Perché la stampa a getto d'inchiostro su cilindri è più veloce della tradizionale serigrafia per le bottiglie?

Il problema della rotazione che la stampa a getto d'inchiostro su cilindro ha risolto

Le bottiglie sono rotonde e gli oggetti rotondi non amano rimanere fermi. La serigrafia tradizionale su contenitori cilindrici si basa su una tela curva che oscilla sulla superficie della bottiglia mentre una raschia fissa forza l’inchiostro attraverso la maglia. La bottiglia deve ruotare in perfetta sincronizzazione con il carrello della tela, altrimenti l’immagine si sfoca, perde il registro o si sposta rispetto al centro. Questa danza meccanica impone un limite di velocità rigido. Ogni stazione colore in una linea serigrafica richiede la propria camma di rotazione, il proprio profilo di pressione della raschia e la propria regolazione del registro. La stampa inkjet su cilindri riscrive le regole. La bottiglia ruota sotto un gruppo di testine di stampa fisse che emettono gocce secondo uno schema elicoidale, avvolgendo l’immagine attorno alla circonferenza senza alcun contatto fisico tra il sistema di stampa e il supporto. Un impianto polacco di confezionamento conto terzi per bevande ha sostituito una linea serigrafica a sei colori con un sistema inkjet per cilindri, incrementando il collo di bottiglia da 38 a oltre 90 bottiglie al minuto, semplicemente perché l’inkjet non effettua pause tra i colori e non necessita di una nuova calibrazione della pressione della raschia quando l’umidità varia durante il turno pomeridiano.

Perché la registrazione meccanica diventa un freno alla velocità

La serigrafia multicolore su bottiglie richiede una registrazione meccanica a ogni stazione. Ogni telaio deve essere allineato con il colore precedente con una precisione di una frazione di millimetro, ma tale allineamento varia con il riscaldamento degli utensili, l'usura delle raschiette e le differenze di diametro delle bottiglie da lotto a lotto. Gli operatori impiegano i primi 20 minuti di turno per correggere continuamente la registrazione, regolando manualmente i micro-aggiustamenti mentre la linea produce scarti. La stampa a getto d'inchiostro su cilindro elimina del tutto il concetto di registrazione da stazione a stazione, poiché tutti i colori vengono stampati in un unico passaggio sotto un unico gruppo di testine di stampa. Il file digitale definisce la relazione tra i colori, mentre l'encoder della stampante rileva l'angolo di rotazione della bottiglia con una precisione inferiore a un grado. Passare da una stampa a quattro colori in quadricromia a una stampa spot a un solo colore in tempo reale richiede semplicemente un cambio software, non la sostituzione dei telai e un ciclo di pulizia di 30 minuti. La tabella seguente illustra i colli di bottiglia che distinguono le due tecnologie.

La fisica del trasferimento dell'inchiostro su una superficie curva

Il trasferimento dell’inchiostro per serigrafia su un cilindro avviene per taglio. La lama del raschietto preme la maglia contro la bottiglia e l’inchiostro viene tagliato attraverso le celle aperte dello stencil mentre la bottiglia ruota allontanandosi. La velocità di tale rotazione influisce direttamente sullo spessore del film d’inchiostro e sulla definizione dei bordi. Una rotazione troppo veloce provoca una carenza di inchiostro, generando una stampa sottile e sbiadita. Una rotazione troppo lenta causa invece un eccesso d’inchiostro, sfocando i dettagli fini. Individuare e mantenere tale punto ottimale durante un intero turno di produzione richiede un monitoraggio costante. La stampa a getto d’inchiostro su cilindro non presenta tale dipendenza dalla velocità di taglio. Ogni goccia viene espulsa in modo indipendente a una velocità compresa tra 6 e 10 metri al secondo, atterrando sulla superficie della bottiglia con una diffusione controllata che dipende dalla formulazione dell’inchiostro e dall’energia superficiale del substrato, non dalla velocità di rotazione della bottiglia. Nella stampa a getto d’inchiostro, la velocità di rotazione della bottiglia determina la produttività, non la qualità della stampa; pertanto, gli operatori possono impostarla fino ai limiti meccanici del sistema di movimentazione senza compromettere la qualità dell’immagine.

La stampa monociclica a più colori cambia l'economia del processo

Una linea serigrafica a sei colori occupa uno spazio considerevole sul pavimento. Ogni stazione richiede un'unità di trattamento fiamma o al plasma, un telaio serigrafico, un'unità raschia, un'unità di polimerizzazione UV o ad aria calda e un meccanismo di trasferimento per spostare il flacone da una stazione alla successiva. Questa catena di attrezzature richiede manutenzione su ogni singolo componente. Un sistema inkjet a cilindro integra tutti e sei i colori in un unico motore di stampa con un unico sistema di polimerizzazione UV posizionato immediatamente dopo la zona di stampa. L'ingombro fisico si riduce di circa il 60% in un'installazione tipica e il numero dei componenti di consumo soggetti a usura passa da dozzine a pochi pezzi, principalmente testine di stampa e moduli LED UV. Per un decoratore di flaconi cosmetici di media produzione, questa riduzione dell'ingombro ha significato poter installare due linee inkjet nello spazio precedentemente occupato da una sola linea serigrafica, raddoppiando di fatto la capacità produttiva senza dover ampliare l'edificio.

Quando le tirature brevi rendono la serigrafia troppo costosa

L'economia della serigrafia favorisce tirature lunghe. Il costo di produzione, rivestimento, esposizione e recupero di un set di telai viene ammortizzato su decine di migliaia di bottiglie. Al di sotto di una certa quantità, il costo del telaio per bottiglia diventa proibitivo. Un produttore regionale di distillati artigianali che ordina 2.000 bottiglie di un'etichetta stagionale si trova di fronte a una scelta sgradevole: pagare un oneroso costo iniziale per la preparazione dei telai oppure accettare un costo unitario elevato. La stampa inkjet a cilindro non richiede telai, lastre né attrezzature speciali. Lo stesso stampante che esegue un lavoro da 50.000 bottiglie lunedì può passare martedì a una tiratura limitata di 500 bottiglie semplicemente modificando un file e verificando rapidamente il profilo colore. Questa flessibilità consente ai marchi di testare nuove grafiche per le etichette sul mercato senza dover effettuare investimenti in attrezzature, una capacità che la serigrafia non è stata progettata per offrire.

Limitazioni riconosciute da team di produzione onesti

La stampa a getto d'inchiostro su cilindro non è più veloce in tutti i casi. Per tirature superiori a circa 200.000 bottiglie di un singolo SKU, una linea serigrafica ad alta velocità ben regolata, dotata di registrazione automatica, può eguagliare o superare la produttività della stampa a getto d'inchiostro, poiché il costo ammortizzato della preparazione si avvicina a zero e le velocità meccaniche tendono a convergere. La stampa a getto d'inchiostro richiede inoltre un ambiente controllato, aria compressa pulita e asciutta e una temperatura ambiente costante, per garantire prestazioni ottimali degli ugelli della testina di stampa. Alcune forme di bottiglia, in particolare quelle con rastremature marcate o superfici fortemente testurizzate, mettono alla prova la distanza di proiezione dell'inchiostro a getto e richiedono soluzioni creative per la manipolazione dei pezzi, che reintroducono complessità nel sistema. Inoltre, gli inchiostri UV a getto d'inchiostro per applicazioni su superfici cilindriche, sebbene stiano migliorando rapidamente, hanno ancora un costo superiore per millilitro rispetto agli inchiostri serigrafici a base solvente in grandi quantità, un fattore rilevante quando la copertura d'inchiostro per bottiglia è elevata.

La stampa a getto d'inchiostro su cilindro vince la sfida della velocità nella vasta fascia intermedia della stampa su bottiglie, ovvero nelle tirature corte e medie, nei frequenti cambi di lavoro e negli ambienti con molteplici SKU, dove la registrazione meccanica richiede più tempo rispetto alla stampa vera e propria. Gli ingegneri Nova Inkjet progettano i propri sistemi di stampa cilindrici tenendo conto di questa realtà operativa, concentrandosi sul rapido cambio di lavoro e sulla registrazione costante basata su encoder, per mantenere le bottiglie in movimento anziché in attesa.