(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１空間が形成された金属製品本体と、
前記第１空間と連通する第２空間が形成され、前記金属製品本体に装着される空間形成部材と、
前記空間形成部材が前記金属製品本体に装着された状態で前記空間形成部材を覆って外観を形成する仕上げ部と、
を含み、
前記金属製品本体と前記仕上げ部は製品の外観を形成し、
前記空間形成部材は前記金属製品本体及び前記仕上げ部の外側に露出せず、
前記仕上げ部は前記金属製品本体及び前記空間形成部材と金属結合されることを特徴とする、内部空間が形成された金属製品。
【請求項２】
前記金属製品本体には前記空間形成部材が装着される装着溝が形成され、前記空間形成部材は前記装着溝に一部分だけが装着され、残りの部分は前記金属製品本体の外部に露出することを特徴とする、請求項１に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項３】
前記金属製品本体には前記空間形成部材が装着される装着溝が形成され、前記空間形成部材は前記装着溝の外部に露出しないことを特徴とする、請求項１に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項４】
前記空間形成部材は、前記第２空間が形成された一つの部材に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項５】
前記空間形成部材は、２以上の分離部材が結合されて形成され、前記分離部材が結合されて前記第２空間を形成することを特徴とする、請求項１に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項６】
前記空間形成部材は、前記第１空間と連結される第２空間が下部に形成されて下側に空間が形成されたオーバーハング構造を形成することを特徴とする、請求項１に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項７】
前記金属製品は金型または冷却が必要な金属製品であり、
前記空間形成部材は金属材質からなり、
前記第１空間及び第２空間は冷却流路であることを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項８】
前記空間形成部材は、前記冷却流路の方向が変わる曲率部分を形成したり、前記冷却流路において下側に空間が形成されたオーバーハング部分を形成することを特徴とする、請求項７に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項９】
前記空間形成部材は、前記金属製品本体と同じ材質、または前記金属製品本体より耐腐食性の大きい材質で形成されることを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項１０】
前記仕上げ部は、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、直接金属成形）技術、多層レーザクラッディング技術、ＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術のうち少なくとも一つの方法により形成されることを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載の内部空間が形成された金属製品。
【請求項１１】
内部に第１空間が形成された金属製品本体を用意する工程と、
前記第１空間と連通する第２空間が形成された金属材質の空間形成部材を用意する工程と、
前記第１空間と第２空間が連通するように前記空間形成部材を前記金属製品本体に装着する工程と、
前記空間形成部材を覆って金属製品の外観に該当する仕上げ部を形成する工程と、
を含み、
前記金属製品本体と前記仕上げ部は製品の外観を形成し、
前記空間形成部材は前記金属製品本体及び前記仕上げ部の外側に露出せず、
前記仕上げ部は前記金属製品本体及び前記空間形成部材と金属結合されることを特徴とする、内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１２】
前記金属製品本体の第１空間は直線部分を含み、前記直線部分はドリリングにより形成され、
前記空間形成部材の第２空間は曲線部分を含み、前記曲線部分は切削加工、鋳造、ＡＦ加工の何れか一つまたはこれらの複合加工により形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１３】
前記金属製品本体と前記空間形成部材は切削加工、鋳造、ＡＦ加工の何れか一つまたはこれらの複合加工により形成され、前記金属製品本体の第１空間を構成する直線部分はドリリングにより形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１４】
前記仕上げ部は、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、直接金属成形）技術または多層レーザクラッディング技術により形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１５】
前記仕上げ部は、ＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術のうち少なくとも一つの方法により形成されることを特徴とする、請求項１１に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１６】
前記空間形成部材は２以上の分離部材が結合されて形成され、
前記分離部材が結合されて前記第２空間を形成し、
前記空間形成部材が前記金属製品本体に形成された装着溝に装着される前または装着された後に、前記分離部材の境界部を接合する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１７】
前記金属製品は金型または冷却が必要な金属製品であり、
前記第１空間及び第２空間は冷却流路であることを特徴とする、請求項１１から１６の何れか１項に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【請求項１８】
前記空間形成部材は、前記冷却流路の方向が変わる曲率部分を形成したり、前記冷却流路において下側に空間が形成されたオーバーハング部分を形成することを特徴とする、請求項１７に記載の内部空間が形成された金属製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部空間が形成された金属製品及びその製造方法に関し、より詳細には、曲面からなる内部空間が容易に形成できる金属製品及びその製造方法に関する。特に、本発明は、冷却流路のような内部空間における冷却液（冷却水）の流れを改善し冷却効率を向上させることができる、内部空間が形成された金属製品及びこれを製造する方法に関するもので、このような金属製品には、金型や表面／内部冷却が必要な各種製品（例えば、冷却流路を有する機械工具、装置などの産業用金属製品）などが含まれてもよい。
【背景技術】
【０００２】
金型や内部冷却が必要な金属製品（例えば、冷却流路を有する機械工具、装置など産業用金属製品）を製造する場合、金型の表面で表面温度を下げ、均一な温度分布を有するように冷却流路を形成することが重要である。
【０００３】
例えば、プラスチック製品を生産するための射出金型において、表面の温度が高いと、製品生産のサイクル時間が長くなり、金型表面の温度が均一でないと、曲げや厚さ偏差が生じたり、多量の気泡が発生するという問題がある。一方、金型表面の温度が低く、温度分布が均一になるよう冷却を行うと、全体冷却時間が短縮し、これにより製品生産のサイクル時間が短縮されるため、生産性が増大し、プラスチック製品の品質が向上することができる。
【０００４】
しかし、従来の一般的な金属加工方式では、３次元形状の冷却流路を有する金型や冷却が必要な金属製品が製作できないという問題がある。
【０００５】
例えば、ガンドリリング（ｇｕｎ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ）を利用した配線冷却方式とバッフル冷却（ｂａｆｆｌｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）方式では、冷却流路の配列及び形状を自由に製作することが事実上不可能である。
【０００６】
また、配線冷却方式とバッフル冷却（ｂａｆｆｌｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）方式では、冷却液の方向が切り換わる部分で滑らかに方向転換できる曲線流路を形成することができないため、ドリリングが重なった部分やバッフルが設けられた部分で乱流が発生したり、冷却液の流れが滞ったりする。これにより、冷却効率が極めて低いという問題点がある。特に、ガンドリリングを利用した配線冷却方式とバッフル冷却方式は、金型表面に近接するように冷却流路を形成することが困難である。
【０００７】
最近では、３次元キャド（ＣＡＤ）データから複雑な形状の金属製品と金型などを直接育成（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）、製作するＡＦ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）技術の出現により、３次元冷却流路を有する金型の製作が可能となった。これにより、従来の一般的な金属加工方式による複雑な流路形成の限界が克服できるようになった。
【０００８】
このようなＡＦ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）技術の一例が図１に示されている。図１を参照すると、ＡＦ技術は、３次元ＣＡＤデータを一定厚さ（または高さ）に切断して２次元の面にした後、図１の（ａ）に示されたベースＢ上に金属を溶かして付着させたり、焼結する方法などを用いて２次元の断面情報に該当する金属層を作り｛図１の（ｂ）｝、さらにその上に他の金属層を繰り返して積層する｛図１の（ｃ）｝方式で、３次元形状の最終的な金属製品を製作する｛図１の（ｄ）｝。
【０００９】
このようなＡＦ技術は、主に粉末形態の金属素材を使用し、代表的なものとして、ｉ）焼結または溶融工程前に予め金属粉末を一定厚さに塗布する方式（ｐｏｗｄｅｒ  ｐｒｅ−ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）と、ｉｉ）工程過程においてリアルタイムで金属粉末を供給する方式（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｐｏｗｄｅｒ−ｆｅｅｄｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）が挙げられる。
【００１０】
上記したＡＦ技術のうち、ｉ）焼結または溶融工程前に予め金属粉末を一定厚さに塗布する方式（ｐｏｗｄｅｒ  ｐｒｅ−ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ）には、ＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術と、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術（以下、本明細書では、ＳＬＳ技術とＳＬＭ技術が、商標名ＤＭＬＳ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、ＬａｓｅｒＣＵＳIＮＧ、ＥＢＭ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）などの技術を含むものと説明する）などがある。
【００１１】
このようなＳＬＳ技術とＳＬＭ技術は、金属粉末を一定厚さに精密に敷いた後、金属粉末上にレーザビームまたは電子ビームなどを選択的に照射して金属粉末を焼結または溶融させて２次元の金属層を作り、さらに一定厚さに金属粉末を敷いて選択的焼結または溶融させる一連の過程を繰り返して行い、３次元形状の金属製品を製作する。
【００１２】
特に、上記ＳＬＳ技術とＳＬＭ技術は、塗布された金属粉末が工程過程で一種のサポート（支持）の役割をするため、下側に空間が形成されたオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ）構造を製作するのに有利で、これにより、理論的には冷却流路の構造に相応しい。
【００１３】
しかし、ＳＬＳ技術とＳＬＭ技術は、高価の特殊な金属粉末を使用するため、金型の製作に多くの費用がかかり、気孔と亀裂などの欠陥によって製作された冷却流路で漏洩が発生したり、製作された冷却流路の表面が粗いため、腐食速度が速いだけでなく、冷却流路の詰まり現象が発生したり、製作できる製品の大きさが制限されるなどの問題がある。従って、このような技術は、現実的に３次元冷却流路の製作に広く活用されていない。
【００１４】
一方、ＡＦ技術のうち、ｉｉ）リアルタイムで金属粉末を供給する方式（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｐｏｗｄｅｒ−ｆｅｅｄｉｎｇ）には、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）と多層レーザクラッディング技術などがある。
【００１５】
該技術は、図２に示されたように、レーザビーム照射器と粉末供給器を有する成形装置Ｍを用い、ベースＢ上で３次元形状の金属製品を形成する。
【００１６】
具体的には、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術は、高出力レーザビームを金属表面に照射すると、瞬間的に金属表面に溶融プール（ｍｅｌｔ  ｐｏｏｌ）が生成され、精密に制御される金属粉末を溶融プール内にリアルタイムで供給して金属層を作る。このとき、レーザビーム（成形装置）及び／またはベース（または既成形の下部の金属層）を３次元ＣＡＤデータから算出された経路に沿って移動させて２次元断面に該当する金属層を作り、このような過程を一層ずつ（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ）繰り返して３次元ＣＡＤモデルと同一の金属製品を製作する。
【００１７】
該ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術は、低価の一般産業用金属粉末を使用することができ、緻密な組織が得られ、工程過程において完全溶融と急速凝固によって溶融結合（ｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ）されるため、微細な金属学的組織が得られることから、該技術で製作された製品の物性は、鍛造材（ｗｒｏｕｇｈｔ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）と同一またはより優れた機械的物性を有するという利点がある。
【００１８】
特に、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術は、予め粉末を一定厚さに敷いて工程を行うＳＬＳ技術やＳＬＭ技術とは違って、工程過程で金属粉末をリアルタイムで供給するため、２次元の平らなベース（または既成形の下部の金属層）だけでなく、３次元の自由曲面を有するベース上でも造形が可能であるという利点もある。
【００１９】
しかし、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術は、予め金属粉末を敷いて工程を行うＳＬＳ技術やＳＬＭ技術とは違って、サポートの役割を担う金属粉末（または金属粉末層）が存在しないため、下部に空間が形成されたオーバーハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）構造や冷却流路などの構造を製作することが容易でないという問題がある。
【００２０】
従って、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術において、オーバーハング構造（オーバーハング構造を有する冷却流路を含む）を形成するためには複雑、且つ高価の５軸装備などを利用して複雑なモーションを制御する必要がある。
【００２１】
また、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術を利用して冷却流路を形成するためには、上述した５軸装備の複雑なモーション制御を行うが、大部分、低融点の金属粉末を使用して冷却流路を製作したり、柔軟性のある銅管を挿入して製作する。
【００２２】
このとき、冷却流路を形成するために低融点の金属粉末を使用する場合は、冷却流路の内部を低融点の金属粉末で充填してから、最終の金属製品が製作された後、熱処理により低融点金属を溶かして除去することで、冷却流路を製作する。このような場合には、冷却流路を製作するための更なる工程が必要で、冷却流路の表面が若干粗く、低融点の金属が完全に除去されずに冷却流路に残存する場合、腐食（特に、ガルバニック腐食）を引き起こす恐れがある。
【００２３】
また、冷却流路を形成するために銅管を挿入する方式では、図３に示されたように、まず、ＤＭＦまたは多層レーザクラッディング技術を用いて、ベース１上に銅管４が挿入できる取付溝３を有するように１次金属製品２を製作した後｛図３の（ａ）｝、取付溝３に銅管４を挿入する｛図３の（ｂ）｝。そして、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術を用いて銅管４上に金属層５を形成し｛図３の（ｃ）｝、銅管４が内部に挿入された最終的な金属製品を形成する｛図３の（ｄ）｝。
【００２４】
図３に示された銅管挿入方式は、冷却流路の製作が簡便で、冷却流路の表面が滑らかであり、腐食抵抗性が大きいという長所がある。しかし、造形過程で挿入された銅管４の上側は金属層（または金属製品）５と完全に金属結合されるが、取付溝３に設けられる銅管４の下側は金属製品と接合されていないため、冷却効率が低下する恐れがある。
【００２５】
特に、複雑な流路を形成するために銅管４を曲げる場合には、曲げられた部分の銅管４の断面が一定でなく、酷く曲げられたときには、銅管の内部において、冷却液の流れに乱流が発生し得るという問題がある。
【００２６】
さらに、銅管挿入方式は、上述のように、取付溝３に銅管４を装着させなければならないが、銅管４が取付溝３に安定的に装着できない。即ち、取付溝３は、円形の銅管４のほぼ半円の断面しか有することができないため、取付溝３に設けられた銅管４が取付溝３の断面に完全に接触できずに浮いている状態となりやすい。該現象は、図３に示されたように冷却流路の屈曲が複雑であるほど、大きく発生し、銅管４が３次元経路に沿って設けられると、浮き現象はさらに酷くなる。
【００２７】
このように、浮き現象が発生する場合には、銅管４上にＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工により最終的な金属製品の形状を製作するのに様々な困難がある。具体的には、ＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工は、３次元ＣＡＤデータから算出された経路に沿って２次元断面に該当する金属層を積層するが、浮き現象が発生する部分では３次元ＣＡＤデータと浮いている銅管４の実際形状とに差が発生するため、完璧な造形が困難となる。
【００２８】
結局、ＡＦ技術を用いた従来の３次元流路（内部空間）の形成方法とは異なる方式が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点のうち少なくとも一部を解決するために案出されたもので、複雑な形状の内部空間を有する金属製品（金型）を容易に形成することができる内部空間が形成された金属製品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３０】
また、本発明は、一側面として、ＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術では直接製作し難い内部空間（冷却流路）、例えば、冷却液の流れが変わる曲率形状部分、または下側に空間が形成されたオーバーハング構造部分を容易に製作することができる内部空間が形成された金属製品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３１】
そして、本発明は、一側面として、流路の断面構造を一定にすることで、優れた冷却効率を有する内部空間が形成された金属製品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３２】
また、本発明は、一側面として、腐食抵抗に優れた内部空間が形成された金属製品及びそ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】
【００３３】
上記のような目的を達成するための一側面として、本発明は、内部に第１空間が形成された金属製品本体と、上記第１空間と連通する第２空間が形成され、上記金属製品本体に装着される空間形成部材と、上記空間形成部材が上記金属製品本体に装着された状態で上記空間形成部材を覆って外観を形成する仕上げ部と、を含み、上記金属製品本体と上記仕上げ部は製品の外観を形成し、上記空間形成部材は上記金属製品本体及び上記仕上げ部の外側に露出せず、上記仕上げ部は上記金属製品本体及び上記空間形成部材と金属結合されることを特徴とする内部空間が形成された金属製品を提供する。
【００３４】
上記金属製品本体には上記空間形成部材が装着される装着溝が形成され、上記空間形成部材は上記装着溝に一部分だけが装着され、残りの部分は上記金属製品本体の外部に露出することが好ましい。これと異なって、上記金属製品本体には上記空間形成部材が装着される装着溝が形成され、上記空間形成部材は上記装着溝の外部に露出しなくてもよい。
【００３５】
上記空間形成部材は上記第２空間が形成された一つの部材に形成されることがより好ましく、他の例として、上記空間形成部材は２以上の分離部材が結合されて形成され、上記分離部材が結合されて上記第２空間を形成するように構成されてもよい。
【００３６】
上記空間形成部材は、上記第１空間と連結される第２空間が下部に形成されて全体的に下側に空間が形成されたオーバーハング構造を形成することが好ましい。
【００３７】
上記金属製品は金型または冷却が必要な金属製品であり、上記空間形成部材は金属材質からなり、上記第１空間及び第２空間は冷却流路を構成することが好ましい。ここで、上記空間形成部材は上記冷却流路の方向が変わる曲率部分を形成したり、上記冷却流路において下側に空間が形成されたオーバーハング部分を形成してもよい。
【００３８】
一方、上記空間形成部材は、上記金属製品本体と同じ材質、または上記金属製品本体より耐腐食性の大きい材質で形成されてもよい。
【００３９】
また、上記仕上げ部は、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、直接金属成形）技術、多層レーザクラッディング技術、ＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術のうち少なくとも一つの方法により形成されてもよい。
【００４０】
他の側面として、本発明は、内部に第１空間が形成された金属製品本体を用意する工程と、上記第１空間と連通する第２空間が形成された金属材質の空間形成部材を用意する工程と、上記第１空間と第２空間が連通するように上記空間形成部材を上記金属製品本体に装着する工程と、上記空間形成部材を覆って金属製品の外観に該当する仕上げ部を形成する工程と、を含み、上記金属製品本体と上記仕上げ部は製品の外観を形成し、上記空間形成部材は上記金属製品本体及び上記仕上げ部の外側に露出せず、上記仕上げ部は上記金属製品本体及び上記空間形成部材と金属結合されることを特徴とする内部空間が形成された金属製品の製造方法を提供する。
【００４１】
上記金属製品本体の第１空間は直線部分を含み、上記直線部分はドリリングにより形成され、上記空間形成部材の第２空間は曲線部分を含み、上記曲線部分は切削加工、鋳造、ＡＦ加工の何れか一つまたはこれらの複合加工により形成されることが好ましい。
【００４２】
上記金属製品本体と上記空間形成部材は切削加工、鋳造、ＡＦ加工の何れか一つまたはこれらの複合加工により形成され、上記金属製品本体の第１空間を構成する直線部分はドリリングにより形成されることが好ましい。
【００４４】
上記仕上げ部は、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、直接金属成形）技術または多層レーザクラッディング技術により形成されることが好ましい。これと異なって、上記仕上げ部は、ＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術、溶接、メッキ、蒸着、溶射のうち少なくとも一つの方法により形成されてもよい。
【００４５】
上記空間形成部材は２以上の分離部材が結合されて形成され、上記分離部材が結合されて上記第２空間を形成し、本発明の一側面による内部空間が形成された金属製品の製造方法は、上記金属製品本体に形成された装着溝に装着される前または装着された後に、上記分離部材の境界部を接合する工程をさらに含んでもよい。
【００４６】
一方、上記金属製品は金型であり、上記第１空間及び第２空間は冷却流路であってもよい。
【００４７】
ここで、上記空間形成部材は、上記冷却流路の方向が変わる曲率部分を形成したり、上記冷却流路において下側に空間が形成されたオーバーハング部分を形成してもよい。
【発明の効果】
【００４８】
このような構成を有する本発明の一実施形態によると、金属製品本体の内部空間（第１空間）をドリリングのような単純機械加工により形成し、内部空間において複雑な形状を有する部分（第２空間）を空間形成部材で別途に製作した後、これらを仕上げ部で覆って金属製品の外観を形成することで、複雑な形状の内部空間が容易に形成できるという効果が得られる。特に、上記金属製品本体の第１空間を構成する直線部分をドリリングにより形成し、曲線部分を含む第２空間を通常の機械工作方法（例えば、切削加工、鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工により形成してこれを結合することで、複雑な形状の内部空間を容易に形成することができる。これにより、金属製品（金型）の製造時間と製造費用を節減することができる。
【００４９】
また、本発明の一実施形態によると、金属製品本体に形成された第１空間と空間形成部材に形成される第２空間が結合された状態で内部空間の断面サイズを保持することができ、冷却液が曲面に沿って自然に方向転換して流れることができるため、冷却液の滞りや乱流が発生せず、金属製品の冷却効率が向上することができる。特に、金属製品の表面の温度を均一にする複雑な形状の内部空間（冷却流路）を形成することができるため、金属製品を通じて製造され得る完製品の構造や性能の向上が期待できる。
【００５０】
そして、本発明の一実施形態によると、従来のＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術だけでは直接製作し難い内部空間（冷却流路）、例えば、冷却液の流れが変わる曲率形状部分、または下側に空間が形成されたオーバーハング構造部分を空間形成部材を利用して形成するため、５軸装備の複雑な制御をしなくても複雑な内部空間を形成することができる。また、従来技術により低融点金属粉末を使用する場合には、内部空間（冷却流路）の表面が若干粗く、低融点金属粉末が完全に除去されずに内部空間（冷却流路）に残存する場合、腐食（特に、ガルバニック腐食）を引き起こす恐れがあるが、本発明の一実施形態によると、表面が滑らかで、流路抵抗が殆どないため、腐食に関する問題を解決することができる。
【００５１】
また、銅管を用いて内部空間（冷却流路）を形成する従来技術は、折れたり曲がった部分の銅管の断面が一定でなく、酷く折れた場合は、銅管の内部において、冷却液の流れに乱流が発生するだけでなく、銅管の断面の半分しか金属製品本体と結合されていないため、冷却効率が多少低下するという問題点があるが、本発明の一実施形態によると、内部空間の断面を一定にすることができ、冷却液が曲面に沿って自然に方向転換して流れることができるため、冷却液の滞りや乱流が発生せず、空間形成部材の大部分の表面が金属製品本体または仕上げ部と完全に金属結合されて冷却効率に優れ、多数の空間形成部材により３次元内部空間も効率的に具現することができる。そして、銅管を使用して内部空間（冷却流路）を形成する従来技術は、銅管が取付溝に安定的に装着できないため、浮き現象が発生し、これにより、後続のＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工のようなＡＦ加工が円滑に行われないが、本発明の一実施形態によると、空間形成部材が装着溝に安定的に装着されるため、後続のＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工のようなＡＦ加工を行う時、空間形成部材と仕上げ部の安定的な金属結合が可能である。
【００５２】
また、本発明の一実施形態によると、仕上げ部をＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術などを利用して形成することで、仕上げ部と、空間形成部材及び／または金属製品本体とが完全に金属結合されるため、冷却効率を充分に達成することができる。
【００５３】
そして、本発明の一実施形態によると、空間形成部材を、金属製品本体と同じ材質または金属製品本体より耐腐食性の大きい材質で形成することで、腐食抵抗に優れた金属製品を得ることができる。
【００５４】
また、本発明の一実施形態によると、空間形成部材を多数の分離部材で形成することで、空間形成部材の内部に複雑な形状の内部空間も形成でき、多数の空間形成部材を導入して仕上げ部で金属製品の外観を形成することで、複雑な形状の金属製品でも冷却効率を充分に達成できる冷却流路の構成が可能である
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ＡＦ技術を利用して３次元形状の製品を製造する従来技術の作業手順を順次的に示した説明図である。
【図２】ＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術を利用して３次元形状の製品を製造する従来技術の作業手順を順次的に示した説明図である。
【図３】ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術を利用して冷却流路を形成するために銅管を挿入する従来技術の作業手順を順次的に示した説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による金属製品の製造方法の工程を順次的に示した斜視図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明による金属製品の様々な実施形態を示したものであり、それぞれ左側は正面図、右側は断面図である。
【図６】本発明による金属製品の他の実施形態を示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明による金属製品のさらに他の実施形態を示したものであり、それぞれ左側は正面図、右側は断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による金属製品のさらに他の実施形態を示した透視図であり、（ａ）は空間形成部材の設置後、（ｂ）は仕上げ部の設置後の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本明細書で用いた用語は、特定の実施形態を説明するために用いたものであって、本発明を限定する意図ではない。また、本明細書における単数の表現は、文脈上明白に異なる意味でない限り、複数の表現を含む。
【００５７】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００５８】
図４は本発明の一実施形態による金属製品の製造方法の工程を順次的に示した斜視図であり、図５の（ａ）及び（ｂ）は本発明による金属製品の様々な実施形態を示したもので、それぞれ左側は正面図、右側は断面図であり、図６は本発明による金属製品の他の実施形態を示したもので、図６の（ａ）は平面図、図６の（ｂ）は断面図、図６の（ｃ）は正面図である。また、図７の（ａ）及び（ｂ）は本発明による金属製品のさらに他の実施形態を示したもので、それぞれ左側は正面図、右側は断面図であり、図８は本発明の一実施形態による金属製品のさらに他の実施形態を示した透視図で、図８の（ａ）は空間形成部材の設置後、図８の（ｂ）は仕上げ部の設置後の透視図である。
【００５９】
しかし、本発明は、様々な他の形態に具現されてもよく、図面に示された実施形態に限定されない。特に、図４〜図８では、説明の便宜のために、単純な形態の金属製品を図示し説明するが、本発明による内部空間が形成された金属製品はこのような単純形状に限定されず、複雑な形状の内部空間または外形（外観）を有する数多くの製品に適用されることができる。また、本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書の全体において、同一または類似する構成要素に対しては同一参照符号を付ける。
【００６０】
本発明は、図４〜図８に示されたように、金属製品のうち内部空間の形状が直線的であるか、単純な部分に該当する金属製品本体１１０を、一般的な機械工作方法（例えば、切削加工や鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工により形成した後、金属製品本体１１０の内部空間をドリリングのような単純作業で形成し、内部空間の形状が曲線的であるか、複雑な部分を空間形成部材１２０で形成した後、金属製品本体１１０と空間形成部材１２０を結合し、その上に金属製品１００から金属製品本体１１０を除いた残りの外観に該当する仕上げ部１３０を形成することで、複雑な内部空間を有する金属製品（特に、金型）を形成することを特徴とする。
【００６１】
図４を参照し、本発明の一実施形態による内部空間が形成された金属製品１００及びその製造方法について説明する。
【００６２】
まず、本発明の一実施形態による内部空間が形成された金属製品１００は、図４に示されたように、内部に第１空間１１１が形成された金属製品本体１１０と、上記金属製品本体１１０に形成された第１空間１１１と連結される第２空間１２５が形成された空間形成部材１２０と、上記空間形成部材１２０を覆って金属製品１００の外観を形成する仕上げ部１３０と、を含んで形成される。
【００６３】
本発明による金属製品１００としては、金型や、内部または表面冷却が必要な各種製品（例えば、冷却流路を有する機械工具、装置などの産業用金属製品）が挙げられ、内部に空間が形成されていれば、その用途や形状は特に制限されない。
【００６４】
但し、説明の便宜のために、上記金属製品が金型として機能し、上記内部空間が冷却流路として用いられる例について、主に説明する。
【００６５】
上記金属製品本体１１０は金属製品１００の大部分を占めるもので、内部に第１空間１１１が形成されている。
【００６６】
このような金属製品本体１１０は、通常の機械工作方法（例えば、切削加工、鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工により形成されるもので、内部に冷却流路のような第１空間１１１が形成される。
【００６７】
このとき、上記金属製品本体１１０に形成される第１空間１１１は直線的または単純な形状の空間であり、ドリリングのような単純機械加工により形成することができる。
【００６８】
従って、金属製品の相当な部分を占める金属製品本体１１０は、一般的な機械工作方法やＡＦ加工により容易に形成することができ、その内部に形成された第１空間１１１も単純加工により容易に形成することができる。その結果、金属製品本体１１０の製作が極めて容易で、製造費用及び時間を節減することができる。
【００６９】
特に、後述するように、金属製品１００において、オーバーハング構造や流路の方向が変わる部分を後述する空間形成部材１２０で形成するため、金属製品本体１１０はその形状が簡単で、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術などのＡＦ技術を用いても容易に製作できる。このとき、金属製品本体１１０には、上述したようにオーバーハング構造などがないため、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術のようなＡＦ技術により第１空間１１１が形成された金属製品本体１１０を製作することができる。
【００７０】
また、図４に示されたように、金属製品本体１１０には、空間形成部材１２０が装着される装着溝１１２が形成される。このような装着溝１１２は、空間形成部材１２０の少なくとも一部が装着され固定されるように上記空間形成部材１２０と略同じサイズに形成されることが好ましい。一例として、上記空間形成部材１２０は、上記金属製品本体１１０と接触された状態が保持できるように上記装着溝１１２にゴム槌などで圧入されてもよい。しかし、金属製品本体１１０に装着溝１１２が形成されなくてもよく、この場合には、第２空間１２５が第１空間１１１と連結された状態で接触部分を溶接、ＤＭＦ技術、多層レーザクラッディング技術などを用いて接合することもできる。
【００７１】
そして、上記装着溝１１２は、金属製品本体１１０の表面に露出しているため、簡単な切削加工で容易に形成できる。
【００７２】
また、上記空間形成部材１２０には、上記金属製品本体１１０に形成された第１空間１１１と連結される第２空間１２５が形成され、上記金属製品本体１１０の装着溝１１２に装着される。
【００７３】
このとき、上記第２空間１２５は、上記第１空間１１１を介して流れる冷却液に加わる流路抵抗を最小化するために上記第１空間１１１と同一断面積及び形状を有することが好ましい。また、上記第１空間１１１及び第２空間１２５はともに、円形断面の構造を有することが好ましい。
【００７４】
そして、上記空間形成部材１２０は、図４に示されたように２以上の分離部材１２１、１２２が結合されて形成されてもよく、上記分離部材１２１、１２２が結合されて上記第２空間１２５を形成するように構成されてもよい。
【００７５】
このように、空間形成部材１２０が複数個の分離部材により形成される場合には、複雑な形状を有する第２空間１２５を製造することが可能となる。即ち、空間形成部材１２０が複数個の分離部材で形成される場合には、図４の（ｃ）及び図５の（ａ）に示されたように第１空間１１１の冷却流路の方向が切り換わる曲線部分（曲面を有する部分）が容易に形成できる。しかし、空間形成部材１２０は複数個の分離部材が組み立てられて形成されることに限定されず、図５の（ｂ）及び図６に示されたように第２空間１２５が形成された一つの部材により形成されてもよい。
【００７６】
このような空間形成部材１２０は、金属製品本体１１０と同様に、通常の機械工作方法（例えば、切削加工、鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工により形成されてもよい。また、第２空間１２５は、図４に示されたように空間形成部材１２０を形成する分離部材１２１、１２２の外部に露出しているため、第２空間１２５を切削加工（放電加工を含む）のような機械加工により形成することができるが、鋳造やＡＦ加工により空間形成部材１２０の胴体と同時に形成することも可能である。このとき、第２空間１２５を切削加工により形成する場合には、表面が滑らかで流路抵抗が少なく、腐食発生が少ないという利点がある。
【００７７】
このように、空間形成部材１２０に形成される第２空間１２５は、第１空間１１１と連通し、曲面からなるため、金属製品に形成される複雑な形状の内部空間の形成を容易にする。
【００７８】
また、上記空間形成部材１２０の材質を、上記金属製品本体１１０と同じ材質または上記金属製品本体１１０より耐腐食性の大きい材質にすると、空間形成部材１２０の装着による腐食の問題を解決することができる。即ち、従来のＳＬＳ技術とＳＬＭ技術を用いて金型を製作すると、製作した冷却流路の表面が粗いため、腐食速度が早く、ＤＭＦ技術と多層レーザクラッディング技術において、冷却流路の形成のために低融点の金属粉末を使用すると、低融点金属が完全に除去されずに冷却流路に残存して腐食（特に、ガルバニック腐食）が発生する恐れがあるが、本発明の一実施形態によると、空間形成部材１２０と金属製品本体１１０の材質が同一であるか、空間形成部材１２０を耐腐食性材質で形成することができるため、腐食の問題を解決することができる。
【００７９】
そして、仕上げ部１３０は、上記空間形成部材１２０が上記金属製品本体１１０に装着された状態で上記空間形成部材１２０を覆って金属製品の外観を形成する。
【００８０】
該仕上げ部１３０は、上記空間形成部材１２０が金属製品本体１１０から離脱しないように、また、上記仕上げと空間形成部材１２０が完全に結合されるように、上記金属製品本体１１０及び上記空間形成部材１２０と金属結合されることが好ましい。
【００８１】
即ち、上記仕上げ部１３０が上記空間形成部材１２０及び金属製品本体１１０と金属結合されると、上記空間形成部材１２０が装着溝１１２に装着された状態で仕上げ部１３０と完全に結合されるため、空間形成部材１２０の離脱を防止することができ、空間形成部材１２０と仕上げ部１３０が完全に密着するため、上記第２空間１２５に流れる冷却液と仕上げ部１３０の表面間の熱伝達が効率的に行われる。これにより、仕上げ部１３０の表面でも冷却効率を極大化することができる。
【００８２】
このとき、金属製品本体１１０の装着溝１１２は空間形成部材１２０が装着された状態が保持できる最小限の深さで形成されることができる。従って、空間形成部材１２０の大部分の領域は、装着溝１１２の外部に露出して仕上げ部１３０と結合されることができるため、冷却効率の極大化が可能である。即ち、図３に示されたように、銅管を利用して冷却流路を作る従来技術の場合は、銅管４を装着するための取付溝３が銅管４の半径に対応する深さを有するため、取付溝３に設けられる銅管４の下側、即ち、銅管４の半分の領域は金属製品と接合されずに浮いており、冷却効率が低下する恐れがあるが、本発明の一実施形態によると、装着溝１１２の深さを最小化することができるため、従来技術より優れた冷却効率を得ることができる。特に、図３に示された従来技術の場合は、異なる高さにある３次元流路を形成するには、銅管を設けるための取付溝３の加工が困難であるか、取付溝３の形成と銅管４の設置を繰り返さなければならないという問題があるが、本発明の一実施形態によると、直線部分をガンドリリングにより形成し、金属製品（金型）の表面に隣接して流路方向が切り換わる曲率部分またはオーバーハング部分を空間形成部材１２０で分離形成することで、流路設置が容易になるという利点を有する。
【００８３】
また、銅管を利用して内部空間（冷却流路）を形成する図３の従来技術の場合は、折れたり、曲がった部分の銅管４の断面が一定でなく、酷く曲ったときには、銅管４の内部で冷却液の流れに乱流が発生する恐れがあるが、本発明の一実施形態によると、内部空間の断面を一定にすることができ、冷却液が曲面に沿って自然に方向転換して流れることができるため、冷却液の滞りや乱流が発生しなくなる。さらに、銅管４を利用して内部空間（冷却流路）を形成する図３の従来技術の場合は、銅管４が取付溝３に安定的に装着できないため、浮き現象が発生し、これにより後続のＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工のようなＡＦ加工が円滑に行われないが、本発明の一実施形態によると、空間形成部材１２０が装着溝１１２に安定的に装着されるため、後続のＤＭＦ加工や多層レーザクラッディング加工のようなＡＦ加工を行う際、空間形成部材１２０と仕上げ部１３０が安定的に金属結合されるという効果が得られる。
【００８４】
一方、上述した金属結合を達成するために、ＤＭＦ（ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ、直接金属成形）技術または多層レーザクラッディング技術で形成してもよい。このとき、ＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術は、仕上げ部１３０が形成されなければならない空間形成部材１２０及び／または金属製品本体１１０の表面が３次元形状を有する場合にも適用可能であるという利点がある。
【００８５】
しかし、仕上げ部１３０が形成されなければならない空間形成部材１２０及び／または金属製品本体１１０の表面が平面的な２次元面である場合には、仕上げ部１３０を形成するためにＳＬＳ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、選択的レーザ焼結法）技術、ＳＬＭ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｌａｓｅｒ  ｍｅｌｔｉｎｇ、選択的レーザ溶融法）技術を用いてもよい。
【００８６】
このようなＡＦ技術の他にも、上記仕上げ部１３０の形成に公知の溶接、めっき、蒸着、溶射などの方法を用いてもよい。
【００８７】
また、上記仕上げ部１３０を形成する前に、上記空間形成部材１２０が上記装着溝１１２に装着された状態で、ＤＭＦ、多層レーザクラッディング、溶接などの方法により装着溝１１２に固定された状態が保持されるように構成されることができる。そして、空間形成部材１２０が２以上の分離部材１２１、１２２からなる場合は、仕上げ部１３０の形成過程で第２空間（冷却流路）１２５の形状が安定的に保持されるように空間形成部材１２０を装着溝１１２に装着する前または装着後にＤＭＦ、多層レーザクラッディング、溶接などを通じて境界部Ｌを接合することが好ましい。
【００８８】
また、仕上げ部１３０が形成された後、上記仕上げ部１３０の表面を滑らかに整える整え工程が追加されてもよい。
【００８９】
一方、図４には、金属製品に形成される冷却流路が比較的単純な形状であり、一つの空間形成部材１２０が金属製品の上側に備えられるものが示されているが、該冷却流路の形状は多様に形成されてもよく、複数個の空間形成部材１２０及びこれを覆う一つまたは複数の仕上げ部１３０が使用されてもよく、空間形成部材１２０の装着位置も冷却流路の形状に応じて金属製品の上側だけでなく、下側、側面など多様な位置であってもよい。
【００９０】
次に、図５を参照し、本発明の他の実施形態による内部空間が形成された金属製品について説明する。
【００９１】
図５の（ａ）には、図４に示された金属製品と類似する２つの分離部材１２１、１２２からなる空間形成部材１２０を備える金属製品が示されており、図５の（ｂ）には、図４の金属製品と違う空間形成部材１２０が一つの部材で形成されたものが示されている。
【００９２】
図５の（ａ）に示されたように、空間形成部材１２０は複数個の分離部材１２１、１２２からなってもよく、複数個の分離部材１２１、１２２が結合された状態で金属製品本体１１０に形成された装着溝１１２に装着される。その後、ＤＭＦ技術、多層レーザクラッディング技術などにより仕上げ部１３０を形成して３次元金属製品の外形を完成する。このとき、第１空間１１１と第２空間１２５は同じ断面形状と断面積を有して相互連結され、流路抵抗を最小化しながら冷却流路を形成するため、仕上げ部１３０に該当する金属製品の表面までも効率的な冷却を行うことができる。
【００９３】
これと異なって、図５の（ｂ）に示されたように、空間形成部材１２０を一つの部材で形成し、空間形成部材１２０が装着溝１１２に装着された状態で下側に第１空間１１１と連通する第２空間１２５を形成することができる。このように、図５の（ｂ）の場合には、下側に空間が形成されたオーバーハング構造を達成することができるため、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術では具現し難いオーバーハング構造の冷却流路を形成することができるという利点がある。
【００９４】
また、図５の（ｂ）の場合には、空間形成部材１２０の一側に第２空間１２５が完全に露出した状態であるため、複数個の分離部材により空間形成部材１２０を形成しなくても空間形成部材１２０に第２空間１２５を切削加工により形成することができ、これにより、簡単な方法で第２空間１２５を有する空間形成部材１２０を形成することができる。また、金属製品本体１１０も、ドリリングのような切削加工で第１空間１１１の直線部を形成し、仕上げ切削加工により第２空間１２５に対応する形状の第１空間１１１を形成することができるようになる。
【００９５】
このように、仕上げ部１３０で空間形成部材１２０を覆うことで、空間形成部材１２０と仕上げ部１３０の表面までの距離を最小化しながら冷却流路を形成することができるため、金属製品の表面温度が均一になるように冷却流路を設定することができ、効率的な表面冷却を果たすことができる。特に、装着溝１１２の深さを最小化することで、金属製品本体１１０において露出する大部分の空間形成部材１２０と仕上げ部１３０を金属結合することができるため、空間形成部材１２０と仕上げ部１３０の表面との熱交換が円滑に行われて冷却効率を極大化することができる。
【００９６】
本発明のさらに他の実施形態による内部空間が形成された金属製品１００を図６を参照して説明する。
【００９７】
図６も、図５の（ｂ）と同様に、一つの部材で空間形成部材１２０を形成し、下側に空間が形成されたオーバーハング構造を空間形成部材１２０で具現している。
【００９８】
図６の（ｂ）に詳しく示されたように、金属製品本体１１０に直線的な第１空間１１１をドリリングなどで形成し、装着溝１１２及び第２空間１２５と連結される第１空間１１１を切削加工により形成する。その後、空間形成部材１２０の第２空間１２５と金属製品本体１１０の第１空間１１１が連結されるように空間形成部材１２０を装着溝１１２に装着する。このとき、上記第１空間１１１には流路方向が切り換わるＵ字形部分の略半分が形成され、第２空間１２５にはＵ字形部分の残り半分が形成されて全体的に金属製品本体１１０と空間形成部材１２０を通じて連結された内部空間を形成する。
【００９９】
また、図６に示された内部空間が形成された金属製品１００は、空間形成部材１２０によりＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術では製作し難いオーバーハング構造を形成するため、空間形成部材１２０の上側にＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術を用いて仕上げ部１３０を形成することができる。このようなＡＦ技術の他にも溶接、メッキ、蒸着、溶射などの方法で仕上げ部１３０を形成してもよいことは言うまでもない。
【０１００】
次に、図７を参照して本発明のさらに他の実施形態による内部空間が形成された金属製品１００について説明する。
【０１０１】
図７の（ａ）には、図４及び図５のように空間形成部材１２０が装着溝１１２の外部に露出した状態のものが示されており、図７の（ｂ）には、図６のように空間形成部材１２０が装着溝１１２内に陥没されて設けられた状態のものが示されている。
【０１０２】
図７の（ａ）の場合は、金属製品本体１１０及び空間形成部材１２０の大部分が金属結合されて形成されてもよく、これにより、空間形成部材１２０の第２空間１２５に流れる冷却液と仕上げ部１３０に該当する金属製品の表面の間に熱伝逹が円滑に行われるため、金属製品表面の冷却温度を均一にすることができる。
【０１０３】
しかし、冷却が重要でないか、単に冷却流路の方向を切り換える必要がある部分（例えば、金属製品の表面から遠い部分や表面冷却が重要でない表面に隣接する部分など）では、図７の（ｂ）のように空間形成部材１２０を装着溝１１２に陥没させて設けることができる。この場合、空間形成部材１２０の上面と金属製品本体１１０の上面が平面になると、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術だけでなく、ＳＬＳ技術やＳＬＭ技術などによっても仕上げ部１３０を形成することができる。
【０１０４】
最後に、図８には複数個の空間形成部材１２０を備える内部空間が形成された金属製品１００が示されている。
【０１０５】
図８に示されたように、内部空間が複雑に形成される場合には、入口１１１ａ側からドリリングなどにより金属製品本体１１０に第１空間１１１を形成し、これに対応する第２空間１２５を有する複数個の空間形成部材１２０を装着した後｛図８の（ａ）｝、空間形成部材１２０を覆う仕上げ部１３０を形成する｛図８の（ｂ）｝。
【０１０６】
しかし、図８に示された金属製品の形状は一例に過ぎず、空間形成部材１２０の形状、個数、位置などは、金属製品の表面を冷却するための内部空間（冷却流路）の形状に応じて多様に変更できる。
【０１０７】
次に、図４を参照し、本発明の他の側面による内部空間が形成された金属製品（金型や冷却が必要な各種金属製品）の製造方法（Ｓ１００）について説明する。
【０１０８】
本発明の一実施形態による内部空間が形成された金属製品の製造方法（Ｓ１００）は、内部に第１空間１１１が形成された金属製品本体１１０を用意する工程（Ｓ１２０）と、上記第１空間１１１と連通する第２空間１２５が形成された金属材質の空間形成部材１２０を用意する工程（Ｓ１３０）と、上記第１空間１１１と第２空間１２５が連通するように上記空間形成部材１２０を上記金属製品本体１１０に装着する工程（Ｓ１４０）と、上記空間形成部材１２０を覆って金属製品１００の外観に該当する仕上げ部１３０を形成する工程（Ｓ１５０）と、を含むことができ、仕上げ部１３０を形成した後に仕上げ部１３０の表面を整える整え工程（Ｓ１６０）をさらに含んでもよい。
【０１０９】
ここで、上記金属製品本体１１０を用意する工程（Ｓ１２０）と、空間形成部材１２０を用意する工程（Ｓ１３０）の順序は入れ替わってもよい。
【０１１０】
まず、上記金属製品本体１１０を用意する工程（Ｓ１２０）は、通常の機械工作方法（例えば、切削加工、鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工を利用して金属製品本体１１０の外形を形成する工程（Ｓ１１０）が施される｛図４の（ａ）｝。この状態で、金属製品本体１１０に第１空間１１１と装着溝１１２がドリリングなどの切削加工で形成される｛図４の（ｂ）｝。
【０１１１】
一方、上述したように金属製品１００におけるオーバーハング構造や流路方向が変わる部分を空間形成部材１２０で形成するため、金属製品本体１１０はその形状が簡単であり、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術のようなＡＦ技術を利用しても容易に製作することができる。このとき、金属製品本体１１０には、上述したようにオーバーハング構造などがないため、ＤＭＦ技術や多層レーザクラッディング技術のようなＡＦ技術により第１空間１１１と装着溝１１２が形成された金属製品本体１１０を製作することができるようになる。
【０１１２】
また、空間形成部材１２０を用意する工程（Ｓ１３０）も、通常の機械工作方法（例えば、切削加工、鋳造など）、ＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）、またはこれらの複合加工を利用して空間形成部材１２０の外形を形成してから、更なる切削加工を通じて第２空間１２５を形成してもよい｛図４の（ｃ）｝。しかし、第２空間１２５が形成された空間形成部材１２０は一つの工程、例えば、鋳造やＡＦ加工（ＤＭＦ加工または多層レーザクラッディング加工など）で製造することも可能である。
【０１１３】
その後、空間形成部材１２０を金属製品本体１１０の装着溝１１２に装着する（Ｓ１４０、図４の（ｄ）｝。このとき、空間形成部材１２０が複数個の分離部材１２１、１２２からなる場合には、仕上げ部１３０の形成過程において第２空間１２５が安定して保持されるように空間形成部材１２０を装着溝１１２に装着する前または装着後に分離部材１２１、１２２の境界部ＬをＤＭＦ技術、多層レーザクラッディング技術、溶接などにより接合する工程｛図４の（ｄ’）｝をさらに行ってもよい。
【０１１４】
このように、空間形成部材１２０が金属製品本体１１０に装着された状態で仕上げ部１３０を形成して金属製品の外観を形成する（図４の（ｅ）、Ｓ１５０）。該仕上げ部１３０は、上述したように上記金属製品本体１１０及び上記空間形成部材１２０と金属結合されることが好ましく、一例として、ＤＭＦ技術または多層レーザクラッディング技術により形成されてもよい。しかし、仕上げ部１３０のベースとなる表面の形状が平面的である場合は、ＳＬＳ技術、ＳＬＭ技術を用いることができ、仕上げ部１３０の形状に係らず伝統的な方式である溶接、メッキ、蒸着、溶射などの方法を用いてもよい。
【０１１５】
また、必要に応じて、図４の（ｆ）に示されたように最終的な切削加工などによる整え工程｛図４の（ｆ）｝を経て内部空間が形成された金属製品１００を完成することができる。
【０１１６】
本発明は特定の実施形態に関して図示し説明したが、当業界で通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることは明らかである。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  金属製品
１１０  金属製品本体
１１１  第１空間
１１２  装着溝
１２０  空間形成部材
１２１、１２２  分離部材
１２５  第２空間
１３０  仕上げ部
【図１（ａ）】
0005696867.tif 000002
【図１（ｂ）】
0005696867.tif 000003
【図１（ｃ）】
0005696867.tif 000004
【図１（ｄ）】
0005696867.tif 000005
【図２（ａ）】
0005696867.tif 000006
【図２（ｂ）】
0005696867.tif 000007
【図２（ｃ）】
0005696867.tif 000008
【図２（ｄ）】
0005696867.tif 000009
【図２（ｅ）】
0005696867.tif 000010
【図２（ｆ）】
0005696867.tif 000011
【図３（ａ）】
0005696867.tif 000012
【図３（ｂ）】
0005696867.tif 000013
【図３（ｃ）】
0005696867.tif 000014
【図３（ｄ）】
0005696867.tif 000015
【図４】
0005696867.tif 000016
【図５（ａ）】
0005696867.tif 000017
【図５（ｂ）】
0005696867.tif 000018
【図６（ａ）】
0005696867.tif 000019
【図６（ｂ）】
0005696867.tif 000020
【図６（ｃ）】
0005696867.tif 000021
【図７（ａ）】
0005696867.tif 000022
【図７（ｂ）】
0005696867.tif 000023
【図８（ａ）】
0005696867.tif 000024
【図８（ｂ）】
0005696867.tif 000025