特許 6170610 径方向模型組立体を製造する方法及び模型組立体を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6170610

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】径方向模型組立体を製造する方法及び模型組立体を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/04 20060101AFI20170713BHJP

   B22C 7/02 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   B22C9/04 A

   B22C7/02 102

   B22C7/02 101

【請求項の数】17

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-500205(P2016-500205)

(86)(22)【出願日】2014年2月6日

(65)【公表番号】特表2016-510694(P2016-510694A)

(43)【公表日】2016年4月11日

(86)【国際出願番号】US2014014983

(87)【国際公開番号】WO2014158357

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2015年9月30日

(31)【優先権主張番号】13/804,709

(32)【優先日】2013年3月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515251366

【氏名又は名称】ヒッチナー マニュファクチャリング カンパニー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＣＨＩＮＥＲ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＣＯ．，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100107537

【弁理士】

【氏名又は名称】磯貝 克臣

(72)【発明者】

【氏名】ハンラハン、マイケル アール．

(72)【発明者】

【氏名】パテヴ、スキップ エル．

【審査官】 伊藤 寿美

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４３−００１７４０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０４−２７００２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９４８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０１３４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１０８９３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３４１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５０９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｃ ５／００−９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向模型組立体を製造する方法であって、
長手方向軸の周囲に配置されるスプルー壁を含む中空スプルーであって、前記スプルー壁は厚さ、長さ及び外周を有する、という中空スプルーを形成する工程と、
前記スプルー壁の径方向外側に複数の模型を配置する工程と、
前記スプルー壁の外面と前記複数の模型との間に延びる複数のゲートを形成する工程と、を備え、
前記中空スプルーを形成する工程において、複数の個別模型セグメントの軸方向に延びる模型セクションが、周方向及び／または径方向に接合され、
前記複数のゲートを形成する工程において、前記複数の個別模型セグメントの各々が、前記スプルー壁の軸方向に延びる１つの模型セクションと、前記スプルー壁の前記模型セクションから離間する１つの模型と、当該模型と前記スプルー壁の当該模型セクションとの間に延びる１つのゲートと、によって形成され、
前記中空スプルー、前記複数の模型及び前記複数のゲートの各々は、ワックス若しくはポリマー、或いはこれらの組み合わせを含む消失性材料から形成される、方法。

【請求項2】

ランナを形成する工程と、
前記中空スプルーの入口端に近接して前記ランナを接合する工程と、
を更に備え、
前記ランナは、前記長手方向軸の周囲に配置されるとともに、前記スプルー壁の内面若しくは端面、或いは当該内面及び当該端面の双方に接合される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スプルー壁は、所定の厚さを有し、
前記所定の厚さは、前記スプルー壁の下側端から上側端へ向かって減少する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記スプルー壁は、所定の厚さを有し、
前記所定の厚さは、前記スプルー壁に凹部若しくは突起、或いはこれらの組み合わせ、を組み込むことによって、上側端と下側端との間で変化する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記スプルー壁は、当該スプルー壁をその外面から内面にかけて貫通する開口を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記スプルー壁の一部を除去して当該スプルー壁に開口を形成する工程
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記スプルー壁の径方向内側に第２の模型を配置する工程と、
前記スプルー壁の内面と前記第２の模型との間に延びる第２のゲートを形成する工程と、を更に備え、
前記第２の模型及び前記第２のゲートの各々は、ワックス若しくはポリマー、或いはこれらの組み合わせを含む第２の消失性材料から形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記複数の模型を配置する工程は、前記複数の模型を形成する工程であり、
前記中空スプルーを形成する工程、前記複数の模型を形成する工程、及び、前記複数のゲートを形成する工程は、少なくとも部分的に同時に実施される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記中空スプルーを形成する工程、前記複数の模型を形成する工程、及び、前記複数のゲートを形成する工程は、３Ｄプリントによって形成された鋳型組立体を用いて実施される
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

模型組立体を製造する方法であって、
複数の模型セグメントを形成する工程を備え、
各模型セグメントは、スプルー壁の軸方向に延びる１つの模型セクションと、前記スプルー壁の前記模型セクションから離間する１つの模型と、当該模型と前記スプルー壁の当該模型セクションとの間に延びる１つのゲートと、を含み、
前記複数の模型セグメントは、ワックス、ポリマー、金属、粘土、木若しくは無機材料、或いはこれらの組み合わせ、を含む消失性材料から形成され、
前記スプルー壁の前記複数の模型セクションを接合して前記スプルー壁を形成する工程を更に備え、
前記スプルー壁は、長手方向軸の周囲に配置される中空スプルーを形成し、
前記複数の模型は、前記中空スプルーから離間し、
前記複数のゲートは、前記中空スプルーと前記複数の模型との間に延びる、方法。

【請求項11】

前記複数の模型セグメントを形成する工程において、各模型セクションは、一体的な模型セグメントとして形成される
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記複数のゲートは、外側に延びるゲートを含み、
各外側に延びるゲートは、前記スプルー壁から前記模型のそれぞれ１つまで外側に延びる
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記複数のゲートは、内側に延びるゲートを含み、
各内側に延びるゲートは、前記スプルー壁から前記模型のそれぞれ１つまで内側に延びる
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記複数のゲートは、外側に延びるゲート及び内側に延びるゲートを含み、
各外側に延びるゲート及び各内側に延びるゲートは、前記スプルー壁から前記模型のそれぞれ１つまでそれぞれ外側及び内側に延びる
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記スプルー壁の少なくとも１つのスペーサセクションを含む少なくとも１つのスペーサセグメントを形成する工程
を更に備え、
前記スプルー壁の前記複数の模型セクションを接合する工程は、前記複数の模型セクション及び前記少なくとも１つのスペーサセクションを接合して前記スプルー壁を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記スプルー壁の前記複数の模型セクションを接合する工程は、軸方向に延びる複数の模型セクション間に軸方向に延びる接合部を形成する工程を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記軸方向に延びる接合部は、ワックス溶接部を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、包括的には、鋳造用の耐火性鋳型の製造に使用される径方向模型組立体（ｒａｄｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を製造する方法に関し、より詳細には、反重力インベストメント鋳造を含むインベストメント鋳造用の耐火性鋳型を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インベストメント鋳造、特に反重力インベストメント鋳造は、消失性の又は除去可能な材料から形成されて、鋳造される物品の模型組立体を使用する。これらの模型組立体は、耐火性粒子材料でインベストメント鋳造され、耐火性シェルを形成する。消失性材料は、耐火性シェルから除去され、粒子材料がインベストメント鋳型を形成するように焼成される。これらの耐火性鋳型は次に、模型組立体によって画定される形状を有する種々の溶融金属及び合金のインベストメント鋳造に使用される。

【0003】

インベストメント鋳造、特に反重力インベストメント鋳造において使用される模型組立体は全体として、形成される物品（単数又は複数）の１つ又は複数の模型を中央スプルーに取り付けることによって形成されている。模型のそれぞれは概して、１つ又は複数のゲートによって中央スプルーに接続され、１つ又は複数のゲートは、中央スプルーによって鋳型内に形成される通路を通して、模型によって画定される種々の鋳型キャビティまで提供される溶融金属を給送するために、耐火性鋳型内に通路を画定するのに使用される。模型及びゲートは多くの場合、模型製造プロセスの一部として、径方向に延びるように手動で中央スプルーに取り付けられる。模型組立体がワックスから形成される場合、模型及びゲートはワックス溶接によって取り付けることができる。これは現在も過去においても多くの点で非常に効果的なプロセスであるが、中央スプルーに取り付けることができる模型の数、したがって、特定の模型組立体から製造することができるパーツの数は概して、模型、ゲート及びスプルーのサイズ、特にスプルー直径によって制限され、これは、スプルー直径が、取り付けることができる模型／ゲートの数、及び、ゲートを通して模型に供給することができる溶融材料の量を画定するためである。よって、中央スプルーを用いる模型組立体は、選択されるスプルーの特徴、特に、スプルーの直径及びその長さによって、それらの結果として生じる鋳造歩留りに関して制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特定の模型組立体からの鋳造歩留りを高めることが全体として非常に有利であることから、改良された鋳造及び鋳造方法を提供するために、改良された模型組立体、模型組立体、関連する耐火性鋳型を製造する方法、及び、耐火性鋳型を製造する方法の開発が非常に望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

１つの例示的な実施形態では、径方向模型組立体を製造する方法が開示される。この方法は、長手方向軸の周囲に配置されるスプルー壁を含む中空スプルーであって、スプルー壁は、厚さ、長さ及び外周を有する、中空スプルーと、スプルー壁の外側に配置される模型と、スプルー壁の外面と模型との間に取り付けられるとともにその間に延びる、外側に延在するゲートと、を形成することを含み、中空スプルー、模型及びゲートはそれぞれ消失性材料から形成される。

【0006】

別の例示的な実施形態では、径方向模型組立体を製造する方法が開示される。この方法は、複数の模型セグメントであって、各模型セグメントは、スプルー壁の模型セクション、スプルー壁のセクションから離間する模型、及び、模型とスプルー壁の模型セクションとの間に取り付けられるとともにその間に延びるゲートを含み、複数の模型セグメントは消失性材料から形成される、複数の模型セグメントを形成することを含む。この方法はまた、スプルー壁の模型セクションを接合してスプルー壁を形成することを含み、スプルー壁は長手方向軸の周囲に配置される中空スプルーを含み、模型は中空スプルーから離間し、ゲートは中空スプルーと模型との間に延びる。

【0007】

本発明の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面と併せて読まれると、本発明の以下の詳細な説明から容易に明らかである。

【0008】

他の特徴、利点及び詳細は、専ら例示として、実施形態の以下の詳細な説明において分かり、詳細な説明は図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本明細書において開示されるような径方向模型組立体の一実施形態の斜視図である。

【図2A】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2B】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2C】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2D】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2E】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2F】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2G】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図2H】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な横断面図である。

【図3A】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な軸方向に延びる断面図である。

【図3B】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な軸方向に延びる断面図である。

【図3C】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な軸方向に延びる断面図である。

【図4A】本明細書において開示されるような、径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な正面図であり、スプルー壁の高さは外周の周りで変化する。

【図4B】本明細書において開示されるような、径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の種々の実施形態の代表的な正面図であり、スプルー壁の高さは外周の周りで変化する。

【図5A】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される、中空スプルー、及び、内部に開口を有するスプルー壁の種々の実施形態の外周の代表的な平坦な投影図である。

【図5B】本明細書において開示されるような径方向模型組立体において使用される、中空スプルー、及び、内部に開口を有するスプルー壁の種々の実施形態の外周の代表的な平坦な投影図である。

【図6A】本明細書において開示されるような内部に開口を有する径方向模型組立体の一実施形態の斜視図である。

【図6B】本明細書において開示されるような、軸方向に延びるスプルー壁部分を有する図６Ａの径方向模型組立体から取り外された軸方向に延びるセグメントの斜視図である。

【図7】本明細書において開示されるような、高さに沿って並びに内周及び外周の周囲で厚さが変化する凹部を有する径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の一実施形態の代表的な軸方向に延びる断面図である。

【図8】本明細書において開示されるような、高さに沿って並びに内周及び外周の周囲で厚さが変化する突起を有する径方向模型組立体において使用される中空スプルー及びスプルー壁の一実施形態の代表的な軸方向に延びる断面図である。

【図9】図１の径方向模型組立体の中空スプルー及びスプルー壁並びにランナの代表的な軸方向に延びる断面斜視図である。

【図10】本明細書において開示されるような軸方向に延びる模型セグメント及びランナの一実施形態の代表的な断面斜視図である。

【図11】本明細書において開示されるような軸方向に延びる模型セグメント及びランナの別の実施形態の代表的な断面斜視図である。

【図12】本明細書において開示されるような径方向模型組立体の一実施形態の中空スプルー及びスプルー壁並びにランナの上面図である。

【図13】複数の周方向に延びる模型セグメントを含む径方向模型組立体の代表的な断面図である。

【図14】本明細書において開示されるような径方向模型組立体を製造する方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【図15】本明細書において開示されるような径方向模型組立体を製造する方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。

【図16】本明細書において開示されるような耐火性鋳型の例示的な実施形態を示す図である。

【図17】耐火性鋳型を製造する方法の一実施形態を示すフローチャートである。

【図18】耐火性鋳型を製造する方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、本開示、その用途又は使用を限定する意図はない。図面を通して、対応する参照符号は、同様であるか又は対応する部分及び特徴を示すことを理解されたい。

【0011】

図面、より詳細には図１及び図２を参照すると、径方向模型組立体１０が開示される。径方向模型組立体１０は、長手方向軸１６の周囲に配置されるスプルー壁１４を含む中空スプルー１２を含む。スプルー壁１４は、厚さ１８、長さ又は高さ２０、外周２２及び内周２４を有する。径方向模型組立体１０は、スプルー壁１４の径方向外側に配置される模型２６、及び、スプルー壁１４と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる、径方向外側に延在するゲート２８も含む。中空スプルー１２、スプルー壁１４、模型２６及びゲート２８はそれぞれ、本明細書において記載されるように消失性、使い捨ての、又は別様に除去可能な材料としても説明することができる消失性材料５８から形成される。図１に示されているように、径方向模型組立体１０は、複数の模型２６、及び、スプルー壁１４と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる複数のゲート２８を含む。本明細書において用いられる場合、「径方向」及び「径方向に」という用語は、これらの用語が用いられる要素についての説明において非常に広範に理解されることが意図され、限定はされないが、中心点又は中心軸を中心に半径方向に、これらの用語で修飾される要素の位置又は範囲を含む。これらの用語は、他の要素に関して特定の要素の外側若しくは内側の位置又は範囲をより広範に含む。例えば、スプルー壁１４が矩形の外周形状等の非円筒形状を有する場合、外周に沿って外側又は内側にスプルー壁１４に対して直交して取り付けられる全てのゲート（及び関連する模型）が共通の点又は長手方向軸から半径方向に延びるわけではないが、全てがスプルー壁から放射状になると言える。本明細書において用いられる場合、「径方向」及び「径方向に」という用語は、スプルー壁１４からの本明細書において記載されるゲート２８、ゲート３４、模型２６、模型３２、ランナ６２及び他の要素の外側又は内側への延びを、それらが位置付けられる方法や延びる方法に関係なく、広範に含むことも意図される。別の例では、外側に延びるゲート２８又は内側に延びるゲート３４は、ゲート軸に沿って延在することができるが、その軸は中心点又は中心軸を中心に半径方向である必要はなく、直線以外で湾曲するか又は延在することができる。

【0012】

径方向模型組立体１０及び中空スプルー１２は、中実の中央スプルーを有する関連技術の組立体に勝る改良であり、この理由は、中空スプルー１２が、スプルー壁１４の外面の表面積を増大させることを可能にし、中実のスプルーの直径が増大すると生じるような、スプルーを満たすのに必要な材料の量を必ずしも増大させることなく、より多くのゲート及び模型をスプルーに取り付けることを可能にするためである。径方向模型組立体１０及び中空スプルー１２を使用して、スプルーに取り付けることができる模型の数、及び、そこからの鋳造歩留りを有利に増大させることができる。径方向模型組立体１０の別の利点は、中空スプルー１２及びスプルー壁１４を、径方向模型組立体１０によって提供される増大した模型密度を含め、スプルー壁１４に取り付けられる模型２６及びゲート２８に給送すること、並びに、本明細書において記載されるように、鋳型を鋳造して模型内の模型キャビティを満たした後で、スプルーキャビティからの溶融材料の略完全な逆流を可能にするスプルーキャビティを有する鋳型を提供する所定の厚さ１８、長さ２０、外周２２及び内周２４を含むように選択することもできることである。径方向模型組立体１０のまた別の利点は、中空スプルー１２の使用が、第２の模型３２及び第２のゲート３４のスプルー壁１４の径方向内側への配置も可能にすることである。また別の利点として、スプルー壁１４は、本明細書において記載されるように、鋳型キャビティ内の溶融金属の金属動的な（ｍｅｔａｌｌｏｄｙｎａｍｉｃ）流れを高め、特に模型キャビティを満たすことを確実にするために使用可能な種々の所定の特徴を組み込むことができる。このように、径方向模型組立体１０及び中空スプルー１２を使用して、スプルーに取り付けることができる模型２６の数を更に増大させ、そこから鋳造されるパーツの鋳造歩留りを更に高めることができる。

【0013】

図２Ａ〜図２Ｈ及び図３Ａ〜図３Ｃに示されているように、例示的な実施形態では、中空スプルー１２及びスプルー壁１４は、ゲート２８及び模型２６の取り付けに適した表面を有する任意の好適な中空体を含み、種々の湾曲した若しくは多面体の形状（平坦で平面的な表面を含む）又はそれらの組み合わせを含む任意の好適な中空の形状を有する。これは、種々の実施形態では、多くの円筒形状（図２Ａ）、特に種々の円形（図２Ａ）を含む直円筒形状、楕円形（図２Ｂ）、弓型（交差する円弧又は曲線の組み合わせによって画定される、図２Ｃ及び図２Ｈ）、丸みを帯びた矩形（図２Ｇ）、矩形（図２Ｅ）、三角形（図２Ｄ）、並びに、他の多面体の円筒形状、又は、長手方向軸に略直交する代表的な外周断面図の使用によって、図２Ｃ及び図２Ｈに示されているような規則的若しくは不規則的な湾曲した円筒形状等を含むことができる。これらの代表的な形状は専ら例示的であり、多くの他の多面体及び湾曲した外周断面形状並びにそれらの組み合わせが可能である。中空スプルー１２は、図２Ａ〜図２Ｇの例に示されているように、長手方向軸１６を完全に包囲するように完全に閉じられるか、又は、図２Ｈの例に示されているように長手方向軸１６を略包囲するように略閉じることができるスプルー壁１４によって画定することができる。中空スプルー１２及びスプルー壁１４は、一定であるか又は互いに対して若しくは互いを基準にして可変である所定の厚さ１８、長さ２０並びに外周２２及び内周２４を有する。例えば図２Ａ〜図２Ｇに示されているような１つの例示的な実施形態では、厚さ１８、長さ２０、外周２２及び内周２４は互いに対して略一定である。他の実施形態では、厚さ１８は、図２Ａ〜図２Ｈ及び図３Ａ〜図３Ｃの例によって示されているような任意のやり方で、一定である（図２Ａ〜図２Ｇ、図３Ａ）か、長さ２０（図３Ｂ及び図３Ｃ）若しくは外周２２（図２Ｃ）に沿って変えることができるか、この双方である。厚さ１８は、スプルー壁１４の上側端４４に向かって上方に厚さを増大させる（図３Ｃ）か、又は、上方に厚さを低減する（図３Ｂ）ことによって、長さに沿って変えることができる。同様に、他の実施形態では、長さ２０は、図４Ａ（段状）及び図４Ｂ（連続的）に示されているように外周２２の周りで変えることができる。示されている変形は例示的なものに過ぎず、厚さ１８、長さ２０、外周２２及び内周２４を含む中空スプルー１２の形状及び形態の多くの他の変形が可能である。

【0014】

１つの実施形態では、スプルー壁１４は、壁が例えば図１に示されているように中空スプルー１２の長手方向軸１６を完全に囲む中実の閉形態であるように、連続的な壁であるものとすることができる。代替的に、他の実施形態では、スプルー壁１４は、例えば図２Ｈ、図５Ａ及び図５Ｂに示されているように、外面３８から内面４０にスプルー壁１４を通って延びる１つ又は複数の開口３６を含む略閉形態とすることができる。開口３６は、スプルー壁１４の下側端４２及び上側端４４の一方、或いは双方から内側に延びるか（図５Ａ）、又は、下側端４２と上側端４４との間でスプルー壁１４内に全体的に位置付けることができる（図５Ｂ）。更に代替的な実施形態として、スプルー壁１４は、外周２２及び内周２４の周りで閉形態を形成しないように、下側端４２から長さ２０全体を通って上側端４４まで延びる開口３６を有する（図２Ｈ及び図６Ａ）。スプルー壁１４が中実の閉形態であるか、或いは１つ又は複数の開口３６を含むか否かにかかわらず、スプルー壁１４は、外面３８若しくは内面４０或いは双方の面から内側に延びる１つ又は複数の凹部４８、又は、外面３８若しくは内面４０或いは双方の面から外側に延びる突起５０、又は、凹部４８及び突起５０の組み合わせを含む。

【0015】

中空スプルー１２及びスプルー壁１４は、全体的な形状並びに所定の厚さ１８、長さ２０、外周２２及び内周２４、並びに、開口３６、凹部４８及び突起５０を組み込むことを含め、鋳造中に鋳型内の溶融金属の所定の金属動的な流れを促す耐火性鋳型を提供するように選択することができる。これは、鋳型キャビティ（単数又は複数）、特に、鋳造中に通路（複数の場合もあり）を満たすように、スプルー壁１４内に画定される通路（複数の場合もあり）、ゲート（複数の場合もあり）２８内の通路及び模型（複数の場合もあり）２６キャビティへの並びにこれらを通る流れを含み、また、鋳型キャビティ、特に、反重力鋳造の場合に、模型キャビティを満たすのに用いられた圧力が解放された後で、ゲート通路及びスプルー壁通路を通って戻る還流を含む。これらの特徴を使用して、鋳型キャビティの特定の部分における流速又は流れの量を増減すること、及び、流量特性（例えば層流又は乱流）を含め、鋳造中及び／又は鋳造後の、鋳型キャビティを用いた金属動的な流れを調整することができる。反重力鋳造の場合、模型キャビティが満たされると、模型に悪影響を与えることなく、すなわち模型キャビティを完全に満たしたままにして、ゲート及びスプルー壁を含む鋳型の他の部分から、可能な限り多くの溶融金属が戻ることが非常に望ましい。

【0016】

１つの実施形態では、模型組立体１０は、スプルー壁１４と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる、径方向外側に延在するゲート２８を含む。これは、各模型２６に少なくとも１つのゲート２８を含む。別の実施形態では、複数の径方向外側に延びるゲート２８が、スプルー壁１４と各模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる。ゲート２８（単数又は複数）は、スプルー壁１４から径方向外側に延びる。ゲート２８は、任意の方法又は向きでスプルー壁１４から模型２６まで径方向外側に延びる。１つの実施形態では、ゲート２８（単数又は複数）は、長手方向軸１６に対して略垂直に径方向外側に延びるゲート軸５２に沿って径方向外側に延在する。他の実施形態では、ゲート２８（単数又は複数）は、長手方向軸１６に対して略垂直ではないように径方向外側に延びるゲート軸５２に沿って径方向外側に延在する。各模型に取り付けられるゲート２８の数、及び、それらの断面形状、断面積、長さ等を含むそれらの他の特徴は、模型キャビティを満たすのに十分なゲート通路を提供するように選択することができる。ゲート２８及び対応するゲート通路又はキャビティの設計は、鋳型内の模型及び模型キャビティのサイズ、形状、向き、空間配置、熱伝達及び他の特性を含む複数の要因を考慮することができる。１つの実施形態において、複数の同一の模型２６のそれぞれの複数のゲート２８は、各模型の同じ位置に取り付けられる同じ数のゲートを有することを含め、同じであるものとすることができ、この場合、それぞれの模型上の同じ位置を有するゲートは、図１、図６Ａ及び図９に示されているように同一である。この実施形態では、模型２６のそれぞれのゲート２８（単数又は複数）は同じであるため、ゲート２８／模型２６は、図１に示されているように、スプルー壁１４の長さに沿ってスプルー壁１４の外周２２の周りでスプルー壁１４の外面３８の周囲で等間隔に離間する。他の多くの配置が可能である。代替的には、上述したように同じである複数のゲート２８／模型２６の場合、ゲート２８／模型２６は、（同一であるか又は異なり得る）隣接する模型２６のゲート長さを交互にするといった所定の模型で外面３８の長さに沿ってずらして配置することができ、それによって、隣接する模型２６は、スプルー壁１４の外面３８により近づけて又はより離して離間される。これらの交互の配置は、幾つかの場合、模型２６の充填密度を高めるために用いられる。上述した実施形態は単に例示的であり、中空スプルー１２を使用したゲート２８／模型２６の多くの他の所定の配置が可能である。複数の模型２６は、ゲート２８によってスプルー壁１４に取り付けられる場合、例えば図１に示されているような複数の同じ模型２６、若しくは、例えば図１３に示されているような複数の異なる模型２６、又はそれらの組み合わせを含む。

【0017】

１つの実施形態では、模型組立体１０は、スプルー壁１４と第２の模型３２すなわち内側模型との間に取り付けられるとともにその間に延びる、径方向内側に延びる第２のゲート３４すなわち内側ゲートを含む。これは、各模型３２に少なくとも１つの第２のゲート３４を含む。別の実施形態では、複数の径方向内側に延びる第２のゲート３４が、スプルー壁１４と各第２の模型３２との間に取り付けられるとともにその間に延びる。第２のゲート３４（単数又は複数）は、スプルー壁１４から長手方向軸１６に向かって径方向内側に延びる。第２のゲート３４は、スプルー壁１４から第２の模型３２まで任意の方法又は向きで径方向内側に延びる。１つの実施形態では、第２のゲート３４（単数又は複数）は、第２のゲート軸５４に沿って径方向内側に延びる。第２のゲート軸５４は、長手方向軸１６に対して略垂直に径方向内側に、又は、ゲート軸５２について本明細書において記載する向きと同様の他の向きで延びる。各第２の模型３２に取り付けられる第２のゲート３４の数、及び、それらの断面形状、断面積、長さ等を含むそれらの他の特性は、第２の模型キャビティを満たすのに十分な第２のゲート通路を提供するように選択することができる。第２のゲート３４及び対応する第２のゲート通路又は第２のキャビティの設計は、鋳型内の第２の模型３２及び第２の模型キャビティのサイズ、形状、向き、空間配置、熱伝達及び他の特性を含む多くの要因を考慮することができる。この実施形態では、第２の模型３２のそれぞれの第２のゲート３４（単数又は複数）は同じであるため、第２のゲート３４／第２の模型３２は、図１０に示されているように、長さ２０に沿ってスプルー壁１４の内面４０の周囲で、及びスプルー壁１４の内周２４の周りで等間隔に離間させることができる。模型２６及びゲート２８の、その配置が内周２４内に位置付けられることを除き、配置に関して上述したものと同様の多くの他の配置が可能である。模型２６及びゲート２８を有するか又は有しない第２の模型３２及び第２のゲート３４を用いることができる。１つの実施形態では、模型２６又は第２の模型３２を別個に使用して実現することができる鋳造歩留りと比較して、模型２６及び第２の模型３２の双方を組み込むことで鋳造歩留りを更に高めることができる。別の実施形態では、模型２６のない第２の模型３２を別個に使用することができ、それによって、模型のみがスプルー壁１４の内周２４内に位置付けられる。模型２６と同様に、所与の模型組立体１０における第２の模型３２は、任意の配置の同じか又は異なる模型であってもよい。

【0018】

中空スプルー１２、模型（複数の場合もあり）２６及びゲート（複数の場合もあり）２８、並びに、任意の第２の模型（複数の場合もあり）３２及び第２のゲート（複数の場合もあり）（３４）を含む模型組立体１０は、使い捨て又は除去可能であり、耐火性材料９２のシェルを含む耐火性鋳型９０が模型組立体１０上に形成された後で選択的に除去することができるように選択される消失性材料５８（又は代替的には複数の異なる消失性材料５８）から形成される。消失性材料５８は、使い捨て又は除去可能な材料と称することもできる。消失性材料５８は、耐火性鋳型９０から除去されるように構成されている任意の材料を含むことができ、ワックス、ポリマー、金属、セラミック、粘土、木若しくは無機材料、又はそれらの組み合わせを含む。消失性材料５８は、例えば、この材料を加熱して熱分解すること又は消失性材料５８を融解させることを含む、任意の好適な方法又は手段によって選択的に除去されるように構成することができる。除去は、種々の有機又は無機溶媒、酸等を含む、消失性材料を溶解させる好適な溶媒を用いて達成することもできる。１つの実施形態では、消失性材料は、種々の市販の模型用ワックスを含む模型用ワックスを含む。ポリマーは例えば発泡ポリスチレンを含む。金属は、任意の好適な消失性金属、特に、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉ若しくはＳｂ又はそれらの合金等の比較的低い融点の金属を含む。無機材料は、例えば焼き石膏を含む。模型組立体１０は、中空スプルー１２、模型（複数の場合もあり）２６及びゲート（複数の場合もあり）２８を含め、消失性材料５８から単一片として形成することができるか、又は、模型組立体１０を形成するように一緒に組み付けられる複数の片として形成することができる。複数の片として組み付けられる場合、中空スプルー１２、模型（複数の場合もあり）２６及びゲート（複数の場合もあり）２８は、それぞれ、本明細書において記載されるように別個に形成して一緒に組み付けることができるか、又は代替的には、部分１５、１７又はスプルー壁１４のセクション、模型（複数の場合もあり）２６及びゲート（複数の場合もあり）２８のうちの１つ又は複数を、組立体の模型セグメント６０として一緒に形成することができ、これらのセグメントは、本明細書において記載されるとともに例えば図１に示されているように、模型組立体１０を形成するように一緒に接合することができる。本明細書において記載されるように、単一片として形成されるか、別個の構成要素として形成されるか又はセグメントとして形成されるかにかかわらず、模型組立体１０の構成パーツは、鋳造若しくは成形の種々の形態、又は、除去的に形成されるボディを形成する種々の除去プロセス（例えば機械加工）、又は、付加的に形成されるボディを形成する付加プロセス（例えば、三次元コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データから三次元物体を形成するのに使用される、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、レーザエンジニアリングネットシェイプ（ＬＥＮＳ：ｌａｓｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｎｅｔ ｓｈａｐｉｎｇ）、三次元プリント若しくは他のラピッドプロトタイピング／製造方法）、又はそれらの組み合わせを含む任意の好適な方法で形成される。

【0019】

径方向模型組立体１０は、中空スプルー１２の下側端４２又は上側端４４を含む端に近接して配置されるランナ６２も含むことができる。ランナ６２は、溶融プールからスプルー壁通路に溶融金属を給送するのに使用されるランナ通路を提供する耐火性鋳型９０の部分を形成するのに使用される。本明細書において記載される模型組立体１０が、模型組立体１０が溶融金属を耐火性鋳型９０及びランナ６２の上から供給するように設計されている耐火性鋳型９０を形成するような向きである従来の又は重力鋳造に使用される場合、ランナ６２は概して、中空スプルー１２の上側端４４に近接して配置される。本明細書において記載される模型組立体１０が、模型組立体１０が溶融金属を耐火性鋳型９０及びランナ６２の下から供給するように設計されている耐火性鋳型９０を形成するような向きである反重力鋳造に使用される場合、ランナ６２は概して、中空スプルー１２の下側端４２に近接して配置される。ランナ６２はランナ軸６４を含むことができ、ランナ及び軸は、長手方向軸１６に対して略横断方向に延びるようにすること、又は、例えば、長手方向軸１６から中空スプルー１２に向かって径方向上方に（若しくは下方に）延びるようにすることを含め、スプルー壁１４に対して任意の好適な向きで位置決めすることができる。ランナ６２は、消失性材料５８と同じ材料又は異なる消失性材料である第２の消失性材料６６から形成される。ランナ６２は、任意の好適なサイズ及び形状を有することができ、中空スプルー１２及びスプルー壁１４に関して本明細書において記載する特徴と同様の特徴を含むことができる。１つの実施形態では、ランナ６２は連続的な壁であるものとすることができ、その壁は、中空スプルー１２の端を完全に包囲する中実の閉形態であり、例えば図９に示されているように、中空スプルー１２の端に取り付けられ、中空スプルー１２の長手方向軸１６の周囲に配置されるようにする。代替的には、他の実施形態では、ランナ６２は、例えば図１０及び図１２に示されているように、ランナ６２を通って上側面６８から下側面７０に延びる１つ又は複数の開口７２又はボアを含む略閉形態であってもよい。ランナ６２及び開口７２は、例えば図１２に示されているような中央ハブ８２及び複数のスポーク７４の形状をなしてもよい。開口７２は、任意の好適な形状又はサイズを有することができ、任意の数であってもよい。ランナ６２が中実の閉形態であるか又は１つ又は複数の開口７２を含むかにかかわらず、ランナ６２は、図１０及び図１１に概略的に示されているように、上側面６８若しくは下側面７０、或いは双方の面から内側に延びる１つ又は複数の凹部７５、又は、上側面６８若しくは下側面７０、或いは双方の面から外側に延びる突起７６、又は、凹部７５及び突起７６の組み合わせを含む。ランナ６２は、全体的な形状、所定の厚さ７８及び径方向長さ８０、並びに、開口７２、凹部７５及び突起７６を取り入れることを含め、鋳造中に鋳型内の溶融金属の所定の金属動的な流れを促す耐火性鋳型を提供するように選択することができる。これは、鋳型キャビティ（単数又は複数）、特に、鋳造中に通路（複数の場合もあり）を満たすように、スプルー壁１４内に画定される通路（複数の場合もあり）、ゲート（複数の場合もあり）２８内の通路及び模型２６キャビティへの及びこれらを通る流れを含み、また、鋳型キャビティ、特に、反重力鋳造の場合に模型キャビティを満たすのに用いられた圧力が解放された後で、ゲート通路及びスプルー壁通路を通って戻る還流を含む。これらの特徴を使用して、鋳型キャビティの特定の部分における流速又は流れの量を増減すること、及び、流量特性（例えば層流又は乱流）を含め、鋳造中及び／又は鋳造後の、鋳型キャビティを用いた金属動的な流れ、特に、スプルー壁１４内の通路への流れを調整することができる。反重力鋳造の場合、模型キャビティが満たされると、模型に悪影響を与えることなく、すなわち模型キャビティを完全に満たしたままにして、ゲート及びスプルー壁を含む鋳型の他の部分から、可能な限り多くの溶融金属が戻ることが非常に望ましい。

【0020】

ランナ６２は、内面４０、或いは、上側端４４若しくは下側端４２又はそれらの組み合わせである中空スプルー壁１４の端内に配置するとともに取り付けることができる。１つの実施形態では、ランナ６２は、例えば図９に示されているように、スプルー壁１４の下側端４２に近接して内周２４の周囲に取り付けられる中実の部材を含む。別の実施形態では、ランナ６２は、中央ハブ８２から延びる複数の外側に延在するスポーク７４を含み、各スポーク７４は、例えば図１２に示されているようにスプルー壁１４の下側端４２に近接して取り付けられる。

【0021】

図１〜図１３に示されているように、径方向模型組立体１０は、複数の模型セグメント６０の組立体として形成することができ、模型セグメント６０は、少なくとも１つの模型２６、３２、及び、径方向外側に延びるゲート２８又は径方向内側に延びるゲート３４等の少なくとも１つの対応するゲートを含み、スプルー壁１４の少なくとも一部１５、１７も含むことができる。模型セグメント６０は、ランナ６２の一部も含むことができる。模型セグメント６０は、スプルー壁１４の少なくとも一部を含むスペーサセグメント６１と組み合わせることもできる。ゲート２８、３４、並びに、模型セグメント６０及びスペーサセグメント６１のスプルー壁１４部分は、開口３６、並びに、外面３８若しくは内面４０の凹部４８及び突起５０、又はそれらの組み合わせ等の、本明細書において記載される特徴も含むことができる。模型セグメント６０は、スプルー壁１４の軸方向に延びる部分１５が長手方向軸１６の方向に略延びる、軸方向に延びる模型セグメント６０、又は、スプルー壁１４の周方向に延びる部分１７が、長手方向軸１６に略直交して延びることを含め、壁の外周を含むように略横方向に延びる、周方向に延びる模型セグメント６０を含むことができるか、又は、軸方向に延びる及び周方向に延びるセグメント６０の組み合わせを含むことができる。周方向に延びる模型セグメント６０は、スプルー壁１４が円筒形である、径方向に延びる模型セグメント（例えばリング状のセグメント）とも、又は、横方向に延びる模型セグメントとも記載することができる。模型セグメント６０は、本明細書において記載されるように消失性材料５８から形成される。模型セグメント６０は、スプルー壁１４のそれらの部分１５、１７、模型２６、３２及びゲート２８、３４を含め、本明細書において記載されるような耐火性鋳型がそこに形成されることと併せてそれらの取り外しを促すように、設計の選択として同じ消失性材料５８又は異なる消失性材料から形成することができる。複数の模型セグメント６０及びスペーサセグメント６１が用いられる場合には、スペーサセグメント６１は、本明細書において記載されるように、径方向模型組立体１０を提供するように組み付けることができる。用いられる模型セグメント６０は、軸方向に延びるセグメント６０であるか又は周方向に延びるセグメント６０であるかにかかわらず、同じであるか又は互いに異なるものとすることができる。模型セグメント６０は、隣接するセグメント間に形成される溶接部、種々の接着剤、糊、又は１つのセグメントを別のセグメントに接着させるのに使用される他の接合材料等の直接的な結合、及び、それ自身が消失性材料から形成される装置を含む種々の取り付け装置を含め、任意の好適な方法で径方向模型組立体１０を形成するように一緒に組み付けることができる。

【0022】

図１及び図１３に示されているように、複数の模型３２を含む径方向模型組立体１０は、複数の同じ模型２６（図１）若しくは複数の異なる模型３２．１〜３２．４（図１３）又はそれらの組み合わせを含むことができ、これは、図１３が、複数の同じ模型（例えば、２６．２及び２６．３のそれぞれの２つ以上、この場合、２６．２及び２６．３は異なる模型である）を含むためである。

【0023】

図１、図６Ａ、図６Ｂ、図９、図１０及び図１１に示されているように、例えば、１つの実施形態では、径方向模型組立体１０は、スプルー壁１４の軸方向に延びる部分１５（図６Ｂ）、ゲート（複数の場合もあり）２８及び模型（複数の場合もあり）２６をそれぞれ含む複数の軸方向に延びる模型セグメント６０の組立体として形成することができる。本明細書において説明されるように、軸方向に延びる模型セグメント６０は、径方向模型組立体１０の所定の設計に応じて同じか又は異なるように選択することができる。例えば、使用されるゲート（複数の場合もあり）２８及び模型（複数の場合もあり）２６は、設計の要件に従って、同じか若しくは異なるか又はそれらの組み合わせである。また、種々の模型セグメント６０において用いられるスプルー壁１４の軸方向に延びるセクション又は部分１５は、設計の要件、特に、本明細書において記載されるようにスプルー壁１４の所定の形状に従って、同じか若しくは異なるか又はそれらの組み合わせであるように選択することができる。例えば、複数の隣接する部分１５、１７の複数の接触する側は、例えば図１におけるようにスプルー壁１４の所定の形状に影響を与える角度を提供するように選択することができる。軸方向に延びるセグメント６０は、スプルー壁部分の当接面の一方若しくは双方に配置される接着剤８４（図１）、タック８６若しくは継ぎ目８７の溶接を含む溶接部８５（図９）又はそれらの組み合わせを含む任意の好適な接合部７９又は締結装置８３、並びに、軸方向に延びるセグメント６０及びスプルー壁のそれらの関連する部分に当接する接合装置に取り付けられるか又は提供することができる種々の機械的な締結具８８、例えば、ピン、杭、ストラップ、タブ、固定具、フレーム、バンド、クリート、ステープル、クリップ及び機械的な接合部を形成するか又は１つのセグメントを別のセグメントに締結するように構成されている他の装置の全ての様式によって互いに接合することができる。締結装置（単数又は複数）８３はまた、模型組立体１０とともに取り外されるように構成され、本明細書において記載される材料のような好適な消失性材料５８から形成することもできる。

【0024】

別の実施形態では、径方向模型組立体１０は、別個の構成要素として形成される軸方向に延びるスプルー壁１４に取り付けられるゲート（複数の場合もあり）２８及び模型（複数の場合もあり）２６をそれぞれ含む複数の軸方向に延びる模型セグメント６０の組立体として形成することができる。これは、例えば、模型２６及び対応するゲート２８のみが各模型セグメント６０を形成する以外は、図６Ａ及び図６Ｂの径方向模型組立体１０と同一であるものとすることができ、一方で、スプルー壁１４は一体片として形成され、それらの模型２６の向き又はスプルー壁１４に対するそれらの全体的な向きによって軸方向に延びるとも言える軸方向に延びる模型セグメント６０は、スプルー壁１４の外面３８に取り付けられる。また別の実施形態では、第２の模型３２及び対応する内側に延びるゲート３４も、模型セグメント６０として形成され、径方向模型組立体１０の設計要件に応じて、模型２８及び外側に延在するゲート３２を含む模型セグメント６０と一緒に又は別個に、スプルー壁１４の内面４０に取り付けることができる。この実施形態の模型セグメント６０は、模型セグメント６０を互いに接合する、本明細書において記載される装置及び方法を使用してスプルー壁１４に取り付けることができる。

【0025】

図１３に示されているように、径方向模型組立体１０は、複数の略周方向に延びる模型セグメント（例えば６０．１〜６０．６）を含むことができ、各略周方向に延びる模型セグメントは、スプルー壁１４のスプルー壁セクション又は部分１７を含む。略軸方向に延びる模型セグメント（例えば図１〜図１１）に関連して本明細書において記載されたものと同様に、これらの模型セグメントは、単一片として又は互いに接合される別個の片として形成されるスプルー壁のそれらの部分１７、ゲート（複数の場合もあり）３４及び模型（複数の場合もあり）３２を有することができる。これは、複数の模型セグメント（６０．１〜６０．３）を含むことができ、この場合、対応する模型はスプルー壁１４のセクションの外周２２の径方向外側に配置され、径方向外側に延在するゲート２８は、模型とスプルー壁のセクションとの間に取り付けられるとともにその間に延びる（例えば６０．１／１４．１／３４．１／３２．１、６０．２／１４．２／３４．２／３２．２及び６０．３／１４．１／３４．１／３２．２）。これらの例では、セグメント、スプルー壁部分、ゲート及び／又は模型の小数第１位の違いは、異なるセグメント、スプルー壁部分、ゲート及び／又は模型を示す。セグメントの違い（例えば６０．２及び６０．３）は、模型のタイプの違いに起因する（例えば６０．１及び６０．２）か、又は、セグメント上の同じ模型の異なる位置若しくは配置（例えば６０．１及び６０．３）、又は、スプルー壁を含むセグメントの部分の違い（例えば６０．２及び６０．３）、又はそれらの組み合わせに起因する。セグメントの違いは、ゲートの違いも含む（例えば、模型が同じ（３２．２）であっても６０．２／３４．２及び６０．３／３４．１）。

【0026】

同様に、これは、複数の略周方向に延びる模型セグメント（６０．４〜６０．６）を含むことができ、この場合、対応する模型は、スプルー壁部分１４．１又は１４．２のセクションの内周２４に径方向内側に配置され、径方向内側に延びるゲート３４．１又は３４．２は、模型とスプルー壁のセクションとの間に取り付けられるとともにその間に延びる（例えば、６０．４／１４．１／３４．１／３２．３、６０．５／１４．２／３４．２／３２．２及び６０．６／１４．１／３４．１／３２．３）。これらの例では、セグメント、スプルー壁部分、ゲート及び／又は模型の小数第１位の違いは、同様に、異なるセグメント、スプルー壁部分、ゲート及び／又は模型を示す。セグメントの違い（例えば６０．４及び６０．５）は、模型のタイプの違いに起因する（例えば６０．４及び６０．５）か、又は、セグメント上の同じ模型の異なる位置若しくは配置（例えば６０．４及び６０．６）、又は、スプルー壁を含むセグメントの部分の違い（例えば６０．５及び６０．６）、又はそれらの組み合わせに起因する。同様に図１３に示されているように、スプルー壁１４は、ゲート又は模型を含まないスプルー壁部分１４．１を含む１つ又は複数のスペーサセグメント６１も含むことができ、各スペーサセグメント６１はスプルー壁１４のスペーサセクションを含み、セグメント及びスペーサが略水平であるか又は略軸方向に延びるセグメント及び／若しくはスペーサであるかにかかわらず、スプルー壁１４を延ばすか又はセグメント６０を互いから離間させるのに使用される。スプルー壁１４の厚さ１８は、少なくとも１つの略周方向に延びるスプルー壁部分から形成することができるが、図１３に示されている当接構造を有するものを含め、複数の略周方向に延びるスプルー壁部分から形成することもできる。スプルー壁１４の長さ２０は、図１３に示されている当接構造を有するものを含め、複数の略周方向に延びるスプルー壁部分を重ねることによって形成される。図１３に示されている当接構造に加えて、重なり及び当接の組み合わせの構造を含む、隣接するスプルー壁部分の重なるか又は当接する構造の全ての様式が意図される。周方向に延びるセグメント６０は、周方向に延びるセグメント６０とともに使用されるように好適に適合されている、本明細書において記載されるものを含む任意の好適な締結装置（単数又は複数）８３によって互いに接合することができる。

【0027】

径方向模型組立体１０は、例えば図９に示されているような模型固定具８９等の組み付けの助けを用いて又は用いることなく組み付けることができる。示されている模型固定具８９は、模型組立体１０を支持するプラテン、及び、プラテンに回転可能な支持を提供するシャフトを含む。

【0028】

図面、より詳細には図１４を参照すると、径方向模型組立体１０を製造する方法１００が開示されている。この方法は、本明細書において記載されるように、長手方向軸１６の周囲に配置されるスプルー壁１４を含む中空スプルー１２を形成すること（１１０）を含み、この場合、スプルー壁は、厚さ１８、長さ２０、並びに、１つの実施形態では外周２２及び内周２４を含む周囲を有する。模型組立体は、本明細書において記載されるように、スプルー壁１４の外側に配置される模型２６、並びに、スプルー壁１４の外面３８と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる、外側に延在するゲート２８も含み、中空スプルー１２、模型２６及び径方向外側に延在するゲート２８はそれぞれ消失性材料５８から形成される。形成すること（１１０）は、本明細書において記載されるような、１つ又は複数の消失性材料５８から記載される要素を形成することを含む。１つの実施形態では、形成すること（１１０）は、中空スプルー１２、模型２６及び外側に延在するゲート２８を一体的な模型組立体１０として形成することを含み、これらの部分は単一片として一緒に形成される。一体的な模型組立体１０として形成すること（１１０）は、選択される消失性材料５８に概ね応じて任意の好適な方法で行うことができる。消失性材料５８がワックス又は低融点金属を含む１つの例では、一体的な模型組立体１０は、従来の鋳造技法を使用してワックス又は金属を鋳造し一体片の鋳造模型又は鋳型にすることによって形成することができる。消失性材料５８がポリスチレン等の発泡ポリマーを含むポリマーを含む別の例では、一体的な模型組立体１０は、従来の射出成形技法を使用してポリマーを一体片鋳型に射出することによって形成することができる。消失性材料５８がポリマーを含むまた別の例では、一体的な模型組立体１０を、３Ｄプリンティング等の付加製造プロセスを使用して形成することができる。３Ｄプリンティングを含む付加製造は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）又はアニメーションモデリングソフトウェアから仮想の設計図をとり、それらをプリンタに入力するためにデジタル断面に「スライス」し、連続的な一連の模型材料の断面を連続的に付加的に蓄積する（すなわちプリントする）。使用される機械及びプロセスに応じて、本明細書において記載されるような好適な模型材料及び／又は結合材料を、材料／結合剤の層化が完成して最終的な３Ｄモデルが「プリントされる」まで、構築床又はプラットフォームに堆積させる。これは、仮想の（数学的）モデル及び物理的な（プリントされた）モデルがほぼ同一であるプロセスである。プリントを行うために、プリンタは、標準的なファイルフォーマット（例えば「．ｓｔｌ」、「．ｐｌｙ」又は「．ｗｒｌ」ファイル）で設計を受信し、液体、粉末又はシート材の連続的な層を堆積させて一連の断面からモデルを構築する。ＣＡＤモデルからの仮想の断面に対応するこれらの層は、一緒に接合されるか又は自動的に融合されて最終的な形状を作り出す。この技法の主要な利点は、スプルー１２、模型（複数の場合もあり）２６及び外側に延在するゲート（複数の場合もあり）２８並びにランナ（複数の場合もあり）６２等の一体的な模型組立体１２の要素の全てを含む、ほぼ任意の形状又は幾何学的な特徴部を作り出すことができることである。

【0029】

別の実施形態では、形成すること（１１０）は、中空スプルー１２、模型２６及び外側に延在するゲート２８を複数の構成要素として形成することを含み、例えば、それぞれは別個の構成要素若しくは片として形成されるか、又は、これらの構成要素の態様が組み合わせられて複数の構成要素若しくは片になり、その後、複数の構成要素を接合して模型組立体１０を形成する。複数の構成要素を形成すること（１１０）は、種々の従来の鋳造又は成形方法の使用を含め、選択される消失性材料５８に応じた任意の好適な方法で行うことができる。１つの例では、形成すること（１１０）は、中空スプルー１２、模型２６及びゲート２８を複数の構成要素として形成し、その後、この複数の構成要素を接合して模型組立体１０を形成することを含む。複数の構成要素は、同じ消失性材料５８からそれぞれ形成することができる。代替的には、複数の構成要素は、異なる消失性材料５８から複数の構成要素のそれぞれを形成することを含め、異なる消失性材料５８から形成することができる。接合は、任意の適切な接合装置若しくは方法、又はそれらの組み合わせを使用して行うことができる。消失性材料がワックスである１つの例では、接合は、接合される構成要素間の接合面の周囲に沿ってビードを形成すること、又は、接合される一方又は双方の面の全て若しくは一部を、ワックスを軟化させるように十分に、融解させるまで及び融解させることを含め加熱し、接触する面を互いに結合させて冷却時にそれらの間に接合部を形成すること等により、ワックス溶接によって達成することができる。消失性材料５８が本明細書において記載されるような材料のいずれか、特にワックスを含む別の例では、構成要素は、特に近接する構成要素を含め、１つの構成要素を別の構成要素に接合するように構成されている、本明細書において列挙されるような消失性材料５８のいずれかを含む、同じ消失性材料５８又は異なる（例えばより剛性の）消失性材料から形成される、種々のピン、杭、ストラップ、タブ、固定具、フレーム、バンド、クリート、ステープル、クリップ、及び、接合部７９を形成するのに使用されるか若しくは締結装置８３として働くことができる他の装置又は部材、又はそれらの組み合わせを使用して互いに接合することができる。消失性材料５８が本明細書において記載されるような材料のいずれかを含み、特にワックス、ポリマー又は金属を含むまた別の例では、構成要素は、特に近接する構成要素を含め、１つの構成要素を別の構成要素に接合するように構成されている、種々の接着剤若しくは糊又はそれらの組み合わせを使用して互いに接合することができる。形成すること（１１０）はまた、鋳造若しくは成形作業中に直接的にであるか、又は、材料を付加若しくは除去する機械加工又は他の既知の方法等の二次作業によって間接的にであるかにかかわらず、開口３６、凹部４８及び突起５０等の特徴部を本明細書において記載されるスプルー壁１４に形成することを含むことができる。例えば、形成すること（１１０）は、本明細書において記載されるように、切削又は機械加工等によってスプルー壁１４の一部を除去すること（１４０）であって、スプルー壁１４に開口３６を形成する、除去すること（１４０）を任意選択的に含むこともできる。

【0030】

模型組立体１０を形成する方法１００はまた、スプルー壁１４の径方向内側に配置される第２の模型３２、及び、スプルー壁と第２の模型との間に取り付けられるとともにその間に延びる、径方向内側に延びる第２のゲート３４を形成すること（１２０）を含むことができ、第２の模型及び第２のゲートもそれぞれ、本明細書において記載されるような第２の消失性材料６６から形成される。形成すること（１２０）は、形成すること（１１０）とは全く別個である、これらの要素の形成プロセスを含むことができ、それによって、これらの要素は、スプルー壁１４、模型２６及びゲート２８とは別個に形成される。内側に延びる部材を形成すること（１２０）が外側に延びる部材を形成すること（１１０）とは別個である場合、内側に延びる模型３２及び内側に延びるゲート３４に加えて、形成される径方向模型組立体１０の部分は、スプルー壁１４の一部、特にその内面４０も含むことができる。１つの例では、スプルー壁１４は、同心若しくは入れ子状のシリンダ又はスリーブ等の内側部材及び外側部材として形成することができ、例えば、この場合、外側部材は模型２６及びゲート２８と一緒に形成され、内側部材は第２の模型３２及び第２のゲート３４と一緒に形成される。この例では、形成すること（１２０）を使用して、径方向模型組立体１０を形成するように形成すること（１１０）によって形成される径方向模型組立体１０の第１の部分に接合される径方向模型組立体の第２の部分を形成する。代替的には、形成すること（１２０）は、本明細書において記載される方法で、第２の模型３２及び第２のゲート３４を模型２６、ゲート２８及びスプルー壁１４と一緒に一体的な又は一体片の径方向模型組立体１０として形成することを含むことができる。

【0031】

径方向模型組立体１０を形成する方法１００はまた、ランナ６２を形成すること（１３０）、並びに、同様に本明細書において記載されるように、長手方向軸１６の周囲に配置されるとともにスプルー壁１４に接合されるランナ６２を有する中空スプルー１２及びスプルー壁１４の、本明細書において記載されるような下側端４２及び上側端４４を含む端に近接してランナ６２を接合すること（１４０）を任意選択的に含むことができる。１つの実施形態では、ランナ６２は、例えば鋳造又は射出成形等の本明細書において記載される方法によって、スプルー壁１４、模型２６及びゲート２８と一緒に一体的な又は一体片の模型組立体１０として形成することもできる。別の実施形態では、ランナ６２を形成すること（１３０）は、例えば鋳造又は射出成形等の本明細書において記載される方法によって、他の複数の構成要素の形成と併せて別個に、又は、他の複数の構成要素のうちの１つの一部として形成され、本明細書において記載されるように他の複数の構成要素と一緒に接合されることを含むことができる。この場合、形成すること（１１０）は、ランナ６２を別個の構成要素のうちの１つとして形成することを更に含み、接合することは、ランナ６２を接合して模型組立体１０を形成することを更に含む。ランナ６２を形成すること（１３０）は、鋳造若しくは成形作業中に直接的にであるか、又は、材料を付加若しくは除去する機械加工又は他の既知の方法等の二次作業によって間接的にであるかにかかわらず、本明細書において記載されるようなランナに、開口７２、凹部７５又は突起７６等の特徴部を形成することも含むことができる。

【0032】

図１５を参照すると、１つの実施形態では、径方向模型組立体１０は、本明細書において記載されるような複数の模型セグメント６０を使用する方法２００によって形成することができる。方法２００は、複数の模型セグメント６０を形成すること（２１０）を含み、各模型セグメントは、スプルー壁１４の模型セクション又は部分１５、１７、スプルー壁１４のセクション又は部分から離間した模型（複数の場合もあり）２６、３２、及び、模型（複数の場合もあり）とスプルー壁の模型セクション又は部分との間に取り付けられるとともにその間に延びるゲート（複数の場合もあり）２８、３４を含む。各模型セグメント６０は、本明細書において記載されるようなランナ６２又はランナの一部も含むことができる。複数の模型セグメント６０は、本明細書において記載されるような消失性材料から形成される。方法２００は、スプルー壁１４の模型セクション又は部分１５、１７を接合してスプルー壁を形成する、接合すること（２２０）も含み、スプルー壁は、長手方向軸の周囲に配置される中空スプルー１２を含み、模型２６は中空スプルーから離間し、ゲート２８は中空スプルーと模型との間に延びる。方法２００の１つの実施形態では、ゲート２８は外側に延在するゲート２８を含み、各外側に延在するゲートは、スプルー壁１４のそれぞれの部分１５、１７から外側に、模型２６のそれぞれ１つまで延びる。方法２００の別の実施形態では、ゲートは内側に延びるゲート３４を含み、各内側に延びるゲートはスプルー壁１４の内側に模型３２のそれぞれ１つまで延びる。方法２００のまた別の実施形態では、ゲートは外側に延在するゲート２８及び内側に延びるゲート３４を含み、各外側に延在するゲート２８及び内側に延びるゲート３４は、スプルー壁１４から模型２６、３２のそれぞれ１つまでそれぞれ外側及び内側に延びる。

【0033】

方法２００の１つの実施形態では、スプルー壁１４の模型セクション又は部分１５は、本明細書において記載されるような略軸方向に延びる模型セクションである。この実施形態では、接合すること（２２０）は、略軸方向に延びる模型セクション又は部分１５間に軸方向に延びる接合部７９を形成することを含むことができる。本明細書において記載される任意の好適な接合部７９又は締結装置８３を、接合すること（２２０）に用いることができる。１つの例では、消失性材料５８はワックスを含むことができ、軸方向に延びる接合部７９はワックス溶接部８５を含む。

【0034】

方法２００の別の実施形態では、スプルー壁１４の模型セクション又は部分１７は、本明細書において記載されるような略周方向に延びる模型セクションである。この実施形態では、接合すること（２２０）は、略周方向に延びる模型セクション又は部分１７間に周方向に延びる接合部を形成することを含むことができる。１つの例では、消失性材料５８はワックスを含むことができ、軸方向に延びる接合部７９はワックス溶接部８５を含む。

【0035】

方法２００の他の実施形態では、スプルー壁１４の模型セクション又は部分１５、１７は、略軸方向に延びる模型セクション及び周方向に延びる模型セクションを含むことができる。この実施形態では、接合すること（２２０）は、軸方向に延びる模型セクション又は部分１５と周方向に延びる模型セクション又は部分１７との間に軸方向に延びる接合部及び周方向に延びる接合部の双方を形成することを含むことができる。１つの例では、消失性材料５８はワックスを含むことができ、軸方向に延びるとともに周方向に延びる接合部７９はワックス溶接部８５を含む。

【0036】

方法２００は、スプルー壁１４の少なくとも１つのスペーサセクション又は部分を含む少なくとも１つのスペーサセグメント６１を形成すること（２３０）も含み、模型セクション又は部分を接合することは、模型セクション及び少なくとも１つのスペーサセクションを接合してスプルー壁１４を形成することを更に含む。

【0037】

図面、特に図１６を参照すると、径方向模型組立体１０は任意の好適な目的で使用することができ、鋳造用の耐火性鋳型９０の作製において模型として使用されるように特に設計されている。耐火性鋳型９０は、任意の好適なタイプの鋳造に使用することができるが、重力インベストメント鋳造及び反重力インベストメント鋳造の全ての様式を含む、インベストメント鋳造の全ての様式の鋳型として使用されるのに特に好適である。耐火性鋳型９０は、径方向模型組立体１０の外面１０２に耐火性材料９２を堆積させて耐火性鋳型組立体１０５を形成することによって本明細書において記載されるように形成することができる。したがって、耐火性鋳型組立体１０５は、長手方向軸１６の周囲に配置されるスプルー壁１４を含む中空スプルー１２、スプルー壁１４の外側に配置される模型２６、及び、スプルー壁１４と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる、外側に延在するゲート２８を備える消失性径方向模型組立体１０を含み、中空スプルー１２、模型２６及びゲート２８はそれぞれ消失性材料から形成され、耐火性鋳型９０は、消失性径方向模型組立体１０の外面１０２によって画定される鋳型キャビティ１０３に形成されるとともに鋳型キャビティ１０３を有する。

【0038】

径方向模型組立体１０の消失性材料５８は、径方向模型組立体１０の外面１０２によって画定される鋳型キャビティ１０３を有する耐火性鋳型９０を提供するように耐火性鋳型組立体１０５から除去される。耐火性鋳型９０の鋳型キャビティ１０３は、長手方向軸１１６の周囲に配置されるスプルー壁部分１１４を備える中空スプルー部分１１２を含む。耐火性鋳型９０は、スプルー壁部分１１４の外側に配置される鋳型キャビティ１０３の模型部分１２６も含む。耐火性鋳型９０は、スプルー壁部分１１４と模型部分１２６との間に取り付けられて延びるとともに流体連通を提供する、鋳型キャビティ１０３の外側に延びるゲート部分１２８を更に含む。耐火性鋳型９０は、本明細書において記載される径方向模型組立体１０の形態の外面１０２によって画定される鋳型キャビティ１０３の形状のいずれかを有することができ、例えば、種々のスプルー壁部分１１４並びに模型部分１２６及び外側に延びるゲート部分１２８を含む種々の中空スプルー部分１１２を含む、本明細書において記載される径方向模型組立体１０の種々の部分に対応する鋳型キャビティ１０３の部分を有することができる。１つの実施形態では、例えば、中空スプルー部分１１２は、鋳型キャビティの中空の円筒形のスプルー部分１１２を含むことができる。別の実施形態では、模型部分１２６は、鋳型キャビティ１０３の中空スプルー部分１１２の外面部分１３８の周囲に配置される複数の模型部分１２６を含むことができる。ここで記す鋳型キャビティ１０３の部分は、耐火性鋳型組立体１０５のこれらの部分を形成するのに使用される径方向模型組立体１０の対応する部材の参照符号から１００だけ増えた参照符号を有する。これはまた、例えば、種々のスプルー壁部分１１４、並びに、スプルー壁部分１１４の内側に配置される第２の模型部分（図示せず）、及び、スプルー壁部分１１４と第２の模型部分１３２との間に取り付けられて延びるとともに流体連通を提供する、内側に延びるゲート部分（図示せず）を含む、種々の中空スプルー部分１１２を含む。これはまた、本明細書において記載されるような鋳型キャビティ１０３の外側に延びる部分及び内側に延びる部分の種々の組み合わせを含む耐火性鋳型９０及び鋳型キャビティ１０３の構成を含むことができる。耐火性鋳型９０の鋳型キャビティ１０３の種々の部分は、互いに相互接続され、それらの間で流体連通するように流体通路を提供する。これは、耐火性鋳型９０から径方向模型組立体１０を燃焼させる目的の、燃焼ガス等の高温ガスを含む流体、並びに、耐火性鋳型９０及び鋳型キャビティ１０３に流し込まれて鋳造物品を形成するように凝固されるような溶融材料を含む流体を含む。

【0039】

本明細書において記載されるように、消失性径方向模型組立体１０は、下側端４２又は上側端４４を含む、中空スプルー１２及びスプルー壁１４の端に近接して配置されるランナ６２も含むことができ、耐火性鋳型９０も、ランナ６２を含み、したがって鋳型キャビティ１０３のランナ部分１６２を含む径方向模型組立体１０の外面１０２に形成される。これは、本明細書において記載されるランナ６２の構造の全てを有するランナ部分１６２を含むことができる。１つの実施形態では、例えば、ランナ６２は、スプルー壁１４の内面内に配置されるとともに取り付けられ、鋳型キャビティ１０３のランナ部分１６２は、スプルー壁部分１１４の内面部分内に配置されて取り付けられるとともに流体連通する。別の実施形態では、ランナ６２はスプルー壁１４の下側端４２に近接して配置され、鋳型キャビティ１０３のランナ部分１６２は、鋳型キャビティ１０３の下側端部に取り付けられるとともに流体連通する。また別の実施形態では、ランナ６２は、中央ハブ８２から延びる複数の外側に延在するスポーク７４を含み、各スポークは、外側端がスプルー壁１４の内面４０に、内側端がハブ８２に取り付けられ、鋳型キャビティ１０３のランナ部分１６２は複数の外側に延びるスポーク部分１７４を含み、各スポーク部分は、鋳型キャビティ１０３のスプルー壁部分１１４の内面部分及び鋳型キャビティ１０３のハブ部分１８２に取り付けられるとともに流体連通する。

【0040】

耐火性鋳型９０及び鋳型キャビティ１０３は、耐火性材料９２から形成される耐火性鋳型壁１０４の内面１０７によって画定されるとともに境界を定められる。耐火性鋳型壁１０４は、耐火性鋳型９０を形成するとともに鋳型キャビティ１０３を画定するのに十分な任意の好適な肉厚を有することができる。肉厚は、中空スプルー部分を含む鋳型構造の全体的なサイズ、形状及び他の態様、特に、模型部分及びゲート部分の数、サイズ、形状並びに間隔を含む、多くの要因に応じて変えることができる。鋳型壁１０４の耐火性材料９２の選択に影響を与える付加的な要因は、鋳型９０が鋳造中に自立するか否か、又は、支持媒体（例えば鋳造砂等の耐火性粒子状媒体）内に配置されて部分的に支持されるか否かを含む。１つの実施形態では、鋳型壁１０４は、約０．１２インチ（３．０４８ｍｍ）未満の厚さを有する。１つの実施形態では、鋳型壁１０４は均質な耐火性材料９２を含むことができる。別の実施形態では、耐火性鋳型９０は、壁を形成するように一緒に焼結される耐火性材料９２の乾燥耐火性スラリの複数の層を含む鋳型壁１０４を含む。任意の好適な耐火性材料９２を使用して、スラリ又は別のものから鋳型壁１０４を形成することができる。これらは、ジルコン、溶融シリカ、シリカ、アルミノケイ酸塩、ムライト若しくは溶融アルミナ、又はそれらの組み合わせを含む。耐火性材料９２、及び、その厚さを含む鋳型壁の他の態様は、ガス透過性又はガス不透過性である鋳型壁１０４を提供するように選択することができる。

【0041】

耐火性鋳型９０は、耐火性鋳型を製造する任意の好適な方法によって径方向模型組立体１０を使用して形成することができる。図１６及び図１７を参照すると、１つの実施形態では、耐火性鋳型９０は、方法３００によって耐火性材料９２のスラリから形成することができる。方法３００は、長手方向軸１６の周囲に配置されるスプルー壁１４を含む中空スプルー１２、スプルー壁１４の外側に配置される模型２６、及び、スプルー壁１４の外面３８と模型２６との間に取り付けられるとともにその間に延びる、外側に延在するゲート２８を備える消失性模型組立体１０を形成すること（３１０）を含み、中空スプルー１２、模型２６及びゲート２８はそれぞれ消失性材料から形成される。方法３００によると、模型組立体１０は、本明細書において記載される径方向模型組立体１０のいずれかを含むことができ、形成すること（３１０）は、例えば本明細書において記載される方法２００を含む、模型組立体を形成する任意の好適な方法を含むことができる。１つの実施形態では、模型組立体１０を形成すること（３１０）は、ランナ６２を形成すること、及び、中空スプルー１２の端４２、４４に近接してランナを接合することを更に含み、ランナ６２は長手方向軸１６の周囲に配置されるとともにスプルー壁１４に接合される。

【0042】

方法３００は、消失性模型組立体１０の外面１０２に耐火性鋳型９０を堆積させること（３２０）も含み、耐火性鋳型は、消失性径方向模型組立体１０の外面１０２によって画定される鋳型キャビティ１０３を有し、本明細書において記載される特徴及び利点を有する。堆積させること（３２０）は、耐火性鋳型９０を堆積させる任意の好適な方法を含むことができる。１つの実施形態では、耐火性鋳型９０を堆積させること（３２０）は、液体キャリア媒体及び耐火性材料９２の粒子を含む耐火性スラリに径方向模型組立体１０を浸漬させることによって耐火性材料９２の複数の層を形成し、径方向模型組立体の外面１０２にスラリの層を堆積させること、及び、乾燥させて液体キャリア媒体を除去し、耐火性材料９２の乾燥した層を形成すること、並びに次に、これらのステップを繰り返して耐火性材料の後の乾燥した層を形成し、それによって、未焼結状態の耐火性鋳型９０（すなわち耐火性鋳型のプリカーサ）を作り出すことを含む。１つの実施形態では、未焼結の耐火性鋳型９０は、耐火性材料９２の単一の層を含むことができ、他の実施形態では、２つ以上の層、より詳細には２つ〜５つの層を含む耐火性材料９２の複数の層を含むことができる。任意の好適な耐火性スラリ、又は、様々な耐火性スラリ及び耐火性材料９２の組み合わせを使用して、Ｃｈａｎｄｌｅｙ他に付与された米国特許第５，０６９，２７１号明細書（参照によりその全体が本明細書に援用される）に記載されているものを含む耐火性鋳型９０を形成することができる。

【0043】

１つの実施形態では、方法３００は、耐火性鋳型を加熱して（３３０）消失性模型組立体１０を除去するか若しくは耐火性鋳型９０を焼結させること、又はそれらの組み合わせも含むことができる。加熱して（３３０）消失性模型組立体１０を除去するか又は耐火性鋳型９０を焼結させることは、任意の好適な加熱装置及び方法によって達成することができる。消失性材料５８がワックスを含む場合、加熱すること（３３０）は脱ろうを含むことができる。１つの実施形態では、加熱すること（３３０）は、本明細書において記載されるような消失性模型組立体１０上に堆積されている未焼結耐火性鋳型プリカーサを、従来の鋳型炉の全ての様式を含む鋳型炉に挿入することを含むことができ、炉は、消失性模型材料を除去するのに十分な温度プロファイルを提供するように制御される。これは、熱を使用して消失性模型材料５８を耐火性鋳型９０から除去することができる任意の好適なプロセス又は機構を含むことができる。これは、例えば、消失性模型材料５８を、種々の模型用ワックス及び／又は低融点を有する金属とともに効果的に使用され得るように、重力によって鋳型キャビティ１０３内の開口から流れ出るように融解させることを含む。これはまた、種々のワックス、及び、例えば発泡ポリスチレン等の種々の発泡（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｏｒ ｆｏａｍｅｄ）ポリマーを含む他の高分子材料に効果的に使用され得るように、鋳型壁がガス透過性である場合に、消失性模型材料５８を、鋳型キャビティ１０３の開口から又は鋳型壁１０４を通って流れるように熱分解することを含むことができる。これはまた、消失性模型材料５８が例えば融解及び熱分解の組み合わせによって除去される上記の組み合わせを含むことができる。１つの実施形態では、加熱すること（３３０）は、ガス燃焼鋳型ヒータを使用して行い、熱分解及び融解の組み合わせ等により消失性材料５８を除去することができる。別の実施形態では、加熱すること（３３０）は、蒸気オートクレーブを使用して行い、融解等により消失性材料５８を除去することができる。

【0044】

消失性模型材料５８を除去することに加えて、耐火性鋳型を加熱すること（３３０）は、スラリにおいて用いられる任意の結合材料を含む耐火性材料９２を焼結させるほど十分に未焼結状態の耐火性鋳型９０（すなわち耐火性鋳型プリカーサ）を加熱することも含み、焼結状態の耐火性鋳型９０を形成することができ、この場合、耐火性材料９２の微粒子及びスラリからの任意の他の構成物質（例えば結合材料）が共に結合して、鋳型内に流し込まれる材料を保持するほど十分な強度を有するセラミックシェル又はインベストメントを形成する。シリカ、ジルコン、種々のケイ酸アルミニウム若しくはアルミナ又はそれらの組み合わせを含む任意の好適な耐火性材料９２を、インベストメントを作り出すのに使用されるスラリにおいて使用することができる。シリカは溶融シリカ及び石英を含むことができる。一実施形態では、ケイ酸アルミニウムは、例えば約４２％〜約７２％のアルミナ含量等のアルミナ及びシリカの混合物を含むことができる（例えばムライト）。任意の好適な結合剤を使用して、エチルシリケート（例えばアルコールベースで化学的に硬化する）、コロイドルシリカ（例えば水ベースの、シリカゾルとしても知られている、乾燥によって硬化する）若しくはケイ酸ナトリウム、又はそれらの組み合わせを含む耐火性材料（複数の場合もあり）９２を結合させることができ、例えば、ｐＨ及び粘度が制御されるこれらの構成物質の混成物を含む。加熱すること（３３０）は、耐火性材料９２を焼結させるのに十分な温度／時間の任意の好適な組み合わせを含み、例えば、華氏約１６００°（８７１℃）〜華氏約２０００°（１０９３℃）、より詳細には華氏約１８００°（９８２℃）〜華氏約２０００°（１０９３℃）の範囲の温度等の焼結条件で耐火性鋳型９０を形成することができる。１つの実施形態では、焼結は、華氏約１８００°（９８２℃）の温度で約９０分間行うことができる。焼結は、酸化、還元又は不活性雰囲気を含む任意の好適な雰囲気下で行うことができ、より詳細には空気中で行うことができる。

【0045】

本明細書において記載される形状を有する耐火性鋳型９０は、耐火性鋳型を製造する任意の好適な方法を使用して形成することができる。図１６及び図１８を参照すると、１つの実施形態では、耐火性鋳型９０は、耐火性鋳型組立体１０５の３Ｄプリンティング等によって、模型を使用することなく、耐火性材料９２を含む未焼結状態の鋳型９０（すなわち鋳型プリカーサ）の付加製造４１０を含む方法４００によって形成することができる。３Ｄプリンティングを含む付加製造は、本明細書において記載されるように、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）又はアニメーションモデリングソフトウェアから仮想の設計図をとり、それらをプリンタに入力するためにデジタル断面に「スライス」し、連続的な一連の耐火性材料９２の断面を連続的に付加的に蓄積する（すなわちプリントする）。付加製造は、本明細書において記載されるような結合剤及び耐火性材料９２、並びに、本明細書において記載されるような液体キャリア媒体を含む好適なキャリア媒体を含むスラリの３Ｄプリンティング等により、耐火性材料９２の粒子を３Ｄプリンティングすることを含むことができる。付加方法は、例えば、デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）プリントを含むステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）を含むことができ、この場合、好適な３Ｄプリンタは、耐火性材料９２で満たされる感光性樹脂結合剤を、デジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）プロジェクタからの光に晒す。光は、結合剤を重合させ、プリントされる物体の断面の層を形成する。

【0046】

鋳型９０及び鋳型組立体１０５のプリカーサが形成されると、方法４００は、本明細書において記載されるように、耐火性材料９２を加熱して（４２０）焼結状態の鋳型９０及び鋳型組立体１０５を形成することも含むことができる。鋳型９０及び鋳型組立体１０５は、本明細書において記載されるような任意の好適な焼結プロセスを使用して焼結させることができる。

【0047】

他の実施形態では、方法４００は、３Ｄプリンティング等の付加製造４１０及び加熱４２０を組み合わせて耐火性材料を焼結させることができる。これらは、例えば選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）を含むことができ、この場合、高出力レーザ（例えば炭酸ガスレーザ）を使用して耐火性材料９２又は結合剤の小さい粒子を融合させて所望の三次元形状を有する塊にする。

【0048】

付加製造の場合、鋳型キャビティ１０３を有する耐火性鋳型９０は、模型組立体の外面によってもはや画定されず、むしろ、３Ｄプリンティング等の付加プロセスによって直接的に形成される。しかしながら、結果として生じる鋳型９０は、本明細書において記載されるような模型組立体を使用して製造される鋳型組立体１０５の特徴を全て含むことができる。

【0049】

本発明を例示的な実施形態を参照して記載したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ、その要素の代わりに均等物を用いることができることが理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの変更を行い、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させることができる。したがって、本発明は開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は、出願の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A-6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】