Endüstriyel mürekkep püskürtmeli yazıcıların temassız baskı özelliğinin büyük bir avantaj olması neden olur?

Bir fırça kullanmadan baskı yapmanın fiziksel prensipleri

Endüstriyel mürekkep püskürtmeli yazıcılar, mühendislerin 'darbesiz baskı' olarak adlandırdığı bir kategoriye aittir; ancak bu terimin pratik anlamı, yalnızca bir darbe plakasının olmamasından çok daha derin bir anlam taşır. Kalıp baskı veya sıcak damgalama gibi temas tabanlı bir sistemde, mürekkep veya folyo, bir fiziksel taşıyıcı aracılığıyla doğrudan parçaya aktarılır. Bu aktarım, baskı için basınç, hassas hizalama ve deformasyona uğramadan geri itilebilecek kadar sert bir yüzey gerektirir. Mürekkep püskürtmeli baskı ise bu değişkenlerin tamamını ortadan kaldırır. Piezoelektrik bir yazıcı kafası, genellikle bir ila üç milimetre olan kontrollü bir aralık üzerinden pikolitre cinsinden ölçülen damlacıkları püskürtür. Yüzeye dokunan tek şey bu damlacıktır. Hiçbir şey yüzeyi sıkıştırmaz, hiçbir şey nemli mürekkebi smirler (sürer) ve hiçbir şey tekrarlayan mekanik temas nedeniyle aşınmaz. Minnesota'da bir tıbbi cihaz üreticisi, polipropilen şişe kapaklarının üzerine işaretleme yapmak amacıyla kalıp baskıyı mürekkep püskürtmeli baskıya geçtiğinde bu farkı keşfetmiştir. Hafif kabartılı kapaklar üzerinde birkaç bin çevrimden sonra kalıp baskıta kullanılan silikon kalıplar deformasyona uğrayarak baskıda giderek artan bozulmalara neden olmuştu. Mürekkep püskürtmeli baskı hattı ise ilk yazıcı kafasının değiştirilmesine kadar sekiz milyon kapak basmıştır.

Basınç Altında Gerileyen Yüzeylere Baskı

Bazı malzemeler, mekanik teması kabul etmeyi açıkça reddeder. İnce cidarlı üfleme ile şekillendirilmiş şişeler, esnek torbalar, köpük kartonlar ve kürleşmemiş kompozit levhalar hepsi ortak bir özelliğe sahiptir: baskı plakası yüzeye bastığında şekil değiştirir veya ezilir. Bir temaslı baskı makinesi bu sorunu yumuşak pedler, daha düşük baskı ayarları veya karmaşık destek aparatları ile telafi etmek zorundadır; ancak bunların her biri kendi hizalama kaymalarını ve üretim yavaşlamasını beraberinde getirir. Temassız mürekkep püskürtmeli baskı ise bu sorunu tamamen aşar. Yazıcı başı yüzeyin topoğrafyasını okur, kapalı çevrim geri bildirimi aracılığıyla püskürtme desenini ayarlar ve parçaya hiçbir şekilde dokunmadan mürekkebi yerleştirir. Tayland’daki bir elektronik ambalaj tesisinde, anti-statik baloncuklu ambalaj kağıdına doğrudan mürekkep püskürtmeli kodlama uygulanmaktadır ve tek bir hücre patlamamaktadır. Aynı işlemi sıcak damga kodlayıcı ile denerseniz, üretim bandının ilk metresinde ambalaj kağıdı tamamen tahrip olur.

Hiç Düşünmediğiniz Nemli Mürekkebin Avantajı

Temaslı baskıta garip bir ironi vardır. Bir ped ya da ekran, önceki istasyondan gelen ıslak mürekkep katmanına dokunduğu anda baskı ya lekelenir ya da kontaminasyon alır ve bu kontaminasyon bir sonraki parçaya aktarılır. Bu durum üretim hatlarının, ıslak baskılardan bir sonraki işlemi fiziksel olarak ayırmak amacıyla kurutma tüneleri, zorlanmış hava bölgeleri veya pim zincirleri gibi çözümler entegre etmesini zorunlu kılar. Temassız inkjet baskı, taze basılan yüzeyle herhangi bir ara temas olmadan tek geçişte ya da ardışık geçişlerde çoklu renkleri basabilir. Yazıcı kafasının hemen arkasında yer alan UV LED kurutma sistemi, bir sonraki renk atışı gerçekleşmeden önce her katmanı sabitler. Sonuç olarak, “ıslak üzerine kuru” bir baskı sırası elde edilir ve bu da ara istasyon kurutmasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Kuzey İtalya’daki bir etiket dönüştürücü için tek geçişli UV inkjet hattına geçiş, üç adet sıcak hava kurutma ünitesinin tesiste kaldırılmasını ve 18 metrekarelik üretim alanının geri kazanılmasını sağlamıştır.

Baş ile parça arasındaki mesafenin bir özellik olması nedeni

Yazıcı kafasının ve baskı yüzeyinin birbirine olan mesafesi, genellikle önemsiz bir tasarım sınırı olarak kabul edilir. Ancak uygulamada bu mesafe, yüksek çeşitlilikli üretim için en güçlü destekleyici unsurlardan biridir. Bu boşluk, yüzey dokusu, bükülme ve boyutsal değişkenlik gibi etkenleri karşılar; bu etkenler temaslı bir yazıcıyı yeniden kalibre etmek amacıyla çevrimdışı bırakmaya zorlardı. Seramik karoların dekorasyon hattı bunun net bir örneğidir. Fırında pişirilen karolar, 300 milimetrekarelik uzunlukta en fazla 1,5 milimetrelik düzlemsellik farkı gösterebilir. Bu karolar üzerinde çalışan bir fırça (screen) baskı makinesi, her parti değişikliğinde bir fırça basıncı ayarı gerektirir; ancak yine de büyük formatlı karoların kenarlarında baskı örtüsü kaybolur çünkü örgü, içbükey merkeze tam olarak temas edemez. İki milimetrelik bir mesafeyle çalışan bir mürekkep püskürtmeli sistem ise aynı karoyu sıfır kurulum değişikliğiyle ve kenardan kenara tutarlı yoğunlukla basar. Aşağıdaki tablo, bu mesafenin tipik üretim metriklerinde nasıl işlevsel farklılıklara yol açtığını göstermektedir.

Kırılgan Ürünler Yüksek Hızlı Hatlarla Karşılaştığında

Yüksek hızda çalışan üretim hatları, fiziksel temasın sonuçlarını artırır. Dakikada 400 adet ürün işleyen bir cam flakon hattı, her şişeyi yönlendiricilerle, yıldız tekerleklere ve yol boyunca bulunan herhangi bir baskı mekanizmasıyla mikro çarpışmalara maruz bırakır. Bu zincire temaslı baskı eklemek, basınç ne kadar hafif olursa olsun ince duvarlarda gerilimi yoğunlaştıran başka bir darbe noktasına yol açar. Temassız mürekkep püskürtmeli baskı ise bu gerilim yoğunlaşmasını ortadan kaldırır. Yazıcı başlığı konveyörün üzerinde yer alır ve aşağı doğru ateşlenerek ürün üzerine hiçbir yanal kuvvet uygulamaz. Bu durum, çatlamış bir flakonun tüm tepsinin karantinaya alınmasına neden olduğu ilaç ambalajı alanında özellikle önemlidir. Parenteral İlaçlar Derneği’nden alınan verilere göre, steril doldurma ortamlarında üretim hattı reddi oranlarının yaklaşık %3’ü, taşıma ve baskı ekipmanlarına bağlı konteyner bütünlüğü arızalarından kaynaklanmaktadır. Mürekkep püskürtmeli baskı bu arızaların tamamını çözmez ancak baskı istasyonunu bu sorunlara katkıda bulunan bir faktör olarak ortadan kaldırır.

Düz Parçaların Ötesine ve Üçüncü Boyuta Geçiş

İnkjet yönteminin temas gerektirmeyen doğası, temaslı yöntemlerin ulaşmakta zorlandığı geometrileri de açar. İçbükey bir kalıp, gömülü bir kanal ya da bir kapak iç yüzeyi gibi alanlara, yazıcı kafasının boşluğa doğru yönlenmesi koşuluyla inkjet ile işaretleme yapılabilir. Tampon baskı bazı bu şekilleri özel biçimli tamponlarla gerçekleştirebilir; ancak her yeni geometri için yeni bir tampon gerekir ve tampon aşınması zaman içinde aktarım özelliklerini değiştirir. Çok eksenli robotlar veya galvo kontrollü ışın yönlendirme sistemleriyle donatılmış endüstriyel inkjet sistemleri, hiçbir tamponun fiziksel olarak giremediği çukurlara baskı yapabilir. Bir Avrupa otomotiv anahtarı üreticisi, kancalı inkjet sistemiyle hafif buton çukurlarının içine net ve yüksek kontrastlı işaretlemeler basmaktadır. Önceki tampon baskı sürecinde günlük tampon değişimi ve sürekli yoğunluk kontrolü gerekmekteydi. Inkjet üretim hattı iki haftada bir bakım planlanmak üzere üç vardiyada çalışmaktadır.

Temassız baskı, her sorunun çözümü değildir. Düşük enerjili plastiklerde yüzey tedavisine olan ihtiyacı ortadan kaldırmaz ve nozul plakasında toz birikimini önlemek için yazıcı başlığı etrafında temiz bir ortam gerektirir. Ancak bu teknik, yazıcı ile ürün arasında temelde farklı bir ilişki kurar; yani makine, parçayı kendi standartlarına uydurmaya çalışmak yerine parçaya uyarlanır. Nova Inkjet, bu ilkeye dayalı olarak inkjet platformlarını geliştirir ve üretim hızları ile malzeme türleri aralığında boşluk avantajını en üst düzeye çıkarmak amacıyla baskı motoru entegrasyonunu ve malzeme taşıma sistemlerini mühendislikle tasarlar.