空構造物
を作るためには非常に効率良く有効である。
【0005】しかし、今後マイクロマシンの技術が確立
され、医療、産業の分野に広く活用されるようになれ
ば、大量の製造が必要となることが予想される。この時
に薄肉な3次元中空構造物の製造において、メッキの工
程は大量の処理が可能であるが、雄型の切削加工、特に
微細精密な3次元形状になればなるほど多くの加工時間
が必要となり、それにともなう設備投資も膨大なものと
なる。
【0006】このため、薄肉な3次元中空構造物の製造
において大量生産が、安価に、効率的に可能な方法の確
立が必要不可欠である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の切削加工、プレ
ス加工、モールド加工などの手法では極めて微細な3次
元中空品の製造は、ひび割れ、破れが発生し、肉厚が大
きくなり、形状にも自由度がなかった。また半導体技術
を用いた方法では、3次元の自由曲面を形成することが
出来なかった。
【0008】この問題を解決した方法が、雄型にメッキ
層または樹脂層を形成し、雄型素材を溶解することによ
りメッキ層のみからなる薄肉中空な3次元構造物の製造
法である。本発明は、この薄肉中空な3次元構造物を安
価に、効率的に、大量に生産する方法を提供することを
目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために 雄型を鋳造法により製作し、その雄型にメ
ッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型素
材を熱で溶解除去して前記メッキ層からなる3次元中空
構造物を製造することを特徴とする3次元中空構造物の
製造方法。
【0010】雄型を鋳造法により製作し、その雄型にメ
ッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型素
材を熱で溶解除去して前記メッキ層からなる3次元中空
構造物の製造法に用いる雄型素材であって、メッキ浴温
度から成形型耐熱温度の範囲に溶融温度点を持つことを
特徴とする雄型素材。雄型を鋳造法により製作し、その
雄型にメッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型
の雄型素材をエッチングで溶解除去して前記メッキ層か
らなる3次元中空構造物を製造することを特徴とする製
造方法。
【0011】雄型を鋳造法により製作し、その雄型にメ
ッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型素
材をエッチングで溶解除去して前記メッキ層からなる3
次元中空構造物の製造方法に用いる雄型素材は、メッキ
工程において溶解せずメッキ処理後エッチングで溶解す
るものであることを特徴とする雄型素材。前記雄型を鋳
造法により製作し、その雄型にメッキ層を形成し、該メ
ッキ層が形成された雄型の雄型素材を熱で溶解除去して
前記メッキ層からなる3次元中空構造物の製造に用いる
雄型素材であって、電解メッキが可能な雄型素材。
【0012】雄型を鋳造法により製作し、その雄型の表
面に塗料などの溶融した樹脂を塗布、コーティング、吹
きつけなどで付着させ、硬化させて樹脂層を形成し、該
樹脂層が形成された雄型の雄型素材を熱で溶解除去して
前記樹脂層からなる3次元中空構造物を製造することを
特徴とする3次元中空構造物の製造方法。雄型を鋳造法
により製作し、その雄型の表面に塗料などの溶融した樹
脂を塗布、コーティング、吹きつけなどで付着させ、硬
化させて樹脂層を形成し、該樹脂層が形成された雄型の
雄型素材をエッチングで溶解除去して前記樹脂層からな
る3次元中空構造物を製造することを特徴とする3次元
中空構造物の製造方法。という技術的手段を採用するも
のである。
【0013】
【作用】本発明によれば、雄型を鋳造法により製作し、
所定の3次元形状を有する雄型を基とし、メッキ処理ま
たは樹脂付着処理を施し、メッキ層または樹脂層が形成
された雄型の雄型素材を熱による溶融またはエッチング
による溶解で除去して、メッキ層または樹脂層からなる
3次元中空構造物を製造する方法をとるので、雄型製
造、メッキ処理、樹脂付着処理、雄型素材除去などのど
の工程においても自動化が容易で生産性が高い。
【0014】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例に
もとづき説明する。図1は完成したマイクロカーの中空
ボディ1を示すもので、この中空ボディ1の大きさは、
長さLが4.8mm、幅Wが1.8mm、高さHが1.
8mmとなっており、ボディ1を構成する薄膜メッキ部
2は肉厚Tは30μmとなっている。 次に、このよう
な微細中空ボディ1を製造する方法を、図2にもとずき
説明する。
【0015】図2において図2(A)に示す符号10は
雄型モデルであり、所望するボディ形状に合致した形状
をなしている。この雄型モデル10は、雄型素材として
本実施例では真鍮を用いているが、アルミニウムなど緻
密な形状切削が可能で、雌型製作において変形のない強
度を有するものであれば良い。この素材を竪型マシニン
グセンタとチルチング・テーブルを用いたNC5軸制御
で切削加工をすることにより、雄型モデル基台11の上
に、長さ4.8mm、幅1.8mm、高さ1.8mmの
3次元自由曲面の雄型モデルのボディ相当部12を形成
した。
【0016】この雄型モデル10を、図2(B)に示す
ように、型枠13に固定し、主剤と硬化剤を計量、混合
攪拌、真空脱泡した2液性シリコン・ゴム14を流し込
む。このシリコン・ゴム14は、型取りの際に転写性と
離型性に優れているもので、ポットライフ30分(25
℃)、硬化後使用温度範囲−60〜250℃の特性を持
つものを用いた。この作業において、シリコン・ゴム1
4を流し込む前に、刷毛などでシリコン・ゴム14を雄
型モデル10表面に塗り付けておくと、シリコン・ゴム
14を流し込む時に気泡が雄型モデル10に付着するこ
とを防止できる。
【0017】さらにシリコン・ゴム14が流し込まれた
型枠13全体を、真空脱泡する。これにより、雄型モデ
ル10に気泡の付着が完全に防止され、緻密なシリコン
型15を作ることができる。真空脱泡が完了した状態
で、シリコン・ゴム14が流し込まれた型枠13を8時
間(25℃)放置し、硬化させる。
【0018】硬化したシリコン・ゴム14から型枠13
及び雄型モデル10を取外しシリコン型15が完成す
る。完成したシリコン型15に、図2(C)に示すよう
に、溶解した低溶融金属16を流し込む。この時の、低
溶融金属16は幾つかの条件を満足しなければならな
い。この条件の第1は、流し込む成形型が変形、変質を
起さない温度領域に溶融温度点を持つこと。第2に、メ
ッキを施す際の、メッキ浴温度で軟化、変形、変質しな
い温度特性を持つこと。第3に、成形した時に、緻密な
形状を再現できる流動性を持つこと。第4に、メッキ性
が良いことである。
【0019】今回の実施例においては、無電解Ni(ニ
ッケル)−P(りん)メッキを行なっており、その時の
メッキ浴温度は約95℃。またシリコン型15の最高使
用温度は250℃である。このため雄型素材としての低
溶融金属16は、95〜250℃の溶融温度範囲の中に
ある素材、Bi(ビスマス)50%とSn(錫)50%
の合金(溶融温度特性は約138℃)を用いて実施し
た。
【0020】この雄型素材としての低溶融金属16の流
し込みは、シリコン型15をシリコン・オイル17に漬
け、ヒーター18で150℃程度に加熱し、シリコン型
15を溶融温度以上にした状態で、真空中にて行なう。
この理由は低溶融金属16を流し込んだ時に硬化しない
状態で、真空脱泡を行ない、緻密な雄型を作るためであ
る。
【0021】真空脱泡が完了した状態で、シリコン型1
5を徐冷し、雄型素材としての低溶融金属16が硬化し
た状態で、雄型19を取り出す。完成した雄型19は、
図2(D)に示すように、基台20部を針金などのホル
ダーにて縛って吊下げ、脱脂、活性化、の工程を経てメ
ッキ処理槽24内に収容された無電解ニッケル−りんメ
ッキ液23に浸漬して無電解Ni−Pメッキを30μm
施し、雄型19の表面にメッキ層21が形成される。
【0022】このメッキ層21が形成された雄型19
を、図示しないが、数分の超音波洗浄を実施し、メッキ
処理液を洗い流した後、雄型19を、その雄型基台20
と雄型モデルのボディ相当部22とをスライシングマシ
ン等の切断加工機及び放電加工機などで切り離す。これ
によりボディ部のみが得られる。このメッキ層21が形
成されたボディ部のみからなる雄型19を、図2(E)
に示すように、シリコン・オイル17に漬け、ヒーター
18で150℃程度の加熱し、雄型19の溶融温度以上
にして、雄型素材を溶解させ除去することで、メッキ層
21のみが残る。つまり、雄型19の外郭形状に沿って
形成されていたメッキ層21が抜け殻のように中空構造
(シェル構造)となり、これが薄膜のボディを構成す
る。
【0023】前記雄型19中の雄型素材の溶解が終了
し、メッキ層21表面に付着している油分等を数分の超
音波洗浄を実施し、洗い流すことで全ての工程を終了す
る。これにより、図1のマイクロカーの中空ボディ1が
完成する。この後メッキ層21の表層に、第2メッキを
施すことで、さらに強固な皮膜を得ることが可能であ
る。
【0024】さらに本発明の実施例において金属を用い
ているので、通電が可能であり電解メッキを施すことも
できる。このため電解メッキの特徴である薄肉から厚肉
のメッキができる中空構造物の形成に対し自由度が高く
なり、応力緩和のアニール処理なども可能となる。雌型
製作において、本発明の雄型モデルをもとにシリコン・
ゴム型による雌型製作の他に、直接マシニングセンタ等
を用いた切削加工等で雌型を製作しても良い。
【0025】雄型素材は、成形性が良く、メッキ工程に
おいて溶解、変形、変質を起こさずメッキ処理後エッチ
ングで溶解するもの、例えばABS、ポリカーボネイト
などを用いても良い。雄型製作後の薄膜の形成におい
て、メッキ処理の特徴である、肉厚の薄さ、均一性、高
い機械的な強度などを除く条件に合う構造物において
は、塗料など溶融した樹脂を塗布、コーティング、吹付
などの処理をした後、乾燥、硬化、させ皮膜を形成して
も良い。
【0026】本発明に用いる製造工程である、雄型製
作、メッキ処理、樹脂付着処理、雄型除去など、何れの
工程も自動化が容易で、マイクロカーのボディ1に実施
することに限らず、マイクロマシンの分野の種々の構造
物に適用が可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、肉
厚が薄く、高い機械的強度を有し、ひび割れや破れがな
く、しかも形状選択の自由度が高く、微細な3次元中空
構造物を高い品質を維持して、安価に、効率よく、大量
に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すマイクロカーのボディ
の斜視図。
【図2】同実施例のマイクロカーのボディを製造する方
法を説明するもので、(A)〜(E)は工程説明図。
【符号の説明】
1 マイクロカーのボディ 2 薄膜メッキ部 10 雄型モデル 11 雄型モデル基台 12 雄型モデルのボディ相当部 13 型枠 14 シリコン・ゴム 15 シリコン型 16 低溶融金属 17 シリコン・オイル 18 ヒーター 19 雄型 20 雄型基台 21 薄膜メッキ層 22 雄型モデルのボディ相当部 23 無電解ニッケル−りんメッキ液 24 メッキ処理槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 正金 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 大柳 茂 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 山口 一夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型に
    メッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型
    素材を熱で溶解除去して前記メッキ層からなる3次元中
    空構造物を製造することを特徴とする3次元中空構造物
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型に
    メッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型
    素材を熱で溶解除去して前記メッキ層からなる3次元中
    空構造物の製造法に用いる雄型素材であって、メッキ浴
    温度から成形型耐熱温度の範囲に溶融温度点を持つこと
    を特徴とする雄型素材。
  3. 【請求項3】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型に
    メッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型
    素材をエッチングで溶解除去して前記メッキ層からなる
    3次元中空構造物を製造することを特徴とする製造方
    法。
  4. 【請求項4】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型に
    メッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の雄型
    素材をエッチングで溶解除去して前記メッキ層からなる
    3次元中空構造物の製造方法に用いる雄型素材は、メッ
    キ工程において溶解せずメッキ処理後エッチングで溶解
    するものであることを特徴とする雄型素材。
  5. 【請求項5】 前記雄型を鋳造法により製作し、その雄
    型にメッキ層を形成し、該メッキ層が形成された雄型の
    雄型素材を熱で溶解除去して前記メッキ層からなる3次
    元中空構造物の製造に用いる雄型素材であって、電解メ
    ッキが可能な請求項2または請求項4のいずれかに記載
    の雄型素材。
  6. 【請求項6】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型の
    表面に塗料などの溶融した樹脂を塗布、コーティング、
    吹きつけなどで付着させ、硬化させて樹脂層を形成し、
    該樹脂層が形成された雄型の雄型素材を熱で溶解除去し
    て前記樹脂層からなる3次元中空構造物を製造すること
    を特徴とする3次元中空構造物の製造方法。
  7. 【請求項7】 雄型を鋳造法により製作し、その雄型の
    表面に塗料などの溶融した樹脂を塗布、コーティング、
    吹きつけなどで付着させ、硬化させて樹脂層を形成し、
    該樹脂層が形成された雄型の雄型素材をエッチングで溶
    解除去して前記樹脂層からなる3次元中空構造物を製造
    することを特徴とする3次元中空構造物の製造方法。
JP14746894A 1994-06-29 1994-06-29 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材 Pending JPH0813184A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14746894A JPH0813184A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14746894A JPH0813184A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0813184A true JPH0813184A (ja) 1996-01-16

Family

ID=15431069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14746894A Pending JPH0813184A (ja) 1994-06-29 1994-06-29 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0813184A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5971312B2 (ja) 多層3次元構造を製造するための方法
EP3266905B1 (en) Method for manufacturing a timepiece component
JPH0813184A (ja) 3次元中空構造物の製造方法及びそれに用いる雄型素材
JP4515207B2 (ja) 型の製造方法とその型を用いて製造された部品
CN106756131A (zh) 一种非晶合金件加工方法
US4981558A (en) Process for the reproduction of a microstructured, plate-shaped body
US6881369B2 (en) Microelectroforming mold using a preformed metal as the substrate and the fabrication method of the same
JP2614758B2 (ja) 義歯部品を製作するための型を製作する方法
JPH071075A (ja) 焼き流し精密鋳造方法
KR100529969B1 (ko) 전해주조 기술을 이용한 할로우 주얼리 형성 방법
JP4106407B2 (ja) 光学素子の製造方法
KR100432795B1 (ko) 중공형 귀금속의 로스트 왁스 주조방법
JPS6150157B2 (ja)
JP3912748B2 (ja) 精密成形用金型の製造方法
JPS59193733A (ja) 合成樹脂製品の射出成型金型を製造する場合に裏打ち金属溶湯の凝固収縮による電鋳ニツケルメツキ層の歪み発生を防止する方法
KR20010069162A (ko) 전주가공에 의한 섀도마스크의 제조방법과 그를 위한마스타 섀도마스크
KR100531456B1 (ko) 중공 귀금속의 제조방법
JPH10237475A (ja) 脂肪酸金属塩ブロックの製造装置及び脂肪酸金属塩ブロックの製造方法
CN116849434A (zh) 一种镂空型首饰加工方法及系统
KR20060027584A (ko) 중공 귀금속의 제조방법
KR100567855B1 (ko) 중공 귀금속의 제조방법
CN115383056A (zh) 一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺
JPS5974289A (ja) 電鋳用母型の製造方法
CN1506500A (zh) 以预成型金属为基材的微电铸铸模及其制造方法
JP2020075389A (ja) 型構成部材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020305