Hvorfor er kontaktløs trykning en stor fordel ved industrielle inkjet-printere?

Fysikken bag trykning uden en skrabekniv

Industriel inkjet hører til en kategori, som ingeniører kalder for ikke-impact-printning, men den praktiske betydning går langt dybere end blot fraværet af en stødpude. I et kontaktbaseret system som tampoprintning eller varmstempeltryk overføres blæk eller folie direkte på emnet via en fysisk bærer. Denne overførsel kræver tryk, præcis justering og et underlag, der er stift nok til at modstå trykket uden at deformeres. Inkjet eliminerer alle disse variable. En piezoelektrisk printekspande udsender dråber i størrelsesorden pikoliter over en kontrolleret afstand – typisk én til tre millimeter. Kun dråben rører overfladen. Intet komprimerer underlaget, intet smudder det våde blæk, og intet slidtes ned pga. gentagen mekanisk kontakt. En fremstiller af medicinsk udstyr i Minnesota opdagede denne forskel, da de skiftede fra tampoprintning til inkjet til mærkning af polypropylen-flaskedæksler. De silikonebaserede tampopad’er deformeredes efter et par tusinde cyklus på de let buede dæksler, hvilket medførte gradvis forvrængning af trykket. Inkjet-linjen producerede otte millioner dæksler, inden den første printekspande skulle udskiftes.

Tryk på overflader, der trækker sig tilbage ved tryk

Nogle materialer afviser simpelthen mekanisk kontakt. Blæseformede flasker med tynde vægge, fleksible poser, skumplader og ubehandlede kompositplader har alle én fælles egenskab: De deformeres eller knuses, når en trykplade presser ind i dem. En kontakttrykker skal kompensere med blødere polstringer, lavere trykindstillinger eller komplekse understøtningsvorke, hvilket hver især introducerer egen justeringsafvigelse og langsommere produktion. Kontaktløs inkjet-tryk undgår problemet helt. Trykehovedet scanner overfladens topografi, justerer afskydningsmønstret via feedback i lukket kreds og udbringer blæk uden nogensinde at røre emnet. En elektronikemballagevirksomhed i Thailand anvender inkjet-kodning direkte på antistatisk bobleplast uden at knuse en eneste celle. Prøv det med en varmestempelkodeapparat, og emballagen ødelægges inden for den første meter af en produktionsrunde.

Den våde blæks fordel, du aldrig tænker over

Der er en mærkelig ironi i kontakttryk. I det øjeblik en pad eller et skærmrør rører et vådt blæklag fra en tidligere station, smudser det enten trykket eller opsamler forurening, der overføres til den næste del. Dette tvænger produktionslinjer til at indføre tørretuneller, zoner med tvungen luft eller pindkæder, der fysisk adskiller våde tryk fra den næste proces. Ikke-kontakt-inkjet-tryk kan udskrive flere farver i én enkelt gennemgang eller sekventielle gennemgange uden nogen mellemværende kontakt med den lige udskrevne overflade. UV-LED-hærdning placeret umiddelbart bag printehovedet kan hærde hver lag, inden den næste farve aktiveres. Resultatet er en 'våd på tør' sekvens, der eliminerer behovet for mellemstationær tørring. For en etiketkonverter i Norditalien betød overgangen til en enkeltgennemgangs UV-inkjet-linje, at tre tørreeenheder med varm luft blev fjernet fra produktionslayoutet, hvilket frigjorde 18 kvadratmeter produktionsareal.

Hvorfor afstanden mellem printehoved og emne er en funktion

Afstanden mellem printehovedet og substratet ignoreres ofte som en mindre designbegrænsning. I praksis er den en af de mest effektive muligheder for produktion af mange forskellige varianter. Denne afstand kan kompensere for overfladetekstur, ujævnhed og dimensionelle variationer, som ellers ville tvinge en kontaktprinter offline til genkalibrering. En keramisk fliseudskrivningslinje giver et tydeligt eksempel. Fliser, der er brændt i ovn, kan afvige fra planhed med op til 1,5 millimeter pr. 300 millimeter længde. En silketrykmaskine, der arbejder med disse fliser, kræver en justering af skrabepresionen hver gang partiet skiftes, og selv da mister store fliser dækningsgraden ved kanten, fordi nettet ikke kan kontakte den konkave midte fuldt ud. En inkjet-linje med en afstand på to millimeter udskriver den samme flise uden nogen indstillingsændring og med konstant tæthed fra kant til kant. Tabellen nedenfor viser, hvordan denne afstand oversættes til operationelle forskelle inden for typiske produktionsmål.

Når skrøbelige produkter møder højhastighedslinjer

Højhastighedsproduktionslinjer forstærker konsekvenserne af fysisk kontakt. En glasampullinje, der kører med 400 dele pr. minut, udsætter hver flaske for mikro-kollisioner med vejledere, stjernehjul og enhver trykkenhed på dens bane. At integrere kontaktbaseret tryk i denne proces introducerer et yderligere sted, hvor tryk – selv om det er minimalt – koncentrerer spænding på en tynd væg. Kontaktløs inkjet-trykning eliminerer denne spændingskoncentration. Printenheden er placeret over transportbåndet og udskyder blæk nedad, hvilket skaber ingen laterale kræfter på produktet. Dette er især relevant inden for farmaceutisk emballage, hvor en revnet ampul betyder, at hele bakken skal sættes i karantæne. Data fra Parenteral Drug Association viser, at fejl i beholderens integritet, som kan spores til håndtering og trykudstyr, udgør cirka tre procent af linjens afvisninger i aseptiske fyldningsmiljøer. Inkjet-trykning løser ikke alle disse fejl, men den fjerner trykstationen som en bidragende faktor.

Ud over flade dele og ind i det tredje dimension

Den kontaktløse karakter af inkjet åbner også for geometrier, som kontaktmetoder har svært ved at nå. En konkav form, en indrykket kanal eller indersiden af en låg kan alle modtage inkjet-mærkning, så længe printehovedet kan rettes ind i hulrummet. Stempeltryk kan håndtere nogle af disse former med tilpassede stempelforme, men hver ny geometri kræver et nyt stempel, og stempelslidsomhed ændrer overførselskarakteristika over tid. Industrielle inkjet-systemer udstyret med robotter med flere akser eller galvo-styrede stråleafbøjningssystemer kan printe i indrykkninger, som intet stempel fysisk kan komme ind i. En europæisk bilswitch-producent printer klare, højkontrast-legender indeni lavt indrykkede knapindrykkinger ved hjælp af en inkjet monteret på en gantry. Den tidligere stempeltryksproces krævede daglige stempelskift og konstant tæthedskontrol. Inkjet-linjen kører tre skift med vedligeholdelse planlagt én gang hver anden uge.

Kontaktløs trykning er ikke en universel løsning. Den eliminerer ikke behovet for overfladebehandling af plastmaterialer med lav energi, og den kræver en ren omgivelser omkring printehovedet for at forhindre støvansamling på dysepladen. Det, den derimod leverer, er en grundlæggende anden relation mellem printeren og produktet – en relation, hvor maskinen tilpasser sig komponenten i stedet for at tvinge komponenten til at tilpasse sig maskinen. Nova Inkjet bygger sine inkjet-platforme omkring dette princip og udvikler integrationen af printemotoren og substrathåndteringssystemerne, så der maksimeres udnyttelsen af afstandsfordelen ved en række produktionshastigheder og materialtyper.