Чому циліндрична струминна друкарська технологія швидша за традиційний трафаретний друк для пляшок?

Проблема обертання, яку вирішив струминний друк на циліндричних поверхнях

Пляшки мають круглу форму, а круглі об’єкти не люблять залишатися нерухомими. Традиційне трафаретне друкування на циліндричних контейнерах ґрунтується на використанні вигнутого трафарету, який рухається по поверхні пляшки, тоді як нерухомий ракель протискує фарбу крізь сітку. Пляшка повинна обертатися у повному синхронізованому режимі з кареткою трафарету; інакше зображення буде розмазаним, втратить точність регістрування або зміститься з центру. Цей механічний «танець» встановлює жорстке обмеження щодо швидкості. Кожна станція друкування одного кольору в трафаретній лінії потребує окремого кулачка для обертання, окремого профілю тиску ракеля та окремої регулювальної системи для точного регістрування. Циліндричний струминний друк змінює всі правила. Пляшка обертається під нерухомим масивом друкарських голівок, які викидають краплі фарби за гелікоподібним (спіральним) малюнком, огортаючи зображенням всю окружність без будь-якого фізичного контакту між друкарським механізмом та матеріалом. Підприємство з контрактного упакування напоїв у Польщі замінило шестикольорову трафаретну лінію на циліндричну струминну систему й збільшило пропускну здатність «вузького місця» з 38 до понад 90 пляшок на хвилину — просто тому, що струминна система не зупиняється між кольорами й не потребує повторної калібрування тиску ракеля при зміні вологості під час вечірньої зміни.

Чому механічна реєстрація стає «гальмом» швидкості

Багатокольоровий трафаретний друк на пляшках вимагає механічної реєстрації на кожній станції. Кожен трафарет має бути вирівняним щодо попереднього кольору з точністю до частки міліметра, а це вирівнювання зміщується по мірі нагріву оснастки, зношення ракелей та зміни діаметра пляшок від партії до партії. Оператори витрачають перші 20 хвилин зміни на налаштування реєстрації: вони коригують мікрорегулювальні пристрої під час роботи лінії, що призводить до відходів. Циліндричний струминний друк повністю усуває поняття реєстрації між станціями, оскільки всі кольори друкуються за один прохід під одним блоком друкарських головок. Взаємне розташування кольорів визначається цифровим файлом, а енкодер принтера відстежує кут обертання пляшки з точністю менше ніж один градус. Перехід від чотириколірного процесу до одного кольору (spot-кольору) у режимі реального часу здійснюється за допомогою програмного перемикача, а не заміною трафаретів і 30-хвилинним циклом промивання. У таблиці нижче наведено фактори, що сповільнюють роботу й відрізняють ці дві технології.

Фізика передачі фарби на викривлену поверхню

Передача фарби для трафаретного друку на циліндричну поверхню здійснюється за рахунок зсуву. Ракельний ніж притискає сітку до пляшкі, і фарба зсувається крізь відкриті клітинки шаблону під час обертання пляшкі. Швидкість цього обертання безпосередньо впливає на товщину плівки фарби та чіткість контурів зображення. Якщо обертати занадто швидко, плівка фарби стає надто тонкою, що призводить до блідого, розмитого друку. Якщо обертати занадто повільно, фарба переливається, спричиняючи розмиття дрібних деталей. Знайти й підтримувати цю «золоту середину» протягом усього виробничого змінного циклу вимагає постійного контролю. У циліндричному струминному друці немає такої залежності від швидкості зсуву. Кожна крапля викидається незалежно зі швидкістю від 6 до 10 метрів за секунду й потрапляє на поверхню пляшкі з контролюваним розподілом, який залежить від складу фарби та енергії поверхні матеріалу, а не від швидкості обертання пляшкі. У системі струминного друку швидкість обертання пляшкі визначає продуктивність, а не якість друку, тому оператори можуть збільшувати її до механічних меж системи транспортування без погіршення якості зображення.

Однопрохідна багатокольорова друкована система змінює економіку виробництва

Шестикольорова трафаретна лінія займає значну площу підлоги. Кожна станція потребує пристрою для полімеризації поверхні (поліетиленового або коронного), каретки для трафарету, скребка, УФ-або гарячого повітряного блоку затвердження та механізму передачі для переміщення пляшок із однієї станції на іншу. Такий ланцюг обладнання вимагає технічного обслуговування кожної його ланки. Система циліндричного струменевого друку об’єднує всі шість кольорів у єдиний друковий модуль із одним УФ-блоком затвердження, розташованим безпосередньо після друкової зони. Фізична площа, яку займає обладнання, скорочується приблизно на 60 % у типовій установці, а кількість споживаних зносостійких деталей зменшується з десятків до кількох — переважно друкових головок та УФ-світлодіодних модулів. Для середнього виробника косметичних пляшок скорочення площі дозволило розмістити дві струменеві лінії там, де раніше була лише одна трафаретна лінія, ефективно подвоївши потужність без розширення виробничих приміщень.

Коли короткі тиражі роблять трафаретний друк надто дорогим

Економіка трафаретного друку вигідна при великих тиражах. Вартість виготовлення, нанесення світлочутливого шару, експонування та відновлення набору трафаретів розподіляється на десятки тисяч пляшок. При тиражах нижче певної кількості вартість трафаретів на одну пляшку стає надмірно високою. Регіональний виробник ремісничих напоїв, який замовляє 2 000 пляшок сезонної мітки, стикається з неприємним вибором: сплатити високу плату за підготовку трафаретів або прийняти високу собівартість одиниці продукції. Циліндричний струминний друк не потребує трафаретів, пластин і спеціального інструментарію. Той самий принтер, що у понеділок друкує партію з 50 000 пляшок, у вівторок може перейти до обмеженого тиражу з 500 пляшок лише змінивши файл і швидко перевіривши колірний профіль. Така гнучкість дозволяє брендам тестувати нові дизайни етикеток на ринку, не роблячи інвестицій у виготовлення інструментарію — можливість, яку трафаретний друк просто не був призначений забезпечувати.

Обмеження, які чесні виробничі команди визнають

Струминний друк на циліндричних поверхнях не завжди швидший. Для тиражів понад приблизно 200 000 пляшок одного артикула добре налаштована високошвидкісна трафаретна лінія з автоматичною реєстрацією може досягти такої самої продуктивності, що й струминний друк, або навіть перевершити її, оскільки амортизаційні витрати на підготовку наближаються до нуля, а механічні швидкості вирівнюються. Для струминного друку також потрібне контрольоване середовище, чисте й сухе стиснене повітря та стабільна температура навколишнього середовища, щоб забезпечити стабільну роботу сопел друкуючої головки. Деякі форми пляшок, зокрема ті, що мають різкі конусні переходи або високотекстуровані поверхні, ускладнюють досягнення необхідної відстані друку струминним методом і вимагають креативних рішень щодо обробки деталей, що знову ускладнює систему. Крім того, УФ-струминні фарби для циліндричних застосувань, хоча й швидко вдосконалюються, досі коштують дорожче на мілілітр порівняно з масовими розчинниками на основі трафаретних фарб — цей фактор має значення, коли площа друку на одну пляшку велика.

Циліндричний струминний друк перемагає у справі швидкості в широкому середньому сегменті друку на пляшках — для коротких і середніх тиражів, частих змін завдань та багатоасортиментних середовищ, де механічна реєстрація забирає більше часу, ніж сам процес друку. Інженери Nova Inkjet розробляють свої циліндричні друкарські системи з урахуванням цієї оперативної реальності, роблячи акцент на швидкій заміні завдань та стабільній реєстрації на основі енкодерів, щоб пляшки рухалися без простою.