JP6785478B2 - 金型およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、造形部および造形部と接合した造形ベース部を有して成る金型、並びにその製造方法に関する。

日本の「ものづくり」産業を支えてきた技術の一つに、金型を用いた成形技術がある。かかる成形技術としては、例えば加圧成形法および射出成形法などが挙げられる。これら成形法では、金型内のキャビティに供する成形材料から、最終的に成形品が得られる。

かかる金型は、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法を利用して製造することができる。かかる方法としては、例えば“粉末床溶融結合法”が挙げられる。“粉末床溶融結合法”は、光ビームを粉末材料に照射することを通じて金型又は金型の構成要素として用いる三次元形状造形物を製造する方法である。かかる方法は、以下の工程（ｉ）および（ｉｉ）に基づいて粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施して三次元形状造形物を製造する。
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程。
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程。

このような製造技術に従えば、複雑な三次元形状造形物を短時間で製造することが可能となる。粉末材料として例えば無機質の金属粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を金型として使用することができる。

粉末材料として金属粉末を用い、それによって得られる三次元形状造形物を金型として使用する場合、図１１に示すように、まず、スキージング・ブレード２３を動かして造形ベース部２１上に所定厚みの粉末層２２を形成する（図１１（ａ）参照）。次いで、粉末層２２の所定箇所に光ビームＬを照射して粉末層２２から固化層２４を形成する（図１１（ｂ）参照）。引き続いて、得られた固化層の上に新たな粉末層を形成して再度光ビームを照射して新たな固化層を形成する。このようにして粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施すると固化層２４が積層することになり（図１１（ｃ）参照）、最終的には積層化した固化層２４から成る三次元形状造形物を得ることができる。最下層として形成される固化層２４は造形ベース部２１と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形ベース部２１とは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用できる。

特開２００５−５３１６９２号公報

本願発明者らは、三次元形状造形物１００’と造形ベース部２１’との一体化物を金型２００’として使用する場合、以下の問題が生じ得ることを見出した（図１４参照）。具体的には、光ビームＬ’の照射により複数の固化層２４’を逐次形成する方法、例えば粉末床溶融結合法では、最終的に得られる三次元形状造形物１００’の形状等を自在に形成し得るため、三次元形状造形物１００’の表面１００ａ’を金型２００’のキャビティ形成面２００ａ’として一般的に用いることができ得る。しかしながら、図１４内の拡大図に示すように、三次元形状造形物１００’の表面１００ａ’には複数の微細な寸法を有するポア５０’が生じ得る。そのため、かかるポア５０’が生じ得る三次元形状造形物１００’の表面１００ａ’を金型２００’のキャビティ形成面２００ａ’として用いると、ポア５０’発生に起因して最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００ａ’の転写精度が低下し得る虞がある。

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものである。すなわち、本発明の目的は、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００ａ’の転写精度の低下を回避可能な金型およびその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
造形部および造形部と接合した造形ベース部を有して成る金型であって、
造形ベース部がキャビティ形成面を有している、金型が提供される。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
金型の製造方法であって、
造形ベース部上に、光ビーム照射により複数の固化層を逐次形成することによって造形部を形成する工程と、
造形ベース部にキャビティ形成面を設ける工程と
を含む、製造方法が提供される。

本発明の一実施形態によれば、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下を回避することが可能である。

本発明の一実施形態に係る金型の製造方法の技術的思想を模式的に示した断面図 本発明の一実施形態に係る金型の製造方法を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る金型の製造方法を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（温調媒体路）を内部に備えた金型の製造方法を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（温調媒体路）を内部に備えた金型の製造方法を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（ガス抜き路）を内部に備えた金型の製造方法を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（ガス抜き路）を内部に備えた金型の製造方法を模式的に示した断面図（図６の続き） 本発明の一実施形態に係る金型を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（温調媒体路）を内部に備えた金型を模式的に示した断面図 本発明の別の実施形態に係る流体通路（ガス抜き路）金型を模式的に示した断面図 粉末床溶融結合法が実施される光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示した断面図（図１１（ａ）：粉末層形成時、図１１（ｂ）：固化層形成時、図１１（ｃ）：積層途中） 光造形複合加工機の構成を模式的に示した斜視図 光造形複合加工機の一般的な動作を示すフローチャート 本願発明者らが見出した技術的課題に関する態様の模式図

以下では、図面を参照して本発明の一実施形態をより詳細に説明する。図面における各種要素の形態および寸法は、あくまでも例示にすぎず、実際の形態および寸法を反映するものではない。

本発明の一実施形態の特徴部分を説明するに先立って、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法を利用して金型又は金型の構成要素として用いる三次元形状造形物を製造する態様に説明する。かかる方法としては、「粉末床溶融結合法」および「ＬＭＤ（Laser Metal Deposition, レーザーメタルデポジション）法」が挙げられる。

［粉末床溶融結合法］
以下、粉末床溶融結合法について説明する。特に粉末床溶融結合法において三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工を例として挙げる。図１１は、光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示しており、図１２および図１３は、粉末床溶融結合法と切削処理とを実施できる光造形複合加工機の主たる構成および動作のフローチャートをそれぞれ示している。

光造形複合加工機１は、図１２に示すように、粉末層形成手段２、光ビーム照射手段３および切削手段４を備えている。

粉末層形成手段２は、金属粉末または樹脂粉末などの粉末を所定厚みで敷くことによって粉末層を形成するための手段である。光ビーム照射手段３は、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射するための手段である。切削手段４は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための手段である。

粉末層形成手段２は、図１１に示すように、粉末テーブル２５、スキージング・ブレード２３、造形テーブル２０および造形ベース部２１を主に有して成る。粉末テーブル２５は、外周が壁２６で囲まれた粉末材料タンク２８内にて上下に昇降できるテーブルである。スキージング・ブレード２３は、粉末テーブル２５上の粉末１９を造形テーブル２０上へと供して粉末層２２を得るべく水平方向に移動できるブレードである。造形テーブル２０は、外周が壁２７で囲まれた造形タンク２９内にて上下に昇降できるテーブルである。そして、造形ベース部２１は、造形テーブル２０上に配され、三次元形状造形物の土台となるものである。

光ビーム照射手段３は、図１２に示すように、光ビーム発振器３０およびガルバノミラー３１を主に有して成る。光ビーム発振器３０は、光ビームＬを発する機器である。ガルバノミラー３１は、発せられた光ビームＬを粉末層２２にスキャニングする手段、すなわち、光ビームＬの走査手段である。

切削手段４は、図１２に示すように、エンドミル４０および駆動機構４１を主に有して成る。エンドミル４０は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための切削工具である。駆動機構４１は、エンドミル４０を所望の切削すべき箇所へと移動させる手段である。

光造形複合加工機１の動作について詳述する。光造形複合加工機１の動作は、図１３のフローチャートに示すように、粉末層形成ステップ（Ｓ１）、固化層形成ステップ（Ｓ２）および切削ステップ（Ｓ３）から構成されている。粉末層形成ステップ（Ｓ１）は、粉末層２２を形成するためのステップである。かかる粉末層形成ステップ（Ｓ１）では、まず造形テーブル２０をΔｔ下げ（Ｓ１１）、造形ベース部２１の上面と造形タンク２９の上端面とのレベル差がΔｔとなるようにする。次いで、粉末テーブル２５をΔｔ上げた後、図１１（ａ）に示すようにスキージング・ブレード２３を粉末材料タンク２８から造形タンク２９に向かって水平方向に移動させる。これによって、粉末テーブル２５に配されていた粉末１９を造形ベース部２１上へと移送させることができ（Ｓ１２）、粉末層２２の形成が行われる（Ｓ１３）。粉末層２２を形成するための粉末材料としては、例えば「平均粒径５μｍ〜１００μｍ程度の金属粉末」および「平均粒径３０μｍ〜１００μｍ程度のナイロン、ポリプロピレンまたはＡＢＳ等の樹脂粉末」を挙げることができる。粉末層２２が形成されたら、固化層形成ステップ（Ｓ２）へと移行する。固化層形成ステップ（Ｓ２）は、光ビーム照射によって固化層２４を形成するステップである。かかる固化層形成ステップ（Ｓ２）においては、光ビーム発振器３０から光ビームＬを発し（Ｓ２１）、ガルバノミラー３１によって粉末層２２上の所定箇所へと光ビームＬをスキャニングする（Ｓ２２）。これによって、粉末層２２の所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させ、図１１（ｂ）に示すように固化層２４を形成する（Ｓ２３）。光ビームＬとしては、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ファイバレーザまたは紫外線などを用いてよい。

粉末層形成ステップ（Ｓ１）および固化層形成ステップ（Ｓ２）は、交互に繰り返して実施する。これにより、図１１（ｃ）に示すように複数の固化層２４が積層化する。

積層化した固化層２４が所定厚みに達すると（Ｓ２４）、切削ステップ（Ｓ３）へと移行する。切削ステップ（Ｓ３）は、積層化した固化層２４の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るためのステップである。エンドミル４０（図１１（ｃ）および図１２参照）を駆動させることによって切削ステップが開始される（Ｓ３１）。例えば、エンドミル４０が３ｍｍの有効刃長さを有する場合、三次元形状造形物の高さ方向に沿って３ｍｍの切削処理を行うことができるので、Δｔが０．０５ｍｍであれば６０層分の固化層２４が積層した時点でエンドミル４０を駆動させる。具体的には駆動機構４１によってエンドミル４０を移動させながら、積層化した固化層２４の表面を切削処理に付すことになる（Ｓ３２）。このような切削ステップ（Ｓ３）の最終では、所望の三次元形状造形物が得られているか否かを判断する（Ｓ３３）。所望の三次元形状造形物が依然得られていない場合では、粉末層形成ステップ（Ｓ１）へと戻る。以降、粉末層形成ステップ（Ｓ１）〜切削ステップ（Ｓ３）を繰り返し実施して更なる固化層の積層化および切削処理を実施することによって、最終的には積層化した固化層２４から成る所望形状の三次元形状造形物を得ることができる。なお、最下層として形成される固化層２４は造形ベース部２１と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形ベース部２１とは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用できる。

［ＬＭＤ法］
以下、ＬＭＤ（Laser Metal Deposition, レーザーメタルデポジション）法について説明する。「ＬＭＤ法」とは、造形ベース部上にて原料の供給と光ビーム照射とを実質的に同時に行って固化層を形成する方法である。上記の粉末床溶融結合法と比べると、ＬＭＤ法は、固化層を得るに際して粉末層の形成工程を含まない点に特徴を有する。

ＬＭＤ法で用いる原料としては、粉末または溶加材を用いてよい。つまり、ＬＭＤ法では、原料供給箇所に光ビームが照射されると共に、原料としての粉末または溶加材が供給されることにより、その供給される粉末または溶加材から固化層を形成する。

粉末の種類は、粉末床溶融結合法で用いる粉末の種類と同じであってよい。一方、溶加材は、溶接原料のことを指しており、光ビームが照射されると溶融し得るものを指す。溶加材の材質は、特に限定されるものではないが金属であってよい。溶加材の形状は、特に限定されるわけではないが、光ビームが照射される原料供給箇所への原料としての溶加材の供給のし易さの観点からワイヤー形状又は棒形状等の細長い形状が好ましい。

原料として粉末が用いられる場合、供給された粉末を光ビーム照射によって焼結又は溶融固化させて粉末から固化層を直接的に形成する。好ましくは、光ビームの照射部分に対して粉末を噴霧供給して、粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する。

一方、原料として溶加材が用いられる場合、光ビームの照射部分に溶加材を供給し、溶加材の一部を光ビームによって溶融させ、それにより溶融させた溶加材の一部から固化層を形成する。

上記の粉末床溶融結合法と同様に積層化した固化層が所定厚みに達すると、切削ステップへと移行し、最終的には積層化した固化層から成る所望形状の三次元形状造形物を得ることができる。なお、最下層として形成される固化層は造形ベース部と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形ベース部とは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用できる。

［本発明の金型の製造方法］
本願発明者らは、図１４に示すように三次元形状造形物１００’の表面１００ａ’を金型２００’のキャビティ形成面２００ａ’として用いる場合、かかる表面１００ａ’にポア５０’が生じ得ることに起因して最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００ａ’の転写精度が低下し得る虞があることを見出した。そこで、本願発明者らはかかる技術的課題を解決するために鋭意検討し、本発明の一実施形態に係る金型の製造方法を案出するに至った。

本発明の一実施形態は、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法で得られる三次元形状造形物の表面を金型のキャビティ形成面として用いるというこれまでの態様とは異なる態様で対応している点に特徴を有する。

具体的には、本発明の一実施形態は、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法により形成される三次元形状造形物と当該三次元形状造形物と接合する造形ベース部との一体化物を金型として用いる際に、造形ベース部を有効活用する点に特徴を有する。

本明細書でいう「造形部」とは、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法、例えば粉末床溶融結合法および／又はＬＭＤ法により得られるものを指し、従来態様（図１４参照）における「三次元形状造形物」に対応するものを指す。本明細書でいう「造形ベース部」とは、広義には造形部を形成（造形）するためのベース（土台）となるものを指す。本明細書でいう「造形ベース部」とは、狭義には上記の粉末床溶融結合法および／又はＬＭＤ法ではなく、溶融させた金属材料を例えば所定形状の鋳型等に流し込んで得られる金属溶製部材、または、溶融させた金属材料に圧延処理を施した金属溶製部材によって構成されたものを指す。なお、得られる金属溶製部材に対して切削加工処理が更に施されたものでもよい。本明細書でいう「キャビティ」とは、一方の可動側金型と他方の固定側金型との型合わせ時に形成される空間領域（空洞）を指す。本明細書でいう「キャビティ形成面」とは、一方の可動側金型と他方の固定側金型との型合わせ時に形成される空間領域（空洞）を形作る面を指す。

本発明の一実施形態に係る金型２００Ａの製造方法は、造形ベース部２１Ａ上に、光ビームＬの照射により複数の固化層２４Ａを逐次形成することによって造形部１００Ａを形成する工程と、造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１を設ける工程とを含む（図１参照）。つまり、本発明の一実施形態に係る金型２００Ａの製造方法は、造形ベース部２１Ａ上に造形部１００Ａを形成することと、造形ベース部２１Ａにてキャビティ形成面２１Ａ_１１を設けることとを組み合わせている点に特徴を有する。より端的に言うと、本発明の一実施形態に係る金型２００Ａの製造方法は、造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１を設ける点に特徴を有する。かかる特徴が、三次元形状造形物の表面を金型のキャビティ形成面として用いる従来の態様と顕著に異なる点である。なお、造形ベース部２１Ａ上に造形部１００Ａを形成し、かつ造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１を供することが可能ならば、造形ベース部２１Ａの全体的形状は特に限定されるものではない。一例を挙げると、造形ベース部２１Ａは直方体状、円柱状等の形態を採り得る。但し、第１に、所望形状を有する造形部１００Ａを造形ベース部２１Ａ上にて安定して形成する観点から、造形部１００Ａの構成要素である固化層２４Ａと造形ベース部２１Ａとの界面領域では、造形ベース部２１Ａの表面（主面）は平面形態を有することが好ましい。又、第２に、造形ベース部２１Ａの厚みは、所望形状および寸法を有するキャビティ形成面２１Ａ_１１を好適に形成可能な厚さを有することが好ましい。又、第３に、造形ベース部２１Ａに供されるキャビティ形成面２１Ａ_１１は、成形時に当該形成面にかかる力に耐え得る構造強度を達成可能な硬度を有することが好ましい。そのため、造形ベース部２１Ａは、剛性が相対的に高い鉄系材料から構成されていることが好ましい。一方、本発明では、造形ベース部２１Ａ側にキャビティ形成面２１Ａ_１１を形成しているため、剛性が相対的に高い鉄系粉末を造形部１００Ａの形成に際して必ずしも用いる必要がない。従って、造形部１００Ａを形成するための金属粉末として、熱伝導性が相対的に高い銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末を主成分とした粉末を用いることが可能である。詳細については後述する。

かかる特徴によれば、金型２００Ａの造形部１００Ａ側の表面１００Ａ_１にキャビティ形成面が形成されないこととなる。光ビームＬの照射により複数の固化層２４Ａを逐次形成する方法、例えば粉末床溶融結合法で得られる造形部１００Ａ（従来態様（図１４参照）における三次元形状造形物１００’に相当）の表面にはポアが生じ得る。しかしながら、本発明の一実施形態では、かかるポアが生じ得る造形部１００Ａ側の表面１００Ａ_１ではなく、かかるポアが生じ得ない造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１（最終的に得られる金型２００Ａにおける符号２００Ａ_１に相当）が形成され得る。ポアが生じ得ない造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面２００Ａ_１により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。従って、かかるキャビティ内への好適な成形材料の充填により、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００Ａ_１の転写精度の低下を回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００Ａ_１の転写精度を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る製造方法は、下記態様を採ることが好ましい。

本発明の一実施形態では、キャビティ形成面２１Ａ_１１を造形ベース部の造形土台底面側に形成することが好ましい（図１参照）。本明細書でいう「造形土台底面」とは、広義には造形部を形成（造形）するための土台の底面を指し、狭義には造形部を形成するための土台となる造形ベース部の底面を指す。なお、ここでいう「底面」とは、造形部を形成するための土台（造形ベース部）の下面または土台面を指す。

上述のように、造形ベース部２１Ａは造形部１００Ａを造形するためのベース（土台）となるものである。そのため、かかる造形部１００Ａを安定した状態で形成する観点および金型２００Ａ全体の寸法サイズの低減化の観点から、造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１は一般的に造形土台底面２１Ａ_１２を含む面領域であり得る。より具体的には、断面視において、造形土台底面２１Ａ_１２を含む造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１の幅寸法は、造形ベース部２１Ａの側面２１Ａ_３の高さ寸法よりも相対的に大きくされ得る。かかる点を考慮し、キャビティ形成面２１Ａ_１１を造形ベース部２１Ａの造形土台底面２１Ａ_１２側に形成すると、以下の効果が奏され得る。具体的には、造形土台底面２１Ａ_１２を含む造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１の幅寸法が相対的に大きいことに起因して、造形部１００Ａを安定した状態で形成でき得ると共に、キャビティ形成面２１Ａ_１１の寸法の自由度を向上させることができ得る。なお、安定した状態での造形部１００Ａの形成と、キャビティ形成面２１Ａ_１１の寸法自由度の向上の両立の観点から、断面視においてキャビティ形成面２１Ａ_１１を、図１に示すように造形土台底面２１Ａ_１２に挟まれるように構成することがより好ましい。すなわち、断面視においてキャビティ形成面２１Ａ_１１を、一方の造形土台底面２１Ａ_１２と他方の造形土台底面２１Ａ_１２との間に連続するように位置付けることがより好ましい。

本発明の一実施形態に係る製造方法は、下記態様を採ってよい（図２参照）。

一態様では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、造形ベース部２１Ｂにキャビティ形成面２１Ｂ_１１を設ける。特に限定されるものではないが、エンドミル等の回転切削工具を用いて造形ベース部２１Ｂの主面２１Ｂ_１（例えば造形土台底面２１Ｂ_１２を含む下側主面）に切削加工を施すことで、かかるキャビティ形成面２１Ｂ_１１を形成してよい。なお、ここでいう「回転切削工具」とは、切削加工処理に際して回転駆動させて使用する工具のことを意味する。具体的な回転切削工具としては、例えばフラットエンドミル、ボールエンドミル等のエンドミルを挙げることができる。ある好適な態様では、回転切削工具としてフラットエンドミルを用いて切削加工処理を行う。なお、回転切削工具の表面には、耐熱性を向上させるため合金コーティング（例えばＡｌＴｉＮコーティング）が設けられたものであってもよい。

上記粉末床溶融結合法では相対的に複雑な形状面を形成するのに適当であるのに対して、切削加工処理では相対的に簡易な形状面を形成するのに適当である。かかる点に鑑み、特に限定されるものではないが、切削加工を施すことで形成され得るキャビティ形成面２１Ｂ_１１は断面視で例えば矩形、正方形、三角形、半円、又は半楕円形状（一例として図２（ｂ）に示すレンズ形状）を有するように構成されてよい。

造形ベース部２１Ｂにキャビティ形成面２１Ｂ_１１を形成した後、図２(ｃ)に示すようにキャビティ形成面２１Ｂ_１１を備えた造形ベース部２１Ｂ上にて光ビームＬの照射により複数の固化層２４Ｂを逐次形成することによって造形部１００Ｂを形成する。

以上により、図２(ｄ)に示すように、キャビティ形成面２１Ｂ_１１が形成された造形ベース部２１Ｂ、および造形ベース部２１Ｂ上に形成された造形部１００Ｂを備えた本発明の一実施形態に係る金型２００Ｂが得られる。

本発明の一実施形態に係る製造方法は、下記態様を採ってよい（図３参照）。

一態様では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、造形ベース部２１Ｃ上にて光ビームＬの照射により複数の固化層２４Ｃを逐次形成することによって造形部１００Ｃを形成する。

造形ベース部２１Ｃ上に造形部１００Ｃを形成した後、造形ベース部２１Ｃにキャビティ形成面２１Ｃ_１１を設ける。特に限定されるものではないが、エンドミル等の回転切削工具を用いて造形ベース部２１Ｃの表面（例えば下側主面２１Ｃ_１）に切削加工を施すことで、かかるキャビティ形成面２１Ｃ_１１を形成してよい。なお、用いる回転切削工具の回転数、回転切削工具の種類、および回転切削工具に対する表面処理については上記態様と同様であり得るため、説明を省略する。

以上により、図３(ｃ)に示すように、キャビティ形成面２１Ｃ_１１が形成された造形ベース部２１Ｃ、および造形ベース部２１Ｃ上に形成された造形部１００Ｃを備える本発明の一実施形態に係る金型２００Ｃが得られる。

更に、本発明の一実施形態に係る製造方法は、下記態様を採ってよい。

一態様では、流体通路（例えば温調媒体路）を内部に有して成る金型を製造してよい（図４参照）。以下、特に限定されるものではないが粉末床溶融結合法を用いる場合を例にとる。

本明細書でいう「流体通路」とは、広義には流体を流すための通路を指し、狭義には流体として例えば温調媒体を流すための温調媒体路に相当するものを指す。また、本明細書でいう「温調媒体」とは、後述するキャビティ内の成形材料に対して加熱エネルギー又は冷却熱エネルギーを供するための媒体を指す。

特に限定されるものではないが、一例として、図４（ａ）に示すように、造形テーブル２０Ｄ上に造形ベース部２１Ｄを設ける。造形テーブル２０Ｄ上に造形ベース部２１Ｄを安定配置する観点から、例えばネジ部材等の固定手段を用いて造形テーブル２０Ｄ上に造形ベース部２１Ｄを固定することが好ましい。造形ベース部２１Ｄを設置後、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_１にエンドミル４０Ｄを用いて切削加工を施してキャビティ形成面２１Ｄ_１１を形成する。なお、特に限定されるものではないが、図４（ａ）に示すように切削加工に加えて研磨具４２Ｄ等を用いて研磨加工を更に施してもよい。

造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_１にキャビティ形成面２１Ｄ_１１を形成した後、かかる造形ベース部２１Ｄを上下反転させる。この際、造形テーブル２０Ｄと造形ベース部２１Ｄとの固定を解除する観点から、ネジ部材等の固定手段を取り外すことが好ましい。造形ベース部２１Ｄを上下反転させた後、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_１とは反対側の主面２１Ｄ_２にエンドミル４０Ｄ等を用いて切削加工を施す。

造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_２に切削加工を施した後、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように造形ベース部２１Ｄ上に造形部１００Ｄを形成してよい。例えば、粉末床溶融結合法によりスキージング・ブレード２３Ｄを用いて粉末層２２Ｄを形成する工程と、粉末層２２Ｄの所定箇所に光ビームＬを照射して固化層２４Ｄを形成する工程とを繰り返して造形ベース部２１Ｄ上に造形部１００Ｄを形成してよい。なお、この時、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_２に切削加工を施して得られる切削加工面２１Ｄ_２１上に形成する粉末層２２Ｄの所定箇所に光ビームＬを照射しないことで非照射部を形成する。そして、かかる非照射部の粉末１９Ｄを除去することで、例えば温調媒体路６０Ｄ_１として用いる流体通路６０Ｄを形成し得る。以上により、造形ベース部２１Ｄに形成されたキャビティ形成面２１Ｄ_１１と、内部に温調媒体路として用いる流体通路６０Ｄとを有して成る金型２００Ｄを製造し得る。

本態様は、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_１に対するキャビティ形成面２１Ｄ_１１の形成に加え、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_２に切削加工面２１Ｄ_２１を形成することで切削加工面２１Ｄ_２１を流体通路６０Ｄの形成面の少なくとも一部とする点に特徴を有する。

上述のように、造形ベース部の表面にはポアが生じ得ない。そのため、当該造形ベース部２１Ｄにキャビティ形成面２１Ｄ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。

これに加えて、本態様では、流体通路６０Ｄの少なくとも一部が造形ベース部２１Ｄ側に形成されているため、造形ベース部２１Ｄの主面２１Ｄ_１に形成したキャビティ形成面２１Ｄ_１１と流体通路６０Ｄの形成面との間の距離を相対的に小さくし得る。従って、最終的に得られる金型２００Ｄのキャビティ形成面２００Ｄ_１（上記の造形ベース部２１Ｄのキャビティ形成面２１Ｄ_１１に相当）により形作られるキャビティ内に充填した成形材料に温調媒体の熱エネルギーをより好適に供することができ得る。

従って、造形ベース部にポアが生じ得ないことによるキャビティ内への好適な成形材料の充填と、キャビティ形成面と流体通路の形成面との間の距離が相対的に小さいことによるキャビティ内の成形材料のより好適な加熱又は冷却により、以下の効果が奏され得る。すなわち、成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下をより好適に回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度をより向上させることが可能となる。

なお、上記態様では、キャビティ形成面２１Ｄ_１１を形成する工程を実施した後に流体通路６０Ｄを形成する工程を実施しているが、これに限定されず、例えば以下の態様を採ってよい。

まず、上記態様と同様に、造形ベース部２１Ｅの主面２１Ｅ_２に切削加工を施した後、例えば粉末床溶融結合法により粉末層を形成する工程と固化層２４Ｅを形成する工程とを繰り返して造形ベース部２１Ｅ上に造形部１００Ｅを形成する（図５（ａ）参照）。なお、この時、造形ベース部２１Ｅの主面２１Ｅ_２に切削加工を施して得られる切削加工面２１Ｅ_２１上に形成する粉末層の所定箇所に光ビームを照射しない非照射部を形成し、かかる非照射部の粉末を除去することで、流体通路６０Ｅを形成する。

流体通路６０Ｅを形成した後、造形部１００Ｅが造形ベース部２１Ｅの下方に位置するように造形部１００Ｅと造形ベース部２１Ｅとの一体化物を上下反転させる（図５（ｂ）参照）。上下反転させた後、造形ベース部２１Ｅの主面２１Ｅ_２に切削加工を施して得られる切削加工面２１Ｅ_２１とは反対側の造形ベース部２１Ｅの主面２１Ｅ_１にエンドミル４０Ｅを用いて切削加工を施してキャビティ形成面２１Ｅ_１１を形成する。なお、特に限定されるものではないが、図５（ｂ）に示すように切削加工に加えて研磨具４２Ｅ等を用いて研磨加工を更に施してもよい。キャビティ形成面２１Ｅ_１１を形成した後、造形部１００Ｅが造形ベース部２１Ｅの上方に位置するように造形部１００Ｅと造形ベース部２１Ｅとの一体化物を更に上下反転させる（図５（ｃ）参照）。以上により、造形ベース部２１Ｅに形成されたキャビティ形成面２１Ｅ_１１と、内部に温調媒体路６０Ｅ_１として用いる流体通路６０Ｅとを有して成る金型２００Ｅを製造し得る。

本態様は、上記態様と同様に造形ベース部２１Ｅの主面２１Ｅ_２に切削加工面２１Ｅ_２１を形成することに起因して、かかる切削加工面２１Ｅ_２１を流体通路６０Ｅの形成面の少なくとも一部としている点に特徴を有する。かかる特徴により、上記態様と同様に、流体通路６０Ｅを温調媒体路として用いる場合に、キャビティ形成面２１Ｅ_１１に温調媒体の熱エネルギーをより好適に供することが可能となる。また、本態様では、上述のように造形ベース部の表面にはポアが生じ得ない。そのため、当該造形ベース部２１Ｅにキャビティ形成面２１Ｅ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。

従って、図４に示す態様と同様に造形ベース部にポアが生じ得ないことによるキャビティ内への好適な成形材料の充填と、キャビティ形成面と流体通路の形成面との間の距離が相対的に小さいことによるキャビティ内の成形材料のより好適な加熱又は冷却により、以下の効果が奏され得る。すなわち、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下をより好適に回避することが可能となる。

なお、図４および図５に示す態様はあくまでも一例にすぎない。例えば、キャビティ形成面により形作られるキャビティ内に充填した成形材料に温調媒体の熱エネルギーを好適に供することが可能ならば、例えば温調媒体路として用いる流体通路は造形部側のみに設けられてよい（図９（ｉ）および図９（ｉｉ）参照）。また、これに限定されることなく、例えば、キャビティ内に充填した成形材料に温調媒体の熱エネルギーを好適に供することが可能ならば、例えば温調媒体路として用いる流体通路は造形ベース部側のみに設けられてよい。

つまり、本態様では、例えば温調媒体路として用いる流体通路を造形ベース部および造形部の少なくとも一方に形成すればよい。

一態様では、流体通路（例えばガス抜き路）を内部に有して成る金型を製造してよい（図６参照）。以下、特に限定されるものではないが粉末床溶融結合法を用いる場合を例にとる。本明細書でいう「流体通路」とは、広義には流体を流すための通路を指し、狭義には流体として例えばキャビティ内に生じるガスを抜くためのガス抜き路に相当するものを指す。

特に限定されるものではないが、例えば、図６（ａ）に示すように、造形テーブル２０Ｆ上に造形ベース部２１Ｆを設ける。造形テーブル２０Ｆ上に造形ベース部２１Ｆを安定配置する観点から、例えばネジ部材等の固定手段を用いて造形テーブル２０Ｆ上に造形ベース部２１Ｆを固定することが好ましい。造形ベース部２１Ｆを設置後、造形ベース部２１Ｆの主面２１Ｆ_２にエンドミル４０Ｆ等を用いて切削加工を施して凹面２１Ｆ_２１を形成する。

造形ベース部２１Ｆの主面２１Ｆ_２の一部に凹面２１Ｆ_２１を形成した後、図６（ｂ）に示すようにかかる凹面２１Ｆ_２１により形成される空間領域に例えば粉末供給手段７０Ｆにより粉末１９Ｆを充填する。かかる粉末１９Ｆは、後刻の粉末層形成に用いる粉末と同じ種類であってよい。

凹面２１Ｆ_２１により形成される空間領域に粉末１９Ｆを充填した後、凹面２１Ｆ_２１により形成される空間領域内の粉末１９Ｆに相対的に小さい照射エネルギーの光ビームＬを照射することが好ましい。具体的には、充填した粉末１９Ｆから低密度領域（固化密度０〜９５％（９５％を含まず））が得られるように、当該空間領域内の粉末１９Ｆに相対的に小さい照射エネルギーの光ビームＬを照射することが好ましい。

次に、図６（ｃ）に示すように、造形ベース部２１Ｆ上に造形部１００Ｆを形成してよい。例えば、粉末床溶融結合法によりスキージング・ブレード２３Ｆを用いて粉末層を形成する工程と、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射して固化層２４Ｆを形成する工程とを繰り返して当該造形部１００Ｆを形成してよい。なお、この時、積層される固化層２４Ｆの一部は、粉末層の所定箇所に相対的に小さい照射エネルギーの光ビームＬを照射して、断面視にて上述の凹面２１Ｆ_２１により形成される空間領域に充填した粉末１９Ｆから得られる低密度領域に連続して形成されることが好ましい。

以上により得られる低密度領域が、ガス抜き路６０Ｆ_１として用いる流体通路６０Ｆとなり得る。一方、かかる低密度領域に相当する粉末層の所定箇所以外の箇所については、相対的に大きい照射エネルギーの光ビームＬを照射して高密度領域（固化密度９５〜１００％）を形成することが好ましい。

なお、ここでいう「固化密度（％）」とは、三次元形状造形物の断面写真を画像処理することによって求めた固化断面密度（固化材料の占有率）を実質的に意味している。使用する画像処理ソフトはScion Image ver. 4.0.2（Scion社製のフリーウェア）である。断面画像を固化部（白）と空孔部（黒）とに二値化した後、画像の全画素数Px_allおよび固化部（白）の画素数Px_whiteをカウントすることで、以下の式１により固化断面密度ρ_Ｓを求めることができる。
［式１］

流体通路６０Ｆ（具体的には、ガス抜き路）として機能し得る低密度領域が形成されるように造形ベース部２１Ｆ上に造形部１００Ｆを形成した後（図６（ｃ）および図７（ａ）参照）、造形ベース部２１Ｆと造形部１００Ｆの一体化物を上下反転させる。この際、造形テーブル２０Ｆと造形ベース部２１Ｆとの固定を解除する観点から、ネジ部材等の固定手段を取り外すことが好ましい。上下反転後、造形ベース部２１Ｆの主面２１Ｆ_１にエンドミル４０Ｆを用いて切削加工を施してキャビティ形成面２１Ｆ_１１を形成する（図７（ｂ）参照）。なお、特に限定されるものではないが、図７（ｂ）に示すように切削加工に加えて研磨具４２Ｆ等を用いて研磨加工を更に施してもよい。具体的には、成形時にキャビティ内に生じるガス等を、流体通路６０Ｆ（具体的には、ガス抜き路）を介して外部に抜き出し可能となるように、流体通路６０Ｆとして機能し得る低密度領域が露出するまで造形ベース部２１Ｆの主面２１Ｆ_１に切削加工等を施す。これにより、当該キャビティ形成面２１Ｆ_１１を形成することが好ましい。

キャビティ形成面２１Ｆ_１１を形成した後、造形ベース部２１Ｆの上方に造形部１００Ｆが位置するように造形ベース部２１Ｆと造形部１００Ｆの一体化物を更に上下反転させる（図７（ｃ））。以上により、造形ベース部２１Ｆに形成されたキャビティ形成面２１Ｆ_１１と、内部にガス抜き路として用いる流体通路６０Ｆとを有して成る金型２００Ｆを製造し得る。

本態様は、キャビティ形成面２１Ｆ_１１から造形部１００Ｆの上面１００Ｆ_１（最上層の固化層２４Ｆの表面）まで一方向に延在する流体通路６０Ｆが形成されている点に特徴を有する。流体通路６０Ｆは上述のように低密度領域（固化密度０〜９５％（９５％を含まず））であるため内部に空隙が存在し得る。かかる空隙の存在により、キャビティ形成面２００Ｆ_１により形作られるキャビティ内に充填した成形材料から生じるガスおよび／又はキャビティ内に元々存在する空気等を、流体通路６０Ｆを介して好適に外部に抜き出し可能とし得る。なお、キャビティ形成面２００Ｆ_１は、上記の造形ベース部２１Ｆのキャビティ形成面２１Ｆ_１１に相当し得る。また、本態様では、上述のように造形ベース部２１Ｆの表面にはポアが生じ得ない。そのため、当該造形ベース部２１Ｆにキャビティ形成面２１Ｆ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面２１Ｆ_１１により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。

従って、造形ベース部にポアが生じ得ないことによるキャビティ内への好適な成形材料の充填と、低密度領域である流体通路６０Ｆを介したキャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しとにより、以下の効果が奏され得る。すなわち、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下をより好適に回避することが可能となる。

なお、図６および図７に示す態様はあくまでも一例にすぎない。例えば、キャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しが可能となるならば、例えばガス抜き路として用いる流体通路は造形部側のみに設けられてよい。この場合、ガス抜き路として用いる流体通路は、キャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しの観点から、造形ベース部と造形部との界面領域から造形部の上面まで延在するように形成されることが好ましい。また、この場合、造形ベース部に形成されるキャビティ形成面の一部は、ガス抜き路として用いる流体通路を介してキャビティ内のガスを外部へと好適に抜き出しする観点から造形ベース部と造形部との界面領域に形成されていることが好ましい。

一態様では、造形部を形成するために粉末床溶融結合法および／又はＬＭＤ法で使用する粉末材料としては、用途が金型である点に鑑み金属粉末であることが好ましい。かかる金属粉末としては、例えば銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末を主成分とした粉末であってよい。また、かかる金属粉末としては、銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末を主成分とした粉末に必要に応じてニッケル粉末、ニッケル系合金粉末、および黒鉛粉末などから成る群から選択される少なくとも１種類を更に含んで成る粉末であってよい。その理由は以下のとおりである。

金型として用いる従来の三次元形状造形物（本発明における造形部に対応）には、三次元形状造形物の表面をキャビティ形成面として用いることに鑑み、成形時にてキャビティ形成面にかかる力に耐え得る構造強度が三次元形状造形物に要求され得る。そのため、金型として用いる従来の三次元形状造形物を形成するために粉末床溶融結合法および／又はＬＭＤ法で使用する粉末材料は、剛性が相対的に高い鉄系粉末を用いる必要があり得る。

一方、本発明の一実施形態では、造形ベース部にキャビティ形成面を形成しているため、粉末床溶融結合法および／又はＬＭＤ法で形成する造形部には成形時にキャビティ形成面にかかる力に耐え得る構造強度を相対的に小さくし得る。そのため、剛性が相対的に高い鉄系粉末を造形部の形成に際して必ずしも用いる必要がない。従って、造形部を形成するための金属粉末として、成形時において造形ベース部に設けたキャビティ形成面側へとより好適に熱エネルギーを供する観点から熱伝導性が相対的に高い銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末を主成分とした粉末を用いることが可能である。また、銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末は熱伝導性が相対的に高いという性質に加えて剛性が相対的に低いという性質も有し得る。そのため、剛性が相対的に低いという性質を有する銅系粉末および／またはアルミニウム系粉末を主成分とした粉末を用いると、以下の効果も奏され得る。すなわち、剛性が相対的に高い鉄系粉末を主成分とした粉末を用いる場合と比べて、剛性が相対的に低いことに起因して得られる造形部表面の切削加工を施し易くすることが可能である。

上述のように本発明の一実施形態では造形ベース部に所定形状および所定寸法を有するキャビティ形成面を形成する必要がある。かかるキャビティ形成面の所定形状および寸法は、所望の成形品の形状および寸法の如何によっては相対的に大きくする必要性がある。その一方で、本発明の一実施形態では造形部に所定形状および所定寸法を有したキャビティ形成面を形成する必要がない。以上の点に鑑み、一態様では例えば造形ベース部の高さ寸法を造形部の高さ寸法よりも相対的に大きくしてよい。

［本発明の金型］
本発明の一実施形態に係る金型は、光ビームの照射により複数の固化層を逐次形成する方法により形成される造形部と、当該造形部と接合した造形ベース部との一体化物を金型として用いる場合において、かかる造形ベース部を有効活用している点に特徴を有する。

具体的には、上記の製造方法により得られた本発明の一実施形態に係る金型は、以下の構成を採っている。

本発明の一実施形態に係る金型２００Ａは、図８に示すように、造形部１００Ａおよび造形部１００Ａと接合した造形ベース部２１Ａを有して成り、造形ベース部２１Ａがキャビティ形成面２１Ａ_１１を有している点に特徴を有する。つまり、本発明の一実施形態に係る金型２００Ａは、造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１が設けられている点に特徴を有する。かかる特徴が、造形部１００Ａに対応する三次元形状造形物の表面を金型のキャビティ形成面として用いる従来の態様と顕著に異なる点である。

上記の製造方法の欄でも述べたが、かかる特徴によれば、金型２００Ａの造形部１００Ａ側の表面１００Ａ_１にキャビティ形成面が形成されないこととなる。光ビームＬの照射により複数の固化層２４Ａを逐次形成する方法、例えば粉末床溶融結合法で得られる造形部１００Ａの表面にはポアが生じ得る。なお、当該造形部１００Ａは、従来態様（図１４参照）における三次元形状造形物１００’に相当し得る。しかしながら、本発明の一実施形態では、かかるポアが生じ得る造形部１００Ａ側の表面１００Ａ_１ではなく、かかるポアが生じ得ない造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１（金型２００Ａにおける符号２００Ａ_１に相当）が形成され得る。ポアが生じ得ない造形ベース部２１Ａにキャビティ形成面２１Ａ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面２００Ａ_１により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。従って、かかるキャビティ内への好適な成形材料の充填により、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００Ａ_１の転写精度の低下を回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面２００Ａ_１の転写精度を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る金型は、下記態様を採ることが好ましい。

本発明の一実施形態では、キャビティ形成面２００Ａ_１が、造形部１００Ａと造形ベース部２１Ａとの接合面２１Ａ_２側とは反対側に位置する造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１に設けられていることが好ましい（図８参照）。本明細書でいう「造形部１００Ａと造形ベース部２１Ａとの接合面２１Ａ_２側」とは、造形部１００Ａと造形ベース部２１Ａとの境界面側を実質的に指す。

造形ベース部２１Ａは造形部１００Ａを造形するためのベース（土台）となるものである。そのため、安定した状態で造形部１００Ａを形成する観点および金型２００Ａ全体の寸法サイズの低減化の観点から、断面視において、造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１の幅寸法は、造形ベース部２１Ａの側面２１Ａ_３の高さ寸法よりも相対的に大きくされ得る。かかる点を考慮し、キャビティ形成面２１Ａ_１１を、造形部１００Ａと造形ベース部２１Ａとの接合面２１Ａ_２とは反対側に位置する造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１側に形成すると、以下の効果が奏され得る。すなわち、造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１の幅寸法が相対的に大きいことに起因して、キャビティ形成面２１Ａ_１１の寸法の自由度を向上させることができ得る。

本発明の一実施形態では、造形ベース部２１Ａの主面には、キャビティ形成面２１Ａ_１１に加えて造形土台底面２１Ａ_１２が更に含まれることが好ましい。

上述のキャビティ形成面２１Ａ_１１が形成され得る造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１に関して、かかる造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１は、造形部１００Ａと造形ベース部２１Ａとの接合面２１Ａ_２とは反対側に位置し得る。そのため、造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１を、造形ベース部２１Ａ上に安定した状態で造形部１００Ａを形成して金型２００Ａを得るための底面とする必要がある。そこで、かかる造形ベース部２１Ａの主面２１Ａ_１には、造形ベース部２１Ａ上にて造形部１００Ａを安定した状態で形成する観点からキャビティ形成面２１Ａ_１１のみならず造形土台底面２１Ａ_１２を形成することが好ましい。なお、造形部１００Ａの安定した状態での形成と、キャビティ形成面２１Ａ_１１の寸法自由度の向上の両立の観点から、断面視においてキャビティ形成面２１Ａ_１１は、図８に示すように造形土台底面２１Ａ_１２を挟むように構成されることがより好ましい。すなわち、断面視においてキャビティ形成面２１Ａ_１１が、一方の造形土台底面２１Ａ_１２と他方の造形土台底面２１Ａ_１２との間に連続するように位置付けられることがより好ましい。

本発明の一実施形態に係る金型は、下記態様を採ってよい。

一態様では、本発明の一実施形態に係る金型は内部に流体通路を有して成ってよい。

ここでいう「流体通路」とは、広義には流体を流すための通路を指し、狭義には流体として温調媒体を流すための温調媒体路および／又は流体としてキャビティ内に生じ得るガス等を抜くためのガス抜き路に相当するものを指す。

本態様は、上述の造形ベース部の主面にキャビティ形成面が形成されていることに加えて、金型の内部に流体通路が設けられている点に特徴を有する。

以下、流体通路として温調媒体路が用いられる場合について説明する（図９参照）。

図９に示す態様では、本発明の一実施形態に係る金型２００Ｄは内部に温調媒体路として用いられる流体通路６０Ｄ（６０Ｄ_１〜６０Ｄ_３）を有して成ってよい。上述のように、造形ベース部２１Ｄの表面にはポアが生じ得ない。そのため、当該造形ベース部２１Ｄにキャビティ形成面２１Ｄ_１１を形成すると、ポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。

これに加えて、本態様では、金型２００Ｄの内部に流体通路６０Ｄ（６０Ｄ_１〜６０Ｄ_３）が設けられている。そのため、金型２００Ｄのキャビティ形成面２００Ｄ_１（上記の造形ベース部２１Ｄのキャビティ形成面２１Ｄ_１１に相当）により形作られるキャビティ内に充填した成形材料に温調媒体の熱エネルギーを好適に供することができ得る。

従って、造形ベース部２１Ｄにポアが生じ得ないことによるキャビティ内への好適な成形材料の充填と、金型２００Ｄの内部に温調媒体路として用いる流体通路６０Ｄの設置によるキャビティ内に充填した成形材料への温調媒体の熱エネルギーの好適な供給により、
以下の効果が奏され得る。すなわち、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下をより好適に回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度をより向上させることが可能となる。

一例として、図９（ｉ）に示すように温調媒体路として用いられる流体通路６０Ｄ_１が、造形部１００Ｄおよび造形ベース部２１Ｄの両方の内部を延在するように設けられていてよい。図９（ｉ）に示す態様は、温調媒体路として用いられる流体通路６０Ｄ_１が、キャビティ形成面２００Ｄ_１を形成する造形ベース部２１Ｄ側にも設けられている点に特徴を有する。

図９（ｉ）に示す態様では、流体通路６０Ｄ_１が造形ベース部２１Ｄ側にも設けられている。そのため、キャビティ形成面２００Ｄ_１とキャビティ形成面２００Ｄ_１に対向する流体通路６０Ｄ_１の形成面との間の距離Ｓを相対的に小さくし得る。かかる相対的に小さな距離に起因して、キャビティ内の成形材料により好適に温調媒体の熱エネルギーを供することができ得る。従って、造形ベース部２１Ｄにポアが生じ得ないことによるキャビティ内への好適な成形材料の充填と、流体通路６０Ｄ_１が造形ベース部２１Ｄ側にも設けられていることによるキャビティ内に充填した成形材料への温調媒体の熱エネルギーのより好適な供給により、以下の効果が奏され得る。すなわち、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下を“更に”より好適に回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度を“更に”より向上させることが可能となる。

別例として、図９（ｉｉ）および図９（ｉｉｉ）に示すように温調媒体路として用いられる流体通路６０Ｄ_２が、造形部１００Ｄ側のみの内部を延在するように設けられていてよい。

図９（ｉｉ）および図９（ｉｉｉ）に示す態様では、流体通路６０Ｄ_２，６０Ｄ_３が造形部１００Ｄ側にのみ設けられている。そのため、造形ベース部２１Ｄにポアが生じ得ないことによりキャビティ内へ成形材料を好適に充填でき得る。更に、金型２００Ｄのキャビティ形成面２００Ｄ_１（上記の造形ベース部２１Ｄのキャビティ形成面２１Ｄ_１１に相当）により形作られるキャビティ内に充填した成形材料に温調媒体の熱エネルギーを好適に供することができ得る。これに加えて、図９（ｉｉ）に示す態様では、造形部１００Ｄは、上述の本発明の製造方法の欄でも述べているように例えば粉末床溶融結合法で形成される。そのため、金型２００Ｄの使用環境に応じて温調媒体路として用いられる流体通路６０Ｄ_２，６０Ｄ_３の形状を自在に形成でき得る。

次に、以下、流体通路としてガス抜き路が用いられる場合について説明する（図１０参照）。

図１０に示す態様は、キャビティ形成面２１Ｆ_１１から造形部１００Ｆの上面１００Ｆ_１（最上層の固化層２４Ｆの表面）まで一方向に延在するガス抜き路として用いられる流体通路６０Ｆが形成されている点に特徴を有する。

ここでいう「流体通路６０Ｆ」はガス抜き路６０Ｆ_１として機能するべく低密度領域（固化密度０〜９５％（９５％を含まず））となるように形成されている。そのため、低密度領域であることに起因して、流体通路６０Ｆの内部には空隙が存在し得る。かかる空隙の存在により、金型２００Ｆのキャビティ形成面２００Ｆ_１により形作られるキャビティ内に充填した成形材料から生じるガスおよび／又はキャビティ内に元々存在する空気等を、流体通路６０Ｆを介して好適に外部に抜き出し可能とし得る。なお、金型２００Ｆのキャビティ形成面２００Ｆ_１は、上記の造形ベース部２１Ｆのキャビティ形成面２１Ｆ_１１に相当し得る。また、図１０に示す態様では、造形ベース部２１Ｆにキャビティ形成面２１Ｆ_１１が形成されている。そのため、造形ベース部にはポアが生じ得ないことに起因して当該キャビティ形成面２１Ｆ_１１により形作られるキャビティ内に成形材料を好適に充填することができ得る。

従って、造形ベース部にポアが生じ得ないことに起因したキャビティ内への好適な成形材料の充填と、低密度領域である流体通路６０Ｆを介したキャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しとにより、以下の効果が奏され得る。すなわち、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度の低下をより好適に回避することが可能となる。つまり、最終的に得られる成形品に対するキャビティ形成面の転写精度をより向上させることが可能となる。

なお、図１０に示す態様はあくまでも一例にすぎない。例えば、キャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しが可能となるならば、例えばガス抜き路として用いる流体通路は造形部１００Ｆ側のみに設けられてよい。この場合、ガス抜き路として用いる流体通路は、キャビティ内のガスの好適な外部への抜き出しの観点から、造形ベース部２１Ｆと造形部１００Ｆとの界面領域から造形部１００Ｆの上面まで延在するように形成されることが好ましい。また、この場合、造形ベース部２１Ｆに形成されるキャビティ形成面の一部は、ガス抜き路として用いる流体通路を介してキャビティ内のガスを外部へと好適に抜き出しする観点から造形ベース部２１Ｆと造形部１００Ｆとの界面領域に形成されていることが好ましい。

最後に、上述のように、本発明の一実施形態に係る金型では、造形ベース部にキャビティ形成面が設けられている（図８等参照）。かかるキャビティ形成面は、特に限定されるものではないが、例えばエンドミル等の回転切削工具を用いて造形ベース部の主面（例えば造形土台底面２１Ａ_１２を含む下側主面）に切削加工を施すことで形成され得る。回転切削工具としては、例えばフラットエンドミル、ボールエンドミル等のエンドミルを挙げることができる。そのため、上記粉末床溶融結合法では相対的に複雑な形状面を形成するのに適当であるのに対して、切削加工処理では相対的に簡易な形状面を形成するのに適当である。かかる点に鑑み、特に限定されるものではないが、切削加工を施すことで形成され得るキャビティ形成面２１Ｂ_１１は断面視で例えば矩形、正方形、三角形、半円、又は半楕円形状（一例として図８に示すレンズ形状）を有するように構成されてよい。

以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。

なお、上述のような本発明の一実施形態は、次の好適な態様を包含している。
第１態様：
造形部および該造形部と接合した造形ベース部を有して成る金型であって、
前記造形ベース部がキャビティ形成面を有している、金型。
第２態様：
上記第１態様において、前記キャビティ形成面が、前記造形部と前記造形ベース部との接合面側とは反対側に位置する該造形ベース部の主面に設けられている、金型。
第３態様：
上記第２態様において、前記造形ベース部の前記主面には、前記キャビティ形成面に加えて造形土台底面が更に含まれる、金型。
第４態様：
上記第１態様〜第３態様のいずれかにおいて、前記金型は内部に流体通路を有して成る、金型。
第５態様：
上記第４態様において、前記流体通路が前記造形ベース部および前記造形部の少なくとも一方に設けられている、金型。
第６態様：
上記第４態様又は第５態様において、前記流体通路が、温調媒体路又はガス抜き路である、金型。
第７態様：
金型の製造方法であって、
造形ベース部上に、光ビーム照射により複数の固化層を逐次形成することによって造形部を形成する工程と、
前記造形ベース部にキャビティ形成面を設ける工程と
を含む、製造方法。
第８態様：
上記第７態様において、前記造形ベース部の造形土台底面側に前記キャビティ形成面を形成する、製造方法。
第９態様：
上記第７態様又は第８態様において、前記金型は内部に流体通路を有して成り、
前記流体通路を前記造形ベース部および前記造形部の少なくとも一方に形成する、製造方法。
第１０態様：
上記第９態様において、前記流体通路として温調媒体路又はガス抜き路を形成する、製造方法。
第１１態様：
上記第７態様〜第１０態様のいずれかにおいて、前記キャビティ形成面を、前記造形ベース部に切削加工を施して形成する、製造方法。
第１２態様：上記第７態様〜第１１態様のいずれかにおいて、前記造形部を粉末床溶融結合法で形成する、製造方法。

本発明の一実施形態に係る金型は、プラスチック射出成形用金型、プレス金型、ダイカスト金型、鋳造金型、鍛造金型などの金型として用いることができる。

関連出願の相互参照

本出願は、日本国特許出願第２０１６−２３０７８０号（出願日：２０１６年１１月２９日、発明の名称：「金型およびその製造方法」）に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるものとする。

２１Ａ 造形ベース部
２１Ｂ 造形ベース部
２１Ｃ 造形ベース部
２１Ｄ 造形ベース部
２１Ｅ 造形ベース部
２１Ｆ 造形ベース部
２１Ａ_１１，２００Ａ_１ キャビティ形成面
２１Ｂ_１１，２００Ｂ_１ キャビティ形成面
２１Ｃ_１１，２００Ｃ_１ キャビティ形成面
２１Ｄ_１１，２００Ｄ_１ キャビティ形成面
２１Ｅ_１１，２００Ｅ_１ キャビティ形成面
２１Ｆ_１１，２００Ｆ_１ キャビティ形成面
２１Ａ_２ 接合面
２１Ａ_１ 造形ベース部の主面
２１Ｂ_１ 造形ベース部の主面
２１Ｃ_１ 造形ベース部の主面
２１Ｄ_１ 造形ベース部の主面
２１Ｅ_１ 造形ベース部の主面
２１Ｆ_１ 造形ベース部の主面
２１Ａ_１２ 造形土台底面
２１Ｂ_１２ 造形土台底面
２４Ａ 固化層
２４Ｂ 固化層
２４Ｃ 固化層
２４Ｄ 固化層
２４Ｅ 固化層
２４Ｆ 固化層
６０Ｄ 流体通路
６０Ｅ 流体通路
６０Ｆ 流体通路
１００Ａ 造形部
１００Ｂ 造形部
１００Ｃ 造形部
１００Ｄ 造形部
１００Ｅ 造形部
１００Ｆ 造形部
２００Ａ 金型
２００Ｂ 金型
２００Ｃ 金型
２００Ｄ 金型
２００Ｅ 金型
２００Ｆ 金型
Ｌ 光ビーム

Claims (5)

1. 金型の製造方法であって、
   造形ベース部上に、光ビーム照射により複数の固化層を逐次形成することによって造形部を形成する工程と、
   前記造形ベース部にキャビティ形成面を設ける工程と
   を含み、
   前記造形ベース部の造形土台底面側に前記キャビティ形成面を形成する、製造方法。
2. 前記金型は内部に流体通路を有して成り、
   前記流体通路を前記造形ベース部および前記造形部の少なくとも一方に形成する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記流体通路として温調媒体路又はガス抜き路を形成する、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記キャビティ形成面を、前記造形ベース部に切削加工を施して形成する、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記造形部を粉末床溶融結合法で形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。

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