Miért jelent jelentős előnyt a nem érintéses nyomtatás az ipari tintasugaras nyomtatásnál?

A nyomtatás fizikája – anélkül, hogy gumioldalra lenne szükség

Az ipari tintasugaras nyomtatás a mérnökök által „ütközésmentes nyomtatás” névvel illetett kategóriába tartozik, de a gyakorlati jelentése sokkal mélyebb, mint pusztán a ütőlemez hiánya. Egy érintkezésen alapuló rendszerben – például a bélyegzőnyomtatás vagy a melegfóliás nyomtatás esetében – egy fizikai hordozó közvetlenül a termékre viszi fel a festéket vagy a fóliát. Ez a hordozás nyomást, pontos igazítást és olyan alapanyagot igényel, amely elég merev ahhoz, hogy ellenálljon a nyomásnak anélkül, hogy deformálódna. A tintasugaras nyomtatás eltávolítja mindezeket a változókat. Egy piezoelektromos nyomtatófej pikoliterekben mérhető cseppformájú tintacseppeket lövell ki egy szabályozott réshoz – általában egy-től három milliméterig. A csepp az egyetlen dolog, amely érintkezik a felülettel. Semmi nem nyomja össze az alapanyagot, semmi nem kenődik el a nedves festék, és semmi nem kopik el ismételt mechanikus érintkezés miatt. Ezt a különbséget egy minnesotai gyártó vállalat – amely orvosi eszközöket készít – akkor fedezte fel, amikor a polipropilén üvegkupakok megjelölésére a bélyegzőnyomtatásról áttért a tintasugaras nyomtatásra. A bélyegzőnyomtatásnál használt szilikon bélyegek deformálódtak néhány ezer ciklus után a kissé ívelt kupakokon, ami fokozatosan torzította a nyomtatott képet. A tintasugaras nyomtatósor nyolc millió kupakot nyomtatott le, mielőtt az első nyomtatófej-csere szükségessé vált.

Nyomtatás olyan felületekre, amelyek nyomás hatására összerándulnak

Egyes anyagok egyszerűen nem tűrik el a mechanikus érintést. A vékonyfalú fúvóformázott palackok, a rugalmas zacskók, a hablapok és a meg nem keményedett kompozit lemezek mindegyike közös jellemzővel rendelkezik: deformálódnak vagy összetöpörnek, ha egy nyomólemez rájuk nyomódik. Egy érintéses nyomtató esetében ennek kiegyenlítésére lágyabb párnákra, alacsonyabb nyomásbeállításokra vagy bonyolult támasztó szerkezetekre van szükség, amelyek mindegyike saját igazítási eltolódását és gyártási lassulását okozza. A nem érintéses tintasugaras nyomtatás teljesen kikerüli ezt a problémát. A nyomtatófej leolvassa a felület topográfiáját, zárt hurkos visszacsatolással módosítja a tintakibocsátási mintát, és a tintát úgy juttatja fel a darabra, anélkül, hogy bármilyen érintés történne. Egy thai elektronikai csomagolóüzem közvetlenül tintasugaras kódolást alkalmaz az antistatikus buborékfóliára anélkül, hogy egyetlen buborékot is reppentene. Próbálja meg ezt egy forró bélyegező készülékkel, és a fólia az első méteren belül tönkremegy egy gyártási ciklus során.

A nedves tinta előnye, amire soha nem gondol

Vannak furcsa ironikus helyzetek a kontakt nyomtatásnál. Amint egy párnácska vagy egy rács érinti a nedves festék réteget egy előző állomásról, az vagy elkeni fogja a nyomtatást, vagy szennyeződést fog felvenni, amelyet aztán a következő alkatrészre visz át. Ennek eredményeként a gyártósorokba szárító alagutakat, kényszerített levegőzónákat vagy tűláncokat kell beépíteni, amelyek fizikailag elkülönítik a nedves nyomtatásokat a következő folyamattól. A nem kontakt tintasugaras nyomtatás több színt is nyomhat egyetlen áthaladással vagy egymást követő áthaladásokkal anélkül, hogy bármilyen köztes érintés történne a frissen nyomtatott felülettel. A nyomtatófej mögött azonnal elhelyezett UV-LED szárítórendszer minden réteget rögzít, mielőtt a következő szín kibocsátódna. Az eredmény egy „nedves a szárazra” sorrend, amely megszünteti az állomások közötti szárítás szükségességét. Egy észak-olasz címkegyártó vállalat számára a kizárólagos UV-tintasugaras nyomtatási vonalra való átállás azt jelentette, hogy három forrólevegős szárítóegységet eltávolítottak a gyártóterem elrendezéséből, és így 18 négyzetméternyi gyártási területet nyertek vissza.

Miért előnyös a nyomtatófej és az alkatrész közötti távolság

A nyomtatófej és az alapanyag közötti távolság gyakran elhanyagolásra kerül, mint egy apró tervezési korlátozás. A gyakorlatban azonban ez egyik legerősebb lehetőség a különféle termékek gyártására. Ez a rést kompenzálja a felületi textúrát, a torzulást és a méretbeli ingadozást, amelyek érintő nyomtatónál újra kalibrálást igényelnének, és így kivonnák a gépet a működésből. Egy kerámia csempe díszítő vonal nyújtja a világos példát. A kemencében égetett csempek hosszuk 300 milliméterénként akár 1,5 milliméteres lapossági eltérést mutathatnak. Az ilyen csempekkel működő feszítőrácsos nyomtatógépnek minden új tétel esetén újra be kell állítania a kaparó nyomását, sőt még ekkor is a nagyformátumú csempek szélei nem kapnak megfelelő nyomtatási borítást, mert a háló nem tud teljesen érintkezni a homorú középponttal. Ezzel szemben egy 2 milliméteres távolságot biztosító inkjet-nyomtatósor ugyanazt a csempefajtát hibátlanul nyomtatja, anélkül, hogy bármilyen beállítást kellene végezni, és egyenletes sűrűséget biztosít a széltől a széléig. Az alábbi táblázat bemutatja, hogyan alakulnak át a gyártási metrikák a távolság különböző értékei szerint.

Amikor a törékeny termékek találkoznak a nagysebességű vonalakkal

A nagy sebességű gyártósorok fokozzák a fizikai érintkezés következményeit. Egy üveg ampullasor, amely percenként 400 darabot gyárt, minden üvegpalackot mikroütközésnek tesz ki a vezetősínekkel, a csillagkerekekkel és bármely nyomóberendezéssel, amely útjába kerül. Az érintkező nyomtatás bevezetése ebben a láncban egy további ütközési pontot jelent, ahol a nyomás – akár milyen csekély is – koncentrálja a feszültséget a vékony falon. A nem érintkező tintasugaras nyomtatás kiküszöböli ezt a feszültségkoncentrációt. A nyomtatófej a szállítószalag fölött helyezkedik el, és lefelé lő, így nem fejt ki oldirányú erőt a termékre. Ez különösen fontos a gyógyszeres csomagolásban, ahol egy repedt ampulla esetén az egész tálca karanténba kerül. A Parenteral Drug Association adatai szerint a konténer integritásának megszakadása, amely a kezelési és nyomtatási berendezésekhez kapcsolódik, körülbelül három százalékot tesz ki az aszeptikus töltő sorok elutasított termékeinek arányából. A tintasugaras nyomtatás nem oldja meg az összes ilyen hibát, de kizárja a nyomtatási állomást mint hozzájáruló tényezőt.

A sík alkatrészek túlmutatása a harmadik dimenzióba

Az inkjet nyomtatás érintésmentes jellege továbbá olyan geometriákat is lehetővé tesz, amelyeket az érintéses módszerek nehezen érnek el. Egy homorú formát, egy mélyedésbe vezető csatornát vagy egy kupak belső felületét is meg lehet nyomtatni inkjet technológiával, amíg a nyomtatófej be tudja irányítani a tintát a mélyedésbe. A padnyomtatás néhány ilyen alakzatot kezelni tud speciális, alakhoz igazított nyomópárnákkal, de minden új geometria új nyomópárnát igényel, és a pad kopása idővel megváltoztatja a nyomtatási tulajdonságokat. Az ipari inkjet rendszerek, amelyek többtengelyes robotokkal vagy galvo vezérelt sugárirányítással vannak felszerelve, olyan mélyedésekbe tudnak nyomtatni, ahová semmilyen pad fizikailag nem tud behatolni. Egy európai autóipari kapcsológyártó tisztán, magas kontrasztú feliratokat nyomtat a gombok sekély mélyedéseibe egy darugéppel felszerelt inkjet rendszerrel. A korábbi padnyomtatási folyamat naponta új nyomópárnát igényelt, valamint folyamatos sűrűség-ellenőrzést. Az inkjet gyártósor három műszakban üzemel, és karbantartását két hetenként ütemezik.

A kontaktmentes nyomtatás nem minden problémára megoldás. Nem szünteti meg az alacsony energiaszintű műanyagok felületkezelésének szükségességét, és tisztaságot igényel a nyomtatófej környezetében a por lerakódásának megelőzése érdekében a fúvókalemezen. Amire viszont képes, az egy alapvetően más kapcsolat kialakítása a nyomtató és a termék között: olyan kapcsolat, amelyben a gép alkalmazkodik a darabhoz, nem pedig fordítva – hogy a darabnak kellene alkalmazkodnia a géphez. A Nova Inkjet ezt az elvet helyezi középpontba nyomtatófejes platformjainak fejlesztése során, és a nyomtatási motor integrációját valamint az alapanyag-kezelő rendszereket úgy tervezi meg, hogy a nyomtatófej és az alapanyag közötti távolság előnyét maximálja különböző gyártási sebességek és anyagtípusok esetén.