真空鋳造は、オリジナルの部品やプロトタイプの高品質で詳細なレプリカを作成するために使用される製造プロセスです。マスターモデルからシリコン型を作成し、真空を利用して液体樹脂を型に引き込むことで、気泡のない精密な複製を実現します。このプロセスは、自動車、航空宇宙、消費財などの業界で、表面仕上げと寸法精度に優れた小～中ロットの部品を製造するために広く使用されています。以下では、真空鋳造プロセスについて、主なステップと考慮事項に分けて詳しく説明します。
キーポイントの説明
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マスターモデルの準備
- このプロセスはマスターモデルの作成から始まり、通常3Dプリンティング、CNC機械加工、または手作業による彫刻で製作される。
- マスターモデルは、最終的な鋳造部品に欠陥が再現されるため、高品質の表面仕上げでなければなりません。
- サンディングやポリッシングなどの後処理工程は、しばしばマスターモデルに適用され、望ましい表面品質を実現する。
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シリコーン金型製作
- マスターモデルをキャスティングボックスに入れ、液状のシリコーンゴムを流し込む。
- その後、通常はオーブンでシリコーンを硬化させ、柔軟で耐久性のある型を形成する。
- 硬化後、金型を切り開いてマスターモデルを取り出し、元の部品の形状と完全に一致する空洞を残す。
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脱気と樹脂の準備
- 鋳造に使用される液状樹脂は、強度、柔軟性、透明性など、最終部品に求められる特性に基づいて慎重に選択される。
- 樹脂は着色剤や充填剤など必要な添加剤と混合され、気泡を取り除くために脱気される。
- 脱ガスは通常、真空チャンバー内で行われ、樹脂に気泡がないことを確認します。気泡がないと、最終部品に欠陥が生じる可能性があります。
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真空鋳造プロセス
- 準備した樹脂をシリコン型に流し込み、アセンブリ全体を真空チャンバーに入れる。
- 真空にすることで、樹脂に残った気泡を取り除き、樹脂が金型のキャビティに完全に充填されるようにします。
- 樹脂が金型に充満したら真空を解除し、樹脂の種類に応じて室温またはオーブンで金型を硬化させる。
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脱型と仕上げ
- 樹脂が完全に硬化した後、シリコン型を注意深く開き、鋳造された部品を取り出す。
- 部品は、余分な材料を切り落としたり、表面仕上げ（塗装や研磨など）を施すなど、軽微な後処理を必要とする場合がある。
- シリコーン金型は何度も再利用することができ、劣化が始まるまでに通常20～30個の高品質な部品を製造することができる。
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真空鋳造の利点
- 精度と表面仕上げが高く、複雑なディテールの再現に最適。
- 従来の製造方法と比較して、少量から中量の生産で費用対効果が高い。
- 様々なエンジニアリング・プラスチックを模倣したポリウレタン樹脂を含む、幅広い材料オプション。
- 特にマスターモデルのラピッドプロトタイピング技術と組み合わせた場合、納期が早い。
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真空鋳造の用途
- プロトタイピング：テストと検証のための機能プロトタイプの作成。
- 少量生産：ニッチ市場や限定版向けの小ロット部品の製造。
- 複製：修復や交換を目的として、既存の部品の正確な複製を作成すること。
- カスタマイズ：独自の色、テクスチャ、材料特性を持つ部品を製造すること。
これらのステップを踏むことで、真空鋳造は優れた寸法精度と表面仕上げを持つ高品質の部品を生産するための、多用途で効率的な方法を提供します。ラピッドプロトタイピングや少量生産が不可欠な業界では、特に重宝されます。
総括表：
| ステップ | 主な内容 |
|---|---|
| マスターモデルの準備 | 3Dプリンティング、CNCマシニング、または手彫りで製作され、高い仕上がりが要求される。 |
| シリコーン金型製作 | 液状シリコンをマスターモデルの周りに流し込み、硬化させ、キャビティ用にカットする。 |
| 脱気と樹脂前処理 | 特性に合わせて選択した樹脂を真空チャンバーで脱気し、気泡を除去。 |
| 真空鋳造プロセス | 金型に樹脂を流し込み、真空吸引で空気を抜き、金型を硬化させることで、精密な複製ができる。 |
| 脱型・仕上げ | 金型が開き、部品が取り出され、最終的な品質のために後処理される。 |
| メリット | 高精度、費用対効果、材料の多様性、短納期。 |
| アプリケーション | プロトタイピング、少量生産、複製、カスタマイズ。 |
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