Индустриални принтери

МашиниВъв ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 5/2021 • 30.07.2021

  • Цифровият печат бързо става атрактивен сред предприятията в различни браншове благодарение на опциите за персонализиране на продукти в малки и дори единични партиди

  • Машините за ситопечат се славят като гъвкави системи, подходящи за работа с широк набор от повърхности, включително керамика, текстил, дървесина, хартия, метал, стъкло, пластмаса и др.

  • Термотрансферните принтери се използват за нанасяне на релефни надписи и изображения, като представляват по-икономична алтернатива на UV печата и щамповането

 

В категорията на индустриалните принтери попадат широк асортимент от промишлени системи за кодиране, маркиране и печатане, които намират приложения в различни отрасли – ХВП, производството на напитки и кабели, фармацевтичната, козметичната, автомобилната, опаковъчната индустрия и др. Съгласно общоприетата дефиниция, индустриалният печат се отличава от останалите типове (например от рекламния) по това, че първичната му функция не е да носи промоционално послание.

Принтирането в промишлеността обикновено е част от производствения процес на дадено изделие, като му придава специфична функция, добавя специален маркер за идентификация или подобрява външния му вид съгласно зададените продуктови параметри. Чрез различни технологии върху изделието може да се отпечатат монохромни или цветни образи – лога, търговски марки, цифрово-буквени, матрични кодове или други носители на информация. На маркиране подлежат всякакви индустриални изделия – от най-миниатюрните компоненти на даден продукт до цели системи. Основните изисквания към отпечатаните маркировки са да бъдат висококачествени (с подходяща резолюция, особено върху миниатюрни повърхности), ясни, четливи, трайни и издръжливи на различни въздействия от околната среда. Не на последно място – те трябва да позволяват икономично и ефективно депозиране върху широк набор от обекти, форми и повърхности.

Макар голяма част от продуктите на индустриалния печат – самозалепващи етикети, баркодове, надписи, изображения и други специфични типове символики, да се нанасят с помощта на мастило, коректно е в сегмента да се включат всички машини и системи, които отлагат някакъв вид функционален флуид върху субстрат. В този смисъл към тях се причисляват и системите за производство на електронни изделия като печатни платки, сензорни екрани, RFID тагове, интелигентни опаковки и т. н.


Развитие на технологиите

Индустриалното принтиране далеч не е ново приложение. Дълго преди възникването на дигиталния печат богат набор от аналогови методи като офсет, гравюра, флексография и ситопечат се използват в масовото производство за нанасяне на маркировки върху огромно разнообразие от материали – хартия, картон, винил, фолио, пластмаса, найлон, текстил, кожа, керамика, подови настилки, ламинирани повърхности, стъкло, дърво, електронни платки, първични и вторични опаковки и дори някои биомедицински материали. Изборът на система зависи от множество фактори, сред които скорост, производителност, качество и разделителна способност, ширина и височина на печатното поле, цена и разход на консумативи, монохромен или цветен печат, тип и специфики на маркираната повърхност (попиваща, полу- или непопиваща), обем на партидата и т. н. На пазара са достъпни различни варианти в зависимост от приложението – компактни, мобилни, портативни, настолни и големи стационарни конфигурации. В зависимост от работната среда те разполагат с различен клас на защита, като предназначените за по-агресивни условия модели са с подсилени индустриални корпуси и висока устойчивост на влага, запрашаване, вибрации и т. н.

С помощта на различни печатащи глави и високоскоростни контролери съвременните системи осигуряват богата функционалност и възможност за интелигентно управление на процеса, например автоматичен мониторинг на вида и нивото на мастилото. Възможен е печат на етикети, баркодове и други файлове директно от популярни програми като MS Word и Excell, както и от специализиран софтуер за промишлено принтиране.

Мастиленоструйните принтери са сред най-популярните решения за промишлен печат. На теория (макар и не при всички модели) те използват безконтактен метод за депозиране, който е сравнително универсален и позволява нанасяне на мастила с разнороден химичен състав (голяма част са на водна основа) върху почти всякакви повърхности в изключително широк диапазон от мащаби.

Цифровият печат пък бързо става атрактивен сред предприятията в различни браншове благодарение на опциите за персонализиране на продукти в малки и дори единични партиди, както и на възможностите за интелигентно управление и тясно интегриране на принтирането в цялостни платформи за дигитално производство в синхрон с принципите на четвъртата индустриална революция.

Широко разпространени са специализираните преносими, настолни или индустриални баркод принтери, приложими в складове, логистични центрове и опаковъчни цехове, които обикновено са базирани на термотрансферна или термодиректна технология за печат.

Все по-популярни стават безжичните принтери, при които информацията се подава към системата например чрез WiFi, което елиминира едно от водещите ограничения при промишленото оборудване – дължината на кабелите. В допълнение, безжичната връзка позволява на повече от едно крайни/компютърни устройства да използват един и същи принтер без нужда от преконфигуриране.

3D принтерите и адитивното производство определено са сред най-бързо набиращите скорост технологии на Industry 4.0. Те също спадат към категорията индустриално принтиране, но в тази статия ще отделим по-подробно внимание на останалите типове промишлени системи, използвани за депозиране на функционален флуид върху субстрат и на техните особености, предимства и приложения.


Цифрови, мастиленоструйни и електростатични принтери

Дигиталните принтери се радват на все по-голяма популярност с висококачествените и кристално ясни цветни изображения, които са в състояние да отпечатват. Те са подходящи за изделия в малки и средни серии и се отличават с висока производителност, отлична разходна ефективност, бързодействие и все по-достъпни цени.

При съвременните мастиленоструйни принтери се отпечатва цветно цифрово изображение посредством впръскване на миниатюрни капчици мастило върху хартия, пластмаса или друга основа. Сегментът обхваща широка гама от конфигурации с различна функционалност – от компактни базови модели за малки производствени приложения до скъпи и едрогабаритни високотехнологични машини, използвани в мащабни производства. В сравнение с голяма част от останалите типове индустриални принтери, мастиленоструйните системи изискват сравнително по-ниска инвестиция и позволяват лесна експлоатация. В допълнение те не изискват време за загряване и могат да стартират незабавно, а са и значително по-тихи от други машини за промишлен печат.

Електростатичните принтери използват електростатични сили, чрез които директно нанасят образ върху хартия или друг субстрат посредством течно или сухо/прахообразно мастило. Сред предимствата им са високата скорост на работа и отличната разходна ефективност, а най-подходящи задачи за тях са дребни до средни приложения в сферата на промишления печат. Един и същи проект може да бъде изпълняван за изключително дълги периоди от време, без да има нужда от каквито и било промени или пренастройки на принтерите. Електростатичните системи са сравнително евтини, надеждни и осигуряват печат с високо качество и резолюция.


Оборудване за ситопечат, щамповане и флексография

Машините за ситопечат се славят като гъвкави системи, подходящи за работа с широк набор от повърхности, включително керамика, текстил, дървесина, хартия, метал, стъкло, пластмаса и др., както и с обекти с разнообразни форми, размери и плътност. Принтерите от този сегмент разполагат с възможности да придават специални ефекти на отпечатания образ, които са непостижими посредством други методи. Изображенията могат да бъдат цветни и с висока острота, а за отпечатването им се използват шаблони. Ситопечатът е икономичен и ефективен метод за производство на различни табелки, етикети, знаци, постери и други подобни артикули в големи обеми.

Машините за щамповане или релефоване се използват в индустриалния печат за фино нанасяне на различни изображения и маркировки на богат набор от продукти. Върху субстрата (хартия, метал, алуминиево фолио, текстил и т. н.) може да бъде депозирано и триизмерно изображение или да бъде придаден такъв ефект на стандартен образ.

Флексографията е съвременният вариант на топографската печатарска машина. Първоначално проектирани за печат изключително върху картон и велпапе, флексографските системи днес намират широко приложение в опаковъчната промишленост. Те гарантират прецизен, висококачествен и ясен печат върху широк набор от абсорбиращи или неабсорбиращи субстрати, използвани в тази индустрия – картон, фолиа, филми, многослойни торби, тишу хартии, опаковки за течности и т. н. Техни предимства са лесната експлоатация и широкият набор от консумативи, с които работят – бързосъхнещи мастила, продукти на водна основа или на основата на разтворители, UV и ЕВ мастила и др. Печатните форми най-често са изработени от гума, полимер или еластомер. Методът осигурява рентабилно производство с висока скорост, включително на големи серии и непрекъснати дизайни.


Други технологии на пазара

Типографските машини широко се използват в индустриалния печат за изработване на копия на дадени изображения чрез повторяемо осъществяване на директен контакт между омастилена издадена повърхност и ролки/валяци или листове. Субстанциите, използвани за типографски печат, са подобни на тези в литографията, включително фиксиращи агенти, покрития, мастила, както и промиващи химикали за ролките и печатните платна. Фотополимерните печатни форми са технологията, която пренася този сравнително архаичен метод в модерната промишленост.

Офсетните принтери са предпочитано решение за редица индустриални приложения, тъй като осигуряват отлично съотношение между качество, разходи за консумативи и производителност. Днес офсетният печат е водещ избор за мащабни комерсиални проекти с големи обеми на продукцията въпреки сравнително високата първоначална инвестиция за необходимото оборудване. В дългосрочен план процесът се доказва като икономически рентабилен и гарантира ярки висококачествени изображения с висока острота.

Лазерните принтери са водеща технология в потребителския сегмент, като намират широко приложение и в индустриалния печат. Противно на популярното схващане, те не използват лазери, а статично електричество, за да отпечатат желаната маркировка. Сред предимствата им е високата скорост на работа в съчетание с отлично качество на образа. Други популярни типове принтери с приложения в сферата на промишления печат са машините за термотрансфер, тампонен печат и ротогравюра.

Термотрансферните принтери се използват за нанасяне на релефни надписи и изображения, като представляват по-икономична алтернатива на UV печата и щамповането. Тампонният печат пък е тип офсетна технология, която гарантира бързина, гъвкавост и висока разделителна способност на изображенията. Подходяща е за принтиране на триизмерни обекти и други маркировки и символики върху гума, керамика, метал и пластмаса. Скоростта и качеството зависят от дебелината на материала, типа мастило и работните условия. Популярни в опаковъчната промишленост са и машините за ротогравюра, които използват бързосъхнещи мастила за принтиране в големи серии.





ЕКСКЛУЗИВНО

Top