(57)【要約】  バインダを含まない焼成可能な材料等のからなる少なくとも一つの層を平面内に堆積させて、未焼成材料からなる層を創出し、上記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成された材料からなる層を創出し、上記平面に実質的に垂直な座標軸の方向に上記堆積ステップおよび上記照射ステップを反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成し、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされる。この方法により形成された押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、前記入口面から間隔を置きかつ多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備える。ダイは、１個の構造部材によってピンの根元部分以外において互いに結合された、この方法により製造された少なくとも２本のピンを有する。
2010517806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ダイの形成方法であって、
（ａ）バインダを含まない焼成可能な材料からなる少なくとも一つの層をＸＹ平面内に堆積させて、未焼成材料からなる層を創出するステップ、
（ｂ）前記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、
（ｃ）前記ＸＹ平面に実質的に垂直なＺ座標軸の方向にステップ（ａ）およびステップ（ｂ）を反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成するステップを含み、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、前記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、前記入口面から間隔を置きかつ多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって前記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、該材料移送チャンネルが前記排出スロットに連通していることを特徴とする、押出ダイの形成方法。
【請求項２】
前記形成ステップは、前記多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイが多数のピンによって形成される態様で前記押出ダイを形成することを含み、前記多数のピンのうちの少なくとも１本のピンの断面積が、該少なくとも１本のピンの長さに沿う位置によって異なることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記形成ステップは、各ピンが、前記入口部に結合された根元部分と、共同して前記押出ダイの出口面を形成する外表面とを備える態様で前記押出ダイを形成することをさらに含み、前記少なくとも１本のピンは、該少なくとも１本のピンの根元部分から該ピンの長さ方向に離れた所定の点における断面積よりも、該少なくとも１本のピンの根元部分における断面積の方が小さいことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記形成ステップは、大多数の前記ピンのそれぞれのが、根元部分から該ピンの長さ方向に離れた所定の点における断面積よりも、該ピンの根元部分における断面積の方が小さい態様で前記押出ダイを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記形成ステップは、前記多数の材料移送チャンネルのうちの少なくとも１本の断面積が、その長さに沿う位置によって異なる態様で前記押出ダイを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記形成ステップは、前記材料移送チャンネルの少なくとも２本が、前記入口面からも前記ハニカム形成部からも離れた位置においてそれらの間に延びる１本の通路によって連結される態様で前記押出ダイを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
押出ダイの形成方法であって、
（ａ）焼成可能な材料からなる少なくとも一つの層を堆積させて、未焼成材料からなる層を創出するステップ、
（ｂ）前記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、
（ｃ）ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）を反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成するステップを含み、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、前記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、前記入口面から間隔を置きかつ多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって前記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、前記形成ステップは、前記多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイが多数のピンによって形成される態様で、前記押出ダイを形成することを含み、少なくとも２本の前記ピンが、該ピン間に延びかつ該ピンの長さに沿った位置を占める構造部材によって互いに結合されていることを特徴とする、押出ダイの形成方法。
【請求項８】
前記形成ステップは、前記構造部材が、前記入口面からも前記ハニカム形成部からも離れた位置を占める態様で前記押出ダイを形成することを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記形成ステップは、前記構造部材が、Ｘ字状断面構造を備える態様で前記押出ダイを形成することを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記押出ダイを形成した後に前記構造部材を前記押出ダイから取り除くステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の成形に用いられる押出ダイおよび押出ダイを形成するための方法に関する。特に本発明は、一体的に形成された高強度かつ単一ピースの押出ダイおよびこのような押出ダイを形成するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１平方センチメートル当たり約１〜１００セルまたはそれ以上の横断面セル密度を有するハニカム構造体は、触媒担体、固形微粒子フィルタ本体および据置き型熱交換器を含むいくつかの用途がある。適当なバインダ中に分散された無機粉末を含む可塑化された粉末バッチから、これらのハニカム構造体を製造することについては良く知られている。特許文献１、特許文献２および特許文献３には、押出ダイ、このような押出ダイを製造するための方法および組成物が記載され、一方特許文献４および特許文献５には、金属粉末を包含するバッチから押し出される同様の多セル構造が記載されている。
【０００３】
具体例として、参照番号１０（図１）は、一般的に良く知られ、かつ下記のような方法を用いて製造可能な固形微粒子フィルタを概略的に示す。フィルタ本体は、外壁１５に囲まれた、交差する薄い多孔質の壁１４からなるマトリクスによって形成されたハニカム構造体１２を備えており、この構造体は、図示の実施の形態においては断面形状が円形である。壁１４は、第１端面１８を含む第１端部１３と、反対側の第２端面２０を含む第２端部１７との間に延びて、フィルタ本体１０の両端面１８，２０間に延びかつ両端面１８，２０に開口する極めて多数の隣接した中空通路すなわちセル・チャンネル２２を形成している。フィルタ１０（図２および図３）を形成するために、各セル２２の一端は封止されており、これらセル２２のうちの第１組のセル２４は第１端面１８において封止され、第２組のセル２６は第２端面２０において封止されている。両端面１８，２０の何れか一方は、完成したフィルタ１０の入口面として利用される。
【０００４】
上述のハニカム構造体１２を製造するための一般的な方法は、種々のバッチ成分を水性ビヒクルと混合して可塑化されたバッチを形成し、この可塑化されたバッチを、ダイを通して押し出して、未焼成ハニカム構造体であるハニカム構造体１２の壁１４，１５を形成し、この未焼成ハニカム構造体を特定の長さに切断する諸ステップを含む。この方法はまた、上記未焼成ハニカム構造体を焼成して、硬化された丸太状ハニカム構造体を形成し、この丸太状ハニカム構造体を所定の長さに切断し、このハニカム構造体１２の両端面１８，２０にマスクを施して、ハニカム構造体１２の一部のセル・チャンネル２２に栓を施し、かつ施栓されたハニカム構造体１２を乾燥させて硬化されたフィルタ１０を形成する。
【０００５】
これらのフィルタの製造における重要なステップの一つは、押出ダイを通して上記ハニカム構造体を成形する押出成形である。絶えず進化はしているものの、現在の市販のハニカム構造ダイの構造は、ここに記載されている諸特許明細書に示されているダイ構造から基本的に離れておらず、殆ど全てが密実な金属ブロック等の機械加工によって製造されている。このようなダイを作製するためには、最初に多数の開口部（供給孔）が鋼鉄ブロックの一面に開けられて、押し出されるべき可塑化されたバッチ材料が高圧で供給される供給孔アレイを形成する。次に、孔開けされた入口面の反対側のブロック面に、精密に機械加工された排出スロットからなる十字交差アレイを切り込むことによって、ダイの排出面が形成され、これらのスロットは、入口面から延びる供給孔の端部と交差する深さに切削され、これにより、それらの間に連通路を提供する。その結果、交差する排出スロット内に供給孔を通じて移送された可塑化されたバッチ材料が、スロットによって連続的に整形され、かつスロットから排出されて、ハニカム構造の交差する壁およびチャンネルを形成する。
【０００６】
金属ブロックをハニカム押出ダイに形成するためには多くの機械加工技術が適用される。より軟らかい鋼鉄に対しては、供給孔アレイは一般に機械的な孔開けによって形成されるが、排出スロットは鋸引き作業によって形成される。もしダイがステンレス鋼等の、より硬い難磨耗材料で形成される場合には、電気化学加工（ＥＣＭ）および放電加工（ＥＤＭ）がより広く用いられる。一般に、入口面の設計により、供給孔は引き続き、ダイのハニカム構造のスロット間隔または密度によって決定される間隔を有する妥当な一定の半径および直径を有する直線円筒形状に特徴付けられている。
【０００７】
従来、これらの押出ダイを形成するために利用される大部分の機械加工技術は、「見通し線」の要素に限られている。具体的に言うと、これらの技術は、そこからダイが機械加工されるブロックの外面から容易にアクセスされ得ない、または直線的にアクセスされ得ないダイの内部の内側に位置する要素を形成するのに採用することは不可能である。これらの「ブラインド・エレメント（蔭になっている要素）」は、背圧を低下させ、ダイの磨耗を軽減し、部分充填を改善し、かつハニカム構造体の正しい形成等の、ハニカム構造体の製造時においてダイを通過する押出材料の流れの調整を可能にするのに特に有用である。
【０００８】
ブラインド・エレメントを備えた押出ダイの形成を可能にするための他の技術も採用されてはいるが、これらの技術は、十分な設計の自由度を許容せず、かつ特定のダイの細部の形成を不可能にしている。このような方法の一つは、押出ダイを多数のダイピースから形成することを含む。これらのダイピースは互いに溶接されまたは締め具によって締結されて、完全なダイを形成する。このようなダイの一つの短所は、多数のピースが結合されてダイが形成される結果、単一のブロックからダイを形成する場合に比較して比較的構造的完全性が劣るのみでなく、このようなダイの形成には余分なコストと時間とを必要とすることである。迅速に試作品を製造する技術では、ポリマーまたはワックスを主成分とするバインダのような結合材料と混合された粉末材料を焼成する工程を採用している。このような工程においては、ダイが粉末材料とバインダとの組合せからダイが構成され、次いで固形のダイに焼成される。これらの方法は、ブロックの機械加工を利用した従来の方法では不可能であったダイの細部の形成を可能にする。しかしながら、これらの工程にバインダの使用を必要とすることは、必然的にバインダの使用が制限される。具体的に言うと、予備焼成されたダイの内部に形成されている細部の一部は、焼成において十分な形状を保ち得ず、あるいは、場合によっては存続し得ない。さらに具体的に言うと、予備焼成されたダイは、バインダが構造的完全性を提供することによって、一般に優しい取扱いを可能にする１０〜２０ｐｓｉ（６９〜１３８ｋＰａ）の範囲内の強度を有する。しかしながら、焼成されると、バインダ材料の大部分が燃え尽きて、その強度は、金属粉末の焼成直前の３０００〜５０００ｐｓｉ（２０．７〜３４．９ＭＰａ）に達する。その結果、脆弱な細部の歪みがダイ内部に発生する。さらに、予備焼成されたダイの部分から吊り下がっている部分等の細部は、焼成工程で消滅する。
【０００９】
上述の方法の何れもが、構築するのに数日から数週の平均時間を要するので、時間が掛かり、少なからぬコストを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３,７９０,６５４号明細書
【特許文献２】米国特許第３,８８５,９７７号明細書
【特許文献３】米国特許第３,９０５,７４３号明細書
【特許文献４】米国特許第４,９９２,２３３号明細書
【特許文献５】米国特許第５,０１１,５２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、押出ダイの流動特性を改善するためのダイの内部におけるブラインド・エレメントの形成を可能にしながら、比較的高い構造的完全性を備えたダイを提供する、押出ダイの製造方法が望まれる。さらに、一般に押出ダイの形成に伴う時間およびコストを低減する方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１に態様によれば、本発明は、バインダを含まない焼成可能な材料からなる少なくとも一つの層をＸＹ平面内に堆積させて、未焼成材料からなる層を創出するステップ、上記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、上記ＸＹ平面に実質的に垂直なＺ座標軸の方向に堆積ステップおよび照射ステップを反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成するステップを含む押出ダイの形成方法であり、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、上記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の開放された排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、これら材料移送チャンネルと上記排出スロットとの間が連通するように構成されている。
【００１３】
本発明のさらなる実施の形態によれば、焼成可能な材料からなる少なくとも一つの層を堆積させて、未焼成材料からなる層を創出するステップ、上記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、堆積ステップおよび照射ステップを反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成するステップを含む押出ダイの形成方法が提供され、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、上記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、上記形成ステップは、上記多数の開いた排出スロットからなる十字交差アレイが多数のピンによって形成される態様で、上記押出ダイを形成することを含み、少なくとも２本の上記ピンが、これらのピン間に延びかつピンの長さに沿った位置を占める構造部材によって互いに結合されている。
【００１４】
さらに別の実施の形態において、本発明は、バインダを含まない焼成可能な材料からなる少なくとも一つの層をＸＹ平面内に堆積させて、未焼成材料からなる層を創出するステップ、上記少なくとも一つの未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿ってレーザー照射を施して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、上記ＸＹ平面に実質的に垂直なＺ座標軸の方向に堆積ステップおよび照射ステップを反復することにより、一体的に形成された単一ピースとしての押出ダイを形成するステップを含む、押出ダイの形成方法が提供され、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、上記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の開放された排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、これら材料移送チャンネルと上記排出スロットが連通するように構成され、上記形成ステップは、上記入口部の形成に先立って上記ハニカム形成部を形成することを含む。
【００１５】
別の態様において、本発明は、未焼成材料からなる層を創出するステップ、上記未焼成材料からなる層を焼成して、焼成された材料からなる層を創出するステップ、ならびに、創出ステップおよび焼成ステップを反復することにより、押出ダイを形成するステップを含む押出ダイの形成方法であり、その場合、先に形成された焼成された材料からなる層上に新たな層が重ね合わされ、上記押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の開放された排出スロットからなる十字交差アレイを備えたダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる両端が開放された多数の材料移送チャンネルとを備え、これらの材料移送チャンネルは上記排出スロットと相互接続され、上記形成ステップは、上記入口部の形成に先立って上記ハニカム形成部を形成することを含む。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、焼成された第１層を施すステップ、ならびにその後にこの焼成された第１層上に新たな層を形成するステップを含む押出ダイの形成方法が提供され、この押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の排出スロットを含むダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる多数の材料移送チャンネルとを備え、これらの材料移送チャンネルは上記排出スロットと相互接続され、上記形成ステップは、上記入口部の形成に先立って上記ハニカム形成部を形成することを含む。
【００１７】
さらなる実施の形態によれば、焼成された第１層を施すステップ、ならびにその後にこの焼成された第１層上に新たな層を形成するステップを含む押出ダイの形成方法が提供され、この押出ダイは、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の排出スロットを含むダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる多数の材料移送チャンネルとを備え、これらの材料移送チャンネルは上記排出スロットと相互接続され、上記焼成された材料は、予備焼成状態においてバインダを含んでいない。
【００１８】
さらなる実施の形態によれば、本発明は、ダイの入口面を有する入口部と、上記入口面から間隔を置きかつ多数の排出スロットを含むダイの出口面に終端するハニカム形成部に向かって上記入口面から延びる多数の材料移送チャンネルとを備えた押出ダイであり、上記排出スロットは、多数のピンの配置によって形成され、上記ピンは、根元部分と、上記出口面における終端とを備え、上記多数のピンのうちの少なくとも２本のピンは、上記ピンの根元部分以外において、構造部材によって互いに結合される。
【発明の効果】
【００１９】
押出ダイを製造するための本発明の方法は、押出ダイの流動特性を所望のように改善しながら、比較的高い構造的完全性を備えた一体に形成された単一ピースのダイを製造する。さらに、この望ましい方法は、一般に押出ダイの形成に伴う時間およびコストを低減し、かつ要求される目的に対して特に良く適合する。
【００２０】
本発明のこれらの、およびその他の効果は、当業者であれば、下記に記載された明細書、請求項および添付図面を参照することによって、さらに理解かつ認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】終端が開放された多数のセル・チャンネルを有する第１端を備えた、押出成形されたフィルタ本体の斜視図である。
【図２】第１組のセル・チャンネルが第１端において施栓され、第２組のセル・チャンネルは第１端において開放端となっている押出成形されたフィルタ本体の斜視図である。
【図３】第１組のセル・チャンネルが第２端において開放端となっており、第２組のセル・チャンネルは第１端において施栓されている、第２端を備えたフィルタ本体の端面図である。
【図４】本発明の方法により形成された押出ダイの斜視端面図である。
【図５】押出ダイが、多数のダイ・ピンの根元部分に形成された協働する凹部によって形成されたプレナムを備えている、本発明によって形成された押出ダイの部分斜視図である。
【図６】図５の押出ダイの部分側面図である。
【図７】押出ダイの多数のピンの長さ方向に沿った位置に配置された多数の窪みを備え、これら窪みがハニカム形成部およびピンの末端から間隔を置いている押出ダイの別の実施の形態の斜視図である。
【図８】図７の別の実施の形態の側面図である。
【図９】押出ダイが、多数の材料移送孔の長さ方向に沿って互いに間隔をおいた凹部および段部を備えている、押出ダイの別の実施の形態の一部を切り取った斜視端面図である。
【図１０】四角形の押出ダイの部分斜視図である。
【図１１】図１０の押出ダイの多数の交差流チャンネルを備えた四角形の押出ダイの一部を切り取った斜視図である。
【図１２Ａ】本発明の押出ダイの形成方法で用いられる、ピンを下に向けた製造工程の概略図である。
【図１２Ｂ】本発明の押出ダイの形成方法で用いられる、ピンを下に向けた製造工程の概略図である。
【図１２Ｃ】本発明の押出ダイの形成方法で用いられる、ピンを下に向けた製造工程の概略図である。
【図１３Ａ】図１２Ａ〜図１２Ｃのピンを下に向けた製造工程で形成され、かつ押出ダイのピン間に延びる補強用構造部材を備えた押出ダイの別の実施の形態の部分的な斜視端面図である。
【図１３Ｂ】図１２Ａ〜図１２Ｃのピンを下に向けた製造工程で形成され、かつ押出ダイのピン間に延びる補強用構造部材を備えた押出ダイの別の実施の形態の部分的な斜視端面図である。
【図１３Ｃ】図１２Ａ〜図１２Ｃのピンを下に向けた製造工程で形成され、かつ押出ダイのピン間に延びる補強用構造部材を備えた押出ダイの別の実施の形態の部分的な斜視端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
説明のために、「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」およびそれらの派生語は、すべて図１および図５に配向されている本発明に関連する。しかしながら、本発明は、これとは反対と明白に特定された場合を除き、種々の異なる方向およびステップ順序を想定していることを理解すべきである。また、添付図面に示され、かつ下記の明細書に記載された具体的な装置および工程は、添付の請求項に定義された発明の概念の具体的な実施の形態であることも理解すべきである。それ故に、ここに記載されている実施の形態に関する具体的な寸法およびその他の物理的特性は、請求項に明白に説明されていない限り、制約と判断されるべきではない。
【００２３】
本発明の方法は、金属およびセラミック等の粉末化材料からなる重ね合わされた層を固化させて押出ダイ２８（図４〜図６）を形成する方法を含む。具体的には、この方法は、押出ダイの形状に対応する粉末材料の層を照射によって焼成する方法を含む。さらに具体的には、この方法は、バインダを含まない、焼成可能な材料をＸ−Ｙ平面に堆積させて、未焼成材料からなる層を形成し、この未焼成材料からなる層に対して、或るパターンに沿って照射を施して、焼成材料からなる層を形成することを含む。この方法はさらに、先に形成された層の上に後から形成される層が重ね合わされる態様で、堆積ステップおよび照射ステップを上記Ｘ−Ｙ平面に対して実質的に垂直なＺ座標軸方向に反復して、押出ダイを形成する方法を含む。この方法により形成された押出ダイ２８は、ダイの入口面３２を備えた入口部３０と、上記入口面３２から間隔を置きかつ開放された排出スロット４０の十字交差アレイを備えたダイの出口面３８に終端するハニカム形成部３６に向かって上記入口面３２から延びる多数の材料移送チャンネル３４（図５）とを備え、稼働時（可塑化されたバッチ移送時）には、材料移送チャンネル３４と上記排出スロット４０との間に流体が連通する。
【００２４】
上記堆積ステップは、金属またはセラミックまたは金属とセラミックの組合せ等の未焼成粉末材料からなる層を堆積させることを含む。これらの粉末材料は工具鋼が好ましく、高強度ステンレス鋼等の耐食性超合金からなるものがより好ましいが、押出ダイ２８の形成に適したその他の材料を用いてもよい。上記粉末材料は、ポリマーまたはワックスを主成分とするバインダ等の如何なるバインダ材料を含んでいないことに注目すべきである。０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）と０．０１インチ（０．２５ｍｍ）との間の厚さの、または０．０００２インチ（０．００５ｍｍ）と０．００２インチ（０．０５ｍｍ）との間の厚さの粉末材料層が基盤（図１２Ａ〜図１２Ｃ）上に堆積されるのが好ましく、この層は最終的に基盤に接着されても、されなくてもよい。粉末材料の粒径中央値は２００μｍ未満がよいが、１００μｍ未満でも、さらには５０μｍ未満でもよい。高セル密度（例えば２００セル／平方インチ（２５．４ｍｍ）を超える）のダイを製造するためにはそれに応じた粒径中央値が選ばれる。次に粉末材料からなる未焼成層には、例えばレーザーが照射され、これにより材料が固形層に焼成される。レーザーは、所定の層における押出ダイ２８の所望の形状に対応するパターンを辿る。この照射ステップは、「三次元物体の製造方法および装置」と題して１９９８年５月１９日付けで公布された米国特許第５,７５３,７１７号明細書および「三次元物体の製造方法」と題して２０００年３月２８日付けで公布された米国特許第６,０４２,７７４号明細書に記載されており、これらの内容の全てがここに引用される。本発明の方法の目的で、施される照射ステップは、その中にバインダ材料を使用する必要なく粉末材料から直接的に押出ダイ２８の形成を可能にし、これにより、後述のように従来は得られなかったダイの細部の製造を可能にする。上記堆積ステップおよび照射ステップは、押出ダイ２８のすでに形成された部分上に、粉末材料からなる新しい層が堆積されることによって、完全な押出ダイ２８が構成されるまで反復される。この方法は、「見通し線」加工技術では得られない、例えば架橋要素、細部の曲線、および平滑な遷移部等のダイ２８の内部に存在する「ブラインド・エレメント（蔭になっている要素）」の形成を可能にする。
【００２５】
ここに説明されている本発明の方法を採用した場合に得られる押出ダイの構造の例として、図５および図６は、入口部３０およびハニカム形成部３６を備えた押出ダイ２８の一部分を示す。スロット４０は多数のピン４２によって形成され、この場合、各ピン４２は、根元部分４４、入口部３０から遠く離れて延びる先端４６、根元部分４４と先端部分４６との間に伸びる外表面４８、および端面５０を備え、各ピン４２の端面５０は、互いに協働してダイの出口面３８を形成している。図示のサンプルにおいては、各ピン４２が、各ピン４２の根元部分４４を取り囲みかつ根元部分４４の近傍に位置し、そしてピン４２の外表面４８内に入り込む空所（より小さい寸法の領域）を備えるように形成されている。ピン４２の空所５２は、他の空所５２と互いに協働して、ピン４２の間に、したがってスロット４０の間に押し出された材料の圧力の等化を可能にするプレナム５４を形成している。本発明の方法は、同一サイズの、または図示のように異なるサイズのピンを有するハニカム形成部３６の内部の材料移送孔およびスロットの交差部におけるプレナム５４の構築を可能にする。これに加えて、端面５０の表面積は、より小型のピン５８の間の空所を埋めるより大型のピン５６からなる。具体的に言うと、本発明の方法は、ピン４２のサイズと関係なく形成されるプレナム５４の均一分布を可能にし、かつより大型のピン５６の内部において空所５２が偏って深くなる、ＥＤＭ加工等の従来の加工法に伴う困難性を排除する。
【００２６】
本発明の方法により形成された押出ダイ２８ａの別の実施の形態が図７および図８に示されており、各ピン４２ａの外表面４８ａ内に延びる、好ましくは同じ深さでピン内に延びる窪み６０が形成されている。参照番号２８ａは、本発明の別の実施の形態全体を示す。押出ダイ２８ａは上述の押出ダイ２８に類似しているため、図５および図６ならびに図７および図８におけるそれぞれ類似する部分は、後者の番号における添え字「ａ」を除いて、同じ番号によって表されている。窪み６０は、隣接するピン間に比較的等しい押出し圧力を提供し、かつ押し出されたハニカムにおけるウェブの千切れ、ひび割れ等の変形を防止するために、押出し工程におけるピン４２ａの長さ方向に沿った抵抗を増大させる機能を有する。図示の押出ダイ２８ａは、大型のピン５６ａと小型のピン５８ａとを備え、これにより、その中に窪み６０を正しく形成するためには本発明の方法を使用する必要があることに留意されたい。例えば、半径は、ピンと窪み内の角部にも形成してよい。
【００２７】
別の実施の形態において、押出ダイ２８ｂの入口部３０ｂ（図９）は、各材料移送チャンネル３４ｂを画成する壁６４の長さ方向に間隔を置いて壁６４の内方へ延びる溝等の凹部６２、あるいはチャンネル３４ｂ内へ突出する段部６６を備えている。参照番号２８ｂは、本発明の別の実施の形態全体を示す。押出ダイ２８ｂは上述の押出ダイ２８に類似しているため、図５および図６ならびに図９におけるそれぞれ類似する部分は、後者の番号における添え字「ｂ」を除いて、同じ番号によって表されている。凹部６２および／または段部６６は、バッチ材料が押出ダイ２８ｂの本体を通って押し出されるときに、バッチ材料の完全な混合を確実にするために有用である。
【００２８】
四角形状の押出ダイが図１０および図１１に示されており、ダイ入口面３２ｃおよび多数の材料移送チャンネル３４ｃを有する入口部３０ｃと、出口面３８ｃおよび多数のスロット４０ｃを有するハニカム形成部３６ｃを備えている。参照番号２８ｃは、本発明の別の実施の形態全体を示す。押出ダイ２８ｃは上述の押出ダイ２８に類似しているため、図５および図６ならびに図１０および図１１におけるそれぞれ類似する部分は、後者の番号における添え字「ｃ」を除いて、同じ番号によって表されている。移送スロット４０は格子６８によって形成されている。押出ダイ２８ｃは、ハニカム形成部３６ｃの近傍において材料移送チャンネル３４ｃの側壁７２を貫通する多数の直交流チャンネル７０を備えている。これらの直交流チャンネル７０は、材料移送チャンネル３４ｃ間の押出しを可能にして、押出成形工程における押出ダイ２８ｃの本体内部の圧力を釣り合わせる。これに加えて、本発明の方法は、バッチ材料をスロット（不図示）に提供する順次微細になる移送孔アレイを可能にする。
【００２９】
本発明の方法はさらに、ピンを下に向けた押出ダイ２８の構築を可能にする。具体的には、ダイが構築されるときのピンの移動を最少にするように、先ずピン４２が構築される。具体的には、ピンが構築されるときのピン４２のための基盤として建造台７４（図１２Ａ）が用いられる。ダイ完成するまで、あるいはその構造が多数のピン４２を正しい方向および位置に保持することが可能になるまで（図１２Ｃ）、ピンを下に向けた状態で、粉末材料からなるさらなる層が押出ダイ２８を建造する（図１２Ｂ）。押出ダイ２８が完成すると、次にピン４２が線７６に沿って切断され、ピン４２は建造台７４から解放される。以前の構築方法では、押出ダイの構築中においてピンを上に向ける必要があり、かつこのような製造方法では、堆積工程および焼成工程中にピンが移動して、許容範囲外のダイ、あるいは、形成後に常套的な手段で機械加工を施さなければならないダイが結果として形成され得ることに注目すべきである。上記のダイの細部を参照すると、このような後加工では、ダイの正しい形成およびそれを許容範囲に収めることができなくなる可能性がある。さらに、最初にピンを建造台７４上に配置することによって、正確なピンの配置および、最終的な押出し工程中の重要な要因の調整が可能になる。
【００３０】
場合によっては、ピン４２の長さおよび／または構造が、押出ダイ２８の構築中にピンの構造補強および支えを必要とすることがある。図１３Ａは、従来の種々の機械加工技術を用いて加工された標準的なピンを示す。しかしながら、押出ダイ２８内のピン４２の長さが増大するにつれて構造的不安定性が生じる。その結果、多数の構造部材７８が隣接するピン４２間に形成される。図１３Ｂに示された具体例においては、構支持部材が、隣接するピン４２間に延びるＸ字状の格子の形態で提供され、かくしてピンが構築されるときにピンを補強している。図１３Ｃに最も良く示されているように、これらの構造部材７８はピン４２の末端から偏位している。押出ダイ２８の形成後、常套的な機械加工を利用して、スロット４０内から構造部材７８を除去してよい。
【００３１】
押出ダイを製造するための本発明の方法は、押出ダイの流動特性を所望のように改善するための、押出ダイの内部におけるブラインド・エレメントの形成を可能にしながら、比較的高い構造的完全性を備えた単一ピースの一体に形成されたダイを生成させる。さらに、この望ましい方法は、押出ダイの形成に一般的に付随する時間およびコストを低減し、要求される目的に対し、特に好適である。
【符号の説明】
【００３２】
２８  押出ダイ
３０  ダイの入口部
３２  ダイの入口面
３４  ダイの材料移送チャンネル
３６  ダイのハニカム形成部
３８  ダイの出口面
４０  ダイの排出スロット
４２  ダイのピン
４４  ピンの根元部分
４６  ピンの先端部分
４８  ピンの外表面
５０  ピンの端面
５２  空所
５４  プレナム
５６  大型のピン
５８  小型のピン
６０  窪み
６２  凹部
６４  壁
６６  段部
７０  直交流チャンネル
７４  基盤
７８  構造部材
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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