Dlaczego drukarek atramentowych do nadruków na butelkach zastosowanych w technice cylindrycznej jest szybszy niż tradycyjny druk sitowy na butelkach?

Problem obrotu, który został rozwiązany przez druk atramentowy na cylindrycznych naczyniach

Butelki są okrągłe, a okrągłe przedmioty nie lubią pozostawać w spoczynku. Tradycyjna drukowanie sitodrukowe na pojemnikach cylindrycznych opiera się na zakrzywionej siatce, która przesuwa się po powierzchni butelki, podczas gdy nieruchomy rakel wciska farbę przez siatkę. Butelka musi obracać się w idealnej synchronizacji z ruchem ramy siatki – w przeciwnym razie obraz rozmywa się, traci dokładność rejestracji lub przesuwa się ze środka. Ta mechaniczna „tańcząca” procedura wprowadza surowy limit prędkości. Każda stacja koloru w linii sitodrukowej wymaga własnego wałka obrotowego, własnego profilu ciśnienia rakla oraz własnej regulacji rejestracji. Druk inkjet na powierzchniach cylindrycznych zmienia te zasady. Butelka obraca się pod nieruchomą głowicą drukującą, która strzela kroplami farby w wzorze spiralnym, owijając obraz wokół obwodu bez jakiegokolwiek kontaktu fizycznego między mechanizmem drukującym a podłożem. Zakład kontraktowego opakowywania napojów w Polsce zastąpił sześciokolorową linię sitodrukową systemem druku inkjet na powierzchniach cylindrycznych i zwiększył swoją przepustowość ograniczającą z 38 butelek na minutę do ponad 90 – wyłącznie dlatego, że druk inkjet nie zawiesza pracy pomiędzy kolorami i nie wymaga ponownej kalibracji ciśnienia rakla przy zmianach wilgotności występujących w trakcie popołudniowej zmiany.

Dlaczego mechaniczna rejestracja staje się hamulcem prędkości

Wielokolorowa drukowanie sitodrukowe na butelkach wymaga mechanicznej rejestracji na każdej stacji. Każda siatka musi być dokładnie zsynchronizowana z poprzednim kolorem z dokładnością do ułamka milimetra, a ta synchronizacja ulega przesunięciu w miarę nagrzewania się narzędzi, zużywania się gumiaków oraz zmian średnicy butelek między partiami. Operatorzy poświęcają pierwsze 20 minut zmiany na korekcję rejestracji — dokręcając mikroregulatory podczas pracy linii, co generuje odpad. Druk cylin­drowy atramentowy eliminuje całkowicie koncepcję rejestracji pomiędzy stacjami, ponieważ wszystkie kolory są nanoszone jednorazowo w pojedynczym przejściu za pomocą jednego zespołu głowicy drukującej. Relacje między kolorami są definiowane w pliku cyfrowym, a enkoder drukarki śledzi kąt obrotu butelki z precyzją mniejszą niż jeden stopień. Przełączenie się z czterokolorowego druku procesowego na jednokolorowy druk punktowy odbywa się za pomocą przełącznika programowego, a nie wymiany siatek i 30-minutowego cyklu oczyszczania. Poniższa tabela przedstawia czasy utraty wydajności, które oddzielają te dwie technologie.

Fizyka przenoszenia farby na powierzchni zakrzywionej

Przenoszenie farby sitodrukowej na cylinderie odbywa się poprzez ścinanie. Guma wycieraczki dociska siatkę do butelki, a farba przesącza się przez otwarte komórki szablonu podczas obrotu butelki. Prędkość tego obrotu ma bezpośredni wpływ na grubość warstwy farby oraz wyrazistość krawędzi obrazu. Zbyt szybki obrót powoduje niedobór farby, co skutkuje cienkim i wyblakłym nadrukiem. Zbyt wolny obrót powoduje przelew farby, co rozmywa drobne szczegóły. Znalezienie i utrzymanie optymalnej prędkości obrotu przez cały czas zmiany produkcyjnej wymaga stałego monitorowania. W przypadku drukowania atramentowego na cylindrze nie występuje zależność od prędkości ścinania. Każda kropla atramentu jest emitowana niezależnie z prędkością od 6 do 10 metrów na sekundę i osiada na powierzchni butelki z kontrolowanym rozprzestrzenieniem, które zależy od składu atramentu oraz energii powierzchniowej podłoża, a nie od prędkości obrotu butelki. Prędkość obrotu butelki w systemie drukowania atramentowego określa wydajność procesu, a nie jakość nadruku, dzięki czemu operatorzy mogą zwiększać ją do maksymalnych granic mechanicznych systemu transportowego bez pogorszenia jakości obrazu.

Jednoprzebiegowa wielokolorowa drukarka zmienia ekonomię produkcji

Linia sitodruku sześciokolorowego zajmuje znaczne miejsce na powierzchni fabrycznej. Każda stacja wymaga urządzenia do spalania płomieniem lub jednostki korony, wózka sitodrukarskiego, zespołu rakla oraz jednostki utwardzania UV lub gorącym powietrzem i mechanizmu transportowego do przenoszenia butelki z jednej stacji na następną. Ten łańcuch urządzeń wymaga konserwacji każdego jego elementu. System cyfrowy z wykorzystaniem głowicy drukującej w technologii inkjet na cylindrze łączy wszystkie sześć kolorów w jedną jednostkę drukującą z jednym układem utwardzania UV umieszczonym bezpośrednio za strefą drukowania. Powierzchnia zajmowana przez takie urządzenie zmniejsza się o około 60% w typowej instalacji, a liczba zużywalnych części zastępczych spada z kilkudziesięciu do zaledwie kilku – głównie głowice drukujące i moduły diod LED UV. Dla średnioobjętościowego producenta etykiet do butelek kosmetycznych redukcja powierzchni pozwoliła uruchomić dwie linie inkjet w miejscu, które wcześniej zajmowała jedna linia sitodruku, co skutkowało efektywnym podwojeniem zdolności produkcyjnych bez konieczności rozszerzania budynku.

Gdy krótkie serie czynią sitodruk zbyt kosztownym

Ekonomika sitodruku korzysta z długich serii. Koszt produkcji, pokrywania, naświatlania i odbudowy zestawu sit jest rozłożony na dziesiątki tysięcy butelek. Poniżej określonej ilości koszt sita przypadający na jedną butelkę staje się karalny. Regionalny producent spirytusów rzemieślniczych zamawiający 2000 butelek sezonowej etykiety stoi przed nieprzyjemnym wyborem: zapłacić wysoką opłatę za przygotowanie sit lub zaakceptować wysoki koszt jednostkowy. Cylinderowy druk atramentowy nie wymaga sit, płyt ani narzędzi. Ten sam drukarka, która w poniedziałek drukuje zamówienie na 50 000 butelek, już we wtorek może przełączyć się na ograniczoną edycję 500 butelek – wystarcza zmiana pliku oraz szybka weryfikacja profilu kolorów. Ta elastyczność pozwala markom testować nowe projekty etykiet na rynku bez konieczności inwestycji w narzędzia – funkcja, której sitodruk po prostu nie został zaprojektowany do zapewnienia.

Ograniczenia, które uczciwe zespoły produkcyjne uznają

Druk cylinrowy atramentowy nie jest szybszy we wszystkich przypadkach. W serii przekraczającej około 200 000 butelek jednego SKU dobrze dostosowana, wysokoprędkościowa linia sitodrukowa z automatyczną rejestracją może osiągnąć wydajność porównywalną lub nawet wyższą niż druk atramentowy, ponieważ koszty przygotowania w przeliczeniu na jednostkę zbliżają się do zera, a prędkości mechaniczne stają się zbliżone. Druk atramentowy wymaga również kontrolowanego środowiska, czystego i suchego powietrza sprężonego oraz stabilnej temperatury otoczenia, aby zapewnić prawidłową pracę dysz głowicy drukującej. Niektóre kształty butelek, szczególnie te o wyraźnych stożkowych zwężeniach lub silnie teksturzowanych powierzchniach, utrudniają osiągnięcie odpowiedniej odległości rzutu atramentu i wymagają kreatywnych rozwiązań obsługi elementów, które z kolei zwiększają złożoność systemu. Ponadto atramenty UV do druku atramentowego na powierzchniach cylindrycznych, choć dynamicznie się rozwijają, nadal mają wyższą cenę za mililitr niż masowe atramenty sitodrukowe na bazie rozpuszczalników – czynnik ten ma znaczenie, gdy pokrycie atramentem na jedną butelkę jest duże.

Drukarki atramentowe cylindryczne wygrywają spór o szybkość w szerokim zakresie drukowania butelek – krótkich i średnich serii, częstych zmian zadań oraz środowiskach wielu SKU, gdzie mechaniczna rejestracja zużywa więcej czasu niż sam proces drukowania. Inżynierowie Nova Inkjet zaprojektowali swoje systemy druku cylindrycznego z myślą o tej rzeczywistości operacyjnej, skupiając się na szybkiej wymianie zadań oraz spójnej rejestracji opartej na enkoderze, aby butelki nadal się poruszały, a nie czekały.