-
Die
Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Herstellen einer
Kassette.
-
Ein
wesentlicher Aspekt der damit angestrebten Gewichtsreduzierung ist
die Notwendigkeit, die Materialsteifigkeit der Kassette aufrecht
zu erhalten. Der Einsatz von Polymeren mit Füllstoffen und anderen Verbundwerkstoffen
hat sich dafür
in vielen Fällen
als sehr erfolgreich erwiesen. Diese Werkstoffe sind jedoch teuer
und mit herkömmlichen
Verfahren, wie zum Beispiel Kaltprägen, schwer zu formen. Neuere
Entwicklungen auf dem Gebiet metallthermoplastischer Metalllaminate
sind diesbezüglich
sehr ermutigend. Bei entsprechender Verarbeitung ermöglichen
diese Werkstoffe nicht nur eine wesentliche Gewichtsreduzierung,
sondern auch die Aufrechterhaltung der erforderlichen Steifigkeit
und Formbarkeit des Materials. Ein solches Material ist ein von
Hoogovens Hylite B. V. unter der Bezeichnung Hylite hergestelltes
Aluminium-Polypropylen-Aluminium-Laminat. Dieses Material ist 60%
leichter als Stahl und 30% leichter als Aluminium und zeichnet sich gleichzeitig
durch eine beträchtliche
Steifigkeit sowie eine hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit aus.
-
Die
praktische Verwendbarkeit von leichten Laminaten dieser Art hängt davon
ab, inwieweit sie eine zweckmäßige Formgebung
mit ausreichend produktiven Prozessen und einer Präzision und
Genauigkeit ermöglichen,
die den Konstruktionsanforderungen entspricht. Wünschenswert wäre die Anwendbarkeit
von Formgebungsverfahren, wie sie zur Zeit für Metallbleche typisch sind,
wie zum Beispiel Gesenkformen und so weiter. Ebenfalls kritisch
für die
Verwendung des Materials ist die Aufrechterhaltung der Formstabilität nach der Verarbeitung. Übliche Formgebungsverfahren
für Aluminium
und Stahl sind u. a. Prägen,
Gesenkformen und Schmieden. Alle diese Verfahren haben jedoch den
Nachteil, dass zur Überwindung
der Streckgrenze der Metalle eine hohe Kraft erforderlich ist. Diese
hohen Kräfte
erfordern sehr starke Gesenke, die gewöhnlich aus dickem und gehärtetem Stahl
hergestellt werden. Für
Kunststoffe übliche
Formgebungsverfahren, die weniger Energie erfordern, wie zum Beispiel Thermoformung
und Vakuumformung, kommen für
Metalle im Allgemeinen nicht in Frage. Beim Präparieren von Blechen und anderen
Flächen
mit relativ großem
Krümmungshalbmesser
(größer als
3 Zoll) kann darüber
hinaus das "Zurückfedern" des Metalls so große Schwierigkeiten
bereiten, dass die Konstruktion der Formgebungswerkzeuge geändert werden
muss, um das Material in die gewünschte
Form zu bringen. In diesen Fällen
können
auch kleine Schwankungen der Materialeigenschaften die Abmessungen
des fertigen Teils erheblich beeinflussen.
-
Verschiedene
Verfahren für
die Formgebung der metall-thermoplastischen Metalllaminate sind
bekannt. Obwohl sich die für
Metallbleche eingesetzten herkömmlichen
Präge-
und Gesenkformverfahren auch für
das metall-thermoplastische Metalllaminat eignen, sind zur Überwindung
einiger der bei dem Laminat auftretenden Schwierigkeiten spezialisierte
Formgebungsprozesse entwickelt worden.
-
Bei
einem in GB 1092715 beschriebenen Warmformungsverfahren wird eine
Thermoplastfolie zwischen zwei speziell behandelte Aluminiumfolien
gelegt und das so gebildete Verbundbauteil in einem Gesenk erwärmt, um
das Laminat in einem Arbeitsgang zu verbinden und zu formen. Nach
entsprechender Erwärmung wird
das Gesenk gekühlt
und das Teil entnommen. Dieses Verfahren hat mehrere Nachteile.
Für eine
Massenfertigung sind die durch das Erwärmen und Kühlen des Gesenks bedingten
Taktzeiten zu lang. Außerdem
führt das
wiederholte Erwärmen
und Kühlen
des Formgebungswerkzeugs über
einen großen
Temperaturbereich (175°C
bis 95°C)
für jedes
geformte Teil zu einer beträchtlichen
Energievergeudung. Nicht zuletzt müssen Lagerbestände der
speziell behandelten Aluminiumbleche und Thermoplastfolien speziell
verwaltet werden, wobei die besonders wünschenswerten sehr dünnen Aluminiumbleche
auch noch mit besonderer Vorsicht gehandhabt werden müssen, um
Beschädigungen
zu vermeiden.
-
Lösungen zu
mehreren der oben genannten Probleme werden in
EP 547664 beschrieben. Dabei wird ein
vorgefertigtes Laminat (z. B. Hylite) auf eine Temperatur vorgewärmt, die
knapp unter dem Vicat-Erweichungspunkt des Thermoplasts liegt. Das
vorgewärmte
Laminat wird anschließend
in Berührung
mit einem Formgebungswerkzeug, beispielsweise einem angepassten
Metallgesenk, geformt. Dieses Verfahren löst zwar die bei der Handhabung
dünner
Metallfolien und der Verwaltung von Lagerbeständen der Laminat-Bauteile auftretenden Probleme,
erfordert aber immer noch erheblichen Druck für den Formgebungsprozess und kann
das Zurückfedern
von Formteilen mit großem
Halbmesser aus dem Formgebungswerkzeug nicht verhindern. Außerdem erschweren
Schwankungen im Thermoplastkern des Laminats oder der mechanischen
Eigenschaften der Metallhäute
nach wie vor die Herstellung der gewünschten Form mit einem hohen
Maß an Präzision.
-
Bei
einem dritten, in
EP 598428 beschriebenen
Verfahren wird das Laminat unter Umgebungsbedingungen geformt und
anschließend
das geformte Teil erwärmt,
um die beim Formungsprozess aufgebauten Spannungen abzubauen. Dieser
Prozess verleiht dem geformten Laminat eine erhöhte Formbeständigkeit
bei späterer
Beanspruchung mit hohen Temperaturen. Die Wärmenachbehandlung erfolgt in
der Nähe
des Erweichungspunkts des Thermoplasts, aber deutlich unter der
Schmelztemperatur. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass gegebenenfalls
vorhandene Einrichtungen einer herkömmlichen Metallbearbeitungsstraße verwendet werden
können,
wobei jedoch bei der anfänglichen
Formgebung bei Umgebungstemperatur wiederum die oben erwähnten maßlichen
Probleme auftreten.
-
US-A-4
545 105 vom 8. Oktober 1995, Erfinder Kowalski, offenbart ein Verfahren
zum Herstellen einer verstärkten
Kunststoff-Stoßstange
mit blanker Deckschicht für
ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Zusammendrücken eines
Metallblechs und einer durch Erwärmung
erweichten Kunststofffolie in einer Form derart, dass der Kunststoff
gleichzeitig gekühlt
wird, um das Kunststoffformteil zu härten und das Metall um die
Außenfläche des
Kunststoffformteils zu ziehen. Ein zwischen dem Kunststoff und dem
Metall angebrachter Kleber wird dabei ebenfalls gehärtet. Das
Patent offenbart nicht das Erwärmen
eines vorgefertigten Laminats aus metall-thermoplastischem Polymer
und Metall auf eine Temperatur über
der Schmelztemperatur des thermoplastischen Polymers und das Formen
des erwärmten
vorgefertigten Laminats mit einer gewünschten Formgebung. Auch das
Formen einer Abdeckung einer Röntgenfilmkassette
nach diesem Verfahren wird in diesem Patent nicht offenbart.
-
US-A-3
340 714 beschreibt ein Verfahren zum Formen von Metall-Kunststoff-Laminaten.
Ein Laminat mit zwei Metallelementen, zwischen denen sich eine dünne Thermoplastfolie
befindet, wird zwischen einen gekühlten Halter und einen gekühlten Gegenhalter
eingelegt. Das Laminat wird vor dem Einlegen zwischen dem Halter
und dem Gegenhalter nicht auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Thermoplasts
vorgewärmt.
Ein Stempel und ein Gesenk, die auf eine Temperatur über dem
Erweichungspunkt des Thermoplasts erwärmt werden, bringen das Laminat
in die gewünschte
Form. Vor Entnahme des geformten Laminats werden der Stempel und
das Gesenk gekühlt.
Von einer Vorwärmung
des Laminats auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Thermoplasts
und der Verwendung unbeheizter Gesenke zum Formen des vorgewärmten Laminats
ist in diesem Patent nicht die Rede. Das offenbarte Verfahren hat
den Nachteil, dass das wiederholte Erwärmen und Kühlen der Formgebungswerkzeuge
mit einer beträchtlichen
Energievergeudung verbunden ist.
-
US-A-4
390 489 vom 28. Juni 1983, Erfinder Segal, offenbart ein Verfahren
zum Formen thermoplastischer Massen auf einem Träger aus Aluminiumfolie. Vorgewärmte thermoplastische
Kunstharzmassen auf einem Träger
aus Metallfolie werden durch Schnellprägen zu geformten Gegenständen verarbeitet.
Die erwärmte
und relativ fließfähige Masse
kann mittels des Folienträgers
problemlos automatisch oder manuell an eine Prägepresse übergeben werden. Die thermoplastische
Masse kann mit Füllstoffen
versehen und/oder verstärkt
werden und in Form von Folien, Klötzen, Kuchen oder anderen unregelmäßig geformten
Gegenständen zum
Einsatz kommen.
-
Die
beim Formen von Kassetten aus dem metall-thermoplastischen Metalllaminat
auftretenden Hauptprobleme werden von den bekannten Verfahren in
vielen Fällen
nicht gelöst.
Dies gilt insbesondere für
die Konstruktion von Formgebungseinrichtungen, die das Zurückfedern
und Materialschwankungen von Los zu Los ausgleichen. Bei der Konstruktion
der Werkzeuge müssen
komplexe Konstruktionsparameter berücksichtigt werden. Darüber hinaus
gestalten Schwankungen der Materialeigenschaften, wie zum Beispiel
der Streckgrenze, von Los zu Los die Herstellung von Teilen, die
der Konstruktionsabsicht genau entsprechen, äußerst schwierig. Die bekannten
Prozesse erfordern auch nach wie vor aufgrund der Steifigkeit der
Abdeckungswerkstoffe einen erheblichen mechanischen Aufwand für den Formgebungsschritt,
sodass produktive und energiesparende Prozesse, wie zum Beispiel
Thermoformung und Vakuumformung von vornherein ausscheiden. Die vorliegende
Erfindung bietet eine Lösung
für die
Probleme des Stands der Technik. Die Erfindung schafft ein Verfahren
zum Herstellen einer Kassette mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 ein
Formgebungsverfahren zum Formen gekrümmter Teile nach dem Stand
der Technik unter Verwendung angepasster Metallgesenke,
-
2 das
Zurückfedern
eines gekrümmten
Teils aus der Formgebungsvorrichtung,
-
3 eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Formgebungsverfahrens,
-
4–10 Ansichten
weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsformen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass das metallthermoplastische Metalllaminat,
unmittelbar bevor es mit dem Formgebungswerkzeug oder mit der Formgebungsvorrichtung
in Berührung
kommt, erwärmt
wird und eine Temperatur aufweist, die über dem Schmelzpunkt der Thermoplastschicht
liegt. Erfindungsgemäß wird die
Temperatur des Formgebungswerkzeugs unter der Schmelztemperatur
des Thermoplasts gehalten. Infolgedessen müssen die Werkzeuge nicht zeit-
und energieaufwendig abwechselnd erwärmt und gekühlt werden. Überraschend
wird bei diesem Verfahren trotz des Erwärmens der Thermoplastschicht
auf eine Temperatur über
dem Schmelzpunkt die Haftung zwischen der Thermoplastschicht und
den beiden Metallhäuten
beim Kühlen
des Laminats nicht signifikant verringert. Ebenso überraschend
ist die ausgezeichnete Anpassung der Form des Laminats an die Form
des Formgebungswerkzeugs, was gegenüber den bekannten Verfahren
eine signifikante Verbesserung darstellt. Das geformte Laminat behält seine
Form auch bei weiterer Temperaturwechselbeanspruchung bei Temperaturen
zwischen 20°C
und 65°C
bei.
-
Bei
der Durchführung
dieses Verfahrens bleibt das zu formende Laminat vorzugsweise im
Werkzeug, bis der Thermoplast sich auf eine Temperatur unter dem
Schmelzpunkt abgekühlt
hat. Obwohl die Temperatur des Werkzeugs nicht kritisch ist, solange
sie unter dem Schmelzpunkt des Thermoplasts liegt, hat sich gezeigt, dass
Formteile mit der besten Mischung aus Endformgebungs- und Formstabilitätseigenschaften
sowie eine angemessene Taktzeit für die Massenfertigung von Teilen
dann erzielt werden, wenn die Temperatur des Werkzeugs zwischen
20°C und
einer Temperatur gehalten wird, die 10°C unter dem Schmelzpunkt des
Thermoplasts liegt.
-
Als
erfindungsgemäßes Laminat
eignet sich eine Vielzahl von metall-thermoplastischen Metallkonstrukten.
Zur Maximierung der gewünschten
Gewichtseinsparung sollte das Metall jedoch aus einem Werkstoff mit
geringem Gewicht bestehen. Bevorzugt werden Laminate, bei denen
die Metallhäute
aus Aluminium bestehen.
-
Ebenso
kann der Thermoplast aus einer Vielzahl polymerer Werkstoffe ausgewählt werden,
wie zum Beispiel Polyethylenteraphthalat, Celluloseacetat, Polyethylen,
Polypropylen, thermoplastisches Polyurethan und Nylon. Der Thermoplast
kann auch Füllstoffe
enthalten, wie zum Beispiel Talk, Glass, Kohlenstoff, Metallfasern
und so weiter. Bevorzugt werden Laminate, bei denen der Thermoplast
aus Polypropylen besteht.
-
Zur
Verwirklichung der Erfindung besonders bevorzugt werden Laminate,
die aus dünnen
Aluminiumhäuten
mit einem Thermoplastkern aus Polypropylen bestehen. Laminate dieser
Art werden in
EP 0
598 428 A1 ausführlich
beschrieben und von der Firma Hoogovens Hylite BV unter dem Handelsnamen
Hylite vertrieben.
-
Die
Anwendung der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und
beispielhafter Versuche erläutert.
-
Ein
in der Fachwelt allgemein bekanntes typisches Metall-Formgebungsverfahren
ist die Verwendung sogenannter angepasster Metallgesenke. Bei diesem,
in 1 dargestellten Verfahren wird das Metallstück oder
das metall-thermoplastische Metalllaminat 1 zwischen zwei
Formgebungsgesenken 22' gepresst,
die für die
Herstellung der gewünschten
Bauteilform 3 ausgelegt sind. Das Laminat 1 besteht
aus Metallhäuten 1' und einem Thermoplastkern 1''. Eine der Hauptschwierigkeiten
bei den bekannten Verfahren ist das Zurückfedern des geformten Teils 3 aus
den geöffneten
Gesenken 4, wie in 2 gezeigt.
Um die gewünschte
Form zu erhalten, muss dieses Zurückfedern durch die Auslegung
der Formgebungswerkzeuge ausgeglichen werden. Bei Abdeckungen mit
großem
Halbmesser kann dieses Zurückfedern
die gewünschte
Formgebung unmöglich machen.
-
3 zeigt
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das zu formende Laminat 5 (Metallaußenschichten 5' und Thermoplastkern 5'') wird in einem Ofen 6 auf
eine Temperatur erwärmt,
die über dem
Schmelzpunkt des Thermoplastkerns des Laminats liegt, und dann zur
Herstellung der gewünschten Form
an die Formgebungsgesenke 7 übergeben. Wenn sich das geformte
Laminat 8 abgekühlt
hat, werden die Gesenke getrennt. Das abgekühlte Teil 9 zeichnet
sich durch eine ausgezeichnete Anpassung an die Form aus.
-
Das
folgende Beispiel. veranschaulicht unmittelbar das Verfahren und
die Vorteile dieses Aspekts der Erfindung. Für den Versuch wurde das Aluminium-Polypropylen-Aluminium-Laminat Hylite ausgewählt. Der Schmelzpunkt
des thermoplastischen Polypropylen-Kernwerkstoffs liegt bei 165°C–170°C. Der in
den Vorveröffentlichungen
erwähnte
Vicat B-Erweichungspunkt
liegt bei 135–155°C. Für Versuchszwecke
wurden Streifen mit einer Breite von ca. 2,54 cm (1'') und einer Länge von 22,9 cm (9'') ausgewählt, weil diese leicht zu handhaben
und maßlich
zu überprüfen sind.
Für die
in Tabelle 1 aufgeführte
Reihe von Formgebungshalbmessern wurden angepasste Metallgesenke
aus massivem Aluminium hergestellt. Jeder Prüfkörper wurde in einem kleinen
Ofen gleichmäßig auf
die angegebene Formgebungstemperatur gebracht und dann rasch zwischen
den Formgebungsgesenken eingelegt und mit dem zum völligen Schließen des
Gesenks erforderlichen Druck eingespannt. Bei diesem Versuch wurden
die Formgebungswerkzeuge auf einer Temperatur von 22°C gehalten.
Nach 3 Minuten war der Polypropylenkern erstarrt. Darauf
wurde das geformte Teil aus der Form entnommen und konnte sich dann
auf Umgebungstemperatur abkühlen.
Der Halbmesser des Prüfkörpers wurde gemessen
und mit dem Halbmesser des Gesenks, mit dem es geformt wurde, verglichen.
Die in Tabelle 1 angegebenen Daten zeigen deutlich, dass sich das
Laminat der Form des Formgebungswerkzeugs sehr viel genauer anpasste,
wenn es erfindungsgemäß auf eine
Temperatur über
dem Schmelzpunkt des Polypropylenkerns erwärmt wurde. Besondere Beachtung
verdient der Umstand, dass bei den geprüften Teilen mit größeren Halbmessern
bei einer Formgebung nach den bekannten Verfahren die Teile sich
der Form des Formgebungswerkzeugs überhaupt nicht anpassen.
-
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist
die Fähigkeit,
Streuungen in den Werkstoffeigenschaften des Laminats zu überwinden.
Das folgende Beispiel veranschaulicht diesen Vorteil. Die Materialeigenschaft,
die bei der Formgebung die größten Schwierigkeiten
bereitet, ist die Streckgrenze des Laminats. Für den Versuch wurde wiederum
das Aluminium-Polypropylen-Aluminium-Laminat Hylite ausgewählt. Wie
bei dem vorher beschriebenen Versuch wurden auch hier drei verschiedene
Lose des Laminats geformt. Als Krümmungshalbmesser wurde bei
diesem Versuch nur der Halbmesser 12,2 (4.8 Zoll) verwendet. Die
in der folgenden Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass
die bekannten Verfahren Streuungen der Rohmaterialien, die infolge
von Änderungen
der Streckgrenze des Laminats von Los zu Los auftreten können, nicht
gut ausgleichen. Für
die Laminate der einzelnen Lose wurden folgende Streckgrenzen (0,2%
Dehngrenzen) gemessen:
-
-
TABELLE
2
Fertighalbmesser (cm)
-
Aus
diesen Daten geht deutlich hervor, dass die durch Rohmaterialeigenschaften
des Laminats verursachten Unterschiede mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
beseitigt werden.
-
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
die für
die gewünschte
Formgebung erforderliche Kraft erheblich reduziert wird. Das folgende
Beispiel veranschaulicht diesen Vorteil. Für den Versuch wurde auch in
diesem Fall das Aluminium-Polypropylen-Aluminium-Laminat-Hylite
ausgewählt.
Vor dem Versuch wurden das Formgebungsgesenk und der Prüfkörper in einen
vorgeheizten Ofen gelegt und bei Ofentemperatur stabilisiert. Für diesen
Test wurden Gesenke mit einem Halbmesser von 12,2 cm (4.8'') verwendet. Aus den oben aufgeführten 3
Rohmateriallosen wurde je ein Prüfkörper bei
den angegebenen Temperaturen geprüft. Zur Versuchsdurchführung wurden
nach Öffnen
des Ofens die Gesenke unverzüglich
durch schrittweise Beaufschlagung mit Gewichtskraft über den
Prüfkörper geschlossen,
bis sich die Gesenke und der Prüfkörper vollflächig berührten. Bei
einer bestimmten Belastung mussten die Gesenke innerhalb von 10
Sekunden ganz schließen,
um eine Zeitstandformgebung der Proben auszuschließen. Bei
der Belastung der Prüfkörper wurde
eine statische Belastung simuliert. Die in der folgenden Tabelle
3 aufgeführten
Daten lassen die durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erzielte
sehr signifikante Verringerung der Formschließkraft deutlich erkennen.
-
TABELLE
3
FÜR
DIE FORMGEBUNG ERFORDERLICHE MINDESTBELASTUNG (kg)
-
Ein
weiteres Formgebungsverfahren zum Formen des erwärmten Metall-Polymer-Metall-Laminats ist in 4 dargestellt.
Das erwärmte
Laminat 10 (Außenmetallschichten 10', Kernthermoplast
25,4 cm (10'')) wird in ein Vakuumgesenk 12 mit
einem Vakuumanschluss 14 eingelegt. Der Anschluss 14 wird
mit Vakuum beaufschlagt (Pfeil 16), um das Laminat 10 in
das Gesenk 12 zu ziehen. Das geformte Laminat wird gekühlt und
aus dem Gesenk 12 entnommen. Das Kühlen und Erwärmen des
Gesenks 12 erfolgt über
Kühl- oder
Heizleitungen (18).
-
Wie
aus 5 ersichtlich, kann sich die obere Metallschicht 10' des Laminats 10 nach
Einziehen in das Gesenk 12 von der Polymerschicht 25,4
cm (10'') trennen (wie bei 19 gezeigt),
weil Luft in das Laminat gelangt. Dies kann verhindert werden, wenn
am Umfang des Laminats 10 Verschlussklappen 20 (aus
Tuch, Kunststoff und so weiter) angebracht werden, um eine Trennung
des Laminats 10 während
der Formgebung zu verhindern (6).
-
Ein
weiteres Verfahren, mit dem verhindert werden kann, dass sich die
obere Metallschicht 10' von dem
Kern 25,4 cm (10'') trennt, ist in 7 dargestellt.
Wenn das Gesenk 12 mit Vakuum beaufschlagt wird (Pfeil 16),
wird dabei Druckluft (Gas) (22) durch den Anschluss 24 im
oberen Gesenk 26 auf das Laminat 10 gerichtet.
-
Das
in 8 dargestellte Gesenk ist ähnlich ausgebildet wie das
Gesenk in 7, unterscheidet sich von diesem
jedoch dadurch, dass in das Gesenk 12 eingebaute Präzisionsseiten 28 das
Polymer 25,4 cm (10'') daran hindern,
während
der Formgebung zwischen den Metallschichten 10' herauszufließen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich für
die Formgebung der Abdeckungen einer Röntgenfilmkassette. Wie in 9 und 10 gezeigt,
besteht die Röntgenfilmkassette 40 aus
einer oberen Abdeckung 42 und einer unteren Abdeckung 44,
die gemeinsam einen Hohlraum für
ein oder zwei mit dem Röntgenfilm 50 in
Berührung
gehaltene Verstärkerfolien 46, 48 bilden.
Die Abdeckungen 42, 44 bestehen aus Metall-Thermoplastpolymer-Metalllaminaten,
die durch Formgebung in eine gewünschte
Form gebracht werden, um die Folien 46, 48 in
Berührung
mit dem Röntgenfilm 50 zu
halten. Die Formgebung der Abdeckungen 42, 44 erfolgt
nach den oben beschriebenen Formgebungsverfahren. Die Abdeckungen
aus Laminat sind wesentlich leichter als Abdeckungen aus Aluminium,
weisen aber die gleiche Festigkeit und Steifigkeit wie Aluminium auf.
-
Für die Herstellung
einer Röntgenfilmkassette
mit den Maßen
35 cm × 43
cm (14'' × 17'')
müssen
die Abdeckungen 42, 44 mit einem Halbmesser von
etwa 175 cm (69'') geformt werden.
Mit Abstand betrachtet, erscheint diese Form schlicht gekrümmt, ist
aber in Wirklichkeit komplexer. Beide Abdeckungen der Kassette werden
gekrümmt,
um beim Schließen
der Kassette auf den Film und die Röntgenstrahlen absorbierenden
Folien in der Kassette Druck auszuüben. Je näher der Film an die Folien
gelangt, desto besser ist das Röntgenbild.
Zum Kaltformen dieses Halbmessers von 175 cm (69'')
muss die 38,1 cm breite Abdeckung mit einem Halbmesser von 12,7–25,4 cm
(5''–10'')
gekrümmt
und dann entlastet werden. Sie sollte dann auf den für die Formgebung
erforderlichen Halbmesser von 175 cm (69'')
zurückfedern.
Mit anderen Worten, die Abdeckung muss gekrümmt werden, bis sich die beiden
Enden berühren.
Dafür sind
ganz besondere Formgebungswerkzeuge erforderlich. Bei einem derart
großen
Zurückfedern
ist die Genauigkeit der resultierenden Formgebung so starken Schwankungen
unterworfen, dass die Bildqualität
möglicherweise
nicht mehr akzeptabel ist.
-
Der
oben beschriebene Warmformgebungsprozess ist wesentlich leichter
durchzuführen
(wesentlich geringere Kräfte
und nicht so teure Werkzeuge) und mit keinerlei Zurückfedern
verbunden. Es treten dabei auch keine Formstabilitätsverluste
auf, wenn die Kassette ein paar Mal geschlossen und geöffnet wurde.
Die zur Zeit üblichen
Abdeckungen aus massivem Aluminium verlieren schon beim ersten 10-maligen Öffnen und Schließen 10%
bis 20% ihrer Formstabilität.
Nach dem anfänglichen
Formstabilitätsverlust
bleibt die Kassette aus massivem Aluminium zwar relativ formstabil,
beginnt aber bei jahrelanger Lagerung in der geschlossenen Stellung
(und entsprechend hoher Beanspruchung), sich durch ein sehr langsames "Kriechen" zu verflachen.
-
Ein
weiterer Vorteil warmgeformter Metall-Thermoplastpolymer-Metalllaminat-Abdeckungen
für Kassetten
ist deren im Vergleich zu Abdeckungen aus massivem Aluminium (die
sich mit der Zeit verflachen) sehr lange Formstabilität (Beibehaltung
der Formgebung). Dies ist möglicherweise
darauf zurückzuführen, dass
im Vergleich zu kaltgeformten Abdeckungen aus massivem Aluminium
die Ausgangsspannung in Abdeckungen aus warmgeformtem Laminat geringer
ist. Diese Ausgangsspannung lässt
sich in der Weise nachweisen, dass man die geformten Abdeckungen
schneidet und vergleicht, wie die Einzelteile nach Trennung von
der Abdeckung ihre Form ändern.
Wenn die geprägten
Ränder
von einer Abdeckung aus warmgeformtem Laminat abgeschnitten werden,
behalten der flache Mittelteil der Abdeckung und die gestuften geprägten Teile
ihre ursprüngliche
Form bei. Dies zeigt, dass sich alle Teile nach dem Warmformen in
einem entspannten Zustand befinden. Wenn von der Abdeckung aus massivem
Aluminium (kaltgeformt) die geprägten
Ränder
abgeschnitten werden, nehmen die geprägten Ränder schlagartig eine stärker gekrümmte Gestalt
an, während
sich der flache Mittelteil der Abdeckung ausbreitet. Dies zeigt,
dass die Formgebung der Abdeckung ein Kompromiss zwischen der Festigkeit
der geprägten
Ränder
mit hoher Krümmung
und dem flachen Mittelteil ist. Beide Teile befinden sich nicht
in einem entspannten Zustand und lassen den Schluss zu, dass eine
gewisse Ausgangsspannung vorhanden ist. Wenn die Kassette jahrelang
geschlossen gelagert wird, verflachen die Abdeckungen aus massivem
Aluminium. Die Prüfung
der Abdeckungen aus warmgeformtem Laminat zeigt, dass diese ihre Form
bei ähnlichen
Umweltbedingungen während
der Lagerung besser beibehalten.
