インベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）解説：時代を超えた製造プロセス

インベストメント鋳造は、数千年前から使用されてきた一般的な産業プロセスです。古代エジプトと中国にルーツを持ちます。古代では蜜蝋が選択材料でしたが、より高度なワックス材料と合金が現在使用されています。インベストメント鋳造は金型あたり1部品しか生産しませんが、高精度、汎用性、再現性に優れています。ここでは、インベストメント鋳造が何であるかを詳細に見ていきます。

複雑な形状と部品を作成できるこのプロセスは、ワックスパターンを作成し、それをセラミックスラリーに浸すことを含みます。このステップのためにプロセスは命名されています。パターンがスラリーに「投資（インベスト）」され、それが硬化した金型を形成するためです。耐火セラミックが硬化すると、逆さまにして熱にさらされ、ワックスが流出してシェルが作られ、溶融金属が注がれます。金属が冷却すると、セラミック金型が破壊されます。

ワックスパターンがプロセスで溶かされ、失われるため、この技術は「ロストワックス鋳造」と呼ばれることがよくあります。

インベストメント鋳造のプロセス

ジュエリー、タービンブレード、ギア、ラチェット、カムなどの産業部品の製造に使用されるインベストメント鋳造には、以下の基本ステップが含まれます：

1. ワックスパターン鋳造: ワックスが部品の形状に形成されます。ワックスは容易に溶け、再利用可能なため、しばしば選択材料です。ワックスパターンを製造するために金型またはマスターダイが作成され、内部特徴を形成するためにコアを持つことがあります。一度に複数の部品を生産するために、ワックスバー（またはランナー）が金型を接続し、溶融材料が多くの部品に同時に到達できるようにします。チャネルと金型は木のような中央ワックスゲーティングシステムを作成します。
2. 金型作成: ワックスパターン、ランナー、スプルー（後で溶融材料が注がれる場所）が、通常微細シリカ粒子、水、バインダーで構成されるセラミック耐火スラリーに浸されます。部品を覆うスラリー層が金型になります。数回浸すことで、アセンブリは最大10mmの厚さの材料層でコーティングされ、乾燥されます。部品は逆さまに置かれ、ワックスを溶かすために加熱され、中空のシェルを形成します。
3. 注湯: 金型は非常に高温（最大2,000°F）で予熱され、流動性を改善し、金型の損傷を防ぎます。溶融金属がゲーティングシステムに注がれ、金型キャビティを満たします。重力注湯で通常十分ですが、用途に応じて真空や圧力を適用することもあります。アセンブリが冷却されると、セラミックと金属が収縮し、精度が向上します。冷却時間は材料とその厚さに依存します。
4. 金型破壊: 鋳造部品を損傷しないよう慎重に金型を破壊しなければなりません。これは工具で手動で、またはウォータージェットで行えます。個々の鋳物は、切断、鋸引き、衝撃工具でゲーティングシステムから分離されます。時には焼却や液体窒素（コールドブレーキング）で除去され、その後洗浄と仕上げが行われます。
5. 仕上げ: 砂blast、研削、溶接、その他の熱処理を適用して不純物を除去し、部品を真っ直ぐにし、表面を滑らかにします。油圧プレスを真っ直ぐにするために使用することがあります。二次機械加工はプロセスに時間を追加し、大量注文には不向きな場合があります。一般的に、ワックスパターンの作成から鋳造プロセスの完了まで約7日かかり、その多くはセラミックシェル金型の形成/乾燥を含みます。

3Dプリンティング技術

レジンベースのパターンは現在3Dプリンティングで作成できます。ステレオリソグラフィー（SLA）とデジタルライトプロセッシング（DLP）が一般的に使用されます。これらの技術は、金型作成やワックスパターン生産などの伝統的なステップに取って代わることで、インベストメント鋳造を簡素化します。

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