JPH0966344A - 光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法 - Google Patents

光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法

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JPH0966344A
JPH0966344A JP22365395A JP22365395A JPH0966344A JP H0966344 A JPH0966344 A JP H0966344A JP 22365395 A JP22365395 A JP 22365395A JP 22365395 A JP22365395 A JP 22365395A JP H0966344 A JPH0966344 A JP H0966344A
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JP
Japan
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master
mold
casting
stereolithography
master pattern
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JP22365395A
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Hiroshi Ito
弘 伊藤
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型よりマスターを除去する工程で、鋳型を
破壊させずにマスターを除去できる金属鋳造品の鋳造方
法を実現する。 【解決手段】 光造形樹脂マスター7を外枠で囲み、か
つ光造形樹脂マスター7の排気孔7aを外枠の下側で支
持する。この状態で、石膏スラリーを注入して硬 化さ
せ石膏鋳型9を得る。次に、外枠を外して石膏鋳型9を
電気加熱炉10にセ ットする。石膏鋳型9より露出し
ている排気孔7aにはホース12の先端が接続 されて
おり、ホース12は真空ポンプ11に接続されている。
排気孔7aとホー ス12先端部との周囲は断熱材20
で囲まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光造形法により造
形されたマスターを用いる金属鋳造品の鋳造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、金属鋳造品の鋳造方法において
は、光造形法により複雑な形状のマスターを鋳造する最
適な方法として、例えば樹脂マスターを加熱焼失させる
方法、い わゆるロストワックス法(日本機械学会講習
会教材:No,910ー72、金型 製作における最近
の技術とシステム化:1991,11,7,P39)が
用いら れている。
【0003】上記方法は、光造形樹脂マスターから鋳型
を形成し、加熱してマスターを焼失させた後、溶融金属
鋳造品を得る方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には以下のような欠点があった。すなわち、光造
形法により作成した鋳造用樹脂マスターの熱膨張係数
は、セラミックスの鋳型の熱膨張係数よりも大きいため
に、樹脂マスターの加熱焼失工程 において、樹脂マス
ターの膨張による前記鋳型の破壊が生じることがあっ
た。
【0005】請求項1の課題は、鋳型よりマスターを除
去する工程で、鋳型を破壊させずにマスターを除去でき
る金属鋳造品の鋳造方法を提供することにある。請求項
2および3の課題は、鋳型よりマスターを除去する工程
で、鋳型を破壊させず、より確実にマスターを除去でき
る金属鋳造品の鋳造方法を提供すること にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光造
形法により造形した造形物のマスターを包み込むように
してセラミックスの鋳型を形成し、該鋳型より前記マス
ターを除去した後、溶 融金属を鋳型内に注入して冷却
することにより金属鋳造品を得る鋳造方法におい て、
前記マスターを外部に通じる通気孔を有した中空構造と
するとともに、前記 鋳型よりマスターを除去する工程
は70℃以上かつ350℃以下の温度にマスタ ーを加
熱し、前記通気孔から吸引することによりマスターの中
空部容積を減少さ せて鋳型より除去することを特徴と
する光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品 の鋳造方
法である。
【0007】上記方法は、光造形樹脂マスターを70℃
以上かつ350℃以下に加熱することにより、高分子の
化学結合が解離エネルギーを越える頻度を増加させる。
この 結果、光造形樹脂マスターは軟化して変形が容易
となる。この状態で通気孔から 吸引すると、中空構造
の前記マスターは中空部容積を減少させるように潰れて
変 形し、鋳型からの取り出しが容易になる。この過程
では、光造形樹脂マスターお よび鋳型の温度が70℃
以上かつ350℃以下であり、光造形樹脂マスターの熱
膨張量をロストワックス法に比較して小さくでき、鋳
型の破壊を防止できる。
【0008】請求項2の発明は、請求項1の鋳型よりマ
スターを除去する工程が、薬品によるマスターの化学的
劣化を促進させる工程を含んでいることを特徴とする請
求項 1記載の光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品
の鋳造方法である。
【0009】上記方法は、光造形樹脂マスターを70℃
以上かつ350℃以下に加熱することで高分子の化学結
合が解離エネルギーを越える頻度を増加させた結果、光
造形 樹脂マスターは軟化して変形が容易となることに
加え、薬品による光造形樹脂の 化学的劣化を促進させ
ることにより、エポキシ系樹脂等の機械的強度の高い樹
脂 でも吸引による変形が充分に行えるようになる。
【0010】請求項3の発明は、請求項1の鋳型よりマ
スターを除去する工程が、マスターの中空部容積を減少
させた後、450℃以上にマスターを加熱して焼失させ
る工 程を含んでいることを特徴とする請求項1記載の
光造形樹脂をマスターとした金 属鋳造品の鋳造方法で
ある。
【0011】上記方法は、請求項1と同様に光造形樹脂
マスターを変形させた後、光造形樹脂マスターを加熱に
よって焼失させるので、どんな形状のマスターでも鋳型
から 除去することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(実施例1)図1〜図7は本実施例を示し、図1は光造
形樹脂マスターを作成する装置の概略構成図、図2は作
成された光造形樹脂マスターの断面図、図3〜図6は鋳
造方 法の工程図、図7は成形された金属鋳造品の斜視
図である。
【0013】1はレーザを照射するレーザ照射装置で、
このレーザ照射装置1はX−Y駆動装置2にてX−Yを
走査する。駆動装置2はコントローラ4に接続されてお
り、 コントローラ4にはZ軸駆動装置3が接続されて
いる。コントローラ4はスライ スした物品形状(本実
施例では瓢箪形状)データを基に駆動装置2およびZ軸
駆 動装置3へ信号を送るように構成されている。
【0014】5はレーザ照射装置1にて凝固されるウレ
タンアクリレート系の光硬化樹脂であり、7はテーブル
6上で光硬化樹脂5が凝固されてZ軸駆動装置3により
積層 された光造形樹脂マスターである。光造形樹脂マ
スター7は、外形が瓢箪形状で 、その内部は中空構造
に形成されている。光造形樹脂マスター7の上部には中
空 で成形される物品形状よりも長尺の突出した排気孔
7aが形成されている。
【0015】以下、光造形樹脂マスター7を用いての金
属鋳造品の鋳造方法を説明する。図3に示すように、光
造形樹脂マスター7を外枠8で囲み、かつ光造形樹脂マ
スター7の排気孔7aを外枠8の下側で支持する。この
状態で、耐火物粉末が混 入された凝固する石膏スラリ
ーを注入して室温で1時間程度放置し、硬化させて 石
膏鋳型9を得る。この時、光造形樹脂マスター7の排気
孔7aが石膏鋳型9か ら外部に露出するように設置す
る。
【0016】次に、図4に示すように、外枠8を外して
石膏鋳型9を電気加熱炉10にセットする。石膏鋳型9
より露出している排気孔7aにはホース12の先端が接
続さ れており、ホース12は真空ポンプ11に接続さ
れている。排気孔7aとホース 12先端部との周囲は
石膏鋳型9の上面に配置されたリング状の断熱材20で
囲 まれており、電気加熱炉10の熱によって排気孔7
aとホース12の先端部とが 直に加熱されないように
なっている。このため、光造形樹脂マスター7は石膏鋳
型9を介してのみの加熱で熱影響を受けるようになっ
ている。
【0017】上記状態で、電気加熱炉10を300℃に
制御して約30分維持する。すると、ウレタンアクリレ
ート系の光硬化樹脂からなる光造形樹脂マスター7は高
分子 の化学結合が解離エネルギーを越える頻度が増加
する。この結果、光造形樹脂マ スター7は軟化して変
形が容易となる。この状態で、排気孔7aより真空ポン
プ 11にて吸引すると、図5に示すように、中空構造
の光造形樹脂マスター7は中 空部容積を減少させるよ
うに潰れて変形し、石膏鋳型9から取り出すことができ
る。
【0018】上記過程では、光造形樹脂マスター7およ
び石膏鋳型9の温度が300℃であるため、光造形樹脂
マスター7の熱膨張量を小さくでき、石膏鋳型9の破壊
を防 止できる。ここで、加熱温度が350℃を越える
と、光造形樹脂マスター7の熱膨張量が増加して石膏鋳
型9が割れやすくなる。また、加熱温度が70℃を下回
ると、樹 脂の熱劣化が不充分となって樹脂の軟化が進
まず、排気による光造形樹脂マスタ ー7の変形がしに
くくなる。
【0019】石膏鋳型9から光造形樹脂マスター7を取
り出した後、図6に示すように、融点温度に達した鋳造
用アルミ13を石膏鋳型9に注入する。注入後、電気加
熱炉 10の通電を切り、約3時間位の自然冷却を行
う。図7に示すように、鋳造用アルミ13が冷却固化し
た時点で石膏鋳型9を破壊して取り除くと、鋳造用アル
ミにより形成された鋳造品14が得られる。
【0020】本実施例によれば、石膏鋳型9より光造形
樹脂マスター7を除去する工程で、石膏鋳型9を破壊せ
ずに光造形樹脂マスター7を除去することができ、不良
発生 を防止することができる。
【0021】尚、本実施例では石膏により石膏鋳型9を
形成したが、本発明はこれに限定するものではなく、ア
ルミナ等のセラミックススラリーによるシェル型であっ
ても 良い。
【0022】(実施例2)本実施例は、前記実施例1の
石膏鋳型9より光造形樹脂マスター7を除去する工程に
おいて、薬品により光造形樹脂マスター7の化学的劣化
を促進させる工程 を有する方法である。本実施例で
は、図4を用いて説明する。
【0023】前記実施例1と同様な石膏鋳型9を電気加
熱炉10にセットした後、5%に希釈した硝酸(NCH
3 )水を排気孔7aから注入し、電気加熱炉10を1
50℃にセットして約2時間維持する。この間、光造形
樹脂マスター7の材料であるウ レタンアクリレートは
中空部内から酸劣化が進行し、機械的強度が低下して軟
化 が促進される。
【0024】続いて、硝酸水を除去した後、前記実施例
1と同様に300℃の加熱を行い、真空ポンプ11によ
り吸引して光造形樹脂マスター7の中空部容積を減少さ
せる ように潰して変形させる。この時、前記実施例1
と比較して、本実施例では光造 形樹脂マスター7の内
部は酸劣化して軟化が促進されており、一層容易に変形
し て中空部容積を減少させることができる。従って、
石膏鋳型9からの光造形樹脂 マスター7の除去が容易
に行えるようになる。
【0025】本実施例によれば、薬品によって光造形樹
脂マスター7の化学的劣化を促進させることにより、光
造形樹脂マスター7を一層容易に変形させることがで
き、確 実に光造形樹脂マスター7を除去できる。
【0026】尚、本実施例では硝酸水を用いて酸劣化を
進行させたが、硝酸水に変えて、塩素系溶剤であるトリ
クレンを注入して70℃で3時間維持しても、ウレタン
アク リレートを化学的に劣化させて機械的強度を低下
させ、軟化させることができる 。また、光造形樹脂マ
スター7がエポキシ系樹脂の場合には、アセトンを注入
し て100℃で2時間維持しても同様な効果を得るこ
とができる。
【0027】(実施例3)本実施例は、前記実施例1の
石膏鋳型9より光造形樹脂マスター7を除去する工程に
おいて、真空ポンプ11により光造形樹脂マスター7を
変形させた後、電 気加熱炉10を光造形樹脂マスター
7が焼失する温度に上昇させて光造形樹脂マ スター7
を焼失させる工程を有する方法である。
【0028】本実施例では、図5を用いて説明する。
【0029】ウレタンアクリレート系樹脂では、電気加
熱炉10を450℃以上に維持することにより焼失させ
ることができる。この場合、既に光造形樹脂マスター7
は吸 引によりその中空部が潰れているので、焼失温度
での樹脂の熱膨張による石膏鋳 型9の破壊が生じるこ
とはない。従って、ウレタンアクリレート系樹脂からな
る 光造形樹脂マスター7を石膏鋳型9から除去するに
際しては、どんな形状のマス ターにも適用することが
できる。
【0030】本実施例によれば、どんな形状のマスター
でも石膏鋳型を破壊させずにマスターを除去することが
できる。
【0031】
【発明の効果】請求項1の効果は、鋳型よりマスターを
除去する工程で、鋳型を破壊させずにマスターを除去で
きる金属鋳造品の鋳造方法を実現できる。請求項2およ
び3の効果は、鋳型よりマスターを除去する工程で、鋳
型を破壊させず、より確実にマスターを除去できる金属
鋳造品の鋳造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す概略構成図である。
【図2】実施例1を示す断面図である。
【図3】実施例1を示す工程図である。
【図4】実施例1を示す工程図である。
【図5】実施例1を示す工程図である。
【図6】実施例1を示す工程図である。
【図7】実施例1を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 レーザ照射装置 2 駆動装置 3 Z軸駆動装置 4 コントローラ 5 光硬化樹脂 6 テーブル 7 光造形樹脂マスター 8 外枠 9 石膏鋳型 10 電気加熱炉 11 真空ポンプ 12 ホース 13 鋳造用アルミ 14 鋳造品 20 断熱材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光造形法により造形した造形物のマスタ
    ーを包み込むようにしてセラミックスの鋳型を形成し、
    該鋳型より前記マスターを除去した後、溶融 金属を鋳
    型内に注入して冷却することにより金属鋳造品を得る鋳
    造方法において 、前記マスターを外部に通じる通気孔
    を有した中空構造とするとともに、前記鋳 型よりマス
    ターを除去する工程は70℃以上かつ350℃以下の温
    度にマスター を加熱し、前記通気孔から吸引すること
    によりマスターの中空部容積を減少させ て鋳型より除
    去することを特徴とする光造形樹脂をマスターとした金
    属鋳造品の 鋳造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋳型よりマスターを除去する工程
    が、薬品によるマスターの化学的劣化を促進させる工程
    を含んでいることを特徴とする請求項1記載の 光造形
    樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法。
  3. 【請求項3】 前記鋳型よりマスターを除去する工程
    が、マスターの中空部容積を減少させた後、450℃以
    上にマスターを加熱して焼失させる工程を含ん でいる
    ことを特徴とする請求項1記載の光造形樹脂をマスター
    とした金属鋳造品 の鋳造方法。
JP22365395A 1995-08-31 1995-08-31 光造形樹脂をマスターとした金属鋳造品の鋳造方法 Withdrawn JPH0966344A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005028455A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 General Electric Co <Ge> インベストメント鋳造法並びにそれに用いるコア及びダイ
JPWO2003096308A1 (ja) * 2002-05-10 2005-09-15 福田 敏男 立体モデル
WO2020166071A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 CSG Investments株式会社 鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉

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JP2005028455A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 General Electric Co <Ge> インベストメント鋳造法並びにそれに用いるコア及びダイ
WO2020166071A1 (ja) * 2019-02-15 2020-08-20 CSG Investments株式会社 鋳型製造方法及び鋳型製造方法に用いる鋳型構造体再加熱用呼吸炉

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