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Jul 13, 2023

Innovationen im Digitaldruck

Auf der ITMA 2019 wurden die neuesten Innovationen im Digitaldruck von frühen Innovatoren und Neulingen auf dem Markt präsentiert. Von Dr. Lisa P. Chapman, Technische Redakteurin. Erstmals auf der ITMA 1991 vorgestellt: Textil-Tintenstrahl

Auf der ITMA 2019 wurden die neuesten Innovationen im Digitaldruck von frühen Innovatoren und Neulingen auf dem Markt präsentiert.

Von Dr. Lisa P. Chapman, Technische Redakteurin

Textil-Tintenstrahldrucker, die erstmals auf der ITMA 1991 vorgestellt wurden, waren ein neuartiges Färbeverfahren, das aufgrund der niedrigen Produktionsgeschwindigkeit von 10 Metern pro Stunde (m/h) für Muster und hochwertige Kleinauflagen vermarktet wurde. Auf der ITMA 2019, fast 30 Jahre nach der ersten Präsentation dieser Technologie, erreichten Textil-Tintenstrahldrucker Geschwindigkeiten von 90 Metern pro Minute (m/min), wodurch diese Technologie nun im Vergleich zum Rotationssiebdruck stark konkurrenzfähig ist.

Da die Geschwindigkeiten denen von Rotationsdruckern entsprechen und diese teilweise sogar übertreffen, bietet der Textil-Tintenstrahldruck einen Wettbewerbsvorteil, da er den Siebvorbereitungsprozess überflüssig macht und die Möglichkeit bietet, Druckinformationen bis zur Produktion in einem digitalen Format aufzubewahren. Durch den Wegfall des Siebs und das Aufspritzen des Farbstoffs ermöglicht der Tintenstrahldruck eine größere Flexibilität bei der Größe der Druckwiederholungen, ermöglicht eine Erhöhung der Anzahl der Farben ohne steigende Kosten, bietet die Möglichkeit für feinere Liniendetails und reduziert den Wasser- und Energieverbrauch. Die feinen Liniendetails und die erhöhte Anzahl an Farben können ein nahezu fotografisches Bild auf dem Textilsubstrat erzeugen; Durch die Eliminierung von Wiederholungsgrößen kann der Druckdesigner einen Druck innerhalb des Maßstabs, der Form und der optimalen Position des Textilprodukts konstruieren und so neue Produktkategorien ermöglichen. Der digitale Charakter des Tintenstrahldrucks treibt diese Technologie jedoch voran, da Hersteller nach Möglichkeiten suchen, Produkte schneller auf den Markt zu bringen, um schnell auf die Verbrauchernachfrage reagieren zu können.

Der Anstieg der Geschwindigkeiten von Tintenstrahldruckern wird auf Änderungen in der Konfiguration des Druckkopfsystems zurückgeführt, die eine Vergrößerung der Düsen ermöglichten. Bei Scan-Druckern wird der Druckkopfschlitten über das Substrat hin- und herbewegt. Obwohl deutlich schneller als bei seiner Einführung, liegt die Obergrenze von Scandruckern typischerweise bei etwa 300 m/h, mit Ausnahme des Mini Lario – hergestellt von der in Italien ansässigen MS Printing Solutions Srl – der bis zu 600 m/h drucken kann. H. Single-Pass-Drucker drucken mit deutlich höheren Geschwindigkeiten, da das Druckkopfsystem so angeordnet ist, dass der Stoff unter einer festen Druckeinheit hindurchgeführt wird und sich der Stoff mit konstanter Geschwindigkeit unter den Druckbalken bewegt, um das Druckbild über die gesamte Breite des Druckers aufzubauen Substrat um einen Strich oder Durchlauf des vertikalen Bildes. Beim Single-Pass-Druck spritzt jede Druckkopfstation eine Farbe Cyan, Magenta, Gelb oder Schwarz (CMYK) aus, mit der Möglichkeit, bis zu vier zusätzliche Stationen mit Farben wie Blau, Grün, Violett, Grau, Rot oder Orange hinzuzufügen . Der Platzbedarf von Single-Pass-Druckern ist erheblich größer als der von Scanmodus-Druckern, die Geschwindigkeit von Single-Pass-Druckern rechtfertigt jedoch häufig die große Fläche.

Auf der ITMA 2019 wurden fünf Single-Pass-Drucker ausgestellt. Heute sind weltweit Dutzende installiert. Das in Italien ansässige Unternehmen EFI Reggiani – ein Geschäftsbereich von Electronics For Imaging (EFI) Inc., Fremont, Kalifornien – stellte den neuesten Single-Pass-Drucker vor, den 1,8 Meter breiten Reggiani BOLT, der Druckgeschwindigkeiten von 90 m/min erreichen kann eine Auflösung von 600 x 600 Punkten pro Zoll (dpi). Der Druckkopf ermöglicht variable Tropfengrößen im Bereich von 5 bis 30 Pikoliter (pL). Ein innovatives, optionales Feature des Bolt-Druckers besteht darin, dass eine oder mehrere integrierte analoge Druckstationen integriert werden können, die für Spezialeffekte wie ein metallisches Pigment oder als Vorbehandlungsgerät verwendet werden können.

Der Bolt-Drucker ist der fünfte Single-Pass-Drucker, der auf der ITMA gezeigt wird, vier davon wurden bereits auf der ITMA 2015 erstmals vorgestellt. Die vier anderen Single-Pass-Drucker sind Lario von MS Printing Solutions, Japan, und Konica Minoltas Nassenger SP-1 aus den Niederlanden. Pike von SPGPrints und Vega One von Atexco aus China. Auf der ITMA wurden auch Informationen zu einem Six-Single-Pass-Drucker des in der Schweiz ansässigen Unternehmens Mouvent bereitgestellt, dessen Name noch festgelegt werden muss. Der Drucker wurde jedoch nicht ausgestellt und ist noch nicht im Handel erhältlich.

MS Printing Solutions, ein Unternehmen aus Dover, hat weltweit 27 Larios installiert; 24 davon werden hauptsächlich für den Direktdruck auf Stoff verwendet, zwei für die Textilsublimation und eine für eine nichttextile Anwendung (siehe Tabelle 1). Der Lario verfügt über Produktionsdruckgeschwindigkeiten von 75 m/min für Textilsubstrate – was 20.000 bis 80.000 Meter bedruckten Stoff pro Tag ermöglicht – und 120 m/min für den Papierdruck. Auf der ITMA zeigte MS eine innovative Inline-Vorbehandlungsmethode für reaktive Tinten, die darin bestand, einen Schaum auf das Band unter dem Stoff zu legen und dann Druck auf die Oberseite des Stoffes auszuüben, um das Eindringen der Vorbehandlung zu erzwingen.

Der Nassenger SP-1 von Konica Minolta verfügt über insgesamt 1.024 Kanalköpfe mit unabhängigem Antrieb und variablen Tropfengrößen von 6–30 pL. Das Unternehmen hat einen eigenen Druckkopf entwickelt, der eine flexible Tinteneinstellung ermöglicht, sodass dunkle und helle Farben während des Druckvorgangs kombiniert werden können. Der Drucker kann für bis zu neun Farben konfiguriert werden und ermöglicht die Verwendung von Reaktiv-, Dispersions- oder Säurefarbstoffen.

Der Nassenger SP-1 druckt hochauflösende Drucke mit recht guter Tintendurchdringung von der Vorderseite bis zur Rückseite des Stoffes. Eine weitere bemerkenswerte Funktion dieses Druckers ist eine automatische Druckkopfreinigung und ein System zur Erkennung leerer Düsen, um eine stabile Produktion und kürzere Ausfallzeiten aufrechtzuerhalten. Um die Ausfallzeiten des Druckers noch weiter zu verkürzen, ist der Nassenger SP-1 mit einer Stofffaltenerkennungsfunktion und konkaven Druckkopfdüsenoberflächen ausgestattet, um Transportprobleme zu vermeiden. Der Nassenger SP-1 kann Druckgeschwindigkeiten von 60 m/min erreichen.

Der Pike-Drucker von SPG Prints verfügt je nach gewünschter Druckqualität über Druckgeschwindigkeiten von 40 bis 90 m/h. Der Pike verwendet Samba-Druckköpfe von Fujifilm Dimatix Inc. mit Sitz in Santa Clara, Kalifornien, die über ein umlaufendes Tintenkanalsystem verfügen, das ein Verstopfen der Tinte verhindert. Darüber hinaus behält der Druckkopf während der gesamten Dauer des Druckvorgangs seine thermische Stabilität bei. Aufgrund dieser robusten Bauweise gewährt SPG eine Garantie von 18 Monaten auf die Druckköpfe. Ein einzigartiges Merkmal des Pike ist, dass er die Archer®-Technologie verwendet, bei der die Kopfdruckplatten 3 bis 6 Millimeter (mm) vom Substrat entfernt positioniert werden können, was das Risiko eines Kopfaufpralls erheblich verringert. Typischerweise werden Druckköpfe 2 bis 3 mm über dem Substrat positioniert, was eine Gefahr für den Druckkopf darstellt, wenn der Stoff zerknittert ist. Mit der Archer-Technologie kann ein präziser Druck über eine viel größere Entfernung als mit anderen Druckköpfen durchgeführt werden, wobei dennoch eine native Auflösung von 1.200 x 1.200 dpi erreicht wird. Der Pike kann mit sechs bis neun Druckstationen konfiguriert werden, und jede Druckstation verfügt über eine eigene Archer-Druckleiste mit 43 Druckköpfen mit variablen Tropfengrößen von 2–10 pL und einer Strahlfrequenz von 32 Kilohertz (kHz).

Der Single-Pass-Hochgeschwindigkeitsdrucker Vega One von Atexco kann 80 m/min drucken und erreicht so eine Produktionskapazität von 8.000 bis 10.000 Metern pro Tag. Die hochpräzisen Druckkopfdüsen können mit bis zu 1.900 Pixeln pro Zoll drucken. Der Vega One ist auch in der Lage, eine Stoffseite zu bedrucken, die Ausrichtung zu scannen und dann die Rückseite zu bedrucken. Diese neuartige Funktion eignet sich für den doppelseitigen Druck von Produkten wie Schals und Fahnen und kann das Problem der schlechten Tintendurchdringung lösen, das sich bei Tintenstrahldrucken als problematisch erwiesen hat.

Auf der ITMA 2019 wurde nicht nur die höhere Produktionsgeschwindigkeit von Single-Pass-Druckern hervorgehoben, sondern auch die Verbesserung der Scan-Drucker. Als Neuling auf dem Spezialdruckmarkt stellte Twine Solutions Ltd., Israel, eine Maschine zum Bedrucken von Nähgarn auf Abruf vor. Fäden können sofort und nach Bedarf in Millionen von Farben gefärbt werden, wodurch einzigartige Farben, Schattierungen oder sogar Farbverläufe entstehen. Neu auf dem Markt für Textil-Tintenstrahldrucker: Hewlett-Packard Co. (HP), Palo Alto, Kalifornien – traditionell ein Hersteller von Druckern für Papier sowie Schilder und Banner – stellte die STITCH S-Druckerserie für den Dispersionsdruck auf Transferpapier und Textilien vor Rollen. Darüber hinaus zeigte das in Spanien ansässige Unternehmen KERAjet, Erfinder und Pionier der digitalen Keramikdrucktechnologie für Bodenfliesen, einen digitalen Hochgeschwindigkeits-Textildrucker.

Das in Österreich ansässige Unternehmen Zimmer Austria Inc. demonstrierte seine Fähigkeiten im Pigmentdruck mit dem COLARIS 96-3400 – einem 3,4 Meter breiten digitalen Tintenstrahldrucker, der mit bis zu 96 Druckköpfen ausgestattet werden kann. Dieser Flaggschiffdrucker eignet sich für Textilanwendungen und ermöglicht eine Kapazität von über 1.000 Quadratmetern pro Stunde (m2/h). Zimmer demonstrierte ein Inline-Trocknungssystem mit geringem Platzbedarf, das eine einzigartige Infrarottechnologie in Kombination mit einem Vakuumsaugsystem zum Aushärten des Pigments nutzt. Colaris-Drucker können mit einer Vielzahl von Farbstoffen wie Reaktiv-, Dispersions-, Säure-, Pigment- und Küpenfarbstoffen zum Bedrucken von leichten bis sehr schweren Stoffen verwendet werden, bei denen der Farbstoff durch das Substrat eindringen muss, z. B. Teppiche, Handtücher und Plüsch oder schwere Automobil- und Heimdekorationen Stoffe. Zimmer verfügt über mehrere Colaris-Pigmentinstallationen in Europa und Asien und die erste Einheit in den Vereinigten Staaten wurde kürzlich ebenfalls installiert. Für den US-Markt hat sich Zimmer auf Heimdekoration und digitalen Tarndruck konzentriert, daher liegt der Schwerpunkt auf Pigment- und Küpenfarbstoffen.

Die Scandrucker der Colaris-Serie reichen von 2,2 bis 5,2 Metern Druckbreite, während der COLARIS-NF ein Single-Pass-Drucker für schmale Stoffe ist. Zur Verbesserung der Druckqualität und Erhöhung der Tintendurchdringung können Inline-Vor- und Nachbehandlungssysteme hinzugefügt werden. MAGNOROLL GMA und CHROMOJET (CHR-DPT) sind Inline-Vorbehandlungsapplikatoren, der erste für leichtere bis mittelschwere Stoffe und der zweite für mittelschwere bis schwere Substrate wie Frotteehandtücher, beflockte Stoffe, Velours und sogar Teppiche. Die SUPRAPRESS-Pressstation kann als Vorrichtung zur Erhöhung der Eindringtiefe und zum Ausgleich hinzugefügt werden, um eine maximale Durchdringung von Produkten wie Teppichen oder PES-Decken zu gewährleisten. Der SUPRAFIX SHS ist ein kombiniertes, horizontales Farbfixiersystem, das je nach Farbverbrauch wahlweise Sattdampf, Heißdampf oder Heißluft verwendet. Die Fixieraktivität wird durch einen durchströmten Dampf-/Heißluftstrom gesteuert und gewährleistet höchste Penetration, Tintenfixierung und Trocknung in einem einzigen Durchgang in kürzester Zeit.

Die Colaris-Drucker sind mit den kompakten Industriedruckköpfen StarFire™ SG1024 von Fujifilm Dimatix ausgestattet. Der Druckkopf ist in vier Modellen für Colaris-Drucker erhältlich, jedes mit unterschiedlicher Tropfengröße:

Wenn sowohl feine Liniendefinition als auch Durchdringung erforderlich sind, gibt es zwei Möglichkeiten: Wählen Sie die kleine SA-Druckkopfgröße und drucken Sie mit höherer Auflösung, um einen höheren Tintenauftrag zu erzielen. Oder verwenden Sie einen mittelgroßen MA- oder großen LA-Druckkopf. Betreiben Sie den Kopf nur mit der kleinsten Tropfengröße, um die feinen Konturen zu erhalten.

KERAjet hat seine industrielle Druckkopftechnologie für Textilien eingeführt. Seine Maschinen sind in drei Breiten erhältlich – der KERAtex MP 3400 hat Druckbreiten bis zu 3,4 Meter; der KERAtex MP 2400 hat Druckbreiten von bis zu 2,4 Metern; und der KERAtex MP 1800 hat eine Druckbreite von bis zu 1,8 Metern. Unabhängig vom Modell sind alle Drucker der Kerajet-Serie vollständig für bis zu 10 Farben wasserbasierter Farbstoffe oder Pigmente sowie bis zu acht Druckköpfe konfigurierbar und verfügen über offene Plattformen für Farbstoffe und Rasterbildprozesse (RIP). Kerajet-Drucker sind mit dem StarFire 1024-Druckkopf von Fujifilm Dimatix ausgestattet.

HP stellte die Stitch-Druckerserie mit einer nativen Druckkopfauflösung von 1.200 dpi für lebendige Farben und tiefe Schwarztöne vor. Dieser wartungsarme Drucker kann unbeaufsichtigt mit Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 220 m2/h drucken. HP ist einer der wenigen Druckerhersteller, die auch Druckkopffabriken besitzen und betreiben. Das Unternehmen nutzte seine Forschungs- und Entwicklungskapazitäten, um eine Reihe von Druckern auf den Markt zu bringen, die thermische statt piezoelektrischer Druckköpfe verwenden. Bei einem piezoelektrischen Druckkopf wird eine elektrische Ladung auf den Piezokristall ausgeübt, wodurch eine Vibration entsteht, die Tinte aus der Druckkopfdüse drückt. Bei Thermodruckköpfen wird die Tinte schnell erhitzt, wodurch Blasen entstehen, die die Tinte durch eine Düse ausstoßen. Die überwiegende Mehrheit der Textiltintendrucker auf dem Markt verwendet piezoelektrische Druckköpfe. Im Allgemeinen sind Thermodruckköpfe günstiger, in der Vergangenheit gab es jedoch Kompatibilitätsprobleme mit einigen Arten von Farbstoffen. HP ist es gelungen, eine Dispersionstinte zu entwickeln, die für einen Thermodruckkopf geeignet ist. Darüber hinaus ermöglichen HP Thermodruckköpfe mehr Düsen – bis zu viermal so viele – wenn also eine Düse ausfällt, können andere die Lücke füllen. Im Gegensatz zum piezoelektrischen Druckkopf, der hitzeempfindlich ist, ermöglicht der Thermodruckkopf eine Trocknung in der Druckzone, sodass die Tinte sofort nach der Ablagerung auf dem Papier trocknet, sodass leichtere Papiere sublimiert werden können.

Der Stitch S1000 kann bis zu 3,2 Meter breit bei Geschwindigkeiten von 10 m/h drucken, was einem sechs Durchgängen in höchster Qualität entspricht, und bis zu 18,7 m/h bei maximaler Geschwindigkeit. Im Drucker ist ein Spektralfotometer integriert, um eine Online-Kalibrierung über mehrere Drucker hinweg zu ermöglichen, unabhängig vom Standort der Drucker. Der Stitch S1000 ist außerdem mit einem fortschrittlichen optischen Mediensystem mit Fotoaufnahmefunktion ausgestattet, um einen optimalen Medienvorschub während des gesamten Drucklaufs zu gewährleisten.

Single-Pass-Drucker bieten Geschwindigkeiten und Preise, die mit dem Rotationssiebdruck konkurrenzfähig sind. Allerdings sind Scan-Typ-Drucker immer noch die vorherrschende Art von Textil-Tintenstrahldruckern, da die geringeren Kosten es Druckdienstleistern ermöglichen, mehr Drucker zu installieren und dabei die Flexibilität zu haben, die Farbstofftypen zu variieren Druckerhersteller in ihren Fabriken. Scan-Drucker eignen sich auch für Unternehmen, die eine Tintenstrahldrucksparte gründen und keine großen Kapitalinvestitionen tätigen möchten, bevor sie lernen, wie sie die neue Technologie optimal in ihren bestehenden Herstellungsprozess integrieren können. Und natürlich erfüllen die geringeren Kosten dieser Drucker immer noch die Anforderungen der Sampling-, Prototyping- und Spezialdruckmärkte. Die Forschung und Entwicklung in Maschinentechnologien wie Stoffhandhabung, Druckkopffähigkeit und -robustheit, Qualitätskontrollmechanismen für Düsenfehler und Stofffaltenerkennungssysteme wird fortgesetzt. und chemische Entwicklungen bei Farbstoffen und Vorbehandlung. Für eine erfolgreiche Implementierung dieser Technologie ist noch eine Optimierung der Drucklieferkette hinsichtlich Prozess-, Wasser-, Energie- und Preissenkung erforderlich.

Januar/Februar 2020