(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属用セラミックフィルターを製造する方法であって、
溶融金属から混入物質を捕獲するように構成される幾何学的形状を有する複数の三次元相互接続流路を有するフィルターメッシュの形状を電子的に決定する工程を備え、
前記相互接続流路は、複数のセラミックリガメントによって形成される複数の孔の形態であり、
前記電子的に決定する工程は、設計され電子的に決定された前記相互接続流路の、大きさを含む幾何学的形状と、設計され電子的に決定された前記相互接続流路の曲がりと、を用いて、フィルターメッシュの態様を制御する工程を備え、
前記電子的に決定する工程は、前記フィルターメッシュによって作られるべき所定の溶融金属の速度に応じて、前記セラミックリガメントの厚みを電子的に決定する工程を備え、
前記方法は、さらに、
重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、前記フィルターメッシュを自由形状製作する工程と、
前記フィルターメッシュを焼結する工程と
を備えた方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記セラミックリガメントの厚みを決定する工程は、前記フィルターメッシュ中の前記セラミックリガメントの最小厚みを決定する工程をさらに備え、
前記最小厚みは、前記溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される
方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記溶融金属を受け入れる働きをする第１の開口と、前記溶融金属を排出するための第２の開口と、を有するように、前記複数の相互接続流路と一体的に形成されるシェルの前記形状を決定する工程をさらに備える、方法。
【請求項４】
フィルターメッシュを製造し、該製造されたフィルターメッシュを使用して溶融金属をろ過する方法であって、
前記溶融金属のろ過に関連する負荷および温度に耐え、前記溶融金属から混入物質を捕獲する働きをする幾何学的形状を有するフィルターメッシュの形状を電子的に決定する工程を備え、
前記フィルターメッシュは、ろ過中に前記溶融金属が流れる複数の相互接続流路を備え、
前記相互接続流路は、複数のセラミックリガメントによって形成される複数の孔の形態であり、
前記電子的に決定する工程は、前記孔および前記セラミックリガメントのうちの少なくとも一部の前記幾何学的形状のバリエーションを電子的に決定する工程を備え、
前記相互接続流路の大きさ、形状および数は、前記溶融金属が前記フィルターメッシュを通って流れる際に前記溶融金属中の混入物質を捕獲するように、設計され電子的に決定され、
前記方法は、さらに、
光重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、前記決定されたフィルターメッシュを製作するためにステレオリソグラフィー装置を操作する工程と、
前記フィルターメッシュを焼結する工程と、
前記フィルターメッシュを通して前記溶融金属を注ぐ工程と
を備える方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記複数の相互接続流路は、固体マトリクス中の複数の交差する穴によって形状が決定される、方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、
前記複数の相互接続流路は、流路を有し、該流路は、該流路の長さに沿って変化するサイズを有する、方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、
前記セラミックリガメントの最小厚みを電子的に決定する工程をさらに備え、
前記最小厚みは、前記溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される、方法。
【請求項８】
請求項４に記載の方法であって、
前記フィルターメッシュの異方性収縮を制御する工程をさらに備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターに関し、より詳しくは、溶融金属をろ過するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体、例えば、溶融金属をろ過するためのろ過システムは、依然として関心領域となっている。いくつかの既存のシステムは、ある種の用途に関して、さまざまな短所、欠点、および不利な点を有する。したがって、この技術分野でのさらなる提案の必要性が依然として残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本出願は、２００９年１２月３０日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６１／２９１，０４２号の利益を主張する。
【０００４】
本発明の一実施形態は、独自のフィルターおよびそれを製造するための方法である。別の実施形態は、金属性物体を鋳造するための独自のシステムである。別の実施形態は、溶融金属をろ過する独自の方法である。他の実施形態は、溶融金属をろ過するための装置、システム、デバイス、ハードウェア、方法、および、それらの組合せを含む。本出願のさらなる実施形態、形態、特徴、態様、利益および利点は、本出願とともに提供される説明および図から明らかとなろう。本発明は、以下の形態としても実現可能である。
［形態１］
溶融金属用セラミックフィルターを製造する方法であって、
溶融金属から混入物質を捕獲するように構成される幾何学的形状を有する複数の三次元相互接続流路を有するフィルターメッシュの仕様を決定する工程と、
重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、前記フィルターメッシュを自由形状製作する工程と、
前記フィルターメッシュを焼結する工程と
を備えた方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記フィルターメッシュ中の最小厚みを決定する工程をさらに備え、
前記最小厚みは、前記溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される
方法。
［形態３］
形態１に記載の方法であって、
前記溶融金属の流速を制御するように前記複数の相互接続流路の仕様を決定する工程をさらに備える、方法。
［形態４］
形態１に記載の方法であって、
前記複数の相互接続流路の周囲に配置される一体的なシェルの仕様を決定する工程をさらに備える、方法。
［形態５］
形態４に記載の方法であって、
前記溶融金属を受け入れる働きをする第１の開口と、前記溶融金属を排出する働きをする第２の開口とを有するように前記シェルの仕様を決定する工程をさらに備える、方法。
［形態６］
形態１に記載の方法であって、
前記重合可能なセラミック充填樹脂は、アルミナを含有する、方法。
［形態７］
溶融金属をろ過する方法であって、
前記溶融金属のろ過に関連する負荷および温度に耐え、前記溶融金属から混入物質を捕獲する働きをする幾何学的形状を有するフィルターメッシュの仕様を決定する工程と、
光重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、前記決定されたフィルターメッシュを製作するためにステレオリソグラフィー装置を操作する工程と、
前記フィルターメッシュを焼結する工程と、
前記フィルターメッシュを通して前記溶融金属を注ぐ工程と
を備える方法。
［形態８］
形態７に記載の方法であって、
前記フィルターメッシュは、複数の相互接続流路を有する、方法。
［形態９］
形態８に記載の方法であって、
前記複数の相互接続流路は、固体マトリクス中の複数の交差する穴によって仕様が決定される、方法。
［形態１０］
形態８に記載の方法であって、
前記複数の相互接続流路は、自身の長さに従って異なるサイズを有する流路を有する、方法。
［形態１１］
形態７に記載の方法であって、
前記フィルターメッシュは、複数のセラミックリガメントおよび複数の孔によって仕様が決定される、方法。
［形態１２］
形態１１に記載の方法であって、
最小リガメント厚みを決定する工程をさらに備える、方法。
［形態１３］
形態１２に記載の方法であって、
前記最小リガメント厚みは、前記溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される、方法。
［形態１４］
形態１１に記載の方法であって、
異方性収縮を制御する工程をさらに備える、方法。
［形態１５］
溶融金属から金属性物体を鋳造するためのシステムであって、
少なくとも１つのるつぼおよび鋳型と、
前記溶融金属を受け入れ、前記金属性物体を形成する前記モールド中の１つまたは複数のキャビティに前記溶融金属が入るより前に、前記溶融金属から不純物を捕獲する働きをするセラミックフィルターと
を備え、
前記セラミックフィルターは、前記溶融金属から混入物質を除去する働きをする、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュを有する
システム。
［形態１６］
形態１５に記載の方法であって、
光重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、前記電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュを製作する働きをするステレオリソグラフィーシステムをさらに備える、方法。
［形態１７］
形態１６に記載のシステムであって、
前記電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュの電子的決定に基づいて前記セラミックフィルターを形成するように前記ステレオリソグラフィーシステムを管理するためのプログラム命令を実行するように構成されるコントローラをさらに備える、システム。
［形態１８］
形態１５に記載のシステムであって、
前記電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュは、前記溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように構成される、システム。
［形態１９］
形態１５に記載のシステムであって、
前記電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュの周囲に配置される一体的なシェルをさらに備える、システム。
［形態２０］
形態１９に記載のシステムであって、
前記シェルは、前記溶融金属を受け入れる働きをする第１の開口と、前記溶融金属を排出する働きをする第２の開口とを有する、システム。
【０００５】
本明細書の説明は、添付する図面を参照してなされ、そこでは、同様の参照数字が、いくつかの図全体にわたって同様の部分を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態による金属性物体を鋳造するためのシステムの非限定的な例を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるセラミックフィルターの自由形状製作のためのステレオリソグラフィーシステムの非限定的な例を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるセラミックフィルターの非限定的な例を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態によるフィルターメッシュの相互接続流路の非限定的な例を描写する図である。
【図５】本発明の実施形態によるフィルターメッシュの相互接続流路の非限定的な例を描写する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の原理の理解を促進するために、次に、図面で例示される実施形態が参照されることになり、特定の用語が、それらを説明するために使用されることになる。とはいえ、本発明の若干の実施形態の例示および説明によって、本発明の範囲が限定を受けることは意図されていないと理解されよう。加えて、例示されかつ／または説明される、１つまたは複数の実施形態の任意の変更形態および／または変形形態は、本発明の範囲内にあるとみなされる。さらに、本明細書で例示されかつ／または説明されるような、本発明が関連する当業者が通常想到することになるような、本発明の原理のそのような他の応用も、本発明の範囲内にあるとみなされる。
【０００８】
鋳造プロセス、例えば、インベストメント（焼き流し）鋳造および他の鋳造プロセスは、液体（しばしば、金属）を成形キャビティ内に流し込み、その後、その液体をキャビティの形状に凝固させることによって、部品を作製する。多くの場合、液体（または、溶融金属）は、その中に非液状混入物質の形で不純物を有することもある。そのような混入物質または含有物は、もしそれらが鋳造物に入り込んだならば、許容できない欠陥をもたらすこともある。液体を効果的にろ過すれば、プロセス収率の著しい改善をもたらすことができる。しかしながら、従来の製造技術は、典型的には、良好なろ過に求められる複雑な経路を形成することができない。さらに複雑なことは、大部分の溶融金属のろ過は、セラミックフィルターを必要とし、セラミックは、溶融金属をろ過するのに必要とされる複雑な微細形状に形成するのが困難なことである。
【０００９】
大量のポリスチレンフォーム球体にセラミックスラリを含浸させ、その後、ポリスチレンフォームを燃やし尽くしながらセラミックスラリを焼成することによって、セラミックフィルターを製造することが可能なこともあるが、そのような製造ルートは、その中のセラミックリガメント（ｌｉｇａｍｅｎｔ）が変断面を有する部品をもたらす。特に、球体が接触していた、または、近接していた箇所では、焼成セラミックは、極端に薄くなることもある。これらの薄い部位は、もろいこともあり、インベストメント鋳造条件の下では、折れて取れることもあり、それによってフィルターそれ自体が含有物源になる原因となる。微細な孔径が得られる可能性がある別の技術は、セラミックまたはポリマー粒子を詰め込んで、空孔で作られたフィルターを得ることであってもよい。しかしながら、この手法は、フィルターが粒子で満たされるので、フィルターの大きな体積を使用できないままにすることになる。本発明者は、本発明の一態様において、設計され、また、電子的に仕様が決定された幾何学的形状（例えば、ろ過されるべき溶融金属の１つまたは複数の流路の穴径および曲がりを決定することを含む）を介して、フィルターのいくつかの、または、すべての側面を制御することによって、そのような問題を解決する。
【００１０】
次に、図面、特に図１を参照すると、本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン部品などの金属性物体を鋳造するためのシステム１０の非限定的な例が、概略的に示される。一形態では、システム１０は、るつぼ１２、溶融金属１６をろ過するためのセラミックフィルター１４および鋳型１８を備える。一形態では、るつぼ１２は、金属を溶融させるために使用される別のるつぼから鋳型１８に溶融金属１６を移送する働きをする移送るつぼである。別の形態では、るつぼ１２は、金属を溶融させるためと、溶融金属を鋳型１８に移送するためと、の両方に使用される。一形態では、金属は、翼または静的構造用部品などの鋳造ガスタービンエンジン部品を作る際に用いられる合金である。ガスタービンエンジン部品は、ニッケル基超合金、アルミニウム合金、および／または、チタン合金などの１つまたは複数の合金で形成されてもよい。
【００１１】
セラミックフィルター１４は、溶融金属１６を受け入れ、そうしなければ鋳造金属性物体中で含有物を形成する可能性がある不純物を捕獲し、溶融金属１６を排出する働きをする。特に、フィルター１４は、溶融金属１６が、鋳造金属性物体を画定する鋳型１８中の１つまたは複数のキャビティに入るより前に、溶融金属１６から不純物を捕獲する働きをする。本明細書で検討される、セラミックフィルター１４を形成するために使用されるセラミック材料は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、イットリア、マグネシア、および、それらの混合物を含むが、それらに限定はされない。一形態では、フィルター１４は、るつぼ１２および鋳型１８の両方と別体に形成される。他の実施形態では、フィルター１４は、るつぼ１２および鋳型１８の一方または両方と一体的に形成されてもよい。一形態では、フィルター１４は、るつぼ１２の一部分に適合される。他の実施形態では、フィルター１４は、鋳型１８の一部分に適合されてもよく、さもなければ、溶融金属１６をるつぼ１２から受け入れるのに適し、鋳型１８中に受け入れるために溶融金属１６を排出するのに適した、配列で配置されてもよい。
【００１２】
鋳型１８は、鋳造金属性物体の内部および／または外部の幾何学的形状を画定する室および／または流路などの、１つまたは複数の内部のキャビティ２０を有する。一形態では、キャビティ２０の１つまたは複数は、セラミックコア（図示されず）などのコアによって少なくとも部分的に形成される。鋳型１８は、また、例えば、溶融金属の流れを調整するため、溶融金属でキャビティ２０を適切に充填することを確実に行うのに役立つため、および、鋳型１８のさまざまな部分での溶融金属１６の凝固中の収縮を調整するように溶融金属１６をバックフィルするために、１つまたは複数のゲートおよび押し湯を含んでもよい。鋳型１８は、ろ過された溶融金属１６を受け入れ、鋳造金属性物体を形成する働きをする。
【００１３】
一形態では、システム１０は、また、電子的モデル２４に基づいてセラミックフィルター１４を製作する働きをするステレオリソグラフィーシステム２２も備える。一形態では、ステレオリソグラフィーシステム２２は、素地の形でセラミックフィルター１４を形成する働きをし、それは、フィルターとして使用する前に焼結される。フィルター１４は、例えば、ＳＴＬ（.stl）ファイルの形で電子的モデル２４を生成するために、例えば、市販のステレオリソグラフィーコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを使用して、電子的に仕様が決定される。電子的モデル２４は、システム２２に供給され、それは、フィルター１４を製作する。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の実施形態によるセラミックフィルター１４の自由形状製作のためのステレオリソグラフィーシステム２２の非限定的な例が、概略的に示される。一形態では、システム２２は、選択的レーザー有効化（ＳＬＡ）ステレオリソグラフィーシステムである。選択的レーザー有効化は、あるエネルギー線量にさらされるときに凝固する樹脂を利用するステレオリソグラフィープロセスに基づいている。本出願は、一般に、ＳＬＡステレオリソグラフィーシステムに関して述べられることになるが、それは、フラッシュ硬化システムおよび他の形の走査硬化システムなどの、他のステレオリソグラフィーシステムに同等に適用可能である。
【００１５】
システム２２は、複数の層で形成される三次元セラミック部品として、電子的モデル２４からセラミックフィルター１４を作る働きをし、その層のいくつかは、層２６，２８，３０，３２とラベル付けされる。一形態では、ステレオリソグラフィーシステム２２は、樹脂収容容器３６中に配置されるセラミック充填樹脂３４と、高さ変更部材３８と、レーザー源４０と、高さ変更部材３８の各位置でレーザービーム４４を走査する働きをする走査デバイス４２と、コントローラ４６を用いる。
【００１６】
樹脂収容容器３６は、セラミックフィルター１４が製作される量のセラミック充填樹脂３４で満たされる。一形態では、セラミック充填樹脂３４は、光重合可能な１つまたは複数のモノマー、および／または、１つまたは複数のオリゴマーと混合されたセラミック粒子の形でフィルター１４を作るために使用されるセラミック材料を含む。本出願は、１つまたは複数のオリゴマー樹脂単独での、または、モノマー樹脂と組合せた１つまたは複数のオリゴマー樹脂の使用を考える。一形態では、セラミック充填樹脂３４は、光開始剤を含有する。別の形態では、セラミック充填樹脂３４は、光開始剤に加えて、分散剤を含有する。
【００１７】
コントローラ４６は、高さ変更部材３８、レーザー源４０および走査デバイス４２に、通信可能に連結される。コントローラ４６は、高さ変更部材３８、レーザー源４０および走査デバイス４２を使用してフィルター１４を形成するためのプログラム命令を実行するように構成される。一形態では、コントローラ４６は、マイクロプロセッサに基づいており、プログラム命令は、メモリ（図示されず）に保存されたソフトウェアの形である。しかしながら、別法として、コントローラ４６およびプログラム命令は、状態機械を含む、ソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェアの任意の組合せの形であってもよく、個々のデバイスおよび／または集積回路の出力を反映してもよいと考えられる。これらは、特定の場所に共同設置されてもよいし、２つ以上の場所にわたって分散されてもよい。これらは、ソフトウェアまたはファームウェアに基づく命令を実行する、プロセッサに基づくコントローラと同一または同様の結果を達成するように構成される、任意のデジタルおよび／またはアナログデバイスを含む、
【００１８】
コントローラ４６は、重合エネルギー線量を各層に選択的に提供することによって、電子的モデル２４に基づいてセラミックフィルター１４の各層を形成するように、高さ変更部材３８、レーザー源４０および走査デバイス４２の動作を制御する働きをする。走査デバイス４２は、レーザー源４０からのレーザービーム４４を、セラミック充填樹脂３４を通じて（例えば、セラミック充填樹脂３４の表面４８上で）、所望の形状に走査して、セラミックフィルター１４の各層を形成する。セラミック充填樹脂３４に含有されるセラミック粒子は、最終的にセラミックフィルター１４を形成する。
【００１９】
セラミックフィルター１４は、セラミック充填された光重合可能な樹脂の膜を硬化して重合層を形成するためのエネルギー線量を印加し、高さ変更部材３８を下げて樹脂の新しい膜を適用し、樹脂の新しい膜を光重合して新しい層にするためと、過剰硬化させて、新しい層を前の層に結合するためと、の両方に十分なエネルギー線量を印加することによって、１層ずつ、システム２２によって自由形状製作される。一形態では、それぞれの新しい樹脂膜は、高さ変更部材３８を下げて、最上部の重合層を容器３６中のセラミック充填樹脂３４中に沈めることによって、最上部の重合層の上に形成される。このプロセスが繰り返されて、複数の重合層、すなわち、ポリマー接着剤によって一緒に保持されるセラミック粒子の層（例えば、例示される層２６，２８，３０，３２など）が形成される。連続して形成され、硬化された層は、最終的に、所望の三次元特徴を有するセラミックフィルター１４の三次元形状を形成する。
【００２０】
一形態では、各重合層は、約０．０５ｍｍ（０．００２インチ）の厚みである。より薄い、または、より厚い層が、他の実施形態で用いられてもよい。例えば、各層の厚みは、セラミックフィルター１４の所望の分解能を含む、特定の応用の要求とともに変わってもよい。本出願の実施形態は、任意の数の層、または、任意の厚みの層を有してもよいと理解されるべきである。加えて、単一セラミックフィルター１４だけが、例示されるが、さまざまな実施形態では、同じ、および／または、異なる構成の複数のセラミックフィルター１４が、システム２２で１回分として形成されてもよいと理解されよう。加えて、本実施形態は、溶融金属をろ過するためのセラミックフィルターに関して述べられるが、他の実施形態は、他のタイプのフィルターを含むと理解されよう。
【００２１】
セラミックフィルター１４の形成の後、追加の処理が、使用の前に行われてもよい。一形態では、セラミックフィルター１４は、バーンアウト処理および焼結を受ける。他の実施形態では、他の追加のプロセスが、バーンアウト処理および焼結に加えて、または、その代わりに行われてもよい。
【００２２】
次に図３を参照すると、本発明の実施形態によるセラミックフィルター１４の非限定的な例が、概略的に示される。セラミックフィルター１４は、フィルターメッシュ５０を有する。一形態では、フィルター１４は、また、一体的な固体の外郭構造（シェル）５２を有する。他の実施形態では、フィルター１４は、一体的なシェルを含まなくてもよい。一形態では、シェル５２は、開口５４および開口５６を含む。開口５４は、溶融金属１６をるつぼ１２から受け入れる働きをする。開口５６は、溶融金属１６を鋳型１８、特にキャビティ２０中に排出する働きをする。
【００２３】
フィルターメッシュ５０は、例えば、ＳＴＬ（.stl）ファイルの形で電子的モデル２４を生成するための、市販のステレオリソグラフィーコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを使用して、電子的モデル２４で電子的に仕様が決定される。一形態では、シェル５２もまた、電子的モデル２４で電子的に仕様が決定される。電子的モデル２４は、システム２２に供給され、所望の三次元フィルター１４をもたらすために、後に続く層を選択的に硬化しかつ過剰硬化するように、レーザー源４０および走査デバイス４２の動作を管理するために、コントローラ４６によって用いられる。一形態では、電子的モデル２４は、フィルターメッシュ５０の幾何学的特徴の各々について各点ごとの決定を提供し、例えば、各点は、レーザービーム４４の直径によって規定される。それ故に、いくつかの実施形態では、レーザービーム４４の直径は、各重合層の厚みと併せて、フィルターメッシュ１４の幾何学的特徴の分解能を決定する。
【００２４】
一形態では、フィルターメッシュ５０は、例えば、フィルターメッシュ５０内の溶融金属の速度、流路の孔径および曲がりに基づいて、溶融金属１６から混入物質を捕獲するように構成される幾何学的形状を有する、複数の三次元相互接続流路を有するように電子的モデル２４で仕様が決定される。一形態では、フィルター１４、特に、フィルターメッシュ５０の異方性収縮が制御される。加えて、フィルターメッシュ５０の構造的態様は、溶融金属１６をろ過することに関連する負荷および温度に耐えるように設計される。一形態では、構造的態様は、フィルターメッシュ５０内のセラミック壁および／またはセラミックリガメントの最小厚みを決定することを含む。
【００２５】
次に図４を参照すると、本発明の実施形態によるフィルターメッシュ５０の相互接続流路の非限定的な例が、描写される。図４の描写では、フィルターメッシュ５０の相互接続流路は、複数のセラミックリガメント６０によって形成される複数の孔５８の形である。セラミックリガメントの厚み６２は、溶融金属１６をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計された最小定義値を有する。図４の実施形態では、孔５８およびリガメント６０のサイズ、形状および数は、溶融金属１６がフィルター１４および孔５８を通って流れる速度を制御し、溶融金属１６が孔５８を通って流れるときに溶融金属１６中の混入物質を捕獲するように設計される。
【００２６】
次に図５を参照すると、本発明の別の実施形態によるフィルターメッシュ５０の相互接続流路の非限定的な例が、描写される。図５の描写では、フィルターメッシュ５０の相互接続流路は、固体セラミック構造体６６中に形成される複数の相互接続開口６４の形である。開口６４間の構造体６６の壁厚み６８は、溶融金属１６をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計された最小定義値を有する。図５の実施形態では、開口６４のサイズおよび形状は、溶融金属１６がフィルター１４および開口６４を通って流れる速度を制御し、溶融金属１６が開口６４を通って流れるときに溶融金属１６中の混入物質を捕獲するように設計される。一形態では、各開口６４のサイズおよび形状は、変化するが、各開口６４の長さも変化する。別の形態では、各開口６４のサイズは、それの長さに沿って一定であり、例えば、開口６４は、構造体６６を通って延びる一定断面積の相互接続穴の形である。さらに別の形態では、構造体６６は、所望の断面積を有し、かつ、斜めに交差するロッドの形であってもよく、その場合、開口６４は、交差するロッド間の空間によって形成される。
【００２７】
本発明の実施形態は、溶融金属用セラミックフィルターを製造する方法を含む。この方法は、溶融金属から混入物質を捕獲するように構成される幾何学的形状を有する複数の三次元相互接続流路を有するフィルターメッシュの仕様を決定する工程と、重合可能なセラミック充填樹脂を使用してフィルターメッシュを自由形状製作する工程と、フィルターメッシュを焼結する工程とを備える。
【００２８】
改良形態では、本方法は、また、フィルターメッシュ中の最小厚みを決定する工程を含む。最小厚みは、溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される。
【００２９】
別の改良形態では、本方法は、また、溶融金属の流速を制御するように複数の相互接続流路の仕様を決定する工程を備える。
【００３０】
さらに別の改良形態では、本方法は、また、複数の相互接続流路の周囲に配置される一体的なシェルの仕様を決定する工程を備える。
【００３１】
さらに別の改良形態では、本方法は、また、溶融金属を受け入れる働きをする第１の開口を有し、溶融金属を排出する働きをする第２の開口を有するようにシェルの仕様を決定する工程を備える。
【００３２】
さらに別の改良形態では、重合可能なセラミック充填樹脂は、アルミナを含有する。
【００３３】
本発明の実施形態は、溶融金属をろ過する方法を含む。この方法は、溶融金属のろ過に関連する負荷および温度に耐え、溶融金属から混入物質を捕獲する働きをする幾何学的形状を有するフィルターメッシュの仕様を決定する工程と、光重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、仕様が決定されたフィルターメッシュを製作するためにステレオリソグラフィー装置を操作する工程と、フィルターメッシュを焼結する工程と、フィルターメッシュを通して溶融金属を注ぐ工程とを備える。
【００３４】
改良形態では、フィルターメッシュは、複数の相互接続流路を含む。
【００３５】
別の改良形態では、複数の相互接続流路は、固体マトリクス中の複数の交差する穴によって仕様が決定される。
【００３６】
さらに別の改良形態では、複数の相互接続流路は、自身の長さに従って異なるサイズを有する流路を含む。
【００３７】
さらに別の改良形態では、フィルターメッシュは、複数のセラミックリガメントおよび複数の孔によって仕様が決定される。
【００３８】
さらに別の改良形態では、本方法は、最小リガメント厚みを決定する工程をさらに備える。
【００３９】
さらなる改良形態では、最小リガメント厚みは、溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように設計される。
【００４０】
さらなる改良形態では、本方法は、異方性収縮を制御する工程を備える。
【００４１】
本発明の実施形態は、溶融金属から金属性物体を鋳造するためのシステムを含む。このシステムは、少なくとも１つのるつぼおよび鋳型と、溶融金属を受け入れ、金属性物体を形成する鋳型中の１つまたは複数のキャビティに溶融金属が入るより前に、溶融金属から不純物を捕獲する働きをするセラミックフィルターとを備える。セラミックフィルターは、溶融金属から混入物質を除去する働きをする、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュを有する、システムを含む。
【００４２】
改良形態では、本システムは、また、光重合可能なセラミック充填樹脂を使用して、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュを製作する働きをするステレオリソグラフィーシステムを備える。
【００４３】
別の改良形態では、本システムは、また、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュの電子的決定に基づいてセラミックフィルターを形成するようにステレオリソグラフィーシステムを管理するためのプログラム命令を実行するように構成されるコントローラを備える。
【００４４】
さらに別の改良形態では、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュは、溶融金属をろ過することに関連する圧力に耐えるように構成される。
【００４５】
さらに別の改良形態では、本システムは、電子的に仕様が決定されたセラミックフィルターメッシュの周囲に配置される一体的なシェルを備える。
【００４６】
さらに別の改良形態では、シェルは、溶融金属を受け入れる働きをする第１の開口を有し、また、溶融金属を排出する働きをする第２の開口を有する。
【００４７】
本発明は、現在最も実際的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して述べられたが、本発明は、開示される１つまたは複数の実施形態に限定されるべきでなく、それどころか、添付の請求項の趣旨および範囲内に含まれる種々の変形形態および等価な構成に及ぶことを意図され、その範囲は、法律の下で認められるような、すべてのそのような変形形態および等価な構成を包含するように、最も広い解釈を与えられるべきであると理解されるべきである。さらに、上記の説明での単語「好ましい」（preferable）、「好ましくは」（preferably）、または「好まれる」（preferred）の使用は、そのように述べられる特徴がより望ましいこともあることを示すが、とはいえ、それは、必ずしも必要ではなく、それを欠く任意の実施形態は、本発明の範囲内と考えることができ、その範囲は、添付の請求項によって定義されると理解されるべきである。請求項に関して、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「少なくとも１つ」および「少なくとも一部分」などの単語が使用されるとき、請求項でそれとは反対に具体的に述べられない限り、請求項をただ１つの事項に限定する意図はないことが意図される。さらに、用語「少なくとも一部分」および／または「一部分」が使用されるとき、その事項は、それとは反対に具体的に述べられない限り、一部分および／または全事項を含んでもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０…システム
１４…セラミックフィルター
１６…溶融金属
１８…鋳型
２０…キャビティ
２２…ステレオリソグラフィーシステム
２４…電子的モデル
２６…層
３４…セラミック充填樹脂
３６…樹脂収容容器
３８…変更部材
４０…レーザー源
４２…走査デバイス
４４…レーザービーム
４６…コントローラ
４８…表面
５０…フィルターメッシュ
５２…シェル
５４，５６…開口
５８…孔
６０…セラミックリガメント
６４…相互接続開口
６６…構造体
６６…固体セラミック構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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