特許 7426699 成形方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-25

(45)【発行日】2024-02-02

(54)【発明の名称】成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/379 20170101AFI20240126BHJP

   B29C 33/40 20060101ALI20240126BHJP

   B29C 33/70 20060101ALI20240126BHJP

   B29C 64/386 20170101ALI20240126BHJP

   B33Y 40/00 20200101ALI20240126BHJP

【ＦＩ】

B29C64/379

B29C33/40

B29C33/70

B29C64/386

B33Y40/00

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020003927

(22)【出願日】2020-01-14

(65)【公開番号】P2021109405

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2023-01-03

(73)【特許権者】

【識別番号】512031183

【氏名又は名称】有限会社スワニー

(74)【代理人】

【識別番号】100169188

【弁理士】

【氏名又は名称】寺岡 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 良博

【審査官】和瀬田 芳正

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０２８８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９９５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６８４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０４９３６８９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１９－５０９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５０２０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２９Ｃ ３３／００－３３／７６

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂を有する成形型を用いた成形方法であって、
（１）成形物の設計３Ｄデータを作成する工程と、
（２）前記成形型の３Ｄデータを作成する工程と、
（３）前記成形型３Ｄデータに基づき、３Ｄプリンターを用いて、実際の成形型を造形する工程と、
（４）前記実際の成形型を用いて成形を行い、実際の成形物を製造する工程と、
をこの順に行う工程と、
（５）前記実際の成形型を３Ｄ測定機で３Ｄデータとして取得する工程と、
（６）前記実際の成形物の３Ｄデータを３Ｄスキャナーを使って取得する工程と、
を有し、
（７）前記（１）の３Ｄデータと、前記（６）の３Ｄデータとを比較し、その差が許容範囲になければ、前記（１）または（２）の工程に戻り、且つ前記（６）のデータを前記（１）のデータに近づける操作をし、前記（２）の工程から前記（７）の工程を繰り返す工程、
を有し、
前記（１）および前記許容範囲の（６）の３Ｄデータ、およびその（６）を実現する（２）および（５）の３Ｄデータを記憶媒体に保存し、
前記（１）および前記許容範囲の（６）の３Ｄデータ、およびその（６）を実現する（２）および（５）の３Ｄデータを記憶媒体からダウンロードし、
前記（３）で用いたのとは異なる３Ｄプリンターを用いた（３）と同じ工程と、前記（４）（５）（６）（７）の工程を行う成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、自動車１台作るのに、金型は自動車部品の数だけ必要であり、数千個以上必要とされると言われている。その自動車を量産している時期であれば、数百から数千個以上の金型はフル稼働し、量産が終われば、補修部品または消耗部品等調達のためにそれら金型は、３年から１０年間以上保管されることが要求され、倉庫や野外保管などで多大なスペースが要求される。また、長期間の保管の間に金型に錆などが発生してしまい、部品調達時もメンテナンスに時間が掛かり直ぐに成形が出来ず期間が掛かったり、金型紛失など問題も発生している。

【0003】

そこで、特許文献１では、金型を圧縮密封袋に収納して保管することを提案している。この圧縮密封袋は、吸引時に変形して脱気できるプラスチックフイルムからなり、金型を圧縮密封袋に収納した状態で脱気し、酸素を可及的に少なくした状態で保管するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１８２４５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように、金型の保管は、金型を扱う事業者に大きな負担を課すことになる。

【0006】

本発明の目的は、これらの成形型の保管の問題を軽減する成形方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の成形方法は、樹脂を有する成形型を用いた成形方法であって、成形型の一部または全部の３Ｄデータを記憶媒体に保存し、実際の成形型を使用するときは、記憶媒体から３Ｄデータを取得し、３Ｄプリンターを用いて、実際の成形型の一部または全部を造形し、実際の成形型を組み立て、実際の成形型を用いて成形を行い、成形を終了したら、実際の成形型の一部または全部を廃棄する。

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の成形方法は、樹脂を有する成形型を用いた成形方法であって、（１）成形物の設計３Ｄデータを作成する工程と、（２）成形型の３Ｄデータを作成する工程と、（３）成形型３Ｄデータに基づき、３Ｄプリンターを用いて、実際の成形型を造形する工程と、（４）成形型を用いて成形を行い、実際の成形物を作成する工程と、の（１）から（４）の工程をこの順に行う工程と、（５）実際の成形型を３Ｄ測定機で３Ｄデータとして取得する工程と、（６）実際の成形物の３Ｄデータを３Ｄスキャナーを使って取得する工程と、を有し、（７）（１）の３Ｄデータと、（６）の３Ｄデータとを比較し、その差が許容範囲になければ、（１）または（２）の工程に戻り、且つ（６）のデータを（１）のデータに近づける操作をし、（２）の工程から（７）の工程を繰り返す工程、を有する成形方法。

【0009】

ここで、（１）および許容範囲の（６）の３Ｄデータ、およびその（６）を実現する（２）および（５）の３Ｄデータを記憶媒体に保存し、（１）および許容範囲の（６）の３Ｄデータ、およびその（６）を実現する（２）および（５）の３Ｄデータを記憶媒体からダウンロードし、（３）で用いたのとは異なる樹脂材料または３Ｄプリンターを用いた（３）と同じ工程と、（４）（５）（６）（７）の工程を行うこととしても良い。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、成形型の保管の問題を軽減する成形方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る成形方法のフロー図である。

【図2】本発明の第２の実施の形態に係る成形方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１に基づいて説明する。まず、成形型の３Ｄ（３次元）データを記憶媒体に保存する（Ｓ１）。ここで、成形型の３Ｄデータとは、そのデータに基づき、成形型の一部または全部を作ることができるデータ、たとえば３ＤＣＡＤデータである。

【0013】

そして記憶媒体とは、ハードディスクドライブ（hard disk drive, HDD）等の磁気ディスクや光学ディスク、フラッシュメモリ、またはオンラインストレージ（online storage）、クラウドストレージ（cloud storage）、ファイル・ホスティング（file hosting）、磁気テープ等の物を指す。

【0014】

次に、実際の成形型を使用しようとするときに、記憶媒体から、成形型の３Ｄデータをダウンロードする等して取得する（Ｓ２）。実際の成形型を使用しないのであれば、（Ｓ２）には進まない。

【0015】

次に、取得した成形型の３Ｄデータに基づいて、実際の成形型の一部または全部を、３Ｄプリンターを用いて樹脂材料を用いて造形する（Ｓ３）。造形された実際の成形型は、樹脂材料１００％のいわゆる樹脂型である。ここで、３Ｄプリンターを用いて一定の形状を作り出すことを「造形」と言うこととする。

【0016】

そして、実際の成形型の組み立て（Ｓ４）に進むが、この組み立ては、たとえば（Ｓ３）において、実際の成形型の一部を、３Ｄプリンターを用いて造形した場合には、実際の成形型が複数の部品を有すること（たとえば、金属等の補助部品（金属ピンまたはモールドベース等）を含む場合等）があり、それらを組み立てる（Ｓ４）必要がある。

【0017】

しかし、たとえば、（Ｓ３）の工程が、実際の成形型の全部を、３Ｄプリンターを用いて造形する場合には、（Ｓ４）の工程と（Ｓ３）の工程を分ける必要がなく、（Ｓ３）の工程をすれば、自動的に（Ｓ４）の工程も行うことになる場合もある。

【0018】

次に、（Ｓ４）で作製した（Ｓ３）の実際の成形型を用いて成形を行い、所望の数の実際の成形物を得る（Ｓ５）。所望の数の実際の成形物を得たら（Ｓ５）、実際の成形型の全部を廃棄する（Ｓ６）。このとき、廃棄する実際の成形型は、その一部としても良い。なお、実際の成形型の形状をそのままにしたまま捨てることを意味する「廃棄」の類義語には、実際の成形型の形状を変えて捨てることを意味する「破棄」があるが、ここでは、これら両者および、他の類義語を含めて「廃棄」の語を使用する。

【0019】

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図２に基づいて説明する。まず、成形物の設計３Ｄデータを作成する（Ｓ１１）。ここで、成形物の設計３Ｄデータとは、第２の実施の形態の成形型で成形したならば、成形できるだろうと、設計者が希望する、成形物の各所の寸法を有する形状データ、たとえば３ＤＣＡＤデータである。

【0020】

次に、成形物の設計３Ｄデータを成形するための成形型の３Ｄデータを作成する（Ｓ１２）。当初は、成形物の設計３Ｄデータを忠実に成形可能な成形型の３Ｄデータであることが多いが、後述する修正により、形が変わることがある。

【0021】

次に、成形型の３Ｄデータ（Ｓ１２）に基づき、３Ｄプリンターによって、実際の成形型を造形する（Ｓ１３）。その後、造形した実際の成形型の３Ｄデータを３Ｄスキャナー（３Ｄ測定機）等で取得する（Ｓ１４）。実際の成形型の３Ｄデータは、たとえば、ドイツのＧＯＭ社の非接触光学３Ｄスキャナー「ＡＴＯＳ」で取得するが、これ以外の３Ｄスキャナー、たとえばＣＴスキャンを用いても良い。ＣＴスキャンは表面形状情報だけでなく内部までスキャンできるので、実際の成形物の「内部構造」が分かることで内部に空間やボイドがないかを確認できる。また、しきい値により「材料物性」を情報として得ることが出来ることになる。その他の従来からの測定器具（ノギス、測定顕微鏡、ダイヤルゲージ、ピンゲージ、スケール、三次元測定器、投影機など）も、実際の成形型の３Ｄデータを測定することができる。ここで、成形型の３Ｄデータとは、そのデータに基づき、実際の成形型の一部または全部を作ることができるデータである。

【0022】

次に、（Ｓ１３）で造形した実際の成形型を用いて、実際の成形物を成形する（Ｓ１５）。その後、実際の成形物の３Ｄデータを３Ｄスキャナーで取得する（Ｓ１６）。この３Ｄスキャナーにも、上述の「ＡＴＯＳ」等を使用することができる。

【0023】

次に、（Ｓ１１）で作成した成形物の設計３Ｄデータと、（Ｓ１６）で取得した実際の成形物の３Ｄデータの各所寸法を比較する（Ｓ１７）。この比較は、成形物の設計３Ｄデータと実際の成形物の３Ｄスキャンデータを、あたかも仮想的に、各所を一致させて重ね合わせて行うことができる。

【0024】

この比較（Ｓ１７）の結果、その差が大きくて許容範囲（Ｓ１８）を外れている場合には、成形型の３Ｄデータを作成する（Ｓ１２）の工程に戻る。このとき、（Ｓ１６）の３Ｄデータを（Ｓ１１）の３Ｄデータに近づける操作（Ａ）を行う。すなわち、許容範囲（Ｓ１８）に近づけるように成形型の３Ｄデータを作成する（Ｓ１２）。必要に応じ、このような工程を繰り返して、許容範囲（Ｓ１８）となるようにする。

【0025】

このような比較が必要になる理由は、成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ２０）をダウンロードにより取得したときと、最初に成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ１１）を取得したときの条件とは、全く異なる条件で実際の成形物を製造する場合等があるためである。このような場合は、たとえば成形物の設計３Ｄデータを取得したときと、実際の成形物を製造したときの製造機の違いまたは温度湿度環境、樹脂材料の製造時のばらつき等が違うためである。または、数年間前の３Ｄプリンターは、入手できないことがあることから、３Ｄプリンターが違い、同じ寸法が確保出来ない場合等があるためである。

【0026】

すなわち、（Ｓ１６）の３Ｄデータを（Ｓ１１）の３Ｄデータに近づける操作（Ａ）とは、樹脂材料の変更、３Ｄプリンターの変更、（Ｓ１１）のデータ、または（Ｓ１２）における成形型の設計変更等である。

【0027】

許容範囲（Ｓ１８）となったら、（１）成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ１１）、（２）成形型の３Ｄデータ（Ｓ１２）、（３）造形した成形型の３Ｄデータ（Ｓ１４）、（４）実際の成形物の３Ｄデータ（Ｓ１６）、の４つのデータを記憶媒体に保存する（Ｓ１９）。これら４つのデータ以外のデータも記憶媒体に保存しても良い。

【0028】

記憶媒体は、（Ｓ１１）、（Ｓ１２），（Ｓ１４）および（Ｓ１６）のデータを別々に記憶する複数のものであっても良いし、（Ｓ１１），（Ｓ１２），（Ｓ１４）および（Ｓ１６）のデータを一緒に記憶する単数のものであっても良い。また、記憶媒体は、第１の実施の形態と同様のものを用いることができる。

【0029】

次に、成形型を使いたくなったら、（Ｓ１１），（Ｓ１２），（Ｓ１４）および（Ｓ１６）のデータを記憶媒体からダウンロードする（Ｓ２０）。そして、Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１８の工程を行い、許容範囲（Ｓ１８）の成形物を得られるようにする（Ｓ２１）。このとき、必要に応じて（Ｓ１１）の工程で作成した３Ｄデータに変更を加えても良い。

【0030】

次に、実際の成形物を実際の成形型で必要な数だけ成形する（Ｓ２２）。その後、成形型を廃棄する（Ｓ２３）。このとき、廃棄する成形型は、その全部または一部としても良い。

【0031】

仮に成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ１１）との寸法の差が許容範囲（Ｓ１８）の実際の成形物が得られていないのであれば、成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ１１）を作った時に用いた樹脂材料、成形型の３Ｄデータを製造したときの樹脂材料、または３Ｄプリンターを変えてみる。また、成形型の３Ｄデータ（Ｓ１２）を変更するなどする。また、時には成形物の設計３Ｄデータ（Ｓ１１）を変更することもある。これらの操作も、（Ｓ１６）の３Ｄデータを（Ｓ１１）の３Ｄデータに近づける操作（Ａ）である。そして、必要な数の実際の成形物を成形する（Ｓ２２）。その後、実際の成形型の全部を廃棄する（Ｓ２３）。廃棄する成形型は、その一部としても良い。

【0032】

（本実施の形態によって得られる主な効果）
本発明の第１および第２の実施の形態は、実際の成形型を使用するときのみ、現物の成形型として作り出し、それ以外のときは、電子データとして３Ｄデータとして扱うか、廃棄物として扱っている。そのため、成形型を保管するためのスペースを要しない。また、樹脂材料で成形した成形型は、価格が安いため、廃棄しても良い。

【0033】

このように、成形型を電子データとして扱うことができるということは、大量の金型を扱う場合のように、長期間のメンテナンスや特定の金型を探すという作業を要しない。電子データの場合は、データベースを構築可能なため、容易に特定の成形型の３Ｄデータを探し出すことができる。さらに、金型は、１個数百キログラムのものがあり、クレーンで運ばなければならないものがあるが、成形型の３Ｄデータは、質量を持たないため、取り出しも容易である。このように、第１および第２の実施の形態は、成形型の保管の問題を軽減する成形方法を提供することができる。

【0034】

本発明の第１および第２の実施の形態では、成形型を使用する直前に、現物の成形型を作り出すことができるため、金型の錆のような老朽化の心配は不要であり、常に新品の成形型を使用することができる。

【0035】

第２の実施の形態では、成形物の設計３Ｄデータとの寸法の差が許容範囲（Ｓ１８）の成形物が得られているかどうかを比較できるため、樹脂材料または３Ｄプリンターに変更があっても、その寸法または樹脂密度等の差の確認ができる。また、比較対象は、２以上のものでも良い。

【0036】

（他の形態）
上述した本発明の実施の形態に係る成形方法は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。

【0037】

本発明の第１の実施の形態では、（Ｓ１）、（Ｓ３）および（Ｓ６）の説明の際に「一部または全部」という表現を使用している。そして本発明の第２の実施の形態では、（Ｓ１２）、（Ｓ１３）および（Ｓ２３）の説明の際に「一部または全部」という表現を省略している。しかし、本発明の第１の実施の形態と同様に（Ｓ１２）は、成形型の３Ｄデータの一部または全部を作成する工程である、（Ｓ１３）は、実際の成形型の一部または全部を造形する工程である、（Ｓ２３）は、実際の成形型の一部または全部を廃棄する工程である、としても良い。これらの「一部」に相当する箇所は、同じでもそれぞれ異なっていても構わない。また、本発明の第２の実施の形態でも、実際の成形型の「組み立て」はあっても良い。

【0038】

本発明の実施の形態では、成形型を樹脂型としているが、樹脂を有する成形型の一部（金属ピンまたはモールドベース等）を金属、セラミック等で、構成するようにしても良い。たとえば、第１の実施の形態では（Ｓ３）の工程、第２の実施の形態では（Ｓ１５）の工程、の際に樹脂材料に金属粉、炭素繊維（カーボンファイバー）、ガラスファイバー、セラミック粉等を含ませても良い。

【0039】

本発明の第２の実施の形態では、（Ｓ１１）から（Ｓ１８）（（Ａ）を含む）だけでなく（Ｓ１９）以降の工程も行っているが、（Ｓ１１）から（Ｓ１８）（（Ａ）を含む）のみの工程を行う成形方法としても良い。

【符号の説明】

【0040】

Ｓ１ 成形型の３Ｄデータを記憶媒体に保存する工程
Ｓ２ 記憶媒体から成形型の３Ｄデータを取得する工程
Ｓ３ ３Ｄプリンターを用いて実際の成形型を造形する工程
Ｓ４ 実際の成形型を組み立てする工程
Ｓ５ 実際の成形型を用いて実際の成形物を成形する工程
Ｓ６ 実際の成形型を廃棄する工程
Ｓ１１ 成形物の設計３Ｄデータを作成する工程
Ｓ１２ 成形型の３Ｄデータを作成する工程
Ｓ１３ 実際の成形型を造形する工程
Ｓ１４ 実際の成形型の３Ｄデータを３Ｄスキャナーで取得する工程
Ｓ１５ 実際の成形物を製造する工程
Ｓ１６ 実際の成形物の３Ｄデータを３Ｄスキャナーで取得する工程
Ｓ１７ 成形物の設計３Ｄデータと実際の成形物の３Ｄデータの寸法を比較する工程
Ｓ１８ 許容範囲かどうかの判断する工程
Ｓ１９ 特定のデータを記憶媒体に保存する工程
Ｓ２０ 特定のデータを記憶媒体からダウンロードする工程
Ｓ２１ S12,S13,S14,S15,S16,S17,S18を行う工程
Ｓ２２ 実際の成形物を実際の成形型で必要な数だけ成形する工程
Ｓ２３ 実際の成形型を廃棄する工程
Ａ （Ｓ１６）の３Ｄデータを（Ｓ１１）の３Ｄデータに近づける操作

【図1】

【図2】