(57)【要約】      （修正有）【課題】個別の射出成形部品を安価に製造することを可能にする技術を提供する。【解決手段】個々の射出成形部品を安価に製造するために、２要素（シェル及びシェル補強体１２）から構成された射出成形型１を使用する。射出成形型１の両要素は、特定の材料特性（可溶性と融解温度）を持つ材料１１から製造される。これらの材料１１の選択は、使用する射出成形材料２の材料特性に依存する。【選択図】図５
2020097223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形材料（２）を使用して射出成形部品（３）が製造される射出成形プロセス用の使い捨て型（１）を製造するための方法であって、
ａ）射出成形部品（３）のためのキャビティ（５）を形成するシェル（６）を可溶性シェル材料（４）から作成するか、
又は
射出成形部品（３）のためのキャビティ（５）を形成するシェル（９）の部分（７）を可溶性シェル材料（４）から作成し、この部分シェル（７）を使用してシェル（９）を作成するステップを有し、
ここで、シェル材料（４）は、射出成形材料（２）が溶解しない溶媒（３０）中で溶解可能であり、更に
より低い融点を持つ可融性補強材（１１）から作成するステップを有する方法。
【請求項２】
シェル（６）若しくは部分シェル（７）の製造は、付加製造法によって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップａ）及びｂ）の前に、
−シェル（６）若しくは部分シェル（７）を定義するデータモデル（１５）を作成し及び／又はシェル（６）若しくは部分シェル（７）を作成するための設備（１４）を制御するための制御デ−タ（１６）をシェル（６）若しくは部分シェル（７）を定義するデ−タモデル（１５）に基づいて作成するステップを有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
シェル補強体（１２）の作成は、シェル（６、９）を補強材（１１）で包囲することによって行われ、補強材（１１）は好ましくはシェル（６、９）が配置されている受け入れ容器（２１）に充填され、受け入れ容器（２１）は好ましくは射出成形プロセスの実施に適した射出成形装置（２２）に挿入可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
射出成形材料（２）を使用して射出成形部品（３）が製造される射出成形プロセス用の使い捨て型（１）を製造するための装置であって、
−射出成形部品（３）のためのキャビティ（５）を形成するシェル（６）を可溶性シェル材料（４）から作製するか、
又は
射出成形部品（３）のためのキャビティ（５）を形成するシェル（９）の部分（７）を可溶性シェル材料（４）から作成し、この部分シェル（７）を使用してシェル（９）を作成するための手段（１４）を有し、
ここで、シェル材料（４）は、射出成形材料（２）が溶解しない溶媒（３０）中で溶解可能であり、更に
−シェル（６、９）をほぼ完全に包囲するシェル補強体（１２）を射出成形材料（２）より低い融点を持つ可融性補強材（１１）から作成するための手段を有する装置。
【請求項６】
射出成形材料（２）を使用して射出成形部品（３）が製造される射出成形プロセス用の使い捨て型（１）であって、
使い捨て型（１）はシェル（６、９）と、シェル（６、９）をほぼ完全に包囲しているシェル補強体（１２）とを含んでおり、
シェル（６、９）は全体的に又は部分的に可溶性シェル材料（４）からなり、当該シェル材料（４）は射出成形材料（２）が溶解しない溶媒（３０）中で溶解可能であり、
シェル補強体（１２）は、射出成形材料（２）より低い融点を持つ融解可能補強材（１１）からなることを特徴とする、射出成形プロセス用の使い捨て型（１）。
【請求項７】
シェル（６）又は部分シェル（７）の壁の厚さは０．０２５〜３０ｍｍ、好ましくは０．１〜２ｍｍであることを特徴とし、
及び／又はシェル（６）は一つの部分からなることを特徴とし、
及び／又はシェル（６、９）は少なくとも１つの開口部（２４、２５）を有することを特徴とする、請求項６に記載の使い捨て型（１）。
【請求項８】
射出成形部品（３）を射出成形プロセスによって製造するための使い捨て型（１）の使用、特に請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法により製造された使い捨て型（１）の使用、若しくは請求項６又は７に記載の使い捨て型（１）の使用。
【請求項９】
射出成形プロセスを用いて、特に請求項１〜４の方法により製造された使い捨て型（１）を使用して、若しくは請求項６又は７のいずれかによる使い捨て型（１）を使用して射出成形部品（３）を製造するための方法であって、
−射出成形材料（２）からなる成形材を使い捨て型（１）に射出注入することによって射出成形部品（３）を作成するステップと、
シェル補強材（１１）を融解させてシェル補強体（１２）を除去し、
シェル材料（４）を溶媒（３０）に溶解させてシェル（６）若しくは部分シェル（７）を除去することにより、
射出成形部品（３）を脱型するステップとを有する方法。
【請求項１０】
射出成形部品（３）の脱型中に融解したシェル補強体（１２）の補強材（１１）は、請求項１〜４の方法で使い捨て型（１）を製造する際にシェル補強体（１２）を作成するために少なくとも一部再利用されることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
射出成形プロセスを用いて、特に請求項１〜４の方法により製造された使い捨て型（１）を使用して、若しくは請求項６又は７のいずれかによる使い捨て型（１）を使用して射出成形部品（３）を製造するための装置であって、
射出成形部品（３）を製造するために射出成形材料（２）からなる成形材を使い捨て型（１）内に射出注入するための手段（２２）と、
射出成形部品（３）を脱型するためにシェル補強材（１１）を融解させてシェル補強体（１２）を除去するための手段（２８）、並びにシェル材料（４）を溶媒（３０）に溶解させてシェル（６）若しくは部分シェル（７）を除去する手段（２８）とを有する、射出成形部品（３）を製造するための装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の方法で製造された、若しくは請求項１１に記載の装置を用いて製造された射出成形部品（３）。
【請求項１３】
射出成形プロセスを用いて射出成形部品（３）を製造するための射出成形装置（２２）であって、使い捨て型、特に請求項１〜４に記載の方法によって製造された使い捨て型（1）、若しくは請求項６又は７による使い捨て型（１）を交換して受け入れるように構成された射出成形装置。
【請求項１４】
射出成形プロセスを用いて製造された射出成形部品（３）を、請求項１〜４の方法で製造された使い捨て型（１）若しくは請求項６又は７のいずれかによる使い捨て型（１）から脱型するための方法であって、
補強材（１１）を融解させてシェル補強体（１２）を除去するステップと、
シェル材料（４）を溶媒（３０）に溶解させてシェル（６）若しくは部分シェル（７）を除去するステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨て型における射出成形部品の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形法（以下「射出成形」と呼ぶ）では、成形材料が液化（可塑化）されて加圧下で射出成形型（金型）内に射出注入され、次に材料は射出成形型内で冷却される。その結果生じる射出成形部品（成形品）は、続いて射出成形型から脱型できる。射出成形型の空洞（キャビティ）は、完成した部品の形状を決定する。
【０００３】
今日一般的に行われている射出成形プロセスは、大量の同一成形品を安価に製造するために用いられる。この場合、射出成形型のコストが高いので、費用対効果のしきい値はようやく数千個で達することが多い。その一方で、射出成形型は数百万個の部品の製造に使用できる。
【０００４】
正確に顧客自身の希望に合わせて個別化された製品に対する需要が増加しているため、単品製造若しくは特別製造が生産においてますます重要な役割を果たしている。
【０００５】
射出成形部品を少数で、特に単品製造（ロットサイズ１）として安価に製造できる方法は、今日まだ知られていない。個別に作成されて１回だけ使用可能な型（使い捨て型）を用いて製造される射出成形部品に対する生産コストは、非常に高い。したがって、そのような場合、射出成形技術の使用は原則として非経済的である。そこで別の製造法が採用されるが、射出成形の特別な利点、特に形状と表面構造のほぼ自由な選択や、達成可能な高精度は実現されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、個別の射出成形部品を安価に製造することを可能にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は独立請求項の主題によって達成される。本発明の有利な構成が従属請求項に記載されている。
【０００８】
方法に関連して以下に説明する利点と構成は、本発明による装置及び主題にも準用され、その逆でもある。
【０００９】
独立請求項の全ての対象に共通の基本的なアイデアは、シェル及びシェルを機械的に補強するシェル補強体を有する特別な射出成形型を使用することであり、その際にシェルは、付加製造法を使用して全体的に又は部分的に個別に作成されていることが好ましい。この射出成形型を使用して射出成形部品が製造される。これに続いて部品の脱型が行われる。射出成形型が２段階構造であるように、脱型も２段階で行われる。この場合、最初に補強材料を融解することによってシェル補強体が除去され、それに続いてシェル材料を溶媒中に溶解することによりシェル又は部分シェルが除去される。射出成形型を作成する段階で本質的なことは、シェル材料は、射出成形材料が溶解しないか、又は非常に溶解しにくい溶媒中で溶解可能であること、及び補強材は射出成形材料より低い融点を持つことである。これにより脱型作業時に射出成形部品が破損しないことが保証される。シェル補強体に使用される材料は融解後に捕集して再利用できる。それにより射出成形型の内側部分、即ちシェルに対してのみその都度新しい材料を使用すればよい。シェルは使用前に補強されるので、シェル自体は最小限の厚さを有していればよい。そのため、シェルの造形に必要とされる材料費は非常にわずかである。その結果、射出成形型、即ち通常非常に高い製造コストを伴う要素を非常に安価に作成できる。
【００１０】
本発明により、前もって個別的に製造されるものがシェル全体であるか又はシェルの一部であるかに応じて、完全に個別化可能な射出成形部品又は部分的に個別化可能な射出成形部品を、簡単で比較的安価に製造することを可能にする技術が提供される。この場合、使い捨て射出成形型を使用すること自体が既にイノベーションである。
【００１１】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、制御装置を備えた付加製造法のための設備を示す。
【図２】図２は、部分的に個別化されたシェルを示しており、左側では部分シェルが分離されており、右側では部分シェルが組み付けられている。
【図３】図３は、完全に個別化されたシェルを示す。
【図４】図４は、射出成形プロセス前の、シェルとシェル補強体とを有する使い捨て型を示す。
【図５】図５は、射出成形プロセス後の、シェルとシェル補強体とを有する使い捨て型を示す。
【図６】図６は、脱型が完了した射出成形部品を示す。
【図７】図７は、射出成形装置及び脱型のための設備を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
全ての図は、本発明を縮尺通りではなく、単に模式的に本質的な構成要素のみ示している。その際に同じ参照番号は同じ又は同等の機能を有する要素に対応している。
【００１４】
以下に説明する方法は、射出成形プロセス用の使い捨て型１の製造に用いられ、当該射出成形プロセスでは射出成形材料２を使用して射出成形部品３が製造される。この方法は、２つの部分ステップを含んでいる。
【００１５】
第１の部分ステップでは、射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル６を可溶性シェル材料４から作成し、又は射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル９の部分７を可溶性シェル材料４から作成し、続いてこの部分シェル７を使用してシェル９の作成が行われる。その際にシェル材料４は、射出成形材料２が溶解しない溶媒３０中で溶解可能である。
【００１６】
第２の部分ステップでは、シェル６、９をほぼ完全に包囲しているシェル補強体１２を可融性補強材料１１から作成し、補強材料１１は射出成形材料２より低い融点を持つ。
【００１７】
この場合、固まったシェル６、９（成形シェル）は、後で射出成形される部品３の外形を画定し、若しくは後で射出成形される部品３を包囲するように画定され造形される。この場合、シェル６の全体、又は少なくとも部分シェル７は個別に、即ち単品製造（ロットサイズ１）で製造される。言い換えれば部品３全体が個別化され、即ち完全に個別化された単一の部品であるか、或いは射出成形により製造される部品３の一部、例えば銘板、商標ラベル等のみが個別に製造され、部品３の残りの部分は同一のままである。
【００１８】
シェル６、９は、全体的に又は部分的に可溶性シェル材料４から造形される。即ちシェル６全体若しくは部分シェル７に使用されるシェル材料４は、好ましくは液状の溶媒３０、例えば水酸化ナトリウム、水等において溶解可能である。溶媒３０は、常に、射出成形材料２が溶解しないか、又はシェル材料４よりも非常に溶解しにくい溶媒である。シェル材料４は溶媒３０中で容易に溶解するように選択されている。同時にシェル材料４は、溶媒３０中で好ましくは完全に又はほぼ完全に溶解するように選択されている。
【００１９】
したがって、常に、シェル６若しくは部分シェル７を造形する際に使用されるシェル材料４と、射出成形部品３を製造するために使用される射出成形材料２からなる、第１の留意すべき材料の組み合わせが存在する。この材料の組み合わせの意味で、数種類のシェル材料４を同一の射出成形材料２と組み合わせることも、同一のシェル材料４を複数の射出成形材料２と組み合わせることもできる。それぞれの組み合わせにおいて協働するこれらの材料２、４は、それらの可溶性に関して互いに調整されている。より正確に言うと、同じ条件下で同一の溶媒３０におけるシェル材料４の可溶性は、使用される射出成形材料２の可溶性よりも非常に高く、好ましくは２倍以上である。シェル材料４の可溶性が射出成形材料２の可溶性の１０倍以上であれば特に有利である。
【００２０】
シェル材料４は、例えば水酸化ナトリウムに可溶のフォトポリマーである。シェル材料４の融点は、有利には射出成形プロセス中の高温に耐えられるほど高い。
【００２１】
部分シェル７のみが作成される場合、この部分シェル７は完全なシェル９の製造に使用される。この目的のために、個別化された部分シェル７は適切な接続手段を用いてベースシェル８（永久金型）と組み合わされる。通常、個別化された部分シェル７は複数回使用可能な標準化されたベースシェル８を補完するものなので、原則としてベースシェル８に部分シェル７を取り付けることによって両シェル要素７、８を組み合わせ、これにより、部分的に個別化された所望の完全なシェル９が得られる。複数の個別化された部分シェル７を作成して、単独で使用するか、又は完全なシェル９を作成するためにベースシェル８と組み合わせて使用するようにしてもよい。
【００２２】
後続のステップで、このようにして作成された完全なシェル６、９にシェル補強体１２が設けられる。シェル補強体１２を作成した後、シェル補強体１２は好ましくはシェル６、９の外側１３に当接するので、シェル６、９は機械的に補強される。言い換えればシェル６、９はシェル補強体１２によって実質的に完全に包囲される。使用される補強材料１１は可融性であり、即ち、所定の温度（融解温度）を超えると融解する。
【００２３】
シェル補強体１２を作成するために使用される可融性補強材料１１は、射出成形材料２より低い温度で融解する。言い換えれば、補強材料１１は射出成形材料２より融点が低く、低い温度で融解する。したがって、融点が高い射出成形材料２から製造された射出成形部品３は、脱型の際に作用を受けないので損傷を被ることはない。プロセス信頼性の理由から、補強材料１１は、所定の低い温度に達したら完全に又はほぼ完全に溶けるように選択されている。
【００２４】
したがって、常に、シェル補強体１２の造形に使用される補強材料１１と、射出成形プロセスで使用される射出成形材料２とからなる、第２の留意すべき材料の組み合わせが存在する。この材料の組み合わせの意味で、数種類の補強材料１１を同一の射出成形材料２と組み合わせることもでき、同一の補強材料１１を複数の射出成形材料２と組み合わせることもできる。それぞれ組み合わせにおいて協働するこれらの材料２、１１は、それらの融点に関して互いに調整されている。より正確に言うと、補強材料１１の融解温度は、常に射出成形材料２の融解温度よりかなり低い、好ましくは少なくとも５ケルビン低い。補強材料１１の融解温度が射出成形材料２の融解温度より少なくとも３０ケルビン低いと特に有利である。
【００２５】
例えば、補強材料１１はウッドメタル又は類似の低融点の材料である。ウッドメタルは約６０℃で融解するビスマス合金である。したがって、それを溶かすのにお湯でも十分である。
【００２６】
シェル補強体１２の作成に使用される補強材は再利用可能であることが好ましい。即ち、部品３の脱型中にシェル補強体１２が溶けた後で、補強材料１１を完全に又は少なくともほぼ完全に別のシェル補強体１２の作成に再利用できる。
【００２７】
本発明の好適な実施形態によれば、シェル６若しくは部分シェル７の造形は付加製造法によって行われる。
【００２８】
シェル６若しくは部分シェル７の作成は、好ましくは付加製造法により、特に造形材料４の層が連続的に上下に重ねて付けられる積層造形法によって行われ、それぞれ次の層が付けられる前に、製造されるシェル６、７の断面に対応する各層の箇所が、例えば放射源を用いて粉末状の層原料４を局所的に加熱することによって選択的に固化される。積層造形法の原理に基づいた様々な付加製造法とそれらを実施するための設備１４は、例えばステレオリソグラフィー、選択的レーザー溶融法、選択的マスク焼結等の先行技術より知られている。
【００２９】
このような付加的な造形法は、特に複雑な部品形状で有利である。何故なら、シェル６若しくは部分シェル７の作成は従来の方法（フライス加工等）では不可能であるか、非常に大きい製造コストをかけた場合のみ可能だからである。
【００３０】
本発明の好適な実施形態によれば、使い捨て型１を製造するための方法は、シェル６若しくは部分シェル７を定義するデータモデル１５を事前に作成すること及び／又はシェル６若しくは部分シェル７を作成するための設備１４を制御するための制御データ１６を、シェル６若しくは部分シェル７を定義するデータモデル１５に基づいて作成することを含む。
【００３１】
シェル６若しくは部分シェル７の付加製造のための設備１４、特に積層造形設備を制御するために制御データ１６が使用される。これらの制御データ１６は、製造されるシェル６若しくは部分シェル７を記述するためのデータモデル１５を含み、若しくはそのようなデータモデル１５を使用して生成される。データモデル１５及び／又は制御データ１６の作成は、好ましくはコンピュータ支援により、設備１４と接続された又は接続可能な制御ユニット１７において適切なソフトウェアを使用して、製造される射出成形部品３の形状及びその他の特性を記述する目標データに基づいて完全自動的又は部分自動的に行われる。
【００３２】
コンピュータプログラム１８により、場合によっては測定データ又はセンサデータを使用して事前に生成されたデータモデル１５を用いて、好ましくは積層造形設備１４の制御ユニット１７において、積層造形設備１４を制御するための制御データが生成される。これらの制御データ１６を使用して制御される積層造形設備１４は、積層造形法を実施してデータモデル１５によって記述されるシェル部品６、７を生成する。
【００３３】
この場合、データモデル１５及び／又は制御データ１６は、選択された造形法にかかわらず使用できる普遍的に使用可能な標準化されたデータフォーマットにすることが有利である。
【００３４】
本発明の好適な実施形態によれば、シェル補強体１２の作成は、シェル６、９を包囲するように補強材１１を注入することによって行われる。
【００３５】
シェル補強体１２の作成は、好ましくはシェル６、９から空間的に分離させずに、完成したシェル６、９に直接接触させて、即ちシェル６、９を包囲若しくは封入するように行われる。本発明の好適な実施形態において、シェル補強体１２の作成は、完成したシェル６、９を液体補強材１１で包囲することによって行われる。
【００３６】
補強材１１はシェル６、９が配置されている受け入れ容器２１に充填され、受け入れ容器２１は好ましくは射出成形プロセスの実施に適した射出成形装置２２に挿入可能であると、特に有利である。
【００３７】
シェル６、９を包囲するように補強材１１を注入することは、シェル６、９が例えば円筒形の容器２１に配置され、この容器２１に（高温の）液体補強材１１を充填することによって行われる。その際に、シェル６、９が補強材１１で完全に覆われるように、容器２１が十分に充満されることが好ましい。
【００３８】
そのような受け入れ容器２１は、射出成形カートリッジの形態となっており、完成した射出成形型１の取り扱いを簡単にする。このようにして製造されたカートリッジ２１は、簡単で安価に保管、輸送でき、及び射出成形装置２２に挿入し、若しくは再び射出成形装置２２から取り外すことができる。言い換えれば、受け入れ容器２１は、射出成形装置２２のための簡単に取り扱える交換可能若しくは取替可能な部品として構成されているのが好ましい。
【００３９】
受け入れ容器２１を使用することが好ましく、これは安定性の理由から必要である。シェル補強体が十分頑丈に形成されていれば、補強材料１１は固化した後では受け入れ容器２１なしでも射出圧力を吸収若しくは耐えるのに十分安定しているであろう。したがって、カートリッジ２１の内部で射出成形型１を使用することは必ずしも必要ない。外形が受け入れ容器２１の形状に依存する完成した使い捨て型１は、別の方法で、特にカートリッジ２１なしで射出成形装置２２に組み入れることもできる。しかしながら、方法の進行のためには、シェル補強体１２を付けることによって射出成形型１が内部に形成された受け入れ容器２１が、同時に射出成形プロセスに使用される、即ち、射出成形型１がもはや受け入れ容器２１から取り出されず、射出成形プロセスが完了するまでその中に残っていると有利である。
【００４０】
以下に説明する装置は、射出成形プロセス用の使い捨て型１の製造に用いられ、その射出成形プロセスでは射出成形材料２を使用して射出成形部品３が、特に上述した方法で製造される。
【００４１】
装置は、射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル６を可溶性シェル材料４から作成するための手段１４、１５、１６、１７、１８を含んでいる。或いは、装置は、射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル９の部分７を可溶性シェル材料４から作成するための手段１４、１５、１６、１７、１８、及びこの部分シェル７を使用してシェル９を作成するための手段を含んでいる。いずれの場合も、手段４１、１５、１６、１７、１８は、シェル６、７の作成に使用されるシェル材料４は、射出成形材料２が溶解しないか、非常に溶解しにくい溶媒３０中で溶解可能であるように形成されている。
【００４２】
更に装置は、シェル６、９をほぼ完全に包囲するシェル補強体１２を、融解可能な補強材料１１から作成するための手段を含んでおり、この補強材料１１は射出成形材料２よりも低い融点を持っている。
【００４３】
以下に、射出成形材料２を使用して射出成形部品３を製造する射出成形プロセス用の使い捨て型１について説明する。この場合、使い捨て型１は上述した方法で、或いは上述した装置を用いて製造されることが好ましい。
【００４４】
使い捨て型１は、シェル６、９と、シェル６、９をほぼ完全に包囲しているシェル補強体１２とを含んでおり、シェル６、９は全体的に又は部分的に可溶性シェル材料４からなり、このシェル材料４は射出成形材料２が溶解しない溶媒３０中で溶解可能であり、シェル補強体１２は、射出成形材料２より低い融点を持つ融解可能な補強材料１１からなる。
【００４５】
本発明の特に単純な実施形態では、使い捨て型１（使い捨て金型）は専らシェル６、９とシェル補強体１２からなる。
【００４６】
本発明の好適な実施形態によれば、シェル６又は部分シェル７の壁の厚さは０．０２５〜３０ｍｍである。特に好ましくは壁の厚さは０．１〜２ｍｍである。
【００４７】
シェル６、７は比較的薄い。シェル壁２３の厚さ（シェルの厚さ）は最小限であるのが望ましい。壁の厚さは、シェル６、７がそれ自体で安定している大きさに設計されている。更に、壁の厚さは、損傷を受けることなくシェル補強体１２の取り付けに耐え、特にシェル６、７をシェル補強体１２で包囲する際の圧力に耐えるように選択されている。更に壁の厚さは、シェル６、７が自立できるように選択されている。但し、射出成形プロセスに必要とされるシェル６、７の機械的強度は、シェル６、９をシェル補強体１２で包囲することによって初めて達成される。
【００４８】
シェル壁２３の厚さが小さいことから、個別に製造されるシェル６若しくは部分シェル７のために必要な材料が比較的少ない。その結果、射出成形型１の製造コストは比較的低い。再利用可能な補強材料１１（下記参照）に関連して、部品３の製造コストは他の製造方法と比較して少ないが、部品３を脱型する際に、射出成形型１（シェル補強体１２とシェル６若しくは部分シェル７）が完全に又は少なくとも部分的に破壊される。即ち、射出成形型１に関しては常に使い捨て型であり、言い換えればロットサイズは常に１である。
【００４９】
シェル６、７の壁の厚さが小さいため、部品３を脱型する際にシェル材料４を急速に溶解することができる。
【００５０】
本発明の好適な実施形態によれば、シェル６は一つの部分からなる。
【００５１】
部分シェル７だけでなく完全なシェル６が個別に作成される場合、この完全なシェル６は、好ましくは一体的に作られる。
【００５２】
これに対し部分シェル７のみが作成される場合は、シェル９全体は上述したように複数部分から形成されている。この場合は、例えばシェル９を補強材料１１で包囲することによってシェル９を補強する前に、事前に個別に製作され部分シェル７等をベースシェル８に挿入することができる。
【００５３】
本発明の好適な実施形態によれば、シェル６、９は少なくとも１つの開口部を有する。
【００５４】
シェル６、９は、少なくとも１つの開口部２４、すなわち後で湯口として用いられる開口部を有しており、射出成形プロセスではこの開口部を通して溶融材料２が射出成形型１の成形空洞５に高圧で圧入される。開口部２４は、シェル製造時に同時に作成されることが好ましい。しかしまた開口部２４は、シェル製造後でシェル補強体１２を取り付ける前の中間ステップで、例えば穴あけ又はフライス加工によって設けることもできる。
【００５５】
シェル６、９は、複数の、特に２つの開口部、即ち湯口用の開口部２４に加えて排気用の開口部２５、特に射出成形プロセス中にシェル６、９の排気のためにシェル６、９に設けることができる通気路２６のための開口部２５を有してよい。
【００５６】
しかし、射出成形プロセスの前にシェル６、９の内部５に真空を生成するための真空路用に別の開口部２５を使用できる。それにより射出成形の際に充填作業のプロセスの信頼性を高めることができる。
【００５７】
本発明はまた、特に上述した射出成形プロセスによって射出成形部品３を製造するための使い捨て型１に関する。
【００５８】
以下に説明する方法は、射出成形プロセスによって射出成形部品３を製造するために用いられる。その際に、上述した方法又は上述した装置を使用して製造された使い捨て型１を使用するのが好ましい。
【００５９】
この方法は、射出成形材料２からなる成形材を使い捨て型１に射出注入することによって射出成形部品３を作成することと、射出成形部品３を脱型することとを含み、この場合に脱型は、補強材料１１を融解させてシェル補強体１２を除去することも、シェル材料４を溶媒３０に溶解させてシェル６若しくは部分シェル７を除去することも含む。
【００６０】
これは「狭義の」射出成形法である。広い意味では方法全体は上述した使い捨て型１の製造も含む。
【００６１】
射出成形部品３を射出成形材料２から作成することは、補強シェルによって形成された射出成形型１に成形材を射出注入することによって行われる。
【００６２】
使用される射出成形材料２は、補強材料１１より高い融点を持ち、シェル材料４の溶媒３０には溶解しないか、はるかに溶解しにくい。
【００６３】
射出成形部品３の脱型は、一方では、シェル補強体１２の除去、即ち射出成形材料２の融点を下回る温度で補強材料１１を融解させることによって行われる。この目的のために、シェル補強体１２の熱処理が実行される。この場合、当業者によく知られている種々の熱処理又はシェル補強体１２への熱供給を適用することができる。
【００６４】
脱型は、他方では、シェル６若しくは部分シェル７を除去することにより、即ち射出成形材料２が溶解しないか、はるかに溶解しにくい溶媒３０中でシェル材料４を溶解させることによって行われる。この目的のために、シェル補強体１２から取り出されたシェル６、９を溶媒浴に浸漬する。シェル材料１１を溶解させる溶媒３０を提供するための他の様々な可能性は、当業者によく知られており、シェル６、９に適用できる。
【００６５】
個別化された部分シェル７のみが使用される場合は、この部分シェルを溶解させ、残りの、好ましくは古典的な永久金型として設計されたベースシェル８を開いて射出成形部品３を取り出す。この場合、単に部分的に個別化されたシェル９は補強材料１１によって完全に包囲される必要はない。個別化された部分シェル７があるシェル９の領域にのみ、シェル補強体１２を設ければ十分である。それに対応して脱型の際にはシェル補強体１２及び部分シェル７の融解と溶解もシェル９のこの領域のみで行われればよい。言い換えれば、脱型作業は、シェル補強体１２の適用と同様に、局所的に部分シェルの領域に限定できるのである。
【００６６】
脱型は、好ましくは射出成形装置２２とは分離された設備２８で行われる。このために、好ましくは射出成形カートリッジ２１又は別様に形成された容器の内部２９にある射出成形部品３が射出成形装置２２から取り出されて、脱型及び／又は後処理のための設備２８に供給される。
【００６７】
その後、脱型後に得られた射出成形部品３は完成した部品として使用でき、又は複数部分から成る複合部品を作成するためのコンポーネントとして用いられる。
【００６８】
非常に単純な場合に、脱型はお湯の中で行われる。その際にお湯は最初は融解エネルギーをシェル補強体１２に伝達し、それによって補強材料１１を融解させるための熱媒体として働き、続いてシェル材料４を溶解させるための溶媒３０として働く。
【００６９】
本発明の好適な実施形態によれば、射出成形部品３の脱型中に融解したシェル補強体１２の補強材料１１は、別の使い捨て型１を製造する際にシェル補強体１２を作成するために少なくとも部分的に再利用される。
【００７０】
この場合、必要に応じて中間ステップで材料を精製した後、融解した補強材料１１の全部又はほぼ全部が再利用されることが好ましい。
【００７１】
以下に説明する装置は、上記の使い捨て型１を使用する射出成形プロセスによって射出成形部品３を製造するのに用いられる。
【００７２】
この装置は、射出成形部品３を作成するために、使い捨て型１に射出成形材料２からなる成形材を射出注入するための手段２２を含む。更に装置は、補強材料１１の融解によってシェル補強体１２を除去するための手段２８と、射出成形部品３を脱型するために溶媒３０中でシェル材料４を溶解させてシェル６若しくは部分シェル７を除去するための手段２８を含む。
【００７３】
手段２２、２８は、互いに分離された設備において実現されてよい。特に脱型のための手段２８は射出成形装置２２から空間的に分離して配置することができる。脱型を実行するために加熱された溶媒３０を入れた浸漬浴３１は、例えば射出成形装置２２に隣接する空間に配置されてよい。脱型は、射出成形プロセスと空間的に分離されているだけでなく、長い時間間隔を置いて行うことができる。
【００７４】
最後に、本発明は上述した方法、又は上記の装置で製造される射出成形部品３にも関する。
【００７５】
本発明は更に、射出成形プロセスにより射出成形部品３を製造するための射出成形装置２２であって、使い捨て型、特に上述した使い捨て型１を交換しながら受け入れるように構成された射出成形装置２２に関する。このような（迅速）交換システムは、上述したカートリッジ２１を用いて実現するのが特に有利であり、特にカートリッジ２１が規格化された寸法を有するのが有利である。但しこのことは、補強材料１１に使用する材料を最小化するために、様々な標準サイズのカートリッジ２１が存在することを排除するものではなく、この目的のために射出成形装置２２の交換システムは、カートリッジ２１のために種々の大きさの受け入れ装置を提供できる。
【００７６】
更に、本発明は、射出成形プロセスによって製造された射出成形部品３を上記の使い捨て型１から脱型するための方法にも関し、シェル補強体１２は補強材料１１の融解によって除去され、シェル６若しくは部分シェル７はシェル材料４が溶媒３０中で溶解することにより除去される。
【００７７】
以下にサイクル全体のプロセスステップを掲げる。
−シェル６若しくは部分シェル７を画定するデータモデル１５を作成すること、及び／又はシェル６若しくは部分シェル７を画定するデータモデル１５に基づいてシェル６若しくは部分シェル７を作成するための設備１４を制御するための制御データ１６を作成すること、
−射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル６を可溶性シェル材料４から付加製造法によって作成すること、又は射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル９の部分７を可溶性シェル材料４から付加製造法によって作成し、その部分シェル７を使用してシェル９を作成すること、
−シェル６、９をほぼ完全に包囲するシェル補強体１２を射出成形材料２よりも低い融点を持つ可融性補強材料１１から作成し、
−射出成形材料２からなる成形材を使い捨て型１に射出注入することにより射出成形部品３を作成すること、
−シェル補強材料１１を融解させてシェル補強体１２を除去し、シェル材料４を溶媒３０に溶解させてシェル６若しくは部分シェル７を除去することにより、射出成形部品３を脱型すること、
−射出成形部品３の脱型中に融解したシェル補強体１２の補強材料３を、別の使い捨て型１を製造する際にシェル補強体１２を作成するために少なくとも部分的に再利用すること。
【００７８】
要約すると、本発明は、使い捨て型１内で射出成形部品３を製造することに関する。個別の射出成形部品３を安価に製造するために、２要素（シェル６、７、及びシェル補強体１２）から造形された射出成形型１の使用が提案される。射出成形型１の両要素は、特定の材料特性（可溶性と融解温度）を備えなければならない材料から製造されている。これらの材料４、１１の選択は、使用される射出成形材料２の材料特性に依存する。当業者は、上記以外にも、上記の要件と射出成形技術への適性を考慮して適切な材料と材料の組み合わせを選択できる。
【００７９】
本発明による方法の一部は、コンピュータを用いて実行できる。これはとりわけ射出成形型１を生成する方法、特にシェル６若しくは部分シェル７を記述するためのデータレコード１５の生成、並びに制御データ１６の生成に関する。更に、これは射出成形型１を製造するための付加製造設備１４の制御、並びに射出成形部品３を生成する射出成形プロセスを実行するための射出成形装置２２の制御に関する。本発明による方法を実行するのに適している装置は、適切なコンピュータプログラムを実装することによって実質的に実現できる。
【００８０】
上記の説明、以下の請求項及び図面に示された全ての特徴は単独でも、互いに任意に組み合わせても本発明にとって本質的であり得る。
【符号の説明】
【００８１】
１    射出成形型、使い捨て型
２    射出成形材、射出成形材料
３    射出成形部品
４    シェル材料
５    キャビティ、空洞
６    完全に個別化されたシェル
７    個別化された部分シェル
８    標準化されたベースシェル
９    部分的に個別化されたシェル
１０  （空き番号）
１１  補強材、補強材料
１２  シェル補強体
１３  シェル外側
１４  付加製造設備
１５  データモデル
１６  制御データ
１７  制御ユニット、計算ユニット
１８  コンピュータプログラム
１９  （空き番号）
２０  （空き番号）
２１  受け入れ容器、カートリッジ
２２  射出成形装置
２３  シェル壁
２４  開口部、湯口
２５  開口部、排気口
２６  排気路
２７  （空き番号）
２８  脱型設備
２９  容器内部
３０  溶媒
３１  お湯の浸漬浴
【図１】
2020097223.tif 000003
【図２】
2020097223.tif 000004
【図３】
2020097223.tif 000005
【図４】
2020097223.tif 000006
【図５】
2020097223.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020097223.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月25日(2020.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
装置は、射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル６を可溶性シェル材料４から作成するための手段１４、１５、１６、１７、１８を含んでいる。或いは、装置は、射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル９の部分７を可溶性シェル材料４から作成するための手段１４、１５、１６、１７、１８、及びこの部分シェル７を使用してシェル９を作成するための手段を含んでいる。いずれの場合も、手段１４、１５、１６、１７、１８は、シェル６、７の作成に使用されるシェル材料４は、射出成形材料２が溶解しないか、非常に溶解しにくい溶媒３０中で溶解可能であるように形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
以下にサイクル全体のプロセスステップを掲げる。
−シェル６若しくは部分シェル７を画定するデータモデル１５を作成すること、及び／又はシェル６若しくは部分シェル７を画定するデータモデル１５に基づいてシェル６若しくは部分シェル７を作成するための設備１４を制御するための制御データ１６を作成すること、
−射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル６を可溶性シェル材料４から付加製造法によって作成すること、又は射出成形部品３のためのキャビティ５を形成するシェル９の部分７を可溶性シェル材料４から付加製造法によって作成し、その部分シェル７を使用してシェル９を作成すること、
−シェル６、９をほぼ完全に包囲するシェル補強体１２を射出成形材料２よりも低い融点を持つ可融性補強材料１１から作成し、
−射出成形材料２からなる成形材を使い捨て型１に射出注入することにより射出成形部品３を作成すること、
−シェル補強材料１１を融解させてシェル補強体１２を除去し、シェル材料４を溶媒３０に溶解させてシェル６若しくは部分シェル７を除去することにより、射出成形部品３を脱型すること、
−射出成形部品３の脱型中に融解したシェル補強体１２の補強材料１１を、別の使い捨て型１を製造する際にシェル補強体１２を作成するために少なくとも部分的に再利用すること。
【外国語明細書】
2020097223000001.pdf