Hvorfor er kontaktløs trykking en viktig fordel ved industriell inkjet-trykking?

Fysikken bak trykking uten skrapere

Industriell inkjet tilhører en kategori som ingeniører kaller ikke-impact-utskrift, men den praktiske betydningen går mye dypere enn bare fraværet av et støtplate. I et kontaktbasert system som tamptrykk eller varmstempel, overfører en fysisk bærer farge eller folie direkte til delen. Denne overføringen krever trykk, nøyaktig justering og et underlag som er stivt nok til å motstå trykket uten å deformeres. Inkjet fjerner alle disse variablene. En piezoelektrisk skriverhode spruter ut dråper målt i pikoliter over en kontrollert avstand, vanligvis én til tre millimeter. Kun dråpen kommer i kontakt med overflaten. Ingenting komprimerer underlaget, ingenting smører fersk farge, og ingenting slites ned på grunn av gjentatt mekanisk kontakt. En produsent av medisinske apparater i Minnesota oppdaget denne forskjellen da de byttet fra tamptrykk til inkjet for merking av polypropylen-viallokk. Silikongummipadene for tamptrykk deformerte seg etter noen tusen sykluser på de litt buede lokkene, noe som førte til gradvis utskriftsforvrengning. Inkjet-linjen produserte åtte millioner lokker før den første skriverhodet måtte byttes.

Trykk på overflater som trekker seg tilbake under trykk

Noen materialer nekter enkelt å tolerere mekanisk kontakt. Flaskeformet blåst plast med tynt vegg, fleksible poser, skumplater og ikkeherdede komposittplater deler alle en felles egenskap: de deformeres eller knuses når et trykkplate presser inn i dem. En kontakttrykker må kompensere med mykere kudd, lavere trykkinnstillinger eller komplekse støttestellinger, hvorav hver enkelt fører til egen justeringsavvik og redusert produksjonshastighet. Kontaktløs inkjet unngår problemet helt. Trykkehodet leser overflatenes topografi, justerer sprøytepatternet via tilbakekopling i lukket sløyfe og avsetter farge uten å noensinne berøre delen. En elektronikkpakkeoperasjon i Thailand bruker inkjet-koding direkte på statisk sikret boblefilm uten å knuse en eneste celle. Prøv det med en varmestempelkoder, og filmen ødelegges innen første meter av en produksjonsrunde.

Fordelen med våt farge du aldri tenker på

Det er en merkelig ironi ved kontakttrykk. I det øyeblikket en pad eller skjerm berører et vått fargestofflag fra en forrige stasjon, blir trykket enten smurt eller så samles forurensning opp som overføres til neste del. Dette tvinger produksjonslinjer til å sette inn tørretunneler, områder med tvungen luft eller pinjkjeder som fysisk separerer våte trykk fra neste prosess. Ikke-kontakt-inkjet trykker flere farger i én gjennomgang eller sekvensielle gjennomganger uten noen mellomliggende kontakt med den nylig trykte overflaten. UV-LED-harding plassert umiddelbart bak skrivehodet kan fikse hvert lag før neste farge aktiveres. Resultatet er en «våt-på-tørr»-sekvens som eliminerer behovet for mellomstasjons-tørking. For en etikettprodusent i Nord-Italia betydde overgangen til en enkeltgjennomgangs UV-inkjet-linje at tre varmluftstørre enheter ble fjernet fra anleggsoppsettet, noe som frigjorde 18 kvadratmeter produksjonsareal.

Hvorfor avstanden mellom skrivehodet og delen er en funksjon

Avstanden mellom skriverhodet og underlaget blir ofte betraktet som en ubetydelig designbegrensning. I praksis er den en av de kraftfullaste mulighetene for produksjon av varierende produkter. Denne avstanden tillater overflatetekstur, deformasjon og dimensjonale variasjoner som ville tvinga en kontakttrykkemaskin ut av drift for omkalibrering. En keramisk flisdekoreringslinje gir et tydelig eksempel. Brennte fliser varierer i planhet med opptil 1,5 millimeter per 300 millimeter lengde. En silkskriver som opererer på disse flisene må justere rakelpressen hver gang partiet byttes, og selv da mister store fliser dekket ved kantene fordi nettet ikke kan kontakte den konkave sentraldelen fullstendig. En inkjet-linje med en avstand på to millimeter trykker samme flis uten noen innstillingsendringer og med jevn tetthet fra kant til kant. Tabellen nedenfor viser hvordan denne avstanden oversettes til operative forskjeller på vanlige produksjonsmål.

Når skjøre produkter møter høyhastighetslinjer

Høyhastighetsproduksjonslinjer forsterker konsekvensene av fysisk kontakt. En glassampullinje som kjører med 400 enheter per minutt utsetter hver ampull for mikro-kollisjoner med veiledere, stjernehjul og eventuelle trykkemekanismer på veien. Å legge til kontakttrekk i denne kjeden introduserer et nytt sted for støt, der trykk – uansett hvor lite det måtte være – konsentrerer spenning på en tynn vegg. Trykking uten kontakt ved hjelp av inkjet eliminerer denne spenningskonsentrasjonen. Skriverhodet befinner seg over transportbåndet og skriver nedover, og skaper ingen sidekraft på produktet. Dette er spesielt relevant i farmasøytisk emballasje, der en revnet ampull betyr at hele brettet må stenges av. Data fra Parenteral Drug Association viser at feil knyttet til beholderintegritet som kan føres tilbake til håndtering og trykkeutstyr utgjør omtrent tre prosent av linjeforkastelser i aseptiske fyllingsmiljøer. Inkjet løser ikke alle disse feilene, men fjerner trykkstasjonen som bidragende faktor.

Bortenfor flate deler og inn i det tredje dimensjonen

Den kontaktløse karakteren til inkjet åpner også opp for geometrier som kontaktmetoder sliter med å nå. En konkav form, en innskåret kanal eller innsiden av en kappe kan alle mottas av inkjet-merker så lenge printehodet kan rettes inn i hulen. Stempeltrykk kan håndtere noen av disse formene med spesialtilpassede stempel, men hver ny geometri krever et nytt stempel, og slitasje på stempelet endrer overføringskarakteristikken med tiden. Industrielle inkjet-systemer utstyrt med roboter med flere akser eller galvo-styrte stråleavbøyningssystemer kan skrive i innskåringer som ingen stempel fysisk kan komme inn i. En europeisk bilprodusent av brytere trykker klare, kontrastrike symboler inne i grunne knappinnskåringer ved hjelp av en inkjetmontert på en gitterkonstruksjon. Den tidligere stempeltrykkprosessen krevede daglige stempelskifter og konstant tetthetskontroll. Inkjet-linjen kjører tre skift med vedlikehold planlagt én gang hver to uke.

Kontaktløs utskrift er ikke en universell løsning. Den eliminerer ikke behovet for overflatebehandling av plast med lav energi, og den krever et rent miljø rundt skriverhodet for å unngå at støv samler seg på dyseplaten. Det den derimot tilbyr, er en grunnleggende annen relasjon mellom skriveren og produktet – en relasjon der maskinen tilpasser seg delen i stedet for å tvinge delen til å tilpasse seg maskinen. Nova Inkjet bygger sine inkjet-plattformer rundt dette prinsippet og utvikler integrasjonen av skrivehodet og systemene for underlagshåndtering for å maksimere fordelen med større avstand over et bredt spekter av produksjonshastigheter og materialetyper.