(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属発泡体を含む部品を生産するための方法であって、
金属合金及び発泡剤から生成される顆粒形態の中実発泡性半製品（１）を、閉鎖可能な及び／又は使い捨ての鋳型（２）の空洞内部に配置し、前記発泡性半製品（１）を、前記発泡性半製品（１）の所望の膨張をもたらす、前記金属合金の融解温度に加熱し、後に、つまり所望の程度の膨張が達成された後、生成された金属発泡体の固化温度未満に前記鋳型（２）を冷却する方法において、
得られる発泡体の見掛け密度よりも高い密度を有する液体（３）を、前記鋳型（２）の空洞内部に配置すること、
前記液体（３）が、前記金属合金の融解温度よりも高い温度を有すること、
前記液体（３）を、前記鋳型（２）の前記空洞にある前記発泡性半製品（１）と接触させ、前記液体（３）が前記発泡性半製品（１）に熱を伝達し、それにより前記発泡性半製品（１）が膨張し、
前記膨張中の発泡性半製品（１）が、前記液体（３）に支持されること、及び、
前記膨張中、前記液体（３）の少なくとも一部が、前記鋳型（２）の対応する開口部を介して前記鋳型（２）から出て行き、前記液体（３）が、前記発泡性半製品（１）自体の膨張により押し出されることを有する
ことを特徴とする金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項２】
前記液体（３）が、前記鋳型（２）の底部又は最下部部分にある開口部から押送することにより前記鋳型（２）内に配置され、更に、その後この開口部から押し出される
請求項１に記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項３】
前記膨張中、７５％を超える前記液体（３）が前記鋳型（２）から押し出される
請求項１又は２に記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項４】
測定量の前記発泡性半製品（１）を挿入した後、前記液体（３）が前記鋳型（２）に配置される
請求項１ないし３のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項５】
前記液体（３）の一部が、前記鋳型（２）に残留し、前記発泡体と共に固化し、前記固化した発泡体及び前記固化した液体（３）が組み合わされて単一の一体化部品となったハイブリッド鋳造物が生成される
請求項１ないし４のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項６】
前記発泡性半製品（１）の挿入後に前記鋳型（２）の前記空洞に残される自由空間が、前記液体（３）で部分的にのみ満たされ、前記液体（３）及び前記膨張前の前記半製品（１）が共に、前記鋳型（２）の前記空洞の内部容積よりも少ない容積を有する
請求項１ないし４のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項７】
前記液体（３）の量が、前記発泡性半製品（１）の重量及び粒度分布に基づいて決定される
請求項６に記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項８】
前記発泡性半製品（１）と前記液体（３）との相互接触中、前記液体（３）が、所与の温度において、発泡及び前記膨張に必要なガスを前記発泡剤が放出することを防止する圧力よりも高い圧力に曝されており、その後、つまり前記液体（３）の温度を、前記発泡体の固化温度に低下させる前に、前記液体（３）の圧力を、前記所与の温度にて前記ガスを前記発泡剤が放出することを防止する値未満に低下させる
請求項１ないし７のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項９】
前記液体（３）が、前記金属発泡体の固化温度よりも低い融解温度を有する金属の融解物である
請求項１ないし８のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１０】
前記液体（３）が、前記金属発泡体の固化温度よりも高い融解温度を有する金属の融解物である
請求項１ないし８のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１１】
前記融解物としての前記液体（３）が、前記発泡性半製品（１）の混合物中の前記金属合金と同一の化学的組成を有する主成分を有する
請求項９または１０に記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１２】
前記液体（３）を配置する前に、ネット及び／又はグリッド及び／又はロッド及び／又は中空プロファイル及び／又はワイヤ及び／又はファイバーの形態の金属及び／又はセラミック補強部（５）が、前記鋳型（２）の前記空洞内に挿入され、前記補強部（５）が、前記鋳型（２）の内側表面付近に離間されて挿入される
請求項１ないし１１のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１３】
前記補強部（５）の目打ち部分が、完成した鋳造物の表面で前記発泡体を前記液体と分離するためのふるいを構成する
請求項１２に記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１４】
前記液体（３）が鋳型（２）に配置される前に、前記鋳型（２）が、前記発泡性半製品（１）の融解温度よりも高い温度に加熱される
請求項１ないし１２のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１５】
前記液体（３）が前記鋳型（２）から押し出されている間、前記液体（３）の一部が、前記鋳型（２）の保持部に残留し、形状要素（６）を含まない領域と比較して、これら領域の構造が異なるハイブリッド鋳造物へと固化される
請求項１ないし１４のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１６】
前記鋳型（２）から流出する液体（３）が、冷却せずに別の発泡サイクルに使用され、前記液体（３）が、収集容器（４）内へと流出し、後に次の使用のために加熱される
請求項１ないし１５のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産する方法。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の方法により金属発泡体を含む部品を生産するための鋳型であって、融解可能な前記部品の型、前記部品のロウ型に塗布されたセラミック粒子を含む懸濁液を乾燥させた非金属シェルを有する
ことを特徴とする金属発泡体を含む部品を生産するための鋳型。
【請求項１８】
分割されており、その底部部分に、熱を保有する前記液体（３）を流入及び流出させるための少なくとも１つの開口部を有する
請求項１７に記載の金属発泡体を含む部品を生産するための鋳型。
【請求項１９】
前記発泡性半製品（１）が、その内部で形成される
請求項１７に記載の金属発泡体を含む部品を生産するための鋳型。
【請求項２０】
前記鋳型（２）の材料の熱コンダクタンス係数が、７０Ｗ．ｍ-1．Ｋ-1未満である
請求項１７ないし１９のいずれかに記載の金属発泡体を含む部品を生産するための鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品、主に複雑でかなりの大きさの部品を金属発泡体から生産するための方法であって、鋳型内での迅速で規則的な発泡の制御を可能にする方法に関する。また、本発明は、発泡中に熱を分配するための新しい方法により生産される発泡体及び部品に使用されるという利点を有する鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属発泡体から部品を生産するために現在使用されている方法は４つある。
・融解物内に注入されるガスにより、又は融解物に添加されると分解してガスを発生する起泡剤を融解物内に混合するにより、溶融金属又は融解物を直接的に発泡させる方法；
・得られる金属発泡体の正確な構造がその空洞により形成されている好適な鋳型内に金属合金を流し込み、好適な堆積法により、この鋳型がポリマー発泡体製の型を生成し、その後それを好適な方法により鋳型から取り出す方法；
・３Ｄプレス法により金属を直接的に堆積させるか、又は後に除去される発泡体の好適なポリマー型に金属を直接的に堆積させる方法；
・最終発泡体構造を形成する金属合金の他に、添加発泡剤（通常は、粉末金属ハイブリッド又はカーボナイト）を含む中実半製品を発泡させ、好適な鋳型に配置されている発泡性半製品を融解温度に加熱し、発泡剤の分解により融解金属合金にガス細孔を生成させ、鋳型の空洞全体が満たされるまで発泡性半製品を膨張させる方法。
【０００３】
上述の方法には全て、重要な制限がある。つまり、独特な特徴にも関わらず、部品を金属発泡体から工業的に大量生産することができない。
【０００４】
融解物の直接発泡は、ガス又は発泡剤を融解物に徐々に添加して、適切に混合しなければならないため、融解物中のそれぞれガス又は発泡剤粒子の均一分配に関する問題に遭遇する。この問題は、融解物の異なる部分の不均一な発泡を引き起こし、不均一な発泡は、更に、融解物の容積全体が満たされない限り最初の細孔の崩壊が生じないように、安定化セラミックス粒子の添加又は生成により適切に安定化させる必要がある。融解物の混合それ自体も問題である。つまり、鋳型にはミキサを簡単に設置することができないため、複雑でかなりの大きさの既成部品を生産することができない。また、この方法は、通常、ブロック、パネル等のそれほど複雑ではなく、より小型の金属発泡体部品の生産に限定される。複雑な形状の部品は、機械加工により生産される。
【０００５】
また、堆積法は、時間及びコストがかかりすぎ、現行の堆積デバイスの性能に制限があるため、かなりの大きさの複雑な部品を生産することができず、生産された発泡体のその後の熱処理も複雑である。
【０００６】
中実半製品の発泡は、その半製品を、鋳型の好適な空洞にて空洞が満たされるまで膨張させることができれば、既製の造形部品の直接生産を可能にする。その場合、半製品は、金属合金の粉末混合物及び起泡剤の粉末のプレスすることにより、又はガスが放出されないように高圧をかけながら起泡剤の粉末を融解物と混合し、その後、このようにして調製した混合物を所望形状の半製品に鋳造及び固化させることにより生産することができる。したがって、起泡剤は半製品に均一に分配されるため、ミキサは必要ではない。問題は、部品のその後の充填の不均一性である。半製品は、その外部側から徐々に加熱される閉鎖空洞にあるため、鋳型の壁近傍では早期の発泡がもたらされるが、流し型の中心部分にある半製品の小片は未発泡のままであることが多い。鋳型の壁に接触する細孔の崩壊を防止するために、鋳型の壁は、金属合金の融解温度付近の温度を有していなければならない。これは、発泡プロセスを著しく遅延させる。融解に必要とされる半製品への熱伝達は全て、少ない温度差で鋳型の壁を介して生じるため、鋳型は薄壁である必要がある。したがって、良好な熱コンダクタンスを欠如する鋳型、例えば、砂鋳型又はセラミックシェル鋳型は、有用ではない。最も多くの場合、薄壁金属鋳型が使用される。しかしながら、薄壁金属鋳型は、絶えず変化する温度及び熱応力により変形するため、所望の誤差範囲内の最終製品の寸法を達成するためには、頻繁に交換することが必要である。或いは、グラファイト製の鋳型が使用される。グラファイト製の鋳型は、良好な寸法安定性を有するが、高温で損傷し易く、酸化から保護する必要がある。したがって、大型で複雑な造形部品は、この方法では効率的に生産することができない。更に、発泡プロセスが長いと、複数の比較的高価な鋳型及びデバイスの同時作業が必要であるため、生産性が低下し、全体的コストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
主に顆粒形態の発泡性半製品に対する均一な熱分配を保証することにより、プロセスを迅速化するだけではなく、プロセスを制御して、発泡構造の所望の特徴を達成することを可能にする単純な解決策が望まれているが、そのような解決策は公知ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の欠陥は、請求項１〜１６に記載されている、金属発泡体から部品を生産するための方法により、大きく改善される。本発明の本質は、主に、鋳型の空洞にある発泡性半製品を加熱するための新しい方法であって、鋳型の壁を介した遅延性で漸進的な熱伝達を必要とせず、したがって鋳型の壁の縁端による細孔の崩壊をもたらし得る発泡体の過剰加熱のリスクを伴わずに、迅速で均一な融解を保証するための方法にある。
【０００９】
発泡性半製品を、融解物の取入口を有する鋳型の空洞に挿入する。発泡性半製品、例えば、既知重量の顆粒（又はグラニュレート）を挿入した後、取入口からの好適な液体で鋳型をあふれさせる。この液体は、発泡性半製品の融解温度より高い温度を有する。液体は、均一に及び迅速に流入することができ、鋳型の内部に浸透することができる。これは、基本的に、発泡に必要な十分な熱量が鋳型に「注がれる」ことを意味する。液体を鋳型に流し込んでいる間及び鋳型を液体で満たした後、液体は、直ちに発泡性半製品の各小片と直接接触し、液体及び製品の温度が互いに均一になるまで製品に熱が伝達される。そのような熱伝達は、流し型の表面からの漸進的な熱伝達及びその後のプロセスでの発泡性半製品の発泡粒子間の相互熱伝達よりも著しく迅速で空間的により均一である。系の個々の要素間の漸進的な熱伝達が、中実半製品から金属発泡体を生成するために従来から使用されているが、本発明では、その代わりに、発泡性半製品の小片全てを同時に加熱液体の直接的な影響下に置くものである。発泡性半製品の加熱及び融解に十分な必要とされる熱量は、事前に液体に蓄積されている。具体的な熱量は、使用される液体の比熱、発泡性半製品及び液体の重量率、発泡性半製品の比熱、発泡性半製品の融解の潜熱温度、及び鋳型の発泡性半製品の温度と液体の温度との差に依存する。このように、発泡性半製品の完全な発泡に必要な熱量は、鋳型の壁への熱損失を考慮した後、所与量の発泡性半製品及び液体の場合の液体の温度を設定することにより、正確に設定することができる。
【００１０】
このように設定された発泡性半製品は、発泡剤によるガス細孔の生成により直ちに膨張を開始するため、その相対密度は著しく低下し始める。見掛け密度（又は容積密度）は、その現在容積に対する、半製品から出現する多孔性構造の重量比である。無細孔融解物は、発泡体の見掛け密度よりも明らかに高い密度を有する。したがって、生成された発泡体は、重力により鋳型の空洞の上側部分に押し上げられ、より重い融解物は下側部分に集まる。したがって、液体の機能は、熱を伝達することだけではなく、発泡性半製品の粒子が膨張する局面での粒子の移動も支援する。液体の使用は、重要な相乗効果を示す。液体は熱を迅速に伝達すると同時に、発泡中の半製品の分配を単純化する。液体は、膨張中の半製品により、鋳型から放出口を介して好適な収集容器へと押し出される。主プロセスは、発泡性半製品が所望の値に膨張し、鋳型の空洞のある部分又は全体が満たされたら終了させ、そうすることにより余剰液体は、十分な熱を伝達した後、鋳型の外に押し出される。プロセスは、完成した発泡体が完全には固化しない内に鋳型を冷却して終了させる。
【００１１】
通常、本発明による方法は、例えば、金属合金粉末及び発泡剤の混合物から生成された顆粒形態の発泡性半製品を、閉鎖可能な又は１回限りの使い捨てのいずれかの鋳型の空洞内に挿入するステップを含む。用語「顆粒」又は「グラニュレート」は、寸法を制限せず、広く理解されなければならず、任意の中実グレイン、物体、粒子を含むことができる。通常は、しかし排他的でないが、顆粒は、ロッド、プロファイル、又はシートに形成されることになる。用語「発泡性」は、金属素材を適切に発泡させる能力を表す。上記から分かるように、発泡性半製品は、金属材料により気密閉鎖されている発泡性作用剤をかなり有することになるため、作用剤からのガス放出中に金属の発泡が生じ、ガスは、金属の構造の外部に著しく放出されることは一切ない。
【００１２】
得られた金属発泡体の見掛け密度よりも高い密度を有する液体は、鋳型の空洞内へと放出される。この液体は、金属合金の粉末が融解する温度よりも高い温度を有する。液体を鋳型内に配置することにより、液体は、鋳型の空洞にある発泡性半製品と接触する。この接触は、液体から発泡性半製品への瞬時熱伝達に結び付く。したがって、発泡性半製品は、金属合金の融解温度に加熱され、それにより発泡性半製品の膨張が引き起こされ、膨張中の発泡性半製品の少なくとも一部は液体に浮遊する。所望の膨張は、液体の少なくとも一部が、鋳型の対応する開口部を介して鋳型から流出することを伴う。好ましくは、液体は、発泡性半製品の膨張自体により押し出される。所望の度合いの膨張に達した後、鋳型は、生成された金属発泡体の固化温度に冷却される。
【００１３】
適切に選択された液体の一部を鋳型に意図的に残留させてもよく、残留した液体は発泡体と共に鋳型内で固化し、固化発泡体及び固化液体が組み合わされて単一の一体化部品となったハイブリッド鋳造物が生産される。
【００１４】
液体は、主に、鋳型の下側部分の、好ましくは鋳型の最下部部分の開口部から押送することにより鋳型内に配置することができる。その後、同じ開口部を、液体の流出に使用してもよい。膨張中、７５％の液体が鋳型から押し出され、好ましくは９０％を超える液体が押し出される。
【００１５】
本発明による効果を達成するためには、鋳型の空洞の自由空間全体を液体で満たすことが必要である。発泡性半製品を挿入した後の鋳型の空洞の残りの自由空間は、液体で部分的にのみ満たしてもよい。そのような場合、液体及び膨張前の発泡性半製品は、流し型の空洞の内部容積よりも小さな容積を有する。必要とされる液体の量を最小限に抑えることができ、それにより、液体を加熱及び伝導させるためのデバイスに必要とされるサイズは、発泡性半製品挿入後の流し型の空洞の残りの自由空間が、液体と発泡性半製品の表面との直接接触に必要とされる量の液体のみにより満たされるように最小限に抑えられる。これは、具体的な液体量は、主に、発泡性半製品の重量及び粒度分布に依存することになり、現場での試験により指定することができることを意味する。
【００１６】
鋳型から流出した液体は、冷却せずに、別の発泡サイクルに使用してもよく、それにより、金属発泡体から部品を生産するためのエネルギー需要が著しく低減される。用語「冷却せずに」は、液体が意図的には冷却されていない状態を示し、別の発泡サイクルまでの保管中の一般的な熱損失を除外しない。重要なことは、液体が固化せず、更なる潜熱を加える必要がないため、別のサイクルでは、前サイクルで消費された熱のみが液体に加えられるということである。通常は、鋳型から流出する液体は、鋳型の下にある収集容器内に流れ込み、その後液体を繰り返して使用するために加熱することができる。
【００１７】
望ましい配置では、液体は、溶融金属と接続されている。融解物は、発泡性半製品の混合物中の金属粉末と同様の化学的組成を有する合金であってもよいが、そのような組成物とある程度異なっていてもよい。発泡体よりも高い固化温度を有する融解物を使用する場合、取入口が最初に固化することになり、膨張中の発泡体は、完全に固化するまで発生したガスの圧力下にあり続けることになり、それにより、流し型の空洞が複雑である場合でさえ細部が完全に満たされることが保証される。金属発泡体の固化温度よりも低い固化温度を有する融解物を使用する場合、発泡体は、鋳型の空洞で最初に固化することになり、その後、取入口にある過剰な融解物を吐出させることができる。融解物の固化中、取入口の融解物に好適な圧力を加えることができるため、発泡体の固化は、以前の場合と同様に進行する。
【００１８】
発泡体部品を生産するためには、いかなる様式でも融解発泡体と反応しない融解物（例えば、アルミニウム発泡体の場合は、鉛及びスズ）を使用することが好ましい。しかしながら、ある場合には、その代わりに合金を使用することが好ましく、合金は、生成された発泡体と拡散的に接合し、固化融解物及び発泡体の一部を部分的に含むハイブリッド鋳造物を生産することができる。このようにして、金属発泡体を構成する合金と同一の合金の融解物を使用することができる。
【００１９】
空洞は、発泡性半製品の膨張の影響下で、融解物が全て吐出するように設計されていてもよい。通常、そのような場合、鋳型内への取入口は、その最下部地点に設置されることになる。しかしながら、空洞の内側表面に、人為的な障害部分（保持部）又は蓋、すなわち、異なる形状要素が形成されていてもよく、発泡体は、形状要素から融解物を押し出すことができない。融解物は、固化するまでこうした形状要素に保持されることになるか、又はこうした形状要素の高さで鋳型に保持されることになり、それぞれ、空洞の形状又は形状要素の形状及び位置に対応する厚さを有するその表面に固化融解物を有するハイブリッド鋳造物が生産される。また、ハイブリッド鋳造物は、膨張中には液体の流出にも使用される液体の取入口を、鋳型の空洞の底部の高さよりも上に設置し、この底部の上方に液体を固化するまで残留させることにより生産することができる。当業者であれば、この原理に基づき、際だった発明をなすことなく種々の形状の鋳型を生産することができ、リブ及びブレース等の形状の種々の形状要素を有することができることは、当然のことながら可能である。鋳型に対して種々の位置及び様々な高さに、複数の取入口又は制御された液体の取入口及び流出口を有する鋳型を使用することができる。
【００２０】
また、鋳型の内側表面又は表面の少なくとも一部を模倣する種々の補強ネット（又はグリッド）を、発泡性半製品を有する空洞内に挿入し、注がれた融解物が鋳型の表面に到達することを可能にし、メッシュのサイズを適切に設定することにより、膨張中の半製品がネットの下から融解物を押し出すことができないようにすることが可能である。このようにすると、好適な金属製のネットによりその上部が補強された緻密な無細孔層を発泡体の表面に生成することができる。ネットは、主に引張応力による応力がかかる際の、得られた部品の機械的特徴を著しく向上させることができる。これは、ネット及び緻密層が、鉄筋コンクリートと同様に、発泡体に起こり得る割れ目の拡大を防止するためである。
【００２１】
目打ち表面を有する補強部は、堅固さの点で鋳造物の特徴を増加させるだけではなく、目打ち部分は、鋳造中に分離要素、つまり発泡材料の塊と固化無細孔液体との境界も生成する。したがって、適切に設計された補強部の目打ち部分は、二重の機能を有する。つまり、引張応力に対する鋳造物の弾性を増加させると同時に、発泡体の表面に無細孔層を生成する。これは、ふるいとして、膨張中の発泡体が補強部の開口部から進入すること、及び融解物が補強部を越えて押し出されることを防止する。補強部の材料の融解温度は、液体の温度よりも高くなければならない。例えば、補強部が、鋼鉄製、又は融解温度が高い幾つかの他の金属製、又はセラミックファイバー製であってもよい。
【００２２】
例えば、ネット、グリッド、エキスパンドメタル、ロッド、中空プロファイル、ワイヤ、又はファイバーの形態の金属及び／又はセラミック補強部は、発泡性半製品を配置する前でも鋳型の空洞に挿入することができる。通常、補強部は、液体を注ぎ込む前に鋳型に配置されることになる。
【００２３】
鋳型は、液体又は融解物が鋳型の空洞に注がれている間に早期固化しないように、それぞれ液体又は融解物の温度に予加熱されていてもよく、鋳型は、熱伝達性が乏しい材料、例えば、砂混合物又はセラミック製であってもよい。これは、先行技術水準とは全く逆の要求である。鋳型を発泡体の固化温度に予加熱する場合、発泡終了後に、鋳型を適切に冷却することが必要である。液体を鋳型に配置する前に、鋳型を、発泡性半製品の融解温度よりも高い温度に加熱してもよい。
【００２４】
発泡剤の分解プロセスは温度及び圧力に依存するという事実を考慮すると、好適に設定された生産方法では、推奨される発泡プロセスは、外圧で操作することにより短時間に（秒単位で）実現することができる。臨界温度を超えて温度を上昇させると発泡剤からガスが自発的に放出され、臨界温度は、圧力が増加すると共に上昇することが知られている。鋳造プロセスをオートクレーブ中で行い、発泡剤の分解温度を半製品の融解温度を上回る温度に押し上げる高い外部圧力下で（アルミニウム発泡体でＴｉＨ２の場合、例えば、１ＭＰａを超える圧力）、予加熱した融解物を、発泡性半製品を有する鋳型内に注ぎ込む場合、半製品は、完全に融解した後でさえ膨張しないだろう。しかしながら、外圧が臨界値未満に低下すると、膨張は直ちに開始される。この特徴を使用して、融解物を注ぎ込んだ後の鋳型の空洞の温度をより良好に均一化することができる。これは、半製品を膨張させずに、個々の半製品片と融解物との温度を均一化させるための時間をより長く確保することが可能になるからである。温度が均一化したら、外部圧力を低下させて膨張を開始させる。したがって、この局面では、設定された外部圧力が均一に及び実際的に瞬時に各半製品片に加えられるため、液体は、制御された膨張の開始を制御するものとして機能することができる。これは、液体と発泡性半製品との相互接触時には、液体は、所与の温度において、発泡及び膨張に必要なガスが発泡剤から放出されることを防止する圧力よりも高い圧力下にあることを意味する。融解物から半製品への更により良好な熱伝達は、より高い圧力で生じ、膨張が生じる必要は全くない。したがって、このステップは、温度場が鋳型内部で均一化される瞬間まで、膨張を延期することができる。液体の固化温度のレベルに向かって液体の温度を低下させるまで、液体の圧力は、所与の圧力にてガスが発泡剤から放出され、それにより膨張が開始されることを防止する値を下回るように制御されている。この方法は、主に、鋳造物の形状が複雑である場合、鋳型の空洞での液体の移動経路が長い場合、及び取入口と空洞縁端との距離が異なる場合等に好ましい。
【００２５】
圧力を作り出すためには、圧力上昇が外部から鋳型の構造に作用するオートクレーブを使用することができるという利点もある。これには、低生産コストで薄壁シェル鋳型を使用することが可能になるという利点がある。古典的な構成の圧力鋳型の使用も除外されない。この鋳型は、過剰な内部圧力に耐えることが可能である。中実外側被膜と内部薄壁圧力媒体との間に圧力媒体が存在する２被膜鋳型を用いた解決策も可能である。
【００２６】
発泡中に外部圧力が増加すると共に、得られる細孔のサイズが減少することも知られている。膨張の開始後に、オートクレーブの残留圧力、残留圧力、又は取入口からの流出融解物に作用する圧力を設定レベルで適切に維持して、細孔のサイズを設定するために、この現象を本発明の方法に使用することができる。したがって、液体は、膨張を開始させるものであることに加えて、細孔のサイズを調節する圧力媒体でもある。これは図３３に示されている。
【００２７】
或いは、挿入された発泡性半製品を有する鋳型の空洞での上述のような流動は、それぞれ予加熱された液体又は融解物で既に満たされている開放鋳型内に発泡性半製品片を入れ（又は挿入し）、膨張中の発泡体が余剰な液体又は融解物を押し出す前に空洞から漏出しないように鋳型を閉鎖して、逆に実現することができる。それには、鋳型の空洞の下側部分の好適な開口部が必要である。
【００２８】
また、本発明の主題は、請求項１７〜１９に記載の部品である。部品は、輸送手段の車体の一部であってもよく、又はひとつなぎの及び１作業サイクルの一体化された車体の全体を形成していてもよい。現行の車体構成は、後に溶接又はそうでなければ共に接続されて空間的構造が形成される板金部品の成形に関する技術的な可能性により著しく影響を受ける。本発明は、成形技術及びその後の接続による制限を受けない空間的構造物の生産を可能にする。輸送手段（車両、飛行機、列車、船）のフレーム及び／又は車体の場合、部品は、同様に、骨格又はフレームワーク並びに外側造形表面を含む一体型であってもよい。車体又はフレームワークの個々の帯域は、金属発泡体の幅が異なっていてもよく、徐々に移行する接続継ぎ目を有していてもよい。板金構成の場合、それらの生産は複雑であり制限を受ける。空間的構造物は、固化した液体及び／又は補強部を有する帯域を有していてもよい。
【００２９】
また、本発明の主題は、請求項２０〜２３に記載の鋳型である。鋳型は、熱伝達を迅速にするように壁を設計する必要はなく、金属である必要もない。鋳型の材料の熱伝導係数は、７０Ｗｍ．-1．Ｋ-1未満であってもよく、好ましい準備では、鋳型は、融解可能な部品の型、好ましくは部品のロウ型に塗布されているセラミック粒子を含む懸濁液を乾燥することにより生産される。鋳型は分割することができ、通常は、熱伝達可能な液体の取入れ及び流出のための少なくとも１つの開口部をその底部部分に有するだろう。
【発明の効果】
【００３０】
熱伝導に単一の液体を使用すること、発泡性半製品の粒子を移動させること、及びその後に膨張を開始させることを含む本発明は、主に以下のような多数の重要な利点をもたらす。
・そのサイズに関わらず鋳型の空洞の容積全体で短時間に発泡体を膨張させることが可能である。これは、本方法により、複雑な形状及び大型寸法のかなりの大きさの複雑な部品でさえ（例えば、炭素複合材から生産される車体に類似した一体化自動車車体）、高い生産性で達成することができることを意味する。
・発泡体が容積全体に短時間で生成され、それにより細孔の分布の規則性が著しく増加し、早期に生成された細孔の崩壊並びに空所容積の低減が防止される。
・鋳型の壁を介して半製品へと熱を伝達させる必要がなく、むしろ予加熱した液体により半製品に熱が伝達されるため、シェルを生産するための安価なセラミック混合物又は砂混合物を含む任意の材料を、鋳型の生産に使用することができる。
・液体に保有されている熱は事実上全てが、鋳型の壁に対する損害を最小限に抑えつつ発泡性半製品を融解するために消費される。耐久性の鋳型が使用される場合、鋳型は、発泡体の固化中に鋳型に伝達される廃熱により発泡温度に維持することができる。これにより、発泡のエネルギー需要が著しく削減される。これは、鋳型の加熱には、いかなる追加の熱も必要とせず、実際、発泡させる前のプロセスで消費された半製品の融解に必要な熱のみが、プロセス全体にわたって融解状態にある融解物に保有されるためである。このエネルギー効率性は、プロセス全体のコストを削減する。
・融解物、発泡性半製品、及び鋳型の空洞の表面形状を好適に選択することにより、固化した融解物により形成される無細孔の部分を有するハイブリッド鋳造物の生産が可能になり、鋳型の空洞内の膨張中の発泡体は、融解物の固化に起因する収縮の発生を防止する（発泡体の膨張は、固化の結果としての融解物の容積収縮を補償する）。このように、所望の幅の緻密な表面層及び発泡体コアを有するサンドイッチ構造の生成が可能である。こうした構造は、主に、重量に対する堅固さ及び堅さの達成という観点で優れた機械的な特徴を有する。
・得られる細孔のサイズ及び細孔分布の規則性を誘導するのに重要な外圧（圧力は、それぞれ液体又は融解物により半製品の全ての部分に等しくかかる）の条件を変更して、発泡を簡単に実現させることが可能になる。更に、外圧による操作は、発泡プロセスそれ自体の著しい短縮を可能し、発泡プロセスは、ほんの数秒しか持続しない。
【００３１】
本発明による本開示の方法は、好適な発泡剤を用いて、金属合金製の顆粒から任意の造形部品を生産するために使用することができる。中実発泡性半製品の好ましい組成は、先行技術水準で公知であり、一般的な構造合金に一般的に使用されている。大型で複雑な造形部品の金属発泡体からの生産、並びに単一の技術的な作業によるハイブリッド鋳造物（金属−発泡体）の生産に応用することは、特に有利であろう。部品の重量に対する堅固さ及び堅さの比が高い軽量一体化構成が必要とされるあらゆるもの、主に、自動車車体及び自動車部品、造船及び航空機製造、電気車両、三輪車、トレーラー、鉄道車両、及び列車等の軽量でかなりの大きさの構造部品の生産に、本発明の使用が予想される。非常に高価な材料であり、高い生産性及び生産の反復性の需要を満さない炭素又はグラスファイバーを含む複合材からしか、現時点では生産することができないものに応用して、市場を拡大することができる。本開示の方法は、発泡を、生産サイクルが短縮された高度な生産性レベルへと向上させ、大型部品の場合でさえ薄壁シェルを鋳型として使用することが可能になる。
【００３２】
１生産サイクルで単一品の大型部品を生産することにより、部品数及び接合要素の数が削減されるだけではなく、部品の機械的負荷（又は応力）の分散も向上する。本発明は、熱が迅速及び均一に鋳型内部へと直接挿入され、熱担体が発泡性半製品の顆粒と直接接触することにより達成される数多くの相乗効果的利点を提供する。そのため、鋳造の生産性並びにプロセスの反復安定性が著しく高くなり、エネルギー需要が削減される。
【００３３】
本発明は、図１〜４３により更に開示される。使用されている縮尺並びに鋳型及びその対応する製品の特定の形状は、限定ではなく、有益性又は明瞭さのための調整されている。したがって、特定の例にて、異なる形状特徴の鋳造物が言葉で記述されている場合でさえ、図面には簡単な空洞形状を有する鋳型が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。液体を注ぐ前の鋳型内への発泡性半製品の配置が示されている。
【図２】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。液体の注入が示されている。
【図３】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。発泡の活性化が示されている。
【図４】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。発泡が引き続き示されている。
【図５】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。その後の発泡性半製品の膨張が示されており、膨張により、液体が収集容器内へと押し出されている。
【図６】分割鋳型における１サイクルの発泡の基本ステップを段階的に示す図である。左下隅には、液体の再利用を示す絵文字が示されており、液体は、収集容器から取り出され、もう一度使用される。
【図７】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。補強部は、その目打ち表面が鋳型の内側壁付近に内側壁から離間されて配置されるように鋳型内に配置される。
【図８】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。図２と同様のステップが示されている。
【図９】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。図３と同様のステップが示されている。
【図１０】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。図４と同様のステップが示されている。
【図１１】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。図５と同様のステップが示されている。
【図１２】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。図６と同様のステップが示されている。
【図１３】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。固化状態の鋳造物を有する鋳型を示す図である。黒色は、発泡構造を有していない固化液体を表す。
【図１４】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。鋳型を除いた鋳造物が示されている。
【図１５】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。取入口系が取り外された鋳造物が示されている。
【図１６】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。鋳型の断面が部分的に示されており、エキスパンドメタル製の露出補強部が示されており、その目打ち部分により、発泡塊と固化融解物との間の境界が生成されている。
【図１７】ステンレスエキスパンドメタル製の分離補強部の使用が開示されている図である。部分的に切り抜かれた補強部の断面図である。
【図１８】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。液体を注ぐ前の鋳型内部の発泡性半製品の配置が示されている。
【図１９】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。液体の注入が示されている。
【図２０】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。発泡の活性化が示されている。
【図２１】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。発泡が引き続き示されている。
【図２２】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。その後の発泡性半製品の膨張が示されており、膨張により、液体が収集容器内へと押し出される。
【図２３】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。左下隅には、液体の再利用を示す絵文字が示されており、液体は、収集容器から取り出され、もう一度使用される。
【図２４】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。固化状態の鋳造物を有する鋳型が示されている。黒塗り部分は、発泡構造を有していない固化液体を表す。
【図２５】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。鋳型を除いた鋳造物が示されている。
【図２６】鋳型が、鋳型のある領域から液体が押し出されることを効果的に防止する形状要素を有する方法を示す図である。取入口系が取り外された鋳造物が示されており、鋳造物のリブ及び下側部分は、固化液体により生成されている。
【図２７】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。
【図２８】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。
【図２９】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。
【図３０】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。
【図３１】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。
【図３２】最後に液体の圧力が増加される鋳型での発泡ステップを示す図である。圧力増加事象が示されている。
【図３３】発泡体に対する圧力の効果が概略的に示されている。Ｐ１〜Ｐ５は、圧力の増加を表す。個々の圧力の下に示されている数字は、構造の例を表す。
【図３４】圧力の段階的調節を含むステップを示す図である。円は、鋳型が配置される圧力容器、例えばオートクレーブを表す。円の円周方向からの矢印及び記号Ｐｎは、生成された内部過剰圧力を示す。図３４には、液体を注ぐ前の鋳型内部の発泡性半製品が示されている。
【図３５】圧力の段階的調節を含むステップを示す図である。円は、鋳型が配置される圧力容器、例えばオートクレーブを表す。円の円周方向からの矢印及び記号Ｐｎは、生成された内部過剰圧力を示す。液体の注入が示されている。
【図３６】圧力の段階的調節を含むステップを示す図である。円は、鋳型が配置される圧力容器、例えばオートクレーブを表す。斜線で削除されたＰは、過剰圧力を終了を表す。圧力低下及びその後の膨張後に液体が収集容器へと押し出されることを示す。
【図３７】非分割セラミック鋳型の使用が示されている。
【図３８】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。プロセス開始時の鋳型が示されている。
【図３９】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。鋳型が液体で満たされている。
【図４０】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。発泡性半製品を液体と接触させ、同時に鋳型を閉鎖するステップが示されている。
【図４１】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。発泡性半製品の膨張が開始され、それに伴って液体が鋳型から押し出されることが示されている。
【図４２】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。膨張の継続が示されている。
【図４３】発泡性半製品が、液体で既に満たされている鋳型内に配置される場合の発泡ステップを示す図である。図４２の膨張の継続後、鋳型の空洞が充満することが示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
実施例１
図１〜６に示されているこの例では、顆粒形態の発泡性半製品１を、粉末金属合金ＡｌＳｉ１０及び０．８重量％の発泡剤ＴｉＨ2粉末から生産する。顆粒を、その最下部部分に融解物の取入口を有するツーピース鋳造グラファイト鋳型２の空洞に挿入し、取入口に通じる注入開口部は、鋳型２の空洞の最高地点の上方へと通じている。発泡性半製品１の容積は、鋳型２の内部空間のおよそ２０％を占める。発泡性半製品１を有する閉鎖した鋳型２を、窒素の保護雰囲気下で５５０℃に加熱する。この温度では、発泡性半製品１は膨張しない。鋳型２及び顆粒の温度が均一化された後、９００℃に予加熱した融解合金ＡｌＳｉ１０を、鋳型２の空洞の自由空間の少なくとも８０％が満たされるように、図２に従って、炉の外部から取入口を介して鋳型２内に注ぎ込む。直ちに、すなわち、鋳型２内への融解物の注入後およそ２秒で、発泡性半製品１は融解し、図３及び４に示されているように膨張する。これは、液体３の逆流により明らかとなり、すなわち、融解物が取入口から鋳型２の下にある収集容器４へと流出する。融解物の流出は、およそ２０秒後に終了する。これは、顆粒（又はグラニュレート）の膨張が完了したというシグナルである。既に炉の外部に取り出されている鋳型２を静置して、およそ４５０℃の温度に冷却する。完成した部品を鋳型２から取り出す。部品は、全体的な多孔度が８３％であるアルミニウム発泡体で全体が生成されている。鋳型２に注ぎ込まれた融解物は全部が、発泡性半製品１の膨張により鋳型２の空洞の外部に押し出され、発泡体の一部は取込口開口部に存在する。
【００３６】
実施例２
発泡性半製品１の顆粒を、この場合は図３３のように、粉末アルミニウム合金ＡｌＭｇＳｉ及び１重量％の発泡剤ＴｉＨ2の粉末から調製した。顆粒を、鋼鉄金属板を溶接した薄壁鋳型２の空洞に挿入した。発泡性半製品１の容積は、鋳型２の内部空間のおよそ２０％を占めた。鋳型２は、直径が０．２ｍｍの円形空気口を上側部分に有し、下側部分には、直径が１５ｍｍの円形開口部を有する。鋳型２を発泡性半製品１と共に、特殊オートクレーブの中で、その温度が９５０℃である融解鉛を有するポットの上方に吊下した。オートクレーブを閉鎖した後、その内部空間を窒素で１ＭＰａ（１０気圧）に加圧した。続いて、鋳型２を融解鉛に完全に浸漬して、融解鉛を鋳型２の空洞内へとゆっくりと流入させた。これは、空洞の上側部分にあり、融解鉛の高さの上方に通じている空気口により可能になる。
【００３７】
鋳型２が液体鉛で完全に満たされた後（およそ３０秒）及び１分後、鋳型２内の顆粒は全て融解し、これは、鋳型２の温度がおよそ６８０℃に低下することにより明らかになる。しかしながら、顆粒は圧力がかかっているため事実上膨張しない。その後、オートクレーブ内の圧力を０．１５ＭＰａ（１．５気圧）に低下させることにより、顆粒は、直ちに膨張し、鉛を底部開口部を介して鋳型２から押し出す。アルミニウム発泡体は、上部空気口から出ていかない。それは、空気口が発泡体には小さ過ぎ、更に空気口は、融解鉛よりも温度が低い部分に通じており、使用したアルミニウム合金が固化し、空気口を閉鎖するためである。膨張中、底部開口部が鉛融解物に浸漬した状態を保ったまま、鉛を有するポットから鋳型２を引き出した。鋳型２をポットから押し出した後、アルミニウム発泡体は、温度が低い空間の影響下で固化し、顆粒の膨張は、完全に固化するまで生じる。底部開口部からの発泡体の流出は、鉛融解物からの蓋により防止される。およそ５８０℃でアルミニウム発泡体が完全に固化した後、鋳型２の空洞はほとんど全体がアルミニウム発泡体により満たされており、底部開口部の領域のみが、４００℃未満の固化温度の温度を有する融解鉛を含んでいる。この融解鉛は、鋳型をポットから完全に引き出すと、ポット内へと還流する。
【００３８】
オートクレーブ内の残留過剰圧力が０．１５ＭＰａの場合、アルミニウム合金の細孔の見掛け直径は、最大で２ｍｍに制限され、発泡体の見掛け密度は、０．５５ｇ／ｃｍ3だった。
【００３９】
実施例３
図７〜１７に示されているこの例では、顆粒形態の発泡性半製品１を、粉末アルミニウム合金ＡｌＭｇ１Ｓｉ０．６及び０．６重量％の発泡剤ＴｉＨ2粉末から調製する。顆粒を、シリコーン鋳型２内の造形部品のロウ型に注ぎ込む。およそ１．５ｍｍのメッシュサイズを有するステンレスエキスパンドメタル製のグリッドを、内側壁からの距離を維持しつつ、鋳型２の表面を模倣するように、シリコーン鋳型２内に配置する。最終製品のグリッドは、補強部５の機能も果たす。発泡性半製品１の容積は、ロウ型の容積のおよそ２０％を占める。およそ４ｍｍの厚さを有する連続セラミックシェルが型の上に生成されるまで、ロウ型を、公知の方法によりセラミック懸濁液に浸漬し、また公知の方法により乾燥させた。ロウを有するシェルを乾燥させた後、その下側部分に開口部を生成し、およそ１００℃の温度でロウを完全に融解させてシェルを取り除いた。しかしながら、発泡性顆粒及びステンレスグリッドは、シェル鋳型２の空洞に残留し、グリッドは、鋳型２の表面を模倣している。シェルと類似する材料で生成されている取入口を、鋳型２の空洞の最も低い部分からおよそ２０ｍｍ上方の高さで空洞に通じるように、底部部分の開口部内に設置する。
【００４０】
その後、取入口、顆粒、及びステンレスグリッドを有するシェルを５５０℃の温度に加熱してから、８５０℃の温度に加熱した融解アルミニウム合金ＡｌＭｇ１Ｓｉ０．６を、鋳型２の空洞の自由空間全体を満たすように空洞内に注ぎ込む。鋳型２を満たした後、シェルの微細多孔性セラミック壁を介して空洞を徐々に脱気する。融解物を流し型に注ぎ込んだほぼ直後に、発泡性半製品１、つまり顆粒の融解、並びにその膨張が生じ、それは、液体３の逆流、つまり取入口からの融出により明らかになる。融解物の流出は、およそ１５秒後に停止する。これは、顆粒の膨張が終了したというシグナルである。鋳型２を静置して、およそ４００℃に冷却する。セラミックシェルを取り除いた後、完成した部品を取り出す。この部品は、およそ８０％の多孔度を有するアルミニウム発泡体で生成されたコアを有する。発泡体は、空洞内でステンレスグリッドにより覆われている、つまりステンレスグリッドが溶着されている緻密な合金ＡｌＭｇ１Ｓｉ０．６のおよそ１ｍｍ厚の層により覆われている表面全体に存在している。これは、グリッドがあるため発泡体が鋳型２の空洞の表面に到達することができず、したがって融解合金を押し出すことができないからである。同様に、発泡体が融解物を取入口／取出口付近の領域から押し出すことができなかったため、無細孔金属が部品の底部に出現する。ＡｌＭｇ１Ｓｉ０．６発泡体製のコア及び同じ合金製の無細孔１ｍｍ厚表面層を有するハイブリッド鋳造物が得られる。表面層は、鉄筋コンクリートと同様に、ステンレスエキスパンドメタルにより強化されている。部品の底部部分には、およそ２０ｍｍの厚さを有する、合金ＡｌＭｇ１Ｓｉ０．６の無細孔層が生成されている。この層は、部品の固定用スレッドを穿孔するために設計されている。
【００４１】
実施例４
アルミニウムの技術的に純粋な粉末及び０．４重量％の発泡剤ＴｉＨ2粉末から生成されている図３８〜４３に示されているロッドを、鋳型２の分割平面が最上側部分になるように、ＨＢＮ製の２部分鋳造鋳型２の蓋にアルミニウムワイヤで接続した。鋳型２は、基本的には、蓋により覆われた容器を構成する。鋳型２の最下部部分（容器内の）に取入口を設置し、取入口へと通じる注入開口部は、分割平面の高さを越えて上方に通じている。発泡性半製品１の容積は、鋳型２の空洞の空間のおよそ２０％を占める。鋳型２の開放下側部分（容器）を、８５０℃に加熱し、同じ温度の融解鉛で、容器の高さの少なくとも４／５まで満たす。同時に、発泡性半製品１が取り付けられている鋳型２の蓋を、炉の中で５５０℃に加熱する。この温度では、発泡性半製品１の膨張はまだ生じない。
【００４２】
鋳型２及び鉛融解物の温度を調節（又は均一化）した後、発泡性半製品１が取り付けられている蓋を、空気圧ピストンにより鋳型２の底部部分に押入れ、圧力により鋳型２を閉じる。鋳型２を閉鎖し、発泡性半製品１を鉛に浸漬させた直後に、膨張が生じる。これは、取入口から鉛が押し出されることそれ自体により明らかになる。鉛の流出は、およそ３０秒後に停止する。これは、顆粒の膨張が終了したというシグナルである。蓋で閉鎖し、ほぼ直ちに発泡を開始させた後、およそ１５０℃温度が下がった底部鋳型２を静置して、およそ５００℃まで冷却する。鋳型を開けて、完成した部品を取り出す。部品は、全体的な多孔度が７８％であるアルミニウム発泡体で全体が生成されている。鋳型２の底部部分内に注ぎ込まれた鉛は全てが、発泡性半製品１の膨張により、ここも発泡体で完全に満たされている取入口から鋳型２の空洞の外部に押し出されている。
【００４３】
実施例５
図１８〜２６に示されているこの例のプロセスは、実施例１と類似しているが、鋳型２は異なっており、この例では、発泡性半製品１の膨張中に液体３が鋳型２から押し出されることを防止する形状要素６を有する。この例の液体３は、発泡性半製品１と同一の主成分を有する。
【００４４】
例えば、形状要素６は、液体３が流入するが流出しないはずであるリブであってもよい。図２４〜２６では、こうした帯域は黒塗り部分で表示されており、黒塗り部分は、固化液体３の無細孔塊であることを示しており、より正確には、発泡体の主成分と同一の物質的主成分を有する固化融解物であることを示している。これは、冷却用又は補強用リブが、無細孔の中実構造を有する場合に好ましい。
【００４５】
実施例６
図２７〜３２に示されているこの例の方法は、鋳型２から液体３が流出する瞬間までは実施例１と類似しているが、図３２に示されているように、液体３の流出に対抗する圧力が作用している。取入口系に直接作用するピストンが概略的に示されている。実際の作業では、種々の機械系又は油圧系を使用して圧力を生成することができる。発泡体の構造は、圧力により制御することができる。鋳型２は、この例では、適度に堅固な構造を有する。
【００４６】
実施例７
この例では、図３４〜３６に示されているオートクレーブを使用することにより、膨張を開始させるための、及び図３３のような得られる発泡体構造に影響を及ぼす重要な処置が提供される。図２７〜３２に示されている方法は、実施例１と類似しているが、鋳型２内への液体３の配置中は、外部圧力Ｐｎが、鋳型２及び液体３に作用し、膨張の開始を防止する。液体３に作用する圧力が、鋳型２の外部から同時に作用するため、鋳型２は、過剰圧力Ｐｎに耐性である必要はない。
【００４７】
図３６に示されているように圧力が解放されると、液体３の膨張及び収集容器４への流出が開始される。
【００４８】
実施例８
図３７に示されている鋳型２は、非分割の使い捨てである。鋳型２のシェルは、非金属セラミック材料で生成されており、特に、鋳型２は、融解可能な部品のロウ型に塗布されたセラミック粒子を含む懸濁液を乾燥することにより生成される。ロウ型を調製するための一般的で公知の方法を補完して、こうした層をシェルに塗布する前に発泡性半製品１及び任意選択で更に補強部５をロウ型内に又はその表面に配置する。発泡性半製品１は、その生成後に鋳型２内に導入されるのではなく、生成中に導入される。鋳型２は、基本的には、発泡性半製品１の塊の周囲で成長する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
産業上の利用可能性は明白である。本発明によると、複雑で大型のかなりの大きさの部品を含む部品を、金属発泡体から工業的に及び反復して生産することが可能であり、発泡に必要な熱は、鋳型の壁から伝達する必要がなく、そのため、全体的なエネルギー需要及び生産コストが大幅に削減される。安価で使い捨てであるが、複雑で耐久性の高い鋳型を使用することができるため、試作品から量産品に及ぶ様々な一連の性質の製品を、高度に自動化された様式で効率的に生産することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  発泡性半製品
２  鋳型
３  液体
４  収集容器
５  補強部
６  鋳型の形状要素
ＨＢＮ  六方晶窒化ホウ素
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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