De ce este imprimarea fără contact un avantaj major al imprimantelor industriale cu jet de cerneală?

Fizica imprimării fără racletă

Imprimarea industrială cu jet de cerneală aparține unei categorii pe care inginerii o numesc imprimare fără contact, dar sensul practic este mult mai profund decât simpla absență a unei plăci de lovire. Într-un sistem bazat pe contact, cum ar fi imprimarea prin tampon sau imprimarea prin calcar, un purtător fizic transferă cerneală sau folie direct pe piesă. Acest transfer necesită presiune, aliniere precisă și un substrat suficient de rigid pentru a rezista fără a se deforma. Imprimarea cu jet de cerneală elimină toate aceste variabile. O capă de imprimare piezoelectrică ejectează picături măsurate în picolitri peste un spațiu controlat, de obicei între unul și trei milimetri. Singurul element care atinge suprafața este picătura. Nimic nu comprimă substratul, nimic nu smulg cerneala umedă și nimic nu se uzează din cauza contactului mecanic repetat. Un producător de dispozitive medicale din Minnesota a descoperit această diferență când a trecut de la imprimarea prin tampon la cea cu jet de cerneală pentru marcarea capacelor de sticluțe din polipropilenă. Tamponii de silicon utilizați în imprimarea prin tampon se deformau după câteva mii de cicluri pe capacele ușor bombate, provocând o distorsionare progresivă a imprimării. Linia de imprimare cu jet de cerneală a produs opt milioane de capace înainte de prima înlocuire a capetei de imprimare.

Imprimarea pe suprafețe care se retrag sub presiune

Unele materiale refuză pur și simplu să tolereze contactul mecanic. Sticlele suflate cu pereți subțiri, pungile flexibile, tablile din spumă și foițele compozite necuretate au un trăsătură comună: se deformează sau se strivesc atunci când o placă de imprimare apasă pe ele. O imprimantă cu contact trebuie să compenseze folosind perne mai moi, presiuni mai scăzute sau dispozitive complexe de susținere, fiecare dintre acestea introducând propriile deriveri de aliniere și încetinind producția. Imprimarea prin jet de cerneală fără contact evită în întregime această problemă. Capul de imprimare citește topografia suprafeței, ajustează modelul de pulverizare prin feedback în buclă închisă și depune cerneala fără a atinge vreodată piesa. O unitate de ambalare electronică din Thailanda aplică codificarea prin jet de cerneală direct pe folia antistatică cu buline, fără a sparge nici măcar o singură bulină. Încercați acest lucru cu un codificator prin termofixare și folia se distruge în primele metri ai unei serii de producție.

Avantajul cernelei umede despre care nu vă gândiți niciodată

Există o ironie ciudată în imprimarea prin contact. În momentul în care o tamponă sau o sită atinge un strat umed de cerneală provenit dintr-o stație anterioară, aceasta distorsionează imprimația sau preia contaminanți care se transferă înapoi pe următorul element. Acest lucru obligă liniile de producție să instaleze tuneluri de uscare, zone cu aer forțat sau lanțuri cu știfturi care separă fizic imprimațiile umede de următorul proces. Imprimarea inkjet fără contact imprimă mai multe culori într-o singură trecere sau în treceri succesive, fără nicio contactare intermediară cu suprafața tocmai imprimată. Uscarea cu UV LED, plasată imediat în spatele capului de imprimare, poate fixa fiecare strat înainte ca următoarea culoare să fie aplicată. Rezultatul este o secvență „umid pe uscat”, care elimină necesitatea uscării între stații. Pentru un transformator de etichete din nordul Italiei, trecerea la o linie UV inkjet într-o singură trecere a însemnat eliminarea a trei unități de uscare cu aer cald din configurația spațiului de producție, recuperând astfel 18 metri pătrați de spațiu de producție.

De ce distanța dintre capul de imprimare și piesă este o caracteristică

Distanța de separare dintre capul de imprimare și substrat este adesea ignorată ca o constrângere minoră de proiectare. În practică, aceasta reprezintă una dintre cele mai puternice facilități ale producției cu mare varietate. Această distanță acoperă textura suprafeței, deformarea prin încovoiere și variațiile dimensionale care ar forța un imprimant de contact să fie scos din funcțiune pentru recalibrare. O linie de decorare a plăcilor ceramice oferă un exemplu clar. Plăcile ceramice arse în cuptor prezintă variații de planitate de până la 1,5 milimetri pe o lungime de 300 de milimetri. O mașină de tip serigrafie care lucrează pe aceste plăci necesită ajustarea presiunii racletei de fiecare dată când se schimbă lotul, iar chiar și în acest caz, marginile plăcilor de format mare pierd acoperire, deoarece țesătura nu poate intra în contact complet cu centrul concav. O linie de imprimare cu jet de cerneală cu o distanță de separare de doi milimetri imprimă aceeași placă fără nicio modificare a setărilor și cu o densitate uniformă de la margine la margine. Tabelul de mai jos arată modul în care această distanță se traduce în diferențe operaționale în cadrul indicatorilor tipici de producție.

Când produsele fragile întâlnesc linii de înaltă viteză

Liniile de producție de înaltă viteză amplifică consecințele contactului fizic. O linie de flacoane din sticlă care funcționează la 400 de bucăți pe minut supune fiecare flacon microciocnirilor cu ghidurile, roțile stea și orice mecanism de imprimare aflat pe traseul său. Introducerea imprimării prin contact în această succesiune adaugă un nou punct de impact unde presiunea, chiar dacă este foarte mică, concentrează tensiunea pe peretele subțire. Imprimarea prin jet de cerneală fără contact elimină această concentrare a tensiunii. Capul de imprimare este situat deasupra benzi transportoare și ejectează cerneala în jos, exercitând nicio forță laterală asupra produsului. Acest aspect este deosebit de relevant în ambalarea produselor farmaceutice, unde un flacon crăpat implică izolarea întregului tăviță. Datele Asociației pentru Produse Parenterale indică faptul că defecțiunile de integritate a recipientului, atribuite manipulării și echipamentelor de imprimare, reprezintă aproximativ trei procente din respingerile liniilor în mediile de umplere asptică. Imprimarea prin jet de cerneală nu rezolvă toate aceste defecțiuni, dar elimină stația de imprimare ca factor contribuitor.

Dincolo de piesele plane și în cea de-a treia dimensiune

Caracterul non-contact al imprimării cu jet de cerneală deschide, de asemenea, posibilitatea de a imprima pe geometrii la care metodele de imprimare prin contact întâmpină dificultăți. O formă concavă, un canal îngropat sau interiorul unui capac pot primi marcaje prin jet de cerneală, atâta timp cât capul de imprimare poate fi orientat către cavitate. Imprimarea prin tampon poate gestiona unele dintre aceste forme folosind tamponi special concepuți, dar fiecare nouă geometrie necesită un tampon nou, iar uzura tamponului modifică în timp caracteristicile de transfer. Sistemele industriale de imprimare cu jet de cerneală echipate cu roboți cu mai multe axe sau cu sisteme de direcționare a fasciculului controlate prin galvano pot imprima în adâncituri în care niciun tampon nu poate pătrunde fizic. Un producător european de comutatoare auto imprima legende clare și cu contrast ridicat în interiorul adânciturilor ușoare ale butoanelor, folosind un sistem de imprimare cu jet de cerneală montat pe o structură tip portal. Procesul anterior de imprimare prin tampon necesita schimbarea zilnică a tamponilor și verificări constante ale densității. Linia de imprimare cu jet de cerneală funcționează în trei schimburi, iar întreținerea este programată o dată la două săptămâni.

Imprimarea fără contact nu este o soluție universală. Aceasta nu elimină necesitatea tratării suprafeței la plasticele cu energie scăzută și necesită un mediu curat în jurul capului de imprimare pentru a preveni acumularea de praf pe placa duzelor. Ceea ce oferă, totuși, este o relație fundamental diferită între imprimantă și produs, o relație în care mașina se adaptează piesei, în loc să forțeze piesa să se conformeze mașinii. Nova Inkjet construiește platformele sale de imprimare cu jet de cerneală în jurul acestui principiu, proiectând integrarea motorului de imprimare și sistemele de manipulare a suporturilor pentru a maximiza avantajul distanței într-un spectru larg de viteze de producție și tipuri de materiale.