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Kennzeichnungsverfahren im Überblick – Teil 2: Digitaldruck

von Lucia Oberhollenzer, am 08.11.19 13:15

Was sind die Vorteile und Effizienzen der Digitaldruck-basierten Verfahren?  Wie hoch sind die Anschaffungs- und Betriebskosten? Wie präzise ist die Darstellung des Drucks? Brauche ich geschultes Personal bei der Handhabung der Geräte? In diesem Beitrag geben wir Ihnen einen Überblick über die relevanten Kennzeichnungsverfahren des Digitaldrucks für das industrielle Umfeld.

Gibt es in der industriellen Kennzeichnung Entwicklung und Fortschritt?

Über Jahrzehnte war die industrielle Kennzeichnung die Domäne der Gravur – mittlerweile gibt es moderne Verfahren, die wirtschaftlicher arbeiten. Faktoren, die den Fortschritt in dieser innovationsresistenten Branche vorantreiben, sind z. B. die Forderung nach komplexeren Inhalten (Darstellung von 2D-Codes).

Die moderneren Verfahren ersetzen traditionell handwerkliche Tätigkeiten durch Software-basiertes Arbeiten; dabei arbeiten sie weniger zeitaufwendig sowie äußerst darstellungsgenau und liefern die geforderte industrietaugliche Beständigkeit.

Übersicht der relevanten Kennzeichnungsverfahren

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In unserem letzten Beitrag „Kennzeichnungsverfahren im Überblick – Teil 1“ haben wir bereits einige Verfahren vorgestellt:

  1. Gravur
  2. Siebdruck
  3. Thermotransferdruck
  4. (Stift-)Plotten
  5. Nadel- und Ritzmarkieren

In diesem Beitrag möchten wir näher auf die modernen Digitaldruck-basierten Verfahren eingehen.

Was ist Digitaldruck?

Der große Vorteil dieses Verfahrens: es kommt ganz ohne Druckplatten aus. Das bedeutet Bilder und Texte werden direkt und berührungslos vom Computer in das Druckgerät übertragen und auf den Kennzeichnungsträger gebracht. Die damit einhergehende Reduktion an Material und Arbeitszeit zeichnet den Digitaldruck als erfolgreiches Verfahren aus.

Grundsätzlich lässt sich beim digitalen Drucken zwischen Laser- und Tintenstrahlgeräten differenzieren. Für das industrielle Kennzeichnen eignet sich der Tintenstrahldruck aufgrund der größeren Flexibilität hinsichtlich der bedruckbaren Materialien weitaus besser.

Das Drucken ohne feste Druckvorlage wird auch als „Non Impact Printing“ bezeichnet und gehört heute zu einem weit verbreiteten Verfahren und das über die Herstellung industrieller Kennzeichen hinaus.
 

Auf dieser Basis eignen sich folgende Kennzeichnungsverfahren für das industrielle Umfeld:

  1. UV-Direktdruck
  2. Solvent-Druck
  3. Eloxal-Unterdruck-Verfahren
  4. PrintoLUX®-Verfahren

 

Worin liegen die Unterschiede dieser Verfahren und welche nennenswerten Vor- und Nacheile gibt es? Wir bringen Licht ins Dunkle und stellen Ihnen die einzelnen Verfahren etwas genauer vor.

UV-Direktdruck

Der größte Unterschied zu anderen Digitaldruckverfahren liegt beim UV-Direktdruck in der andersartigen Verbindung zwischen Trägermaterial und aufgebrachter Tinte. Die Tinte dringt bei diesem Druckverfahren nicht vollständig ein. Sie wird direkt nach dem Auftragen mit ultraviolettem (UV) Licht gehärtet und bildet so eine dünn aufliegende Schicht.

Das Hauptanwendungsgebiet des UV-Direktdrucks ist in der Herstellung von Großformaten, wie z.B. Dekorationen oder Werbebotschaften, und kommt meist im Veranstaltungsbereich oder bei Wahlen etc. zum Einsatz.

UV-DirektdruckQuelle: Hermann Oberhollenzer (Hrsg.), „Herstellungsverfahren für die industrielle Kennzeichnung – Eine aktuelle Übersicht und Entscheidungshilfe für den Anlagen- und Maschinenbau“, 2018, Springer-Vieweg-Verlag.

Zu den Vorteilen des UV-Direktdruck zählen:

  • Große Flexibilität bei der Auswahl der Trägermaterialien
  • Geeignetes Verfahren für den Druck kleinerer und großer Stückzahlen
  • Geringe Produktionszeiten, da nach dem Druck keine Nachbearbeitung anfällt
  • Farbdruck inklusive der Farbe Weiß (als Abdeck-, Untergrund- oder Spotfarbe)

Als wesentliche Nachteile sind zu nennen:

  • Industrietaugliche Beständigkeit wird nicht erreicht (resultierend aus der fehlenden Verbindung von Trägermaterial und Tinte)
  • Ohne zusätzlichen Schutz ungeeignet für den Außeneinsatz
  • Häufig unzureichende Druckqualität (Konturenschärfe)
  • Relativ hohe Investitionskosten (ab ca. 15.000 EUR)
  • Einsatz des Verfahrens erfordert wichtige Sicherheitsvorkehrungen (z.B. Schutz vor direktem UV-Licht oder Schutz vor Tintennebel)
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Zu beachten: In den zum Einsatz kommenden UV-härtenden Tinten befindet sich ein Monomer (N-Vinyl Caprolactam; NVC, auch VCL), das offiziell als Gefahrstoff mit weitreichenden gesundheitlichen Beeinträchtigungen eingestuft wird. Da es sich beim Handling mit UV-härtenden Tinten um einen „offenen Umgang“ mit einem Gefahrstoff handelt, sind Arbeitgeber zu einer Subsitutionsprüfung (Ersatzstoffermittlung) verpflichtet.

Der Einsatz des UV-Direktdrucks eignet sich für die Herstellung industrietauglicher Kennzeichen:

  • Beim Einsatz unterschiedlicher Inhalte auf jedem Kennzeichen (Einzelstücke)
  • Bei stark schwankenden Stückzahlen
  • Wenn die Beständigkeit nicht besonders hoch sein muss
  • Wenn unterschiedlichste Materialien zum Einsatz kommen
  • Bei mehrfarbigen Kennzeichen
  • Wenn die Herstellung im eigenen Haus erfolgen soll
  • Wenn einfaches Handling durch den Einsatz von Standardsoftware im Fokus steht

Solvent-Druck

Bei diesem Verfahren wird mit lösungsmittelbasierten Tinten gedruckt. Diese Tinten weichen bei Kontakt mit dem Schildmaterial die Oberfläche auf und diffundieren im Druckbereich in das Material ein. Beim Solvent-Druckverfahren wird eine gewisse Beständigkeit erzielt. Bei höheren Belastungen, z. B. gegenüber scharfen Lösungsmitteln, ist jedoch ein zusätzlicher Schutz (Beschichtung, Laminierung oder Abdeckung) notwendig. Als Schildmaterialien kommen meist Kunststoffe und Folien zum Einsatz. Im Maschinen- und Anlagenbau findet der Solvent-Druck häufig bei Schaltschrank-Kennzeichnungen Anwendung.

solvent-druckQuelle: Hermann Oberhollenzer (Hrsg.), „Herstellungsverfahren für die industrielle Kennzeichnung – Eine aktuelle Übersicht und Entscheidungshilfe für den Anlagen- und Maschinenbau“, 2018, Springer-Vieweg-Verlag.

Vorteile des Solvent-Druckverfahrens:

  • Einfaches Handling und schnelle Herstellung von Kennzeichen
  • Meist ist eine einfache Nutzung über jede Etikettensoftware möglich
  • Effektive Weiterverarbeitung, da die Tinte schnell in das Trägermaterial eindringt und keine weiteren Arbeitsschritte notwendig sind
  • Es wird ein recht hohes Maß an Beständigkeit erzielt (abhängig von eingesetzter Tinte und Trägermaterial)
  • Wirtschaftlicher Einsatz auch bei kleinen Stückzahlen und Einzelstücken

Der Solvent-Druck bringt folgende Nachteile mit sich:

  • Erhöhte Sicherheitsmaßnahmen nur den Einsatz von Lösemitteltinten
  • Hoher Aufwand für Kontrolle und Risikominimierung (z.B. Notwendigkeit von Absauganlagen oder Schutzmaßnahmen zur Lagerung der Tinten)
  • Mangelnde Flexibilität bei Schildmaterialien (keine Metalle)

Solvent-Tinten sind für die Kennzeichnung im Anlagen- und Maschinenbau für folgende Anforderungen geeignet:

  • Wenn Einzelstücke oder individuelle Inhalte auf jedem Kennzeichen gefordert sind
  • Wenn einfaches Handling und der Einsatz von Standardsoftware gewünscht ist
  • Wenn eine geringe bzw. kaum Lärmbelästigung bei der Kennzeichenherstellung auftreten soll
  • Wenn die komplette Herstellung inhouse erfolgen soll
  • Wenn keine allzu hohe Beständigkeit gefragt ist

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Eloxal-Unterdruck-Verfahren

Dabei werden offenporig eloxierte Aluminiumplatten digital bedruckt und anschließend in einem Heißwasserbad verdichtet. Ein Teil der Farbe gelangt dabei in das Heißwasserbad; dies hat zur Folge, dass dieses Bad regelmäßig zu erneuern ist. Das durch die Farbe verunreinigte Wasser ist als Sondermüll zu entsorgen.

Durch die Wassereinlagerung dehnt sich das Aluminiumeloxal aus, was wiederum zu einer starken Verengung der Poren und einer Verdichtung der Materialstruktur führt. Durch die Verengung können die beim Druck eingedrungenen Farbstoffe nicht mehr entweichen. Die Platten müssen in einer gesonderten mechanischen Nachbearbeitung in die gewünschten Formate gebracht werden.

Da der Gesamtprozess sehr handwerklich und zeitlich aufwendig ist, wird der Eloxal-Unterdruck kaum Quelle: Hermann Oberhollenzer (Hrsg.), „Herstellungsverfahren für die industrielle Kennzeichnung – Eine aktuelle Übersicht und Entscheidungshilfe für den Anlagen- und Maschinenbau“, 2018, Springer-Vieweg-Verlagfirmenintern angewandt, sondern als Dienstleistung zugekauft.

eloxal-unterdruck-verfahren

Quelle: Hermann Oberhollenzer (Hrsg.), „Herstellungsverfahren für die industrielle Kennzeichnung – Eine aktuelle Übersicht und Entscheidungshilfe für den Anlagen- und Maschinenbau“, 2018, Springer-Vieweg-Verlag.

Als Vorteile des Eloxal-Unterdruck-Verfahrens sind zu nennen:

  • Sehr hohe Kratz, Korrosions- und UV-Beständigkeit und beständig gegen unterschiedliche Öle, Fette, Kraftstoffe und Lösungsmittel
  • Kennzeichen lassen sich gut reinigen
  • Dekorativer, metallischer Glanz der Kennzeichen
  • Problemlose Abbildung von Farben (identische Farbtöne zu realisieren ist jedoch schwierig)

Als Nachteile fallen auf:

  • Als Schildmaterial kann nur Aluminium verwendet werden
  • Hoher Herstellungsaufwand
  • Identische Farbtöne über mehrere Chargen sind nur schwer zu realisieren
  • Keine RAL-/Pantone-Farbtöne möglich
  • Keine gleichbleibende Optik des Basismaterials (der metallische Effekt variiert)
  • Hoher Verfahrensaufwand und vergleichsweise teures Schildmaterial Aluminium
  • Durch den Einsatz lösemittelhaltiger Farben müssen erhöhte Sicherheitsbestimmungen eingehalten werden (Status „Gefahrstoff“)

Der Eloxal-Unterdruck überzeugt vor allem durch seine hohe Beständigkeit. Das Verfahren ist für die folgenden Bedarfe geeignet:

  • Wenn hohe Beständigkeit gefordert ist
  • Wenn eine nachträgliche Individualisierung der Kennzeichen (z. B. Gravur) inhouse stattfinden kann
  • Wenn mehrfarbige Kennzeichen zum Einsatz kommen sollen

PrintoLUX®-Verfahren

Das patentierte Spezialverfahren ist eine thermohärtende Variante des Digitaldrucks. Beim thermischen Aushärtungsvorgang dringt Tinte in das bedruckte Material ein. Dabei entsteht eine chemische Verbindung zwischen Tinte und Trägermaterial, was zu einer sehr hohen industrietauglichen Beständigkeit führt. Mit diesem Verfahren lassen sich spezielle Trägermaterialen aus Metall, Kunststoff und Folie digital bedrucken. Das Anwendungsgebiet des Verfahrens liegt bisher vor allem in den Bereichen Maschinen- und Anlagenbau.

printolux-verfahrenQuelle: Hermann Oberhollenzer (Hrsg.), „Herstellungsverfahren für die industrielle Kennzeichnung – Eine aktuelle Übersicht und Entscheidungshilfe für den Anlagen- und Maschinenbau“, 2018, Springer-Vieweg-Verlag.

Das PrintoLUX®-Verfahren besteht aus drei Arbeitsschritten:

  1. Vorbehandeln des Materials (einfaches Aufbringen einer speziellen Flüssigkeit)
  2. Drucken
  3. Thermohärten in einer zum Verfahrensumfang gehörenden Wärmeeinheit

Nach dem Aushärten sind die Kennzeichen einsatzfähig.

Das PrintoLUX®-Verfahren bietet folgende Vorteile:

  • Große Flexibilität beim Einsatz verschiedener Schildmaterialien
  • Mobil einsetzbar, auch auf Baustellen und bei Montagen
  • Gut geeignet für die Inhouse-Produktion, keine gesonderten Schutzmaßnahmen notwendig; die Arbeit mit dem System kann in Büroräumen stattfinden
  • Kein Fachpersonal notwendig, die Handhabung bedarf keiner speziellen Ausbildung
  • Die eingesetzten Spezialtinten sind wasserbasiert und werden (gem. aktueller Verordnung) nicht als Gefahrstoff eingestuft

Als Einschränkungen für das Verfahren sind zu nennen:

  • Die industrietaugliche Beständigkeit setzt den Einsatz von Materialien voraus, die vom Unternehmen PrintoLUX zertifiziert sind
  • Formatbeschränkung auf ein Maximalformat von 320 x 540 mm
  • Weißdruck ist möglich, jedoch mit Einschränkungen im Helligkeitsgrad verbunden

Das PrintoLUX®-Verfahren kann für folgende Situationen empfohlen werden:

  • Wenn eine deutliche Prozessvereinfachung gefragt ist
  • Wenn eine hohe Beständigkeit gefordert ist
  • Wenn Kennzeichen mit wechselnden Inhalten zum Einsatz kommen
  • Wenn Mehrfarbigkeit gewünscht ist
  • Wenn (Nach-)Beschilderung direkt auf Baustellen und bei Montage-Einsätzen erfolgen soll
  • Wenn Umwelt- und Arbeitssicherheitsaspekte beachtet werden müssen
  • Wenn eine komplette Kennzeichen-Herstellung im eigenen Haus vorgenommen werden soll
  • Wenn Lackbenetzungsstörfreiheit (LABS) von Trägermaterial, Kleber und Abdeckpapier gefordert ist

Kurz gesagt – Zusammenfassung

Jedes der vorgestellten Digitaldruck-Verfahren bringt bestimmte Vor- und Nachteile mit sich. Je nach Bedarfssituation und Anforderungen muss abgewogen werden, welches der Verfahren sich für den individuellen Einsatzzweck als geeignet erweist.

Zusammenfassend kann man für das industrielle Kennzeichnen folgende Vorteile des Digitaldrucks festhalten:

  • Hervorragendes Preis-/Leistungsverhältnis beim Bedarf kleiner Stückzahlen oder Auflagen
  • Präzise und beständige Darstellung auch bei kleinsten Formaten
  • Auch bei anspruchsvollen Geräten günstige Anschaffungs- und Betriebskosten im Vergleich zu anderen Verfahren
  • Einfache Handhabung und Bearbeitung der Geräte auch ohne Fachpersonal

Zu beachten sind verfahrensbedingt die folgenden Punkte:

  • Es fallen Kosten für Verbrauchsmaterialien an
  • Es fallen Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten an
  • Automatische Reinigungsprozesse verbrauchen zusätzlich Tinte
  • Die Farbe Weiß ist nur mit Einschränkungen qualitativ hochwertig zu drucken (kann aber durch weiße Materialien im Negativdruck dargestellt werden)

Sie möchten eine Zusammenfassung aller relevanten Herstellungsverfahren? Werfen Sie einen Blick in unser Whitepaper „Industrielles Kennzeichnen – Relevante Verfahren im Überblick“.

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Themen:Kennzeichnungsverfahren