Innovative Reinigung senkt Kosten im digitalen Etikettendruck

Zu den variablen Kosten im Digitaldruck zählt der Tintenverbrauch. Er ist von Job zu Job unterschiedlich und begrenzt oftmals die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Eine Betrachtung von Dieter Finna, pack.consult.

Bei der Digitaldruckmaschine Gallus One reduziert ein neu entwickeltes, berührungsfreies Reinigungssystem den Tintenverbrauch. Wirkt sich diese Reduzierung so signifikant aus, dass auch die Gesamtbetriebskosten sinken? Ja, sagt Dr. Burkhard Wolf von der Gallus Ferd. Rüesch AG und zeigt auf, wie die innovative Technik die Tintenkosten um bis zu 20 % senkt.

 Bekanntlich wirken sich Tintenkosten im Digitaldruck, anders als Farbkosten bei analogen Druckverfahren deutlich stärker auf die Gesamtbetriebskosten aus. Kein Wunder also, dass Tinte als Kostenfaktor im Digitaldruck bei Convertern im Fokus steht und sehr genau analysiert wird, wie sehr sie in die Druckausführung und letztlich in die Gesamtbetriebskosten einfließt.

Wodurch entsteht Tintenverbrauch?

Tintenverbrauch im Digitaldruck entsteht nicht nur beim Farbauftrag, sondern auch während der Reinigung der Druckköpfe, wenn die Druckköpfe mit Tinte durchgespült werden. Nötig wird dies dadurch, dass sich während des Druckvorgangs mit strahlenhärtenden Farben vereinzelt Tintenpartikel an der Unterseite der Printbars absetzen und damit auch am Rand der Düsen. Sie härten durch Streulicht, das von den Pinning Modulen abgestrahlt wird aus und sind dann nur schwer zu entfernen.  Das UV-Pinning ist bei beschichteten Papieren und Kunststofffolien bei schnelllaufenden Digitaldruckmaschinen ein unverzichtbarer Bestandteil der Maschinentechnologie. Es “geliert“ die Druckfarbe durch UV-Energie bevor ein Tröpfchen der nächsten Druckfarbe dazukommt und verhindert ein Ineinanderlaufen der Farben.

Es trägt aber auch zur Verschmutzung der Druckköpfe bei, wobei selbst minimale Ablagerungen an den Düsen die Druckqualität beeinträchtigen und eine Reinigung erzwingen.

Reinigung durch Spülen

Die Reinigung der Düsen nach Verschmutzung erfolgt dann vielfach, indem Reinigungsmittel angesprüht oder angespült und abgesaugt wird. Bei hartnäckigen Verschmutzungen reicht dies nicht aus und die Druckköpfe müssen von innen gespült werden. Dabei wird Tinte durch die Düsen gepumpt, was einen nicht zu unterschätzenden Tintenverbrauch verursacht. Pro Reinigung sind bis zu mehrere Hundert Milliliter Tinte notwendig.

Ein weiterer Grund, warum Druckköpfe gespült werden müssen, liegt schlicht an der unterschiedlichen Neigung der Farbtöne, diese zu verschmutzen. Die färbenden Partikel von Violett oder Weiß haften gerne an der Siliziumoberfläche der Printbars an und lassen sich durch Anspülen nicht entfernen. Dann ist eine manuelle Reinigung erforderlich, die aber auch das Risiko von Beschädigungen der Druckköpfe birgt.

 Reinigung neu entwickelt

Die unbefriedigende Situation, dass eine manuelle, berührende Reinigung durch den Operator bei einem so sensiblem Maschinenteil notwendig ist, bezeichnet Burkhard Wolf als Ausgangspunkt für die Neuentwicklung eines effizienten und schonenden Reinigung Systems bei der Gallus One. Entwickelt wurde das System in Zusammenarbeit mit Heidelberg in aufwendigen Versuchsreihen, in denen die Reinigungswirkung einer Anspül-Reinigung ergänzt durch eine Ultraschall-Reinigung ausgelotet wurde. Bei der Ultraschall-Reinigung versetzt ein Generator die Reinigungsflüssigkeit in Schwingung. „So eingesetzt besitzt Ultraschall einen irren Effekt auf die Reinigung der Inkjetköpfe“ fasst Burkhard Wolf die Versuchsergebnisse zusammen. Nach Abschluss der Dauerversuche wird diese patentierte Reinigungsmethode nun in den Produktionsmaschinen eingesetzt.

Der Reinigungsprozess

 Die Gallus One revolutioniert den Reinigungsprozess der Druckköpfe. Während die Printbars fixiert sind, senkt sich der Drucktisch für den Reinigungsvorgang automatisch ab. Danach gleitet die Reinigungseinheit heraus, bestehend aus einem Schubladenbogen, auf dem sich die Reinigungsboxen für jede fest fixierte Printbar befinden. Bei der Basisreinigung, die beim An- und Abfahren der Gallus One sowie in regelmäßigen Abständen stattfindet, wird in den Reinigungsboxen Reinigungsflüssigkeit an die Printbars gespült und wieder abgesaugt.

Bei der erweiterten Reinigung mit Ultraschall reinigt die in Schwingung versetzte Reinigungsflüssigkeit die Düsenplatte schonend und gründlich von Tintenbestandteilen einschließlich der polymerisierten Tintenreste an den Düsen. Die Reinigung erfolgt ausschließlich von der Außenseite der Druckköpfe, ohne Tinte durch Spülen der Düsen zu verbrauchen. Somit muss durch dieses patentierte Reinigungsverfahren auch keine Tinte nach dem Reinigen entsorgt werden.

Reinigungsintervalle

Da die Stärke der Verschmutzung der Printbars vom Streulicht der Pinning Module abhängig ist, werden die Reinigungsintervalle der Printbars nach deren Leistung gesteuert. Die Reinigungsintervalle beruhen dadurch nicht wie so oft auf vermuteten Zyklen mit einem Sicherheitspuffer, sondern der korrelativ herangezogenen Leistung der Pinning Module. Die Reinigung wird dabei intelligent erzwungen. So werden auch die Rest-Laufmeter einer eingehängten Rolle berücksichtigt. Das System führt Reinigungen nur so oft wie nötig durch und maximiert dadurch Effizienz und Produktivität des gesamten Systems. Ganz im Sinne des Operators, der eine anstehende Reinigung mit einem Auftrags- oder Rollenwechsel verbindet.

Tintenverbrauch in der Praxis

Die im Markt befindlichen Digitaldrucksysteme bieten die Option, dass sie den Tintenbedarf für die Kalkulation eines zu druckenden Auftrags berechnen. Das mag für die Auftragskalkulation hilfreich sein, für die tatsächliche Ermittlung der Gesamtbetriebskosten einer Digitaldruckmaschine reicht dies nicht aus. In der Kalkulation der Gesamtbetriebskosten kommt auf der Farbseite zusätzlich zur Farbdeckung noch der Tintenverbrauch für das Durchspülen der Düsen hinzu. Auswertungen zeigen, dass auf den errechneten Tintenverbrauch für Aufträge noch etwa 20 % an Tinte für das Durchspülen der Düsen addiert werden müssen.

„Die Gallus One hat durch ihr innovatives Reinigungskonzept einen bis zu 20 % geringeren Tintenverbrauch gegenüber vergleichbaren Inkjet Drucksystemen im Markt“
Uwe Alexander, Product Manager Digital der Gallus Ferd. Rüesch AG

 Auswirkung auf die Gesamtbetriebskosten

 „Durch ihr innovatives Reinigungskonzept hat die Gallus One einen bis zu 20 % geringeren Tintenverbrauch gegenüber vergleichbaren Inkjet Drucksystemen im Markt“, fasst Uwe Alexander, Product Manager Digital der Gallus Ferd. Rüesch AG, die Vorzüge des neuen Systems zusammen.

Das wirkt sich verständlicherweise auch auf die Gesamtbetriebskosten eines Digitaldrucksystems aus. Geht man von einem monatlichen Tintenbedarf von 200 Litern eines Digitaldrucksystems aus, ergibt sich daraus – linear auf ein Jahr gerechnet – ein Tintenbedarf von 2400 Litern. Bei einem Literpreis von 60 Euro im Markt sind dies für ein UV-Druckfarbensystem Kosten von 144.000 Euro/Jahr. Können diese um 20 % reduziert werden, liegen die Tintenbedarfs-Kosten nur noch bei 115.200 Euro/Jahr. Dies entspricht einer Einsparung von 28.800 Euro/Jahr an Betriebskosten. Auf fünf Jahre gerechnet sind es 144.000 Euro und erreichen eine Größenordnung, die bei einer Investition in ein Digitaldrucksystem zu einem investitionsrelevanten Kriterium wird. Eine solche Betrachtungsweise mach das klare „Ja“ von Dr. Burkhard Wolf zur Auswirkung der Reinigungskosten auf die Gesamtbetriebskosten konkret nachvollziehbar.