アルミニウム鋳造でインゴットの作り方を解説
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まーくいもの砂型鋳造ブログ
シリコン鋳造とは
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目次
1. はじめに
シリコン鋳造とは？
シリコン鋳造は、柔らかく弾力のあるシリコン製の型を使って、樹脂や金属などを流し込む製造方法です。複雑な形をしたアクセサリーや模型のパーツを作る場合、その形の型を作り、そこに材料を流し込んで固めることで同じ形を再現できます。シリコン型は細かいディテールをしっかり再現でき、何度も使えるので、プロトタイプや少量生産に適しています。
なぜ3Dプリントとシリコン鋳造を組み合わせるのか
3Dプリント技術は、デジタルデータをもとに立体物を作成する方法です。これを使うと、複雑な形状のものでも簡単に型を作成できます。3Dプリントを使うことで、シリコン鋳造のための原型を迅速かつ正確に作成できます。デジタルデザインソフトでアクセサリーの原型を設計し、3Dプリンターでその原型を作ります。その原型を基にシリコン型を作れば、量産が簡単にできるようになります。
2. 必要な材料と設備
材料の紹介
- シリコン: シリコンは液体状で販売されており、A液とB液の2成分を混ぜて使用します。混ぜることで硬化し、型として使えるようになります。
- 離型剤: 型から製品を取り出す際に使います。これを塗ることで、シリコン型に素材がくっつかず、取り出しやすくなります。スプレータイプやパウダータイプがあります。
- タルク: 離型剤の一種で、ベビーパウダーのような白い粉です。型の内部に振りかけることで、鋳造後に製品が型から離れやすくなります。
設備一覧
- 3Dプリンター: デジタルデータを立体物に変える機械です。例えば、家庭用の「Prusa i3」や「Ender 3」などが手頃で人気です。
- カセットコンロとステンレス鍋: 金属を溶かすために使います。家庭用のコンロと鍋で十分です。アクセサリーを作る際には、ホワイトメタルなどの低融点金属を使うと簡単に扱えます。
3. CADによるモデル設計
基本的な設計プロセス
CAD（コンピュータ支援設計）は、パソコンで立体的な図面を描くためのソフトウェアです。初心者向けには「Tinkercad」や「Fusion 360」などが使いやすいです。これらのソフトを使うと、直感的に立体物のデザインができます。Tinkercadはブロックを組み合わせるような感覚で立体物をデザインできるので、初心者でも簡単に使えます。
設計のポイント
シリコン鋳造用のモデルを設計する際には、以下の点に注意しましょう：
- 適切な形状: 型から取り出しやすい形にすることが重要です。鋭い角や細かい部分は壊れやすいので避けます。取り出しにくい部分がないように、形状に滑らかな曲線を持たせます。
- 厚み: 一定の厚みを保つことで、製品の強度を確保します。アクセサリーのリングの場合、あまりに薄いと壊れやすくなるので、適度な厚みを持たせます。
4. シリコン鋳造型の設計と製作
シリコン鋳造型のデザイン
シリコン型を作る際のポイントは、原型（マスター）をデザインすることです。この原型は3Dプリントで作成します。小さなフィギュアや部品など、細かいディテールも3Dプリントなら簡単に再現できます。
型の3Dプリント
3Dプリンターで原型を作る際には、PLAやABSなどのプラスチック素材を使用します。これらの素材は手頃な価格で入手でき、家庭用プリンターでも扱いやすいです。
型の組立方法
3Dプリントした原型を使ってシリコン型を作る手順は以下の通りです：
- 原型を用意する: 3Dプリンターでデザインした原型を印刷します。原型がしっかりとした形であることを確認します。
- シリコンを混ぜて液体状にする: シリコンのA液とB液を指定された比率で混ぜます。この際、泡が入らないようにゆっくり混ぜます。
- 原型の周りにシリコンを流し込む: 原型を型枠に固定し、混ぜたシリコンを流し込みます。シリコンが原型全体に行き渡るようにします。
- シリコンが固まるまで待つ: 指定された時間、シリコンが完全に固まるまで待ちます。通常、24時間程度です。
- 固まったら型を外す: 固まったシリコン型を型枠から取り出し、原型を慎重に取り外します。
5. シリコンの充填
シリコンの準備
シリコンは、2つの成分（A液とB液）を混ぜて使います。A液とB液を指定された比率で混ぜ合わせ、泡立たないようにゆっくり混ぜます。泡が入ると、型の中に気泡ができてしまい、仕上がりが悪くなります。シリコンを混ぜる際には、使い捨てのプラスチックカップやスプーンを使うと便利です。
型への充填
混ぜたシリコンを型に流し込みます。この際、型がしっかり密閉されていることを確認し、ゆっくりと流し込むことで、空気が入らないようにします。シリコンが流れにくい場合は、振動を与えて空気を抜くと良いです。
6. 離型と後処理
離型方法
シリコンが固まったら、型から取り出します。取り出す前に、型の周りに離型剤をスプレーすることで、取り出しやすくなります。シリコン型が壊れないように、慎重に取り出します。型を少しずつ開いていき、製品を丁寧に取り出します。
後処理
製品が取り出せたら、バリ（余分な部分）を取り除き、ヤスリやサンドペーパーで表面を仕上げます。これにより、滑らかな表面が得られます。細かい部分を仕上げるためには、細いヤスリや研磨用の道具を使います。
7. 実践：金属アクセサリー用ホワイトメタル
ホワイトメタル鋳造の基本
ホワイトメタルは、低い温度で溶ける金属で、アクセサリーや模型の製作に適しています。
シリコン型を使って鋳造することで、細かいディテールも再現できます。
実際の鋳造プロセス
- 白い粉（離型剤、FRP工作用タルク）の使い方: 型の内部に薄く振りかけて、金属が型にくっつかないようにします。型にタルクを均一に振りかけ、余分な粉を払い落とします。
- カセットコンロとステンレス鍋での溶解: 金属をステンレス鍋に入れ、カセットコンロで溶かします。溶けた金属を型に流し込みます。この際、金属が均一に溶けるように注意します。金属が完全に液体になるまで加熱し、溶けた金属をゆっくりと型に注ぎます。
冷却と脱型
金属が冷えて固まったら、型から取り出します。この際、型を壊さないように慎重に行います。型を少しずつ開いていき、固まった金属製品を丁寧に取り出します。取り出した後は、平ヤスリを使って表面を滑らかに仕上げます。金属の表面を均一に磨き上げ、光沢を出します。
8. 応用編：蝋型の使用方法
蝋型とは？
蝋型は、シリコン型の代わりに蝋を使って型を作る方法です。蝋は溶けやすく、細かいディテールを再現しやすいので、複雑な形状のものを作る際に適しています。ジュエリーや精巧な模型の製作に使われます。
蝋型の製作方法
蝋を溶かし、原型の周りに流し込みます。蝋が固まったら、型を取り出し、鋳造用のシリコンを流し込みます。蝋型は高温で溶けるため、金属鋳造にも適しています。蝋で作った原型を石膏に埋め込み、加熱して蝋を溶かして取り除きます。空洞になった部分に金属を流し込むことで、複雑な形状の金属製品が作れます。
9. まとめ
各工程の振り返り
シリコン鋳造の基本から、3Dプリントを使った型の製作、シリコンの充填、そして金属鋳造までの全体のプロセスを学びました。これらの工程を理解することで、独自の製品を作成するスキルを身につけることができます。
シリコン鋳造と3Dプリントの未来
シリコン鋳造と3Dプリントの組み合わせは、個人のクリエイティビティを大いに広げる技術です。今後も新しい材料や技術が登場することで、さらに多様な応用が期待されます。初心者でも手軽に始められるので、ぜひ挑戦してみてください。
このガイドを参考にすることで、シリコン鋳造と3Dプリントの基本から実践までを学び、自分だけのオリジナル作品を作成する楽しさを体験できます。シリコン鋳造のプロセスは、材料や設備の準備から始まり、CADによるデザイン、3Dプリント、シリコンの充填、離型、後処理まで一連の流れがあります。これらの手順を順を追って説明し、初心者でも理解しやすいように具体例を交えて解説しました。シリコン鋳造と3Dプリントを組み合わせることで、独自の製品やパーツを手軽に作成できるようになるので、ぜひ挑戦してみてください。
ABOUT ME
YouTubeでアルミを溶かして何か作ってます。まーくいものと言います。
アルミ鋳造の動画を投稿を始めてから色々興味が出てき、製作物の販売・ブログ等を始め様と思います。今後はアルミニウム以外にもホワイトメタル・錫などを使ってみたいです。
