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公開番号2025067521
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023177574
出願日2023-10-13
発明の名称鋳造品の製造方法
出願人株式会社キャステム
代理人個人
主分類B22C 7/02 20060101AFI20250417BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】鋳造品形成用積層体の燃焼開始時の燃焼ガスをより速やかにかつよりスムーズに排出して鋳型の型割れを防止する。
【解決手段】3次元プリンタを用いて付加製造技術により形成された熱可塑性樹脂からなる空隙を有する1以上の鋳造品形成用積層体を可燃性の筒状体に取付けて作製されたツリー体から鋳型を作製するときに、鋳造品形成用積層体に第1湯口が形成され、筒状体に第2湯口が形成され、第1湯口と第2湯口が連通するように鋳造品形成用積層体を筒状体に取付けてツリー体を作製する。鋳造品形成用積層体の内部構造が独立空間を有することなく第1湯口に連通する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
３次元プリンタを用いて付加製造技術により形成された熱可塑性樹脂からなる空隙を有する１以上の鋳造品形成用積層体を可燃性の筒状体に取付けてツリー体を作製する工程と、
前記ツリー体の表面にセラミックスラリーをコーティングし、前記スラリーコーティングしたツリー体の表面に砂をコーティングし、前記スラリーコーティングと前記砂コーティングを複数回繰り返すことにより、鋳型前駆体を作製する工程と、
前記鋳型前駆体を焼成炉に入れて、前記鋳型前駆体内の前記ツリー体を燃焼して消失させるとともに前記鋳型前駆体を焼成して鋳型を得る工程と、
前記鋳型内に溶融金属を流し込んで冷却した後に前記鋳型を除去して鋳造品を取出す工程と
を含む鋳造品の製造方法であって、
前記鋳造品形成用積層体に第１湯口が形成され、前記筒状体に第２湯口が形成され、前記第１湯口と前記第２湯口が連通するように前記鋳造品形成用積層体を前記筒状体に取付けて前記ツリー体を作製し、
前記鋳造品形成用積層体の内部構造が独立空間を有することなく前記第１湯口に連通することを特徴とする鋳造品の製造方法。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
可燃性の短パイプ状のゲートモデルを前記第１湯口と前記第２湯口の間に配置して前記鋳造品形成用積層体を前記ゲートモデルを介して前記筒状体に接着して前記ツリー体を作製する請求項１記載の鋳造品の製造方法。
【請求項３】
前記筒状体又は前記ゲートモデルが、パラフィン系ワックス、カルナバワックス又は熱可塑性樹脂からなる請求項１又は２記載の鋳造品の製造方法。
【請求項４】
前記筒状体が、紙管である請求項１記載の鋳造品の製造方法。
【請求項５】
前記鋳造品形成用積層体の第１湯口が前記鋳造品形成用積層体の上壁から突出する第１突出部に形成された請求項１記載の鋳造品の製造方法。
【請求項６】
前記鋳造品形成用積層体の第１突出部が前記筒状体の第２湯口に挿入可能に形成された請求項４記載の鋳造品の製造方法。
【請求項７】
前記筒状体の第２湯口が前記鋳造品形成用積層体の第１突出部を受入可能な第１開口部と前記鋳造品形成用積層体の第１突出部を受入不能な第２開口部を有する請求項６記載の鋳造品の製造方法。
【請求項８】
前記筒状体の第２湯口に第１雌ネジが形成され、前記鋳造品形成用積層体の第１突出部の周囲に前記第１雌ネジに螺合可能な第１雄ネジが形成された請求項７記載の鋳造品の製造方法。
【請求項９】
前記筒状体の第２湯口が前記筒状体表面から突出する第２突出部に形成され、前記第２突出部が前記鋳造品形成用積層体の第１湯口に挿入可能に形成された請求項１又は４記載の鋳造品の製造方法。
【請求項１０】
前記鋳造品形成用積層体の第１湯口に第２雌ネジが形成され、前記筒状体の第２突出部の周囲に前記第２雌ネジに螺合可能な第２雄ネジが形成された請求項９記載の鋳造品の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品をロストワックス法で製造する鋳造品の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、鋳造品をロストワックス法で製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１（段落[００１１]～段落[００１５]、段落[００１９]、段落[００２４]）参照。）。この特許文献１に開示される鋳造品の製造方法は、図１１～図１３に示すように、鋳造品１１をロストワックス法で製造するために３次元プリンタ１３を用いた熱溶解積層法により中空状に積層造形された熱可塑性樹脂からなる鋳造品形成用積層体前駆体１２の表面にパラフィン系ワックス又はカルナバワックスをコーティングする工程（図１１，図１２）と、このワックスコーティングした鋳造品形成用積層体１４を、パラフィン系ワックス、カルナバワックス又は熱可塑性樹脂からなる中空状のゲートモデル１７を介して、パラフィン系ワックス、カルナバワックス又は熱可塑性樹脂からなる筒状体１８に接着してツリー体１９を作製する工程（図１２）と、このツリー体の表面にセラミックスラリーと砂のコーティングを繰り返し行って鋳型前駆体１５ａを作製してこの鋳型前駆体内のツリー体１９を燃焼して消失させるとともに鋳型前駆体１５ａを焼成して鋳型１５を得る工程と、この焼成された鋳型１５内に溶融金属を流し込んで冷却した後に鋳型１５を除去して鋳造品前駆体１１ａを取出す工程と、鋳造品前駆体１１ａから鋳造品以外の部分を取り除いて鋳造品１１を得る工程（図１３）とを含む製造方法である。
【０００３】
この鋳造品の製造方法では、鋳造品形成用積層体１４は、図１１に示すように、次の手順で作られる。先ず、ベッド１６上に熱可塑性樹脂からなるフィラメント１２ａを、３次元プリンタ１３のノズル１３ａから押出し互いに平行になるように並べて底壁１２ｂを造形した後に、この底壁１２ｂの１辺に沿って３次元プリンタ１３のノズル１３ａからフィラメント１２ａを押出し積重ねて側壁１２ｃを立設する（図１１（ａ））。次いで、底壁１２ｂの他の３辺についても上記と同様にフィラメント１２ａを積重ねて３つの側壁１２ｃを立設することにより、底壁１２ｂの４辺が４枚の側壁１２ｃにより囲まれて上面が開放された箱が造形される（図１１（ｂ））。次に、この上面が開放された箱の上面に沿って３次元プリンタ１３のノズル１３ａからフィラメント１２ａを押出して四角枠を形成し、この四角枠の内面に接するように３次元プリンタ１３のノズル１３ａからフィラメント１２ａを押出して更に四角枠を形成し、この工程を連続的に繰返してフィラメント１２ａの渦巻き体を形成することにより、箱の上面を閉止する上壁１２ｄを造形して空隙を有する立方体状の鋳造品形成用積層体前駆体１２を造形する（図１１（ｃ）、図１１（ｄ）及び図１２（ａ））。次に、鋳造品形成用積層体前駆体１２の表面に、パラフィン系ワックス又はカルナバワックスをコーティングしてワックス層１２ｅを形成して鋳造品形成用積層体１４を得る（図１１（ｅ）及び図１２（ｂ））。この鋳造品形成用積層体の内部には空隙が形成され、鋳造品形成用積層体の壁の厚さが少なくとも０．４ｍｍに形成され、かつ空隙の割合が鋳造品形成用積層体の壁の体積を除いた成形品モデル積層体内部の体積を１００％とするとき２０％以上である特徴がある。
【０００４】
また、この鋳造品の製造方法では、筒状体１８は一端（図１２（ｃ）では、左端部）が閉止され、その他端（図１２（ｃ）では、右端部）は、鋳型になったときに溶融金属を流し込み易くするために、円錐状に広口に開放して形成される。また、筒状体１８のゲートモデル１７が接着する部分には開口部はない（図１２（ｃ））。
【０００５】
この鋳造品の製造方法によれば、次の発明の効果を有する。先ず、３次元プリンタを用いた熱溶解積層法により熱可塑性樹脂からなる鋳造品形成用積層体を中空状に積層造形したので、高価な金型を用いずに複雑な形状の鋳造品形成用積層体を容易に作製できる。また、鋳造品形成用積層体を硬化後に架橋しない熱可塑性樹脂により形成し、鋳造品形成用積層体の内部の空隙の割合が２０％以上であるため、この鋳造品形成用積層体が加熱したときに溶けることにより、燃焼し、ガス化するまでの膨張負荷が鋳型にかかりにくい。この結果、鋳型を損傷させることはない。また、鋳造品形成用積層体前駆体の表面にパラフィン系ワックス又はカルナバワックスをコーティングしたので、鋳造品形成用積層体前駆体の表面に生じた上記積層造形による積層段差がパラフィン系ワックス又はカルナバワックスにより埋められ、鋳造品形成用積層体の表面粗さを小さくすることができる。この結果、鋳造品形成用積層体を用いて作製された鋳型の内面の面粗さが小さくなるので、この鋳型を用いて作製された鋳造品の表面粗さを小さくすることができ、表面が滑らかな鋳造品を得ることができる。
【０００６】
この鋳造品の製造方法によれば、更に、次の発明の効果を有する。上記鋳造品形成用積層体に、パラフィン系ワックス、カルナバワックス又は熱可塑性樹脂からなる中空状のゲートモデルを介して、パラフィン系ワックス、カルナバワックス又は熱可塑性樹脂からなる筒状体を接着してツリー体を作製し、このツリー体の表面にセラミックスラリーと砂のコーティングを繰り返して鋳型前駆体を作製してこの鋳型前駆体内のツリー体を燃焼して消失させるとともに鋳型前駆体を焼成して鋳型を得たので、鋳型前駆体及びツリー体を比較的速い昇温速度で加熱すると、可塑化温度が存在する熱可塑性樹脂やパラフィン系ワックス等により大部分が構成されたツリー体は熱膨張する前又は熱膨張すると略同時に軟化して溶融する。この結果、ツリー体の熱膨張により鋳型前駆体が損傷するのを防止できる。また、溶融したツリー体は燃焼して二酸化炭素や水蒸気などのガス等が発生するけれども、これらのガス等は、ツリー体の溶融により連通した煙突状の鋳型内を通ってスムーズに排出される。具体的には、鋳型のキャビティ（鋳造品を製造する部分）で発生したガス等は、ゲート孔及びスプルー（煙突状の空洞）を通って鋳型外にスムーズに排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６７４４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の特許文献１に示された鋳造品の製造方法では、鋳造品形成用積層体１４は、６面が閉止された立方体であるため、筒状体１８の対向面には開口部がない。このため、鋳型前駆体内の鋳造品形成用積層体１４の燃焼開始時に、鋳造品形成用積層体１４の燃焼開始時の燃焼ガス等がゲート孔及びスプルー（煙突状の空洞）を通って鋳型外にスムーズに排出されにくい課題が依然としてあった。
【０００９】
本発明の第１の目的は、鋳造品形成用積層体の燃焼開始時の燃焼ガスをより速やかにかつよりスムーズに排出して鋳型の型割れを防止する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、鋳造品形成用積層体を筒状体に容易に取付けることができる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、鋳造品形成用積層体が筒状体に確実に取付けられ、筒状体から落下しにくい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、鋳造品形成用積層体の内部構造が、独立空間を有することなく第１湯口に連通するため、鋳造品形成用積層体の燃焼ガスをより速やかにかつよりスムーズに排出して鋳型の型割れを防止する鋳造品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点は、図１～図３に示すように、３次元プリンタ１３を用いて付加製造技術により形成された熱可塑性樹脂からなる空隙を有する１以上の鋳造品形成用積層体３０を可燃性の筒状体２８に取付けてツリー体２９を作製する工程と、ツリー体２９の表面にセラミックスラリーをコーティングし、スラリーコーティングしたツリー体の表面に砂をコーティングし、スラリーコーティングと砂コーティングを複数回繰り返すことにより、鋳型前駆体３５ａを作製する工程と、鋳型前駆体３５ａを焼成炉に入れて、鋳型前駆体内のツリー体を燃焼して消失させるとともに鋳型前駆体を焼成して鋳型３５を得る工程と、鋳型内に溶融金属を流し込んで冷却した後に鋳型を除去して鋳造品３１を取出す工程とを含む鋳造品の製造方法であって、図１～図９に示すように、鋳造品形成用積層体３０に第１湯口３０ａが形成され、筒状体２８に第２湯口２８ａが形成され、第１湯口３０ａと第２湯口２８ａが連通するように鋳造品形成用積層体３０を筒状体２８に取付けてツリー体２９を作製し、鋳造品形成用積層体の内部構造が、独立空間を有することなく第１湯口３０ａに連通することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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