เหตุใดจึงควรเลือกเครื่องพิมพ์ที่ออกแบบเฉพาะแทนเครื่องพิมพ์มาตรฐานทั่วไป

สมมุติฐานที่ฝังอยู่ในทุกเครื่องพิมพ์มาตรฐาน

เครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมแบบสำเร็จรูปจะถูกจัดส่งพร้อมสมมุติฐานบางประการที่ฝังอยู่ในการออกแบบทางวิศวกรรม นักออกแบบเลือกหัวพิมพ์ ความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ในการแข็งตัว กลไกการลำเลียง และอินเทอร์เฟซควบคุม ตามสิ่งที่เชื่อกันว่าตลาดส่วนใหญ่ต้องการ สมมุติฐานเหล่านี้อาจใกล้เคียงกับสิ่งที่สายการผลิตหนึ่งๆ ต้องการ แต่แทบจะไม่ตรงเป๊ะเสียทีเดียว ความไม่สอดคล้องกันนี้แสดงออกมาในรูปแบบเล็กๆ แต่เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า เช่น หลอดไฟที่ใช้ในการแข็งตัวตั้งอยู่ห่างจากบริเวณพิมพ์มากเกินไปสองเซนติเมตร ความสูงของสายพานลำเลียงต่ำกว่าจุดถ่ายโอนที่เหมาะสมอยู่ 15 มิลลิเมตร หรือระบบหมึกที่ปรับแต่งมาเพื่อช่วงความหนืดที่คลาดเคลื่อนเล็กน้อยจากสูตรสารเคลือบที่สายการผลิตนั้นได้รับรองไว้แล้ว ช่องว่างแต่ละช่องนี้ส่งผลให้ผู้ปฏิบัติงานต้องยอมประนีประนอมในทุกกะ โดยการปรับความเร็ว ปรับค่าตั้งต่างๆ หรือยอมรับอัตราของเสียที่อยู่ในระดับที่พอจะทนได้เท่านั้น เนื่องจากเครื่องจักรนั้นไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่องานเฉพาะนี้ตั้งแต่ต้น

เมื่อวัสดุพื้นผิวกำหนดโครงสร้างของเครื่องจักร

เครื่องพิมพ์มาตรฐานถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานกับวัสดุพิมพ์ (substrate) ที่มีลักษณะเฉพาะในขอบเขตแคบ ซึ่งโดยทั่วไปคือแผ่นแข็งเรียบหรือวัสดุแบบม้วนยืดหยุ่นที่มีความหนาอยู่ภายในช่วงที่กำหนดไว้ แต่ความเป็นจริงกลับซับซ้อนกว่านั้นมาก ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตที่พิมพ์ลงบนชิ้นส่วนยางซิลิโคนทรงกระบอกที่มีค่าความแข็ง 85 ตามเกณฑ์ Shore A จะมีข้อกำหนดที่แตกต่างโดยสิ้นเชิงจากโรงงานที่พิมพ์ลงบนแผ่นอลูมิเนียมเคลือบผิว ชิ้นส่วนยางซิลิโคนจะเปลี่ยนรูปภายใต้แรงกดของลูกกลิ้งจับ (nip pressure) ดังนั้นระบบลำเลียงจึงต้องหลีกเลี่ยงการใช้ลูกกลิ้งจับ (pinch rollers) ขณะที่แผ่นอลูมิเนียมเคลือบผิวนั้นจะเกิดรอยขีดข่วนหากโต๊ะป้อนวัสดุมีจุดที่มีแรงเสียดทานสูง เครื่องพิมพ์มาตรฐานที่จัดส่งออกมานั้นมีระบบป้อนวัสดุแบบทั่วไป ซึ่งไม่สามารถจัดการกับกรณีทั้งสองนี้ได้อย่างเหมาะสมที่สุด ในทางกลับกัน เครื่องพิมพ์ที่ปรับแต่งเฉพาะทางจะเริ่มต้นจากการวิเคราะห์วัสดุพิมพ์เป็นหลัก จากนั้นจึงออกแบบระบบจัดการชิ้นงาน ระยะห่างหัวพิมพ์ (printhead standoff) และการจัดวางระบบอบแห้ง (curing configuration) ให้สอดคล้องกับวัสดุที่ใช้งานจริงในสายการผลิตทุกวัน ความแตกต่างนี้ไม่ใช่เพียงแนวคิดเชิงทฤษฎีเท่านั้น บริษัทผู้ผลิตท่อยาทางการแพทย์แห่งหนึ่งในประเทศไอร์แลนด์ใช้เวลาถึงเจ็ดเดือนในการพยายามปรับแต่งเครื่องพิมพ์แบบ flatbed มาใช้งานกับส่วนของสายสวน (catheter) ที่ทำจากยางซิลิโคน ก่อนจะตัดสินใจสั่งซื้อเครื่องพิมพ์ที่ออกแบบเฉพาะทาง ซึ่งมีระบบลำเลียงแบบ vacuum mandrel และพื้นผิวสัมผัสที่มีค่าความแข็งต่ำ (low durometer) เครื่องพิมพ์ที่ปรับแต่งเฉพาะทางนี้สามารถเริ่มผลิตงานได้ภายในสามวันหลังติดตั้งเสร็จ

ค่าปรับจากการผสานรวมอินเทอร์เฟซทั่วไป

โรงงานส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้งานเครื่องพิมพ์แบบแยกเดี่ยว แต่เครื่องพิมพ์จะติดตั้งอยู่บนสายการผลิตพร้อมกับเครื่องบรรจุ (upstream fillers), เครื่องปิดฝา (cappers), ระบบตรวจสอบคุณภาพ (inspection systems) และเครื่องบรรจุกล่องหรือเครื่องจัดเรียงพาเลท (downstream cartoners or palletizers) เครื่องพิมพ์มาตรฐานมาพร้อมบล็อกอินพุต/เอาต์พุต (I/O) ทั่วไปและชุดโปรโตคอลการสื่อสารที่กำหนดตายตัวไว้แล้ว หากคอนโทรลเลอร์ของสายการผลิตในโรงงานใช้โปรโตคอล EtherCAT แต่เครื่องพิมพ์รองรับเฉพาะอินพุต/เอาต์พุตแบบแยก (discrete I/O) เท่านั้น การผสานรวมจะกลายเป็นกระบวนการที่ยุ่งเหยิง โดยต้องอาศัยตัวแปลงสัญญาณ ความล่าช้าของเวลา และตรรกะการแก้ไขปัญหาแบบฉุกเฉิน ซึ่งอาจก่อให้เกิดเงื่อนไขข้อผิดพลาดที่เข้าใจยาก เครื่องพิมพ์แบบปรับแต่งพิเศษจะถูกจัดส่งพร้อมสถาปัตยกรรมไฟฟ้าที่สอดคล้องกับระบบอัตโนมัติที่มีอยู่ในโรงงาน วิศวกรสามารถระบุโปรโตคอลฟิลด์บัส สัญญาณการประสานงาน (handshake signals) และลำดับความสำคัญของข้อผิดพลาด (fault hierarchy) ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ เพื่อให้เครื่องพิมพ์สามารถสื่อสารกับสายการผลิตได้อย่างเป็นธรรมชาติ ตารางด้านล่างแสดงปริมาณภาระในการผสานรวมสำหรับสายการผลิตทั่วไปที่มีระดับความซับซ้อนปานกลาง

จุดคับคั่นด้านความสามารถในการประมวลผลที่ข้อกำหนดมาตรฐานไม่ได้พิจารณา

ความเร็วที่ระบุไว้สำหรับเครื่องพิมพ์ ซึ่งระบุไว้บนแผ่นข้อมูลจำเพาะเป็นตารางเมตรต่อชั่วโมง นั้นเล่าเรื่องราวที่แทบจะไม่สอดคล้องกับสภาพการใช้งานจริงในโรงงานผลิต เลขนั้นสมมุติฐานไว้ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ เช่น ปริมาณพื้นที่ภาพที่ถูกพิมพ์ (image coverage) ความละเอียดเฉพาะ และโพรไฟล์การอบแห้งเฉพาะ หากเปลี่ยนเงื่อนไขใด ๆ เหล่านี้ อัตราการผลิตจริงจะเปลี่ยนแปลงไป บางครั้งอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมาก เครื่องพิมพ์มาตรฐานที่มีกำลังหลอด UV คงที่และอัตราความเร็วของคาร์ริจคงที่ จะบังคับให้ผู้ปฏิบัติงานอยู่ภายในขอบเขตการใช้งานที่แคบมาก ในทางกลับกัน เครื่องพิมพ์แบบกำหนดค่าพิเศษจะออกแบบระบบ UV ระบบจ่ายหมึก และระบบควบคุมการเคลื่อนที่ให้สอดคล้องกับโหมดการพิมพ์ที่งานนั้นต้องการโดยตรง ตัวอย่างเช่น หากผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์รายหนึ่งพิมพ์งาน 90 เปอร์เซ็นต์ของทั้งหมดที่ความละเอียด 600 × 600 dpi พร้อมชั้นสีขาวรองพื้นหนา เครื่องพิมพ์แบบกำหนดค่าพิเศษจะติดตั้งอาร์เรย์ UV ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและระบบจ่ายหมึกที่มีอัตราการไหลสูงขึ้นตั้งแต่วันแรก ในทางตรงข้าม เครื่องพิมพ์มาตรฐานจะบังคับให้ลดความเร็วลงเพื่อให้ได้การอบแห้งที่เพียงพอสำหรับชั้นสีขาวนั้น ส่งผลให้อัตราการผลิตจริงลดลงกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ หรือมากกว่านั้น เมื่อเทียบกับความเร็วที่ระบุไว้ในแผ่นข้อมูลจำเพาะ

การผูกมัดการใช้สินค้าสิ้นเปลืองที่ไม่มีใครเอ่ยถึง

เครื่องพิมพ์มาตรฐานมักจัดส่งพร้อมชุดหมึกที่แนะนำและรายการวัสดุสิ้นเปลืองที่ได้รับการรับรองอย่างจำกัด หากใช้วัสดุที่อยู่นอกเหนือรายการดังกล่าว ความกดดันต่อเงื่อนไขการรับประกันจะเพิ่มขึ้น การสนับสนุนทางเทคนิคจะลังเลมากขึ้น และประสิทธิภาพการทำงานจะไม่แน่นอน สิ่งนี้ก่อให้เกิดการพึ่งพาแหล่งเดียวสำหรับหมึก สารทำความสะอาด และอะไหล่สำรอง ซึ่งส่งผลให้อำนาจในการต่อรองลดลงเรื่อยๆ ข้อกำหนดเฉพาะของเครื่องพิมพ์ที่ปรับแต่งได้สามารถรวมโปรแกรมการรับรองหมึกซึ่งรับรองผู้จัดจำหน่ายหมึกที่ลูกค้าต้องการตั้งแต่ขั้นตอนการผลิต ทำให้ระบบมีความสามารถในการทำงานร่วมกันได้กับหมึกหลายยี่ห้อตั้งแต่ก่อนจัดส่งจริง บริษัทผู้ให้บริการบรรจุภัณฑ์แบบสัญญาขนาดใหญ่รายหนึ่งได้เจรจาให้ข้อกำหนดนี้รวมอยู่ในการสั่งซื้อเครื่องพิมพ์ที่ปรับแต่งตามความต้องการ และสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านหมึกได้ประมาณร้อยละ 22 ต่อปี โดยการรับรองแหล่งจัดหาหมึกเพิ่มเติมอีกหนึ่งแหล่งในขั้นตอนวิศวกรรม ซึ่งเป็นตัวเลือกที่เครื่องพิมพ์มาตรฐานไม่อนุญาตเนื่องจากรายการวัสดุที่ได้รับการรับรองมีความจำกัด

จุดที่เครื่องพิมพ์มาตรฐานมีข้อได้เปรียบจริง

การปรับแต่งไม่ได้เหนือกว่าแบบทั่วไปในทุกกรณี ซึ่งมีต้นทุนสูงกว่าในระยะเริ่มต้น ใช้เวลานานกว่าในการจัดส่ง และต้องการให้ผู้ซื้อมีความเข้าใจในกระบวนการของตนอย่างลึกซึ้งเพียงพอที่จะระบุข้อกำหนดได้อย่างแม่นยำ บริษัทที่สั่งซื้อเครื่องพิมพ์ดิจิทัลเครื่องแรก ซึ่งยังอยู่ในขั้นทดลองใช้วัสดุและแอปพลิเคชันต่าง ๆ อาจได้รับประโยชน์มากกว่าจากเครื่องมาตรฐานที่ให้ค่าอ้างอิงที่ชัดเจนสำหรับการเรียนรู้ นอกจากนี้ เครื่องพิมพ์มาตรฐานยังได้รับประโยชน์จากข้อมูลภาคสนามที่รวมศูนย์ คลังอะไหล่ที่ใช้ร่วมกันได้ และการตอบสนองทางเทคนิคที่รวดเร็วกว่า เนื่องจากทีมสนับสนุนสามารถจัดการกับการตั้งค่าที่เหมือนกันทั่วทั้งการติดตั้งหลายร้อยแห่ง การปรับแต่งจึงเหมาะสมเมื่อกระบวนการผลิตมีเสถียรภาพ วัสดุที่ใช้มีความแน่นอน ปริมาณงานเพียงพอที่จะคุ้มค่ากับการลงทุนด้านวิศวกรรม และต้นทุนที่เกิดจากการยอมรับข้อจำกัดของโซลูชันทั่วไปสะสมจนสูงกว่าค่าพรีเมียมสำหรับโซลูชันที่ออกแบบมาเฉพาะ

การตัดสินใจระหว่างระบบมาตรฐานกับระบบที่ออกแบบเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยน้อยกว่าตัวฮาร์ดแวร์เอง แต่ขึ้นอยู่กับว่าช่องว่างระหว่างเครื่องจักรกับการใช้งานจริงจะถูกชดเชยด้วยค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรม ของเสีย และประสิทธิภาพการผลิตที่ลดลงตลอดอายุการใช้งานของทรัพย์สินหรือไม่ โนวา อิงค์เจ็ต (Nova Inkjet) ดำเนินงานตามแบบจำลอง ‘กำหนดค่าตามคำสั่ง’ (configure to order) ซึ่งช่วยปิดช่องว่างนี้ โดยอนุญาตให้เลือกหน่วยพิมพ์ ระบบการบ่ม และระบบลำเลียงที่สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมการผลิต โดยไม่จำเป็นต้องเริ่มต้นจากศูนย์ทุกครั้ง