Große Herausforderungen für den Inkjetdruck

Der Trend hin zu wasserbasierter Tinten sowie die hohen Geschwindigkeiten des Druckverfahrens sind Gründe für den Erfolg des Inkjetdrucks. Shane O’Neill von Fujifilm schätzt, dass vor allem die Nachfrage nach dem One-Pass-Druck steigen wird.

Die Erwartungen, was die künftigen Entwicklungen im Inkjetdruck angeht, sind riesig. Und das, obwohl vieles, das leichter zu entwickeln ist, bereits umgesetzt wurde. Zugleich steigt der Druck, in den eingesetzten Tinten Lösungsmittel durch Wasser zu ersetzen. Es werden also hohe Anforderungen an die Zukunft gestellt. Dies wurde auf der InPrint 2019 in München deutlich.

„All das, was im Inkjetdruck leicht entwickelt werden konnte, wurde bereits umgesetzt. Die nächsten Schritte werden also schwieriger und die Erwartungen steigen. Auf der nächsten Drupa können wir mit Prototypen von Maschinen rechnen, die dem Flexodruck entsprechen werden und die Tinte sollte auf Wasserbasis sein“, betonte Shane O’Neill von Fujifilm, als wir ihn im November 2019 auf der Messe InPrint bei einem Vortrag über Inkjet trafen.

Neue Prototypen fordern den Flexodruck heraus

Fujifilm ist einer der größten Hersteller von Inkjet-Druckköpfen. Diese Samba-Druckköpfe kommen nicht nur in den eigenen Druckmaschinen zum Einsatz, sondern auch in denen von Heidelberg und Landa.

Holly Steedman vom Druckfarbenhersteller Marabu berichtet von einer deutschen Brauerei, die mit Inkjet Farbmotive auf 30.000 Flaschen pro Stunde druckt. Der Druck soll dem normalen Gebrauch standhalten, sich aber wieder lösen, wenn die Flasche wiederverwendet wird.

„Auf der Drupa 2016 haben wir Prototypen von Maschinen gesehen, die Teile im Offsetdruck ersetzen können. Was damals Alpha- und Betaversionen waren, werden auf der Drupa 2020 produktionsfertige Maschinen sein”, so Shane O’Neill.

„Die Alpha-Modelle, die auf der kommenden Drupa vorgestellt werden, können zum Beispiel den Maschinen im Flexodruck Konkurrenz machen. Da sprechen wir von Geräten, die 50 m/min produzieren, mit einer Breite von einem Meter. Man kann davon ausgehen, dass es lange dauert, bis Prototypen zu fertigen Produktionsmaschinen geworden sind. Alles, was einfach zu entwickeln war, gibt es bereits. Es wird komplizierter, wenn es um die zukünftige Technologie geht”, so O’Neill weiter. „Parallel dazu sehen wir einen starken Trend in Richtung wasserbasierter Tinte. Es ist eine große Herausforderung für die Druckereien. Der Drucksaal benötigt eine hohe Luftfeuchtigkeit, damit die Druckköpfe nicht verstopfen. Dies gilt insbesondere für die schwarzen und gelben Farbkanäle. Diese werden nicht so häufig verwendet wie Cyan und Magenta. Außerdem ist es kein pures Wasser. Eine Reihe von Substanzen muss hinzugefügt werden, um dem Wasser die richtigen Eigenschaften zu verleihen.“

Tintentrends

„Es ist jedoch unbestreitbar, dass der Trend in Richtung wasserbasierter Drucktinte geht. Die Nachfrage seitens der Kunden besteht und wird durch die Zulassungen für Produkte im Lebensmittelbereich weiter vorangetrieben“, konstatiert O’Neill.

Einen weiteren Trend sieht Shane O’Neill in der Single-Pass-Drucktechnik.

„Wir werden mehr Maschinen mit einer ganzen Bandbreite von Inkjetdruckköpfen sehen. Das ist gut für uns. Dadurch können wir viele Druckköpfe verkaufen. Manchmal wundert es mich allerdings, wenn es um die beweglichen Druckköpfe geht. Die Maschinenkonstrukteure wollen die teuren, breiten Köpfe haben. Aber wenn sich der Druckkopf bewegt, meine ich, kann man sich mit 300 statt 1200 Düsen in der Breite zufriedengeben. Aber da wollen die Entwickler oft größere Module, weil sie wissen, dass die Kunden danach fragen”, ergänzt Shane O’Neill.

Neue Herausforderungen für Drucktinte

Marabu ist einer der größten Hersteller von Inkjetdruck-Tinten und sieht einen deutlichen Trend zur wasserbasierten Drucktinte. Dennoch werden beim Druck auf Spielsachen oder Dingen, die in Kontakt mit Lebensmitteln kommen könnten, Lösungsmittel verwendet.

Es ist nicht einfach, die passenden Maschinen zu finden. Gerade wenn man denkt, die richtige Lösung gefunden zu haben, stellt sie sich möglicherweise als falsch heraus. Marabus Entwickler Matthias Schieber hebt 2-Pyrrolidon als Beispiel hervor. Es kommt in einigen Latexfarben zum Einsatz und gilt als umweltfreundlich. Die EU kam jedoch zu einem anderen Urteil. Zum Jahreswechsel müssen Materialien, die 2-Pyrrolidon enthalten, mit Warnhinweisen gekennzeichnet werden.

„Es ist uns bei Marabu gelungen, das Problem zu lösen und einen Ersatz zu finden. Denn wir haben zuvor auch 2-Pyrrolidon verwendet,” berichtet Matthias Schieber. Weiter spricht er über Druckertinte auf Wasserbasis im Allgemeinen.

„Der Vorteil ist, dass sie auf allen Materialien haftet, während lösungsmittelbasierte Tinte beispielsweise schlechter auf Glas hält. Tinte auf Wasserbasis stellt jedoch hohe Anforderungen an die Feuchtigkeit und Wärme in der Produktionsumgebung. Die Druckköpfe können verstopfen. Es treten unweigerlich Probleme auf, wenn es im Raum zu trocken ist. Insbesondere bei den Farbkanälen Gelb und Schwarz.”

Druck mit Struktur

Holly Steedman von Marabu berichtet, dass der Inkjetdruck seinen Weg in die wirklich großen Fertigungsstätten inzwischen gefunden hat. So ist ein Kunde von Marabu beispielsweise eine Brauerei, die 30.000 Flaschen pro Stunde bedruckt. Dort wurde die Tinte in mehreren Schichten aufgetragen, um auf den Flaschen eine fühlbare Struktur zu erzeugen.

„Das ist natürlich gut für uns, denn viele Schichten erfordern viel Tinte. Gleichzeitig geht die Brauerei keinerlei Kompromisse ein, wenn es darum geht, dass sich die Tinte bei der Wiederverwendung der Flasche sofort löst. Daher muss die Tinten stark genug anhaften, um nicht durch mechanische Abnutzung beschädigt zu werden. Zum Beispiel, wenn die Flaschen sich auf dem Förderband aneinander reiben. Gleichzeitig soll das Druckbild beim Waschen aber sofort verschwinden,“ führt Holly Steedman aus.

Auf der InPrint war auch Koenig & Bauer vertreten, einer der größten Hersteller von Inkjet-Druckmaschinen für den industriellen Einsatz. Das Unternehmen kann auf eine jahrhundertelange Firmengeschichte zurückblicken und ist weltweit einer der ältesten Maschinenbauer seiner Art. Das beweist, dass sie noch immer mit der Zeit Schritt halten.

Roland DG und der Druckfarbenhersteller Marabu haben gemeinsam ein Inkjetdrucksystem entwickelt, mit dem sich Leiterplatten in einer Auflage bis runter auf ein Exemplar drucken lassen.

Zu kleine Tröpfchengrößen sind schwer zu kontrollieren

Tomas Cermy von Xaar warnt davor, immer kleinere Tröpfchengrößen benutzen zu wollen. Die Druckköpfe verstopfen und es wird schwieriger, den Tropfen und dessen Eigenschaften zu kontrollieren.

Tomas Cermy von Xaar warnte davor, immer kleinere Tropfengrößen verwenden zu wollen. „Ein kleiner Tropfen hat keinen Eigenwert. Eine gewisse Zähflüssigkeit des Lacks ist erforderlich, damit er nicht einfach auf dem Träger zerfließt. Man benötigt eine bestimmte Molekülgröße, damit der Tropfen zusammenhält und seine Eigenschaften nicht verliert.“

Holly Steedman vom Druckfarbenhersteller Marabu bestätigt das. „Wenn Sie einen Tropfen mit sechs Picolitern haben, muss sich der Tintenkopf sehr nahe am Träger befinden. Wenn Sie beispielsweise eine Flasche bedrucken möchten, kann dabei der Druckkopf durch eventuelle Unebenheiten des Glases beschädigt werden. Wenn Sie einen größeren Tropfen haben, können Sie ihn aus größerer Entfernung aufbringen und haben trotzdem die Sicherheit, den richtigen Punkt auf dem Träger zu treffen. Ein kleiner Tropfen liefert keine bessere Qualität. Stattdessen bewegt er sich viel unkontrollierter auf dem Weg vom Druckkopf zum Medium.“

Vierfarbdruck auf Leder

Zusammen mit der Gerberei Alussa hat Agfa eine Lösung entwickelt, mit der es möglich ist, Leder im Vierfarbdruck zu bedrucken. Und zwar ohne, dass sich die Eigenschaften des Leders ändern. So bleibt beispielsweise die Atmungsaktivität des Materials bestehen. Dies ist unter anderem bei der Verwendung von Leder für die Herstellung von Schuhen wichtig. Schuhe sind vielleicht sogar der Bereich, in dem das Verfahren hauptsächlich Verwendung findet.

Agfa hat eine Methode entwickelt, mit der man Leder im Vierfarb-Inkjetdruck bedrucken kann. Tom Cloots zeigt, dass das Leder seine Geschmeidigkeit behält und atmungsaktiv bleibt.

„Die weiße Farbe war der Schlüssel, um auf Leder drucken zu können”, sagt Tom Cloots, Director Industrial Inkjet bei Agfa. Danach werden die abschließenden Schichten aufgetragen, was immer in der Gerberei ausgeführt wird. Das Ergebnis ist ein Leder, das zu modischen Schuhen verarbeiten lässt – und zwar in einer Art und Weise, wie man es bisher noch nicht gesehen hat.

Grundierung vor dem Digitaldruck

Tom Cloots hält es für unrealistisch, den Druck nicht in der Gerberei durchzuführen. Der Druck erfolgt als integraler Bestandteil des gesamten Gerbungsprozesses. „Sonst müsste man in der Lage sein, die Haut zu beschichten, zu bedrucken und zu trocknen. Kaum eine der normalen Druckereien hat diese Kapazitäten frei,” so Cloots. Vor der Fertigstellung des Leders wird ein Primer aufgetragen, danach kann es digital bedruckt werden. Eine Herausforderung dabei war die variierende Dicke des Leders, die teilweise Abweichungen von bis zu zwei Millimeter aufweist.

„Es ist viel einfacher, synthetische Materialien zu bedrucken. Aber wir haben es als eine Herausforderung angesehen, auf echtes Leder zu drucken, ohne dabei dessen Eigenschaften zu zerstören“, sagt Tom Cloots abschließend. Dabei nimmt er ein Stück bedrucktes Leder in die Hand, das er auf jede mögliche Art und Weise faltet, ohne dass die Farbe dabei Risse bekommt.

… und natürlich wurden auch die Schuhe von Tom Cloots im Inkjetdruck bedruckt.

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