KR20140003375A

KR20140003375A - 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20140003375A
Application number: KR1020137003167A
Authority: KR
Inventors: 우르스 휴리거; 휴고 플루이키거
Original assignee: 신세스 게엠바하
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2014-01-09
Also published as: EP2603366A1; CA2804645A1; US8852478B2; US20120292807A1; CA2804645C; CN103038036A; CN103038036B; BR112013000333B1; JP5847823B2; EP2603366B1; WO2012021355A1; BR112013000333A2; KR101847368B1; JP2013533146A

Abstract

사출 성형 제품(11)을 제조하기 위한 방법은 사출 성형 제품의 원하는 형태와 상응하도록 크기화되고 형태화된 금형 캐비티(5) 및 금형 캐비티로부터 확장하고 사출 금형 제품을 형성하기 위하여 용융 물질을 피더 덕트를 거쳐 금형 캐비티 내로 주입하는 제 1 피더 덕트(7) 및 사출 성형 제품을 노출시키기 위하여 사출 블록의 일부의 가공과 결합하여 그것으로부터 제 1 피더 덕트 내로 확장하는 스프루를 포함하는 하나로 된 금형 블록(2)을 구축함으로써 사출 금형(1)을 생산하는 단계 및 스프루가 제품을 사출 금형의 나머지 부 내에서 단단히 유지하는 동안에 사출 성형 제품을 가공하는 단계를 포함한다. 제품은 그리고 나서 하나 또는 그 이상의 스프루로부터 절단된다.

Description

사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법{METHOD FOR MANUFACTURING AN INJECTION MOLDED PRODUCT}

우선권 정보

본 발명은 2010년 8월 9일 Urs Hullinger와 Hugo Flueckiger에 의해 "Method for Munafacturing an Injection Molded Product"라는 발명의 명칭으로 출원된 미국 가출원특허 제 61/371,868에 대한 우선권을 주장한다. 상기 출원서의 전체 내용은 여기에 참조로써 통합된다.

본 발명은 일반적으로 사출 성형(injection molding)에 의해 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

알려진 사출 금형들과 관련된 문제점 중 하나는 금형 내에 형성되는 제품이 두 부분 중 어느 한 부분에 유지되지 않고 따라서 또 다른 기계가공을 위하여 특정한 유지, 그립 또는 고정 장치에 의해 기계에 고정되어야만 하는 것과 같은 방법으로 일반적으로 두 부분의 금형이 구성된다는 것이다. 따라서, 제품이 사출 금형의 나머지 부분 내에서 공고히 유지되고 추가적인 유지, 그리핑(gripping) 또는 고정 장치 필요 없이 더 처리되거나 가동될 수 있도록 하기 위하여 사출 금형의 일부의 가공 또는 제거를 허용하는 사출 금형(injection mold)을 갖는 사출 성형에 의해 제품을 제조하기 위하여 개량된 방법의 필요성이 존재한다.

본 발명은 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 바람직한 방법은 사출 성형에 의해 형성되는 원하는 제품과 상응하도록 크기화되고 형태화된 금형 캐비티(mold cavity)를 포함하는 하나로 된(one-piece) 금형 블록을 층상으로(layer by layer) 조립됨으로써 사출 금형을 생산하는 단계 및 용융 물질(molten material)을 사출 금형 내로 주입하는 단계, 그리고 사출 성형 제품이 형성되기 위하여 주입된 용융 물질을 냉각하는 단계를 포함한다. 제품을 완전히 노출시키는데 필요한 사출 금형의 일부를 제거하기 위하여 제품의 냉각 후에 사출 금형이 가공된다. 그리고 나서 제품은 그것으로부터 확장하는 스프루(sprue)를 거쳐 사출 금형의 나머지 부분 내에 공고히 유지되는 동안에 가공된다. 제품은 그리고 나서 하나 또는 그 이상의 스프루로부터 절단된다.

본 발명에 따른 제품을 위한 바람직한 성형 물질은 피크(PEEK, Poly-Ether Ether Ketone), 강화 플라스틱 및 주입가능한 금속 합금을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방법은 사출 성형을 갖는 개별 제품들(예를 들면, 임플란트들)의 생산을 가속화할 수 있으며 또한 사출 금형이 성형되려는 제품의 패턴의 필요 없이 개별 제품을 위하여 빠르게 생산되는 것을 허용한다.본 발명에 따른 방법은 또한 성형된 제품이 또 다른 유지, 그리핑 또는 고정 장치의 필요 없이 가공되도록(예를 들면 절삭(milling)에 의해) 허용할 수 있고 두 부분 금형을 소실 금형과 같은 사출 금형의 구성에 기인하여 불필요하게 할 것이다. 게다가, 주입 및 냉각 덕트가 개별적으로 구성될 수 있고 서로 다른 기계들을 위한 베이스로서 적합한 인터페이스 플레이트(interface plate) 상에 장착될 수 있다.

바람직한 일 실시 예에서, 제품의 가공은 의료용 임플란트와 같이 그것들의 사용을 허용하기 위하여 절삭에 의해 제품 상에 부드러운 외부 표면을 생산하는 단계를 포함한다. 홀(hole)들 및 스레드(thread)들이 특정 공정을 위하여 필요한 만큼 제품 내로 가공될 수 있다. 게다가, 바람직한 절삭 시스템 및 방법은 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 수 있는 것과 같이, 매우 거친 구조체들의 제품들이 사출 성형되는 것을 허용한다.

방법의 또 다른 바람직한 실시 예에서, 사출 금형은 베이스 플레이트 상에 고정되어 조립되는 것과 같이 생산될 수 있다. 이러한 구성은 베이스 플레이트가 서로 다른 기계들(예를 들면 사출 성형 기계, 절삭 기계 등)을 위한 인터페이스로서 작용할 수 있는 장점을 갖는다.

또 다른 바람직한 방법에서, 사출 금형의 생산은 하나 또는 그 이상의 피더 덕트(feeder duct)의 생산을 포함할 수 있다. 따라서, 사출 금형은 층상 증착을 거쳐 완전히 완성될 수 있는데 따라서 어떠한 뒤따르는 공정 또는 가공도 필요하지 않다.

또 다른 바람직한 방법에서, 베이스 플레이트는 사출 금형을 마주보는 제 1 표면, 사출 금형과 등지어 있는 제 2 표면 및 하나 또는 그 이상의 피더 덕트와 유체 연결되는 하나 또는 그 이상의 유입 채널을 포함한다. 유입 채널들은 제 2 표면을 향하여 확대된 단면을 가질 수 있다. 확대된 단면은 하나 또는 그 이상의 스프루가 베이스 플레이트 내에 딱 들어맞고 단단히 잡히도록 허용하는데 따라서 제품은 사출 금형의 나머지 부분 및 베이스 플레이트에 강하게 유지될 수 있다. 유입 채널은 실린더형 또는 원뿔형 부를 가질 수 있다.

또 다른 바람직한 방법에서, 층상 증착은 "직접 첨삭 레이저 가공(direct additive laser manufacturing)"에 의해 실행될 수 있는데, 이는 레이저 용융 금속 분말의 증착을 필요로 한다.

또 다른 바람직한 방법에서, 하나 또는 그 이상의 금속 구조체들이 사출 금형의 생산 동안에 사출 금형 내로 도입될 수 있다. 금속 구조체들은 제품의 기계적 안정성을 향상시키기 위하여 완성된 제품 내에 통합 지원을 제공할 수 있다.

또 다른 바람직한 방법에서, 하나 또는 그 이상의 금속 인서트(insert)들이 사출 금형의 생산 동안에 사출 금형 내로 도입될 수 있다. 금속 인서트들은 제품 내에서 단단히 고정될 수 있다.

또 다른 바람직한 방법에서, 제품의 가공은 제품을 절삭하는 단계 및/또는 하나 또는 그 이상의 금속 인서트들 내로 스레드들을 절삭하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시 예에서, 사출 금형의 제품은 하나 또는 그 이상의 공기와 물질 출구 및 하나 또는 그 이상의 냉각수 덕트(coolant duct)의 생산을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따라. 사출 성형에 의해 원하는 제품을 형성하기 위하여 그것들 사이에 금형 캐비티를 형성하는 하부 및 상부를 포함하는 두 부분 금형 형태의 사출 금형을 생산하는 단계를 포함하는 사출 성형된 제품을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 원하는 제품을 형성하기 위하여 용융 물질이 사출 금형 내로 주입되고 냉각된다. 두 부분 금형의 상부는 제품의 냉각 후에 제거된다. 사출 금형의 하부는 제품을 완전히 노출하기 위하여 필요한 사출 금형의 부를 제거하기 위하여 가공된다. 제품은 그것으로부터 확장하는 하나 또는 그 이상의 스프루를 거쳐 사출 금형의 하부의 나머지 부분에 단단히 유지된다. 제품은 그리고 나서 하나 또는 그 이상의 스프루로부터 절단된다.

바람직한 하나의 방법에서, 선택된 레이저 용융 공정에 의해 두 부분 금형이 생산된다.

또 다른 바람직한 실시 예에서, 제품의 가공은 의료용 임플란트와 같이 그것들의 사용을 허용하기 위하여 절삭에 의해 제품상에 부드러운 외부 표면을 생산하는 단계를 포함한다. 게다가, 바람직한 절삭 시스템 및 방법은 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 수 있는 것과 같이, 매우 거친 구조체들의 제품들이 사출 성형되는 것을 허용한다.

또 다른 바람직한 방법에서, 사출 금형은 서로 다른 기계들(예를 들면 사출 성형 기계, 절삭 기계 등)을 위한 인터페이스로서 사용될 수 있는 베이스 플레이트 상에 고정되어 조립될 수 있다.

또 다른 바람직한 방법에서, 사출 금형의 제품은 하나 또는 그 이상의 피더 덕트의 제품을 포함할 수 있는데 따라서 사출 금형이 뒤따르는 처리 또는 기계가공을 필요로 하지 않고 층상 증착을 거쳐 완전히 종료될 수 있다.

또한 또 다른 바람직한 방법에서, 베이스 플레이트는 사출 금형과 인접한 제 1 표면, 사출 금형과 멀리 떨어진 제 2 표면 및 하나 또는 그 이상의 피더 덕트와 유체 연결되는 하나 또는 그 이상의 유입 채널을 포함한다. 유입 채널들은 하나 또는 그 이상의 스프루가 베이스 플레이트 내에 딱 들어맞고 단단히 잡히도록 하기 위하여 제 2 표면을 향하여 확대된 단면을 가질 수 있다. 또한 유입 채널의 어느 것도 실린더형 또는 원뿔형 부를 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따라, 사출 성형, 하나 또는 그 이상의 피더 덕트, 공기 출구 및 하나 또는 그 이상의 냉각수 덕트에 의해 원하는 제품을 생산하기 위하여 금형 캐비티를 포함하는 하나로 된 금형 블록을 층상으로 조립되는 단계를 포함하는 사출 금형을 생산하기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 일부 실시 예들은 뒤에 예로서 그리고 동반하는 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시 예에 따라 제조된 사출 성형의 일부의 첫 번째 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1의 사출 성형의 두 번째 단면도를 도시한다;
도 3은 도 1의 방법의 실시 예에 따른 사출 성형의 단면도를 도시한다;
도 4는 도 1의 방법의 실시 예에 따라 부분적으로 가공된 사출 성형의 단면도를 도시한다;
도 5는 도 1의 방법의 실시 예에 따라 부분적으로 가공된 사출 성형의 단면도를 도시한다;
도 6은 도 1의 방법의 실시 예에 따른 제품 및 완전히 가공된 사출 성형의 단면도를 도시한다;
도 7은 본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시 예에 따라 제조된 두 부분 사출 성형의 단면도를 도시한다;
도 8은 도 7의 방법의 실시 예에 따른 사출 성형의 하반부의 일부의 단면도를 도시한다;
도 9는 도 7의 방법의 실시 예에 따른 사출 성형의 상반부의 일부의 단면도를 도시한다; 및
도 10은 도 7의 방법의 실시 예에 따라 완성된 사출 성형의 하반부의 단면도를 도시한다.

본 발명은 사출 금형을 생산하고 및 그 뒤에 어떠한 고정 장치의 필요 없이 사출 금형을 드릴링하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명에 따른 바람직한 시스템 및 방법은 종래에 알려진 증착 기술을 사용하여 층상으로 금형 블록을 만드는 것에 관한 것이다. 층들이 증착되는 동안에, 각각의 층에 신장된 개구부로서 형성되는 피더 덕트가 제공된다. 일단 금형 블록이 완성되면, 금형 내로 주입된 물질은 또한 사출 제품으로부터 시스템의 베이스로 확장하는 신장된 스프루를 형성하기 위하여 피더 덕트 내로 흐를 것인데, 따라서 절삭이 실행되는 동안 제품을 제자리에 유지한다. 일단 성형 제품이 필요한 사양으로 절삭되었으면, 제품을 베이스로부터 빼내기 위하여 스프루는 그것으로부터 제거된다.

도 1 내지 6은 사출 금형 시스템(1)을 사용하여 사출 성형 제품(11)을 제조하기 위한 방법의 첫 번째 바람직한 실시 예를 도시한다. 사출금형 시스템(1)은 제품이 더 처리되거나 및/또는 가공되는 동안에 사출 금형 제품(11)의 일부가 베이스 플레이트(11)에 고정되어 남아있는 것과 같이 베이스 플레이트(9) 상에 만들어지는 금형 캐비티(5)을 포함하는 금형 블록(2)을 포함한다. 도 1 및 2에 도시된 것과 같이, 사출 금형 시스템(1)의 금형 블록(20)은 첨삭 레이저 가공 공정을 사용하여 베이스 플레이트(9) 상에 만들어질 수 있는데, 이는 레이저 첨삭 장치(18)를 사용하여 층상으로, 그 위에 레이저 용융 금속 분말의 증착에 의해 금형 블록(2)을 구축한다. 예를 들면, 직접 첨삭 레이저 가공을 위하여 알려진 장치는 프랑스의 IREPA LASER사로부터 이용가능하다. 그러나, 통상의 지식을 가진 자들은 모든 알려진 레이저 첨삭 장치가 시스템(1)에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 베이스 플레이트(9)는 금형 블록(2) 및 사출 성형 과정 동안에 사용되는 다양한 기계들 및/또는 장치들 사이의 인터페이스로서 작용하는데, 이는 베이스 플레이트(9)를 예를 들면, 레이저 첨삭 장치(18), 사출 성형 장치(21) 및/또는 가공 장치(예를 들면 절삭 커터(23))와 같은 장치의 기계 인터페이스 플레이트(17)에 연결한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 베이스 플레이트(9)는 예를 들면, 나사(20)들과 같은 고정 요소들을 사용하여 레이저 가공 장치(18)의 기계 인터페이스 플레이트(17)에 제거가능하게 고정된다. 베이스 플레이트(9)는 금형 블록(2)이 구축되는 제 1 표면(25) 및 기계 인터페이스 플레이트(17)에 부착되는 제 2 표면(26)을 포함한다. 베이스 플레이트(9)는 그것을 통해서 제 1 표면으로 제 2 표면으로 확장하는 유입 채널(24)을 포함하는데 따라서 금형 물질은 그것을 통해서 금형 블록(2)으로 흐를 수 있다. 베이스 플레이트(9)는 또한 냉각수 액체가 베이스 플레이트(9) 및 금형 블록(2) 사이에 흐를 수 있는 것과 같이 그것들의 적어도 일부를 통하여 확장하는 냉각수 덕트(28)를 포함한다. 베이스 플레이트(9)는 그것을 통해서 확장하는 공기와 물질 출구(29)를 더 포함할 수 있다. 도 1-3에 도시된 것과 같이, 금속 분말이 하나 또는 그 이상의 노즐을 거쳐 주입되고 금속 물질의 균일 증착을 야기하는 고출력 레이저 유닛(19) 하에서 용해된다. 금형 블록(2)은 용해된 물질을 금형 캐비티(5), 금형 캐비티(5)로부터 도 3에 도시된 것과 같이 공기와 물질들 출구(6)용 덕트 및 주입된 용융 물질의 냉각 동안에 냉각 액체를 위한 냉각 수 덕트(8)로 공급하기 위하여 피더 덕트들(7)을 포함하도록 만들어진다. 바람직한 실시 예에서, 금형 블록(2)은 두 개의 피더 덕트(7)를 포함한다. 피더 덕트(7)는 유입 채널들(24)과 연결되어 생산될 수 있고 냉각수 덕트들(8)은 냉각수 덕트들(28)과 그리고 공기와 물질들 출구(6)는 베이스 플레이트(9)의 채널(29)과 연결되어 생산될 수 있는데 따라서 금형 블록(2)은 어떠한 뒤따르는 처리를 필요로 하지 않는다. 하나의 층을 생산하기 위하여, 노즐 및 고출력 레이저 유닛(19)이 층의 완전한 영역을 덮는 경로를 따라 함께 이동된다. 따라서, 금속 물질은 각각의 어떠한 물질도 금형 캐비티(5), 피더 덕트(7), 공기와 물질 출구(6)용 덕트 및 냉각수 덕트(8)의 범위에서 증착되지 않도록 하기 위하여 층의 단면과 상응하는 표면상에 증착된다.

피더 덕트들(7)의 지름은 도 5에 도시된 것과 같이, 성형 제품(11)의 고형화된 주조 물질에 의해 형성되는 스프루들(15)이 용융된 제품을 뒤따르는 가공 동안에 베이스 플레이트(9) 및 기계 인터페이스 플레이트(17)에 단단히 유지하기에 충분할 정도로 크다. 피더 덕트들(7)은 사출 성형 제품(11)이 스프루들(15)을 거쳐 기계적으로 안정된 방식으로 유지되는 것과 같은 방법으로 금형 캐비티(5)의 단면 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 유입 채널들(24)은 베이스 플레이트(9)의 제 2 표면(26)에서 확대된 단면을 가질 수 있는데 따라서 고형화된 주조 물질에 의해 형성된 스프루들(15)은 폼 핏팅(form-fitting) 방식으로 베이스 플레이트(9) 내에 유지된다.

도 2에 도시된 것과 같이, 금속 구조체(14) 및 두 개의 금속 인서트(12)는 성형 제품(11)을 지지체에 제공하기 위하여 제조 동안에 사출 성형 시스템(1)의 금형 캐비티(5) 내로 삽입될 수 있다. 금속 인서트들(12)은 그 뒤에 그것을 통하여 그리고 성형 제품(11) 내로 스레드들을 가공하기 위하여 사용될 수 있다.

일단 금형 블록(2)이 만들어지면, 사출 성형 시스템(1)은 도 3에 도시된 것과 같이, 사출 성형 기계(21) 상에 장착될 수 있다. 부착된 금형 블록(2)과 함께 베이스 플레이트(9)는 사출 성형 기계(21)의 기계 인터페이스 플레이트(17')에 이동가능하게 고정된다. 베이스 플레이트(9)는 위에서 설명된 것과 같이, 레이저 첨삭 장치(18)와 유사한 방식으로 사출 성형 기계(21)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 베이스 플레이트(9)는 나사들(20)을 거쳐 사출 성형 기계(21)에 부착될 수 있다. 용융 물질(10), 예를 들면 피크, 강화 플라스틱 또는 주입가능한 금속 합금이 유입 채널들(24) 및 상응하는 피더 덕트들(7)을 통하여 사출 성형 시스템(1) 내로 그리고 금형 캐비티(5) 내로 주입된다. 용융 재로(10)는 금형 캐비티(5)가 완전히 채워질 때까지 그 안에 삽입되고. 금속 구조체(14) 및 인서트들(12)을 둘러싸며 따라서 용융 물질의 일부는 공기와 물질들 출구(6)용 덕트 내로 확장한다. 주입 단계가 완료된 후에 냉각 액체는 냉각수 덕트들(8)을 통하여 펌핑되는데 따라서 주입된 용융 물질(10)은 냉각되고 제품(11)이 형성된다.

도 4는 제품(11)의 냉각 이후에 사출 성형 시스템(1)의 금형 블록(2)의 가공 단계를 도시한다. 예를 들면, 절삭 커터(22)를 사용하여, 제품을 완전히 노출하기 위하여 금형 블록(2)의 일부가 제거된다. 사출 성형 시스템(1)의 베이스 플레이트(9)는 절삭 기계(22)의 기계 인터페이스 플레이트(17') 상에 장착될 수 있다.

도 5는 제품(11)의 가공 단계를 도시한다. 성형 제품(11)의 가공은 금형 블록(2)이 가공된 이전의 단계 동안에 사용된 동일한 절삭 기계 상에서 실행될 수 있다. 제품(11)의 가공은 스레드들의 금속 인서트들(12) 내로의 절단을 포함한다. 전체 제품(11) 상에 부드러운 표면을 생산하기 위하여 절삭 공구(23)가 사용될 수 있다. 가공 공안에, 성형 제품으로부터 피더 덕트들(7) 내로 확장하는 두 개의 통합하여 형성되는 주조 스프루들(15)에 의해 금형 블록(2) 및/또는 베이스 플레이트(9)의 나머지 부분에 단단히 유지된다. 주조 스프루들(15)은 성형 제품(11)이 베이스 플레이트(9)에 대하여 단단히 유지되는 것과 같이 유입 채널(24)의 확대된 단부 내로 더 확장할 수 있다. 통상의 지식을 가진 자들은 성형 제품(11)이 추가적인 그리핑 및/또는 고정 장치의 사용 없이 더 처리되거나 및/또는 가공될 수 있는 것과 같이 스프루들(15)이 성형 제품(11)을 사출 성형 시스템(1)에 대하여 고정되도록 허용한다는 것을 이해할 것이다.

일단 성형 제품(11)이 원하는 만큼 가공되었으면, 성형 제품(11)은 성형 제품(11)만이 남는 것과 같이 주조 스프루들(15)로부터 분리될 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 완성된 제품(11)은 절삭 공구를 사용하여 두 개의 스프루(15)로부터 절단될 수 있다.

도 7 내지 10에 도시된 것과 같이, 사출 성형 시스템(1')의 두 번째 바람직한 실시 예는 위에서 설명된 것과 같은, 사출 성형 시스템(1)과 실질적으로 유사하나, 선택적 레이저 용융 공정을 사용한다. 그러나, 사출 금형(1')은 함께 금형 캐비티(5')를 형성하는 하부(3') 및 상부(4')를 포함하는 두 부분 금형(13')을 포함한다. 사출 성형 시스템(1)과 유사하게, 두 부분 금형(13')은 처리 및/또는 가공 장치의 기계 인터페이스 플레이트에 이동가능하게 고정되는 베이스 플레이트(9) 상에 만들어진다. 도 8에 도시된 것과 같이, 사출 금형(1')의 하부(3')는 층상으로 조립되는데, 생산되려는 하부(3')의 완전한 표면 위에 금속 분말을 첫 번째로 뿌림으로써, 피더 덕트들(7') 및 냉각 덕트(8)와 함께 금형 캐비티의 제 1 부를 형성한다. 금속 분말은 예를 들면, 수치 제어 기계(Numerical Control Machine)의 기계 인터페이스 플레이트 상에 장착된 케이싱(casing) 내에 증착된다. 그리고 나서 또 다른 처리를 위하여 필요한 두께를 갖는 금속 분말의 층이 생산되도록 스크레이퍼(scraper)가 증착된 금속 분말 위로 끌어 당겨진다. 금속 분말은 그리고 나서 금형 캐비티(5'), 피더 덕트들(7') 및 냉각수 덕트들(8')의 경계에서 녹는다. 용융된 분말은 캐비티(5'), 피더 덕트들(7') 및 냉각수 덕트들(8')을 한정하는 고형 구조체로 용해된다. 기계 테이블은 그리고 나서 금속 분말의 부가적인 층이 케이싱 내에 적용되는 것과 같은 층의 두께와 상응하는 거리로 낮아진다. 사출 금형(1')이 완성까지 이러한 단계들이 반복된다.

지지 구조체는 사출 금형(1')의 하부(3')의 생산 동안에 금속 분말 물질 내에서 생산될 수 있다. 일단 사출 금형(1')의 하부(3')가 완성되면, 금형 캐비티(5'), 피더 덕트들(7') 및 냉각수 덕트들(8') 내에 남아 있는 분말은 버려진다. 완성된 사출 금형(1')의 하부(3')가 도 10에 도시된다. 도 9에 도시된 것과 같이, 상부(4')는 사출 금형(1')의 하부의 조립과 유사한 방법을 사용하여 조립될 수 있다. 예를 들면, 금형 캐비티(5')의 제 2 부를 포함하는, 상부(4')의 형태와 상응하는 케이싱이 용해되는 금속 분말로 채워지고 용융된 분말을 금형 캐비티(5') 및 공기와 물질 출구(6')를 위한 덕트를 한정하는 고형 구조체로 용해하는 단계가 층상으로 반복된다. 사출 금형(1')의 상부(4')가 완성되면, 공기와 물질 출구(6')용 덕트들 내에 남아 있는 분말은 버려진다.

도 7에 도시된 것과 같이, 하부 및 상부들(3', 4')은 베이스 부(9') 상에 만들어지며 따라서 하부 및 상부(3', 4')는 함께 금형 캐비티(5')를 형성한다. 하부(3')는 금형 캐비티(5')의 제 1 부가 베이스 플레이트(9')와 멀리 떨어진 방향으로 열리는 것과 같이 베이스 플레이트(9') 상에 위치될 수 있다. 상부(4')는 그때 금형 캐비티(5')의 제 2 부가 금형 캐비티(5')를 향하고 그것들과 함께 정렬되는 것과 같은 상응하는 위치에 위치될 수 있다. 사출 금형 시스템(1)과 유사하게, 사출 금형 시스템(1')의 하부 및 상부(3', 4')가 고정되어 닫히기 전에 금속 구조체(14') 및 두 개의 금속 인서트(12')가 사출 금형(1') 내에 삽입될 수 있다. 금속 구조체(14')는 제품(11') 및 그 뒤에 그 안에서 스레드들이 가공될 수 있는 금속 인서트(12')를 지탱하기 위하여 사용된다. 베이스 플레이트(9')는 그 위에 만들어지는 두 부분의 금형(13')과 함께, 사출 금형 기계(21)의 기계 인터페이스 플레이트(17')에 제거가능하도록 부착된다. 사출 금형 시스템(1)에 대하여 위에서 설명된 것과 같이, 용융 물질을 금형 캐비티에 제공하기 위한 피더 덕트들(7'), 금형 캐비티(5')로부터 공기와 물질 출구(6')를 위한 덕트 및 사출 용융 물질을 냉각하는 동안 액체를 냉각하기 위한 냉각수 덕트들(8')은 베이스 플레이트(9') 내의 각각의 채널과 소통하여 생산되며 따라서 사출 금형은 후속 프로세싱을 필요로 하지 않는다. 부가적으로, 피더 덕트들(7')의 직경은 스프루들(15')이 그 다음의 가공 동안에 성형 제품(11')을 사출 금형 시스템(1')에 단단히 유지하는 고형화된 캐스트 물질에 의해 형성될 수 있도록 충분히 크게 만들어질 수 있다.

사출 금형 시스템(1')은 실질적으로 사출 금형 시스템(1')과 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 방법으로 사용될 수 있다. 도 7에 도시된 것과 같이, 용융 물질, 예를 들면, 피크, 강화 플라스틱 또는 사출 금속 합금이 두 개의 피더 덕트(7')를 통하여 사출 금형(1') 및 금형 캐비티(5') 내로 주입된다. 금형 캐비티(5')는 공기와 물질 출구(6')용 덕트 내로 확장하는 그것들의 부분이 있는 용융 물질로 완전히 채워진다. 주입 단계가 완료된 후에 냉각 액체가 냉각수 덕트들(8')을 통하여 펌핑되며 따라서 주입된 용융 물질이 냉각되고 제품(11')이 형성된다.

주입된 용융 물질이 냉각되고 제품(11')이 형성된 후에, 사출 금형(1')의 산부(4')가 제거된다. 그 다음에, 사출 금형(1')의 하부(3')가 떨어져 가공되거나 또는 예를 들면 절삭 커터를 사용하여 절삭된다. 제품(11')을 완전히 노출시키기 위하여 사출 금형(1')의 하부(3')의 일부가 제거된다. 여전히 베이스 플레이트(9')에 고정된, 사출 금형(1')의 하부(3')는 예를 들면, 절삭 기계의 기계 인터페이스 플레이트(17) 상에 장착될 수 있다.

도 1 내지 6에 도시된 첫 번째 실시 예와 유사하게, 제품(11')을 가공하는 단계는 사출 금형(1')의 하부(3')가 가공된 이전 단계 동안에 상요된 것과 동일한 절삭 기계상에서 실행될 수 있다. 제품(11')의 가공은 스레드들을 금속 인터트들(12') 내로 절단하는 단계 및 예를 들면, 절삭 공구를 사용하여 전체 제품(11') 상의 매끈한 표면을 생산하는 단계를 포함한다. 가공 동안에, 제품은 제품(11')으로부터 피더 덕트들(7) 내로 확장하는 통합 주조된 스프루(15')를 거쳐 두 부분의 금형(13')의 하부(3')의 나머지 부분에 단단히 유지된다. 설명된 것과 같이 제품(11')이 가공된 후에, 제품(11')은 스프루(15')로부터 절단될 수 있는데 따라서 완성된 제품만이 남는다.

비록 본 발명 및 그것의 장점들이 상세히 설명되었으나, 첨부된 청구들에 의해 정의된 것과 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 여기에 다양한 변형, 대체, 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 본 발명의 범위는 본 명세서에 설명된 과정, 기계, 제조, 물질의 구성들, 수단, 방법들 및 단계들의 특정 실시 예들에 한정되는 것으로 의도되어서는 안 된다. 통상의 지식을 가진 자들이 본 발명으로부터 쉽게 이해할 것과 같이, 실질적으로 동일한 기능을 실행하거나 또는 실질적으로 여기에 설명된 상응하는 실시 예들과 같은 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 또는 나중에 개발되려는, 과정, 기계, 제조, 물질의 구성들, 수단, 방법들 및 단계들은 본 발명에 따라 사용될 것이다.

통상의 지식을 가진 자들은 첨부된 청구항들의 광범위한 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 변형 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이들 중 일부는 위에서 설명되었으며 나머지는 통상의 지식을 가진 자들에 자명할 것이다.

1 : 사출 금형 시스템
2 : 금형 블록
5 : 금형 캐비티
6 : 공기와 물질 출구
7 : 피더 덕트
8 : 냉각수 덕트
9 : 베이스 플레이트
10 : 용융 물질
11 : 사출 성형 제품
12 : 금속 인서트
14 : 금속 구조체
15 : 스프루
17 : 기계 인터페이스 플레이트
18 : 레이저 첨삭 장치
19 : 고출력 레이저 유닛
20 : 나사
21 : 사출 성형 기계
22 : 절삭 커터
23 : 절삭 공구
24 : 유입 채널
25 : 제 1 표면
26 : 제 2 표면
28 : 냉각수 덕트
29 : 공기와 물질 출구

Claims

사출 성형 제품의 원하는 형태와 상응하도록 크기화되고 형태화된 금형 캐비티 및 상기 금형 캐비티로부터 확장하는 제 1 피더 덕트를 포함하는 하나로 된 금형 블록을 구축함으로써 사출 금형을 생산하는 단계;
사출 성형 제품 및 그것으로부터 상기 제 1 피더 덕트 내로 확장하는 스프루를 형성하기 위하여 용융 물질을 상기 피더 덕트를 거쳐 상기 금형 캐비티 내로 주입하는 단계;
상기 사출 성형 제품을 노출시키기 위하여 상기 금형 블록의 일부를 가공하는 단계; 및
상기 스프루로부터 상기 사출 성형 제품을 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 사출 성형 제품을 가공하는 단계는 상기 제품의 외부 물질을 매끄럽게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금형 블록은 베이스 플레이트 상에 고정되어 조립되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금형 블록은 제 2 피더 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 4항에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 금형 블록에 인접한 제 1 표면, 상기 금형 블록에 멀리 떨어진 제 2 표면 및 상기 제 1 피더 덕트와 유체 연결되는 유입 채널을 포함하며, 상기 유입 채널은 상기 베이스 플레이트의 상기 제 2 표면을 향하여 확대 부를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금형 블록은 레이저 용융 금속 분말을 층상으로 증착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 사출 성형 제품에 지지체를 제공하기 위하여 상기 금형 블록을 생산하는 단계 동안에 금속 지지체가 상기 금형 캐비티 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 스레딩이 인서트를 통하여 상기 사출 성형 제품 내로 가공할 수 있는 것과 같이 상기 금형 블록을 생산하는 단계 동안에 금속 인서트가 상기 금형 캐비티 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제품을 가공하는 단계는 제품을 절삭하는 단계 및 스레드를 제품 내로 절단하는 단계 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 사출 금형을 생산하는 단계는 공기와 물질 출구 및 냉각수 덕트 중의 하나를 생산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
내부에 사출 성형되려는 제품의 원하는 크기 및 형태와 상응하도록 크기화되고 형태화된 금형 캐비티를 서로의 사이에 형성하는 하부와 상부, 상기 금형 캐비티로부터 상기 하부 내로 확장하는 제 1 피더 덕트를 포함하는 사출 금형을 생산하는 단계;
사출 성형 제품 및 그것으로부터 상기 제 1 피더 덕트 내로 확장하는 스프루를 형성하기 위하여 용융 물질을 상기 제 1 피더 덕트를 통하여 상기 금형 캐비티 내로 주입하는 단계;
상기 사출 성형 제품의 일부를 노출시키기 위하여 상기 사출 금형의 상부를 제거하는 단계;
상기 제품의 나머지 부를 노출시키기 위하여 상기 금형 블록의 하부의 일부를 가공하는 단계; 및
상기 스프루가 상기 제품을 상기 사출 금형의 하부의 나머지 부 내에 단단히 유지하는 동안에 상기 사출 성형 제품을 가공하는 단계; 및
상기 스프루로부터 상기 사출 성형 제품을 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 사출 금형은 선택적 레이저 용융 공정을 사용하여 생산되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 사출 성형 제품을 가공하는 단계는 상기 제품의 외부 물질을 매끄럽게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 사출 금형은 베이스 플레이트 상에 고정되어 조립되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 11항에 있어서, 상기 사출 성형 제품은 제 2 피더 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
제 15항에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 상기 금형 블록에 인접한 제 1 표면, 상기 금형 블록에 멀리 떨어진 제 2 표면 및 상기 제 1 피더 덕트와 유체 연결되는 유입 채널을 포함하며, 상기 유입 채널은 상기 제 2 표면을 향하여 확대 부를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 제품을 제조하기 위한 방법.
그 안에 사출 성형되려는 제품의 원하는 크기 및 형태와 상응하도록 크기화되고 형태화된 금형 캐비티 및 그것들을 통하여 용융 물질의 상기 금형 캐비티로의 주입이 그것으로부터 상기 제 1 피더 덕트 내로 확장하는 스프루와 함께 상기 사출 성형 제품을 형성하도록 상기 금형 캐비티 내로 확장하는 제 1 피더 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 금형 시스템.
제 17항에 있어서, 상기 금형 블록은 단일 유닛으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 금형 시스템.
제 17항에 있어서, 상기 금형 블록은 그것들 사이에 상기 금형 캐비티가 형성되는 것과 같이 서로 고정되는 상부 및 하부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 금형 시스템.
제 17항에 있어서, 상기 금형 블록에 부착되는 제 1 표면 및 상기 금형 블록에 멀리 떨어진 제 2 표면을 갖는 베이스 플레이트를 더 포함하되, 상기 베이스 플레이트는 상기 스프루가 유입 채널 내에 유지되는 것과 같이 상기 제 1 피더 덕트와 유체 연결되는 유입 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 금형 시스템.