(57)【要約】【課題】鋳型を用いずに、かつ、金属板の変形を抑制することができる板状金属部材の製造方法を提供する。【解決手段】主面に複数のピン状突起３が形成された板状金属部材の製造方法であって、主面の面積が板状金属部材１よりも大きい金属板の主面上に、三次元造形装置を用いて複数のピン状突起３を造形する造形工程（ステップＳ１）と、複数のピン状突起３が造形された金属板４から板状金属部材１を打ち抜く打ち抜き工程（ステップＳ２）と、を備え、造形工程（ステップＳ１）において、金属板４の主面上に、間隔を空けた複数の領域１１毎に複数のピン状突起３を造形し、打ち抜き工程（ステップＳ２）において、複数の領域１１のそれぞれから板状金属部材１を打ち抜く板状金属部材の製造方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に複数のピン状突起が形成された板状金属部材の製造方法であって、
主面の面積が前記板状金属部材よりも大きい金属板の主面上に、三次元造形装置を用いて前記複数のピン状突起を造形する造形工程と、
前記複数のピン状突起が造形された前記金属板から前記板状金属部材を打ち抜く打ち抜き工程と、を備え、
前記造形工程において、前記金属板の主面上に、間隔を空けた複数の領域毎に前記複数のピン状突起を造形し、
前記打ち抜き工程において、前記複数の領域のそれぞれから前記板状金属部材を打ち抜く板状金属部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板状金属部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状金属部材を製造する方法として、溶湯を鋳型に注入する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、溶湯を鋳型に注入し、ピン状突起が形成された金属部材を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１２５０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている金属部材の製造方法では、鋳型を用いているため、鋳型を製造する必要がある。したがって、板状金属部材を製造するよりも前に、鋳型を製造する必要がある。一方、三次元造形装置を用いる場合、鋳型を用いずに板状金属部材を製造することができる。したがって、三次元造形装置を用いて板状金属部材を製造する場合には、鋳型を製造する必要がない。そのため、鋳型を製造する際に要する材料や電力を抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、三次元造形装置を用いて板状金属部材を製造する場合には、下記のような問題が発生する。以下、図９を参照して本発明の課題について説明する。
【０００７】
図９は、従来の板状金属部材１００の構成について説明する斜視図である。図９に示すように、板状金属部材１００は、本体部１０２、及び複数のピン状突起１０３を備える。
【０００８】
本体部１０２は、金属からなる板である。本体部１０２の主面には、三次元造形装置を用いて複数のピン状突起１０３が設けられている。
【０００９】
複数のピン状突起１０３を設ける際には、本体部１０２の主面に金属粉末を満たした金属粉末層を形成する。そして、形成された金属粉末層にレーザー等を照射し、金属粉末の一部を焼結する。その後、焼結された金属粉末層の上に更に金属粉末層を形成する。金属粉末層を形成し焼結することを繰り返すことによって、複数のピン状突起１０３は本体部１０２の主面全体に造形される。このとき、金属粉末層は、レーザー等を照射されるため、高温になる。そして、金属粉末層の熱が本体部１０２に伝わり、本体部１０２が変形する恐れがある。本体部１０２が変形してしまうと、複数のピン状突起１０３を予め定めた位置に造形することが困難になる。
【００１０】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、鋳型を用いずに、かつ、金属板の変形を抑制することができる板状金属部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、主面に複数のピン状突起が形成された板状金属部材の製造方法であって、主面の面積が前記板状金属部材よりも大きい金属板の主面上に、三次元造形装置を用いて前記複数のピン状突起を造形する造形工程と、前記複数のピン状突起が造形された前記金属板から前記板状金属部材を打ち抜く打ち抜き工程と、を備え、前記造形工程において、前記金属板の主面上に、間隔を空けた複数の領域毎に前記複数のピン状突起を造形し、前記打ち抜き工程において、前記複数の領域のそれぞれから前記板状金属部材を打ち抜く。
【００１２】
本発明に係る板状金属部材の製造方法では、主面上に三次元造形装置を用いて複数のピン状突起を、間隔を空けた複数の領域毎に形成した後に、金属板から板状金属部材を打ち抜いている。そのため、板状金属部材の本体部の主面全体に複数のピン状突起を形成する場合よりも、金属板の熱による変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鋳型を用いずに、かつ、金属版の変形を抑制することができる板状金属部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る板状金属部材の斜視図である。
【図２】実施の形態に係る板状金属部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】金属板の上面図である。
【図４】金属板の斜視図である。
【図５】複数のピン状突起が造形された金属板の斜視図である。
【図６】打ち抜き加工装置の断面図である。
【図７】打ち抜き加工装置の断面図である。
【図８】金属板の斜視図である。
【図９】従来の板状金属部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る板状金属部材の製造方法を用いて製造される板状金属部材１について説明する。
図１は、本実施の形態に係る板状金属部材１の斜視図である。図１に示すように、板状金属部材１は、本体部２、及び複数のピン状突起３を備えており、本実施の形態に係る板状金属部材の製造方法を用いて製造される板状金属部材である。板状金属部材１は、例えば、放熱板に好適である。
【００１７】
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１８】
図１に示すように、板状金属部材１の本体部２は、金属製の板状部材である。本体部２は、例えば、アルミニウム合金を用いて構成される。また、本体部２のｚ軸正方向側の主面上には、複数のピン状突起３が設けられている。複数のピン状突起３は、例えば、本体部２と同様に、アルミニウム合金からなる円柱である。
【００１９】
複数のピン状突起３の形状や配列は、特に限定されないが、図１の例では、本体部２の主面上に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に整列されている。すなわち、複数のピン状突起３は、本体部２の主面上にマトリクス状に配置されている。複数のピン状突起３が本体部２の主面上に設けられているため、板状金属部材１の表面積が増大し、放熱性を高めることができる。
【００２０】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る板状金属部材の製造方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る板状金属部材の製造方法を示すフローチャートである。
【００２１】
まず、複数のピン状突起３を金属板４の主面上に造形する造形工程（ステップＳ１）を行う。そして、複数のピン状突起３が造形された金属板４から、板状金属部材１を打ち抜く打ち抜き工程（ステップＳ２）を行う。
【００２２】
次に、図３〜図５を参照して、造形工程（ステップＳ１）について、詳細に説明する。
図３は、金属板４の上面図である。図４は、金属板４の斜視図である。図５は、複数のピン状突起３が造形された金属板４の斜視図である。図３及び図４に示すように、金属板４は、ｘｙ平面に平行な金属板であり、例えば、アルミニウム合金を用いて構成される。
【００２３】
図５に示すように、造形工程（ステップＳ１）において、複数のピン状突起３は、金属板４の複数の領域１１毎に三次元造形装置を用いて造形される。図３に示すように、複数の領域１１は、間隔を空けて配置されており、互いに接しない。
【００２４】
三次元造形装置内において、まず、金属板４のｚ軸正方向側の主面上に、金属粉末を満たした金属粉末層を形成する。そして、形成された金属粉末層にレーザー等を照射し、金属粉末の一部を焼結する。その後、金属粉末の一部が焼結された層の上に、更に金属粉末層を形成し、レーザー等を照射し、金属粉末の一部を焼結する。ｚ軸正方向に金属粉末を積層して焼結することを繰り返すことによって、複数のピン状突起３を造形する。
【００２５】
レーザー等を照射された金属粉末は、高温になる。そして、金属板４に、金属粉末の熱が伝わる。ここで、金属板４は、板状金属部材１よりも主面の面積が大きいため、レーザー等の照射によって熱を受けても、反り等の変形が起こりにくい。
【００２６】
造形工程（ステップＳ１）を行う際には、固定具５を用いて、テーブル（不図示）に金属板４を固定しても良い。固定具５を設ける位置は、金属板４の主面上であって、領域１１以外であることが望ましい。金属板４がテーブルに固定されているため、熱を受けて変形しようとする際に、金属板４の変形をより抑制することができる。
【００２７】
また、三次元造形装置を用いて複数のピン状突起３を造形すると、鋳型を用いる必要がない。したがって、鋳型を製造する必要がないため、鋳型の製造に要する材料や電力を抑制することができる。
【００２８】
ところで、鋳型を用いて複数のピン状突起が形成された板状金属部材を製造する場合、複数のピン状突起に対応するキャビティに、溶湯が不均一に注入されることがある。したがって、複数のピン状突起は、高さが不均一になる恐れがある。そこで、鋳型を用いて複数のピン状突起が形成された板状金属部材を製造する場合には、複数のピン状突起に仕上げ研削を行い、複数のピン状突起の高さを均一にする必要がある。一方、三次元造形装置を用いて複数のピン状突起３を造形する場合、複数のピン状突起３の高さが均一であるから、仕上げ研削を行う必要がない。
【００２９】
次に、図６、図７を参照して、打ち抜き工程（ステップＳ２）について、詳細に説明する。図６及び図７は、打ち抜き加工装置６の断面図である。図６に示すように、打ち抜き加工装置６は、パンチ６１、板押さえ６２、及びダイ６３を備える。なお、図６及び図７では、複数のピン状突起３、及び金属板４についても、図示している。
【００３０】
打ち抜き工程（ステップＳ２）においては、打ち抜き加工装置６を用いて、金属板４から板状金属部材１を打ち抜く。まず、図６に示すように、ピン状突起３を形成された金属板４は、複数のピン状突起３が形成された主面がダイ６３と接するように載置される。ダイ６３は、板状金属部材１の主面に対応する形状の開口部を有する。金属板４がダイ６３に載置される際には、領域１１がダイ６３の開口部に当たるように載置される。
【００３１】
そして、金属板４の複数のピン状突起３が形成されていない主面には、パンチ６１が載置される。図６に示すように、パンチ６１は、金属板４の領域１１に載置される。パンチ６１の金属板４に接する面の形状は、板状金属部材１の主面の形状に対応している。ダイ６３に載置された金属板４には、更に、パンチ６１を囲うように板押さえ６２が載置されている。板押さえ６２は、板状金属部材１の主面に対応する形状の開口部を有する。金属板４に載置されたパンチ６１をダイ６３に向かって押し込み、領域１１から板状金属部材１を打ち抜く。この際、板押さえ６２とダイ６３とを用いて金属板４の領域１１の周囲が挟持されているため、金属板４は変形しにくい。
【００３２】
また、図７に示すように、金属板４の複数のピン状突起３が形成されていない主面が、ダイ６３に接するように載置されてもよい。このとき、パンチ６１は、例えば、淵のみが金属板４に接しており、複数のピン状突起３がパンチ６１に接しない形状である。領域１１に載置されたパンチ６１をダイ６３に向かって押し込むと、複数のピン状突起３に接することなく領域１１から板状金属部材１を打ち抜くことができる。
【００３３】
なお、図６及び図７に示すように金属板４から板状金属部材１を打ち抜く際には、領域１１のパンチ６１と接していない面に、バックアップ型（不図示）を載置しても良い。バックアップ型とパンチ６１とを用いて領域１１は挟持されているため、金属板４から板状金属部材１を打ち抜く際に、板状金属部材１は変形しにくい。
【００３４】
金属板４の主面上には、複数の領域１１毎に複数のピン状突起３が形成されている。複数の領域１１は、図６及び図７で示したように１ずつ打ち抜かれても良いし、複数の開口部を有するダイ等を用いて一度に打ち抜かれても良い。複数の領域１１を一度に打ち抜く場合、複数の領域１１を１ずつ打ち抜く場合よりも、複数の領域１１のそれぞれから板状金属部材１を打ち抜く打ち抜き工程（ステップＳ２）に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
ところで、板厚が薄い等、金属板４の体積が小さい場合では、金属板４は、加熱される際に変形しやすい。したがって、造形工程（ステップＳ１）において、金属板４が変形しやすい。そこで、図８に示すように、金属板４を、予想される変形と反対方向に予め反らせても良い。金属板４を予め反らせる場合、造形工程（ステップＳ１）において加えられる熱によって金属板４が変形し、金属板４は、反りのない板となる。したがって、金属板４の体積が小さい場合、金属板４を予め反らせることによって、金属板４の変形を抑制することができる。
【００３６】
以上で説明した本実施の形態に係る板状金属部材の製造方法では、複数のピン状突起３を金属板４の主面上に形成した後に金属板４から板状金属部材１を打ち抜いているため、鋳型を用いずに、かつ、金属板の変形を抑制することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、板押さえ６２の金属板４に接する部分や、ダイ６３の金属板４に接する部分に突起を設け、板押さえ力を高めても良い。また、パンチ６１やバックアップ型は、複数のピン状突起３を覆うように、金属板４及び複数のピン状突起３に接する形状であっても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１、１００  板状金属部材
１１  領域
２、１０２  本体部
３、１０３  ピン状突起
３１  ピン状突起造形位置
４  金属板
５  固定具
６  打ち抜き加工装置
６１  パンチ
６２  板押さえ
６３  ダイ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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