7 października w hotelu Sobieski w Warszawie odbyła się kon­feren­cja poświęcona różnym zagad­nieniom druku cyfrowego. Spotkanie zorganizowała Polska Izba Druku przy wspar­ciu różnych firm dostarczających rozwiązania w tym zakresie.

Poniżej można się zapoznać z treścią referatu, który miałem przyjemność wygłosić pod­czas tego spotkania.

A jeśli ktoś ma ochotę zobaczyć prezen­tację to można ją znaleźć tutaj
Druk cyfrowy w opakowaniach (822.45 KB)

Zastosowanie naj­now­szych osiągnięć tech­nologii druku cyfrowego w przemyśle opakowaniowym

Opakowanie — produkt istotny.

Przemysł opakowań jest jedną z naj­sil­niej zmieniających się gałęzi przemysłu poligraficz­nego. Przyzwyczailiśmy się do ciągłego trendu zmniej­szania się nakładów spo­wodowanych wykorzystywaniem nisz mar­ketin­gowych i chęcią minimalizacji kosz­tów. Czas życia produk­tów staje się coraz krót­szy i jednocześnie coraz bar­dziej nie­prze­widywalny. Liczba nowych lub unowocześnianych produk­tów ciągle rośnie i osiąga w europie przy­rost rzędu 90%. Jednocześnie obser­wuje się zmniej­szenie śred­nich nakładów np. opakowań z tek­tury falistej z 9000 do 3000 sztuk a w przy­padku opakowań giętkich ze 100000 do mniej niż 25000 metrów.
W tym samym czasie obser­wuje się zjawisko, według którego około 70% decyzji o zakupie towarów kon­sump­cyj­nych jest podej­mowane na pod­stawie oceny wyglądu opakowań. Wynika z tego, że promocyjna wartość opakowania gra istotną rolę.
Konkluzja jest jasna: oczekiwanie większej różnorodności barw, wyszukanego wzor­nic­twa, eks­tremal­nych reak­cji kon­sumen­tów i jednocześnie krót­kich serii przy jak najniższych kosz­tach produk­cji.
W takich okolicznościach zastosowanie drukowania cyfrowego staje się natural­nym wyborem.

Opakowanie — produkt prosty?

Patrząc z per­spek­tywy laika można powiedzieć, że opakowanie to produkt do produk­cji którego stosuje się bar­dzo proste tworzywa: metal, szkło, plastik, papier. Te, wydawać by się mogło, mało wyrafinowane elementy generują w europie produkcję o wartości około 100 miliar­dów euro rocznie!

Aby zaspokoić wymagania klien­tów wymienione wyżej surowce pod­dawane są różnym, często dość wymyślnym zabiegom takim jak wykrawanie, for­mowanie, sklejanie, pod­grzewanie, nawilżanie itp.

Z tego powodu można stwier­dzić, że nie ma jed­nego rynku opakowań a znaczna liczba różnorodnych ryn­ków opakowań. Efektem tego stwier­dzenia może być wniosek, że nie może ist­nieć jedno rozwiązanie cyfrowego drukowania opakowań a jedynie specyficzny rodzaj tech­niki odpowiedni dla określonego zastosowania opakowaniowego.

Drukowania cyfrowe nie jedno oblicze ma

Cóż to jest „drukowanie cyfrowe”? W XXI wieku wydaje się to pytaniem nie na miej­scu. Jednak dopiero w czerwcu 2003 roku Digital Printing Council (DPC) sformułowała stosowną definicję.

„Drukowanie cyfrowe jest procesem reproduk­cji obrazu w którym cała zawartość graficzna jest prze­chowywana i prze­twarzana cyfrowo począwszy od fazy projek­towania aż po produkt wyjściowy.”

Technologie cyfrowe były od pew­nego czasu stop­niowo wprowadzane w poszczegól­nych etapach procesu produk­cyj­nego. Od szeroko roz­po­wszech­nionych dzisiaj sys­temów Computer to Plate w przy­gotowalni aż po mniej lub bar­dziej dostępne „praw­dziwie” cyfrowe maszyny drukujące.
W tym miej­scu jest nie­zwykle istotne zro­zumienie, że maszyna cyfrowa w swej istocie całkowicie różni się od tradycyj­nego procesu drukowania.

Stosowaną od dawna w przemyśle opakowaniowym jest tech­nologia ter­motrans­ferowa. W większości przy­pad­ków spo­tykamy ją w zastosowaniach towarzyszących produk­cji opakowań niż do wytworzenia ich samych. Różnorodne etykiety samo­przylepne zawierające infor­macje, grafikę oraz różnorodne oznaczenia np. w postaci kodów kreskowych to domena tej technologii.

Kolejna znana od lat tech­nologia to elek­trofotografia. Dzisiejsze zastosowania w przemyśle opakowaniowym to przede wszyst­kim produk­cja wysokojakościowych, wielobarw­nych etykiet ale rów­nież opakowań giętkich. Spotyka się rów­nież specjalizowane urządzenia arkuszowe do zadrukowywania np. tek­tury falistej.

Kolejna tech­nologia drukowania cyfrowego to drukowanie atramen­towe — inkjet. Od dawna znane są zastosowania tej tech­nologii w przemyśle opakowaniowym. Podobnie do ter­motrans­feru, inkjet jest bar­dzo szybką metodą nanoszenia oznaczeń na opakowania. Jednak obser­wowany ostat­nio gwałtowny roz­wój tej tech­nologii pozwala dzisiaj na zastosowanie jej do bar­dziej wyrafinowanych zadań.

Dzisiejszy inkjet z użyciem atramen­tów utrwalanych promieniami UV daje możliwość szyb­kiego i wysokojakościowego zadrukowywania prak­tycz­nie dowol­nych materiałów. Dzięki temu możemy spo­tkać urządzenia pracujące zarówno na materiałach z roli jak i arkuszowych. Zadrukowujące podłoża wsiąkliwe jak i niewsiąkliwe, od cien­kich po bar­dzo grube. Inkjet pozwala zadrukować prawie wszystko co w przemyśle opakowaniowym sobie możemy wyobrazić: etykiety, opakowania giętkie (np. worki, torby, saszetki) opakowania sztywne (np. kar­tony ale rów­nież grube elementy skrzyń drew­nianych). Są rów­nież specjalizowane urządzenia inkjet do zadrukowywania np. puszek metalowych.

Inkjet daje szerokie możliwości

Dzisiaj można śmiało stwier­dzić, że nie mylił sie przed­stawiciel firmy Xaar, który już 7 lat temu wróżył szybki wzrost tech­nologii atramen­towej. Szacunki za rok 2006 wskazują wartość druków w tech­nologii inkjet UV na 400 mln EURO a planuje się jego wzrost do 2 mld EURO w 2010 roku.

W tech­nologii Inkjet najważniejsza jest głowica drukująca. Z tego względu można wyróżnić dwie gałęzie rozwiązań. Continuous inkjet, gdzie atrament jest podawany ciągłym strumieniem, który jest odchylany tak aby w odpowied­niej chwili trafić na podłoże. Ta tech­nika jest wykorzystywana głównie w znakowaniu opakowań gdzie potrzebna jest wysoka wydajność przy nie­zbyt wymagającej jakości. Druga metoda to Drop-on-Demand inkjet (DoD) w której atrament jest wystrzeliwany z dysz w zależności od potrzeby z wykorzystaniem wysokiej tem­peratury (urządzenia ter­miczbe) lub zmian ciśnienia (urządzenia piezoelek­tryczne). Metoda DoD jest obec­nie naj­szerzej stosowana zarówno w małych drukar­kach biurowych aż po wiel­kofor­matowe urządzenia druku przemysłowego.

Przykładem nowoczesnej głowicy inkjet jest uniwer­salna głowica UPH (Universal Print Head). Charakteryzuje się wysoką rozdzielczością i częstotliwością pracy. Może drukować dowol­nym rodzajem atramen­tów ciekłych.
Niewielka kropla pozwala uzyskać doskonały obraz jednocześnie umożliwiając for­mowanie punk­tów o zróżnicowanej wielkości.

Głowice bez odpowied­niego atramentu na nie­wiele się przy­dadzą więc od początku możemy obser­wować ogromną różnorodność rozwiązań w tym zakresie. Zależnie od zastosowań mamy do wyboru atramenty stałe (stosowane głównie w urządzeniach biurowych) oraz ciekłe. Atramenty ciekłe są produkowane na bazie wody lub innych roz­pusz­czal­ników. Poszukiwania naj­lep­szego rozwiązania wskazują, że naj­szer­sze zastosowanie mają obec­nie atramenty utrwalane promieniowaniem UV (np. :Anuvia, :Agorix Nova, :Anapurna).

W przy­padku zastosowań w przemyśle opakowaniowym, bar­dzo ważnymi parametrami (poza oczywiście jakością reproduk­cji barw i ich trwałością) jest możliwość zadrukowywania skraj­nie różnych podłoży ale rów­nież jak naj­szyb­sze i bez­awaryjne prowadzenie procesu drukowania. W przy­padku szyb­kich urządzeń z głowicami typu SinglePass (o których wspomnę w dal­szej części) kluczową rolę gra czas po którym dysza może zostać zablokowana przez zaschnięty atrament jak rów­nież odpowiedni dobór składników atramentu pozwalający na kon­tro­lowanie procesu drukowania. W 2003 roku firma Avecia wyprodukowała pierw­szy atrament do zastosowań komer­cyj­nych w urządzeniu SPICE — Dotrix (Single Pass Inkjet Color Engine).

Jeśli drukowanie cyfrowe miałoby się stać poważną kon­kurencją dla tradycyj­nych tech­nik drukowania opakowań takich jak np. flek­sografia to poza odpowied­nim poziomem jakości musi wykazywać się wysoką wydajnością. Stosowane od początku mechanizmy drukujące z przesuwającą się głowicą — scan­ning head (znane np. z drukarek biurowych) charak­teryzują się obec­nie wydajnością rzędu 50 do 150 m2/h.
Urządzenia z tego typu głowicami znaj­dują zastosowanie zwykle w produk­cji druków wiel­kofor­matowych (np. :M-Press, :Anapurna) i tam gdzie wydajność nie jest najważniejsza. Dzięki nim można produkować nie­wiel­kie ilości opakowań lub ich prototypy.
Tam gdzie konieczne jest uzyskanie najwyższych wydajności stosuje się głowice stałe typu SinglePass. Maszyny drukujące w tej tech­nologii uzyskują wydajność od 180 do około 6000 m2/h.

Inkjet — przyszłość opakowań

Wspomniane na wstępie zjawiska, które są obser­wowane w przemyśle opakowaniowym wymagają poszukiwań rozwiązań wysokojakościowych ale jednocześnie bar­dzo szyb­kich i elastycz­nych. Nowoczesna elek­trofotografia pozwala osiągnąć wysoką jakość niejed­nokrot­nie mogącą kon­kurować z tradycyj­nymi tech­nikami drukowania. Jednak drukowanie atramen­towe — inkjet wydaje się rozwiązaniem dającym więcej możliwości.

• Dzięki zastosowaniu atramen­tów utrwalanych promieniami UV możemy zadrukować prawie dowolne podłoże i utrwalić atrament w mak­symal­nie krót­kim czasie bez narażania podłoża na agresywne spo­soby utrwalania (np. termiczne).
• Zastosowanie mechanizmów drukujących typu SinglePass, inkjet może osiągać szybkość porów­nywalną z tradycyj­nymi tech­nikami drukowania stosowanymi w przemyśle opakowaniowym.
• Nowy nakład, którym może być pojedyn­czy egzem­plarz opakowania można uzyskać w minimal­nym czasie.
• Dzięki wyeliminowaniu procesu przy­gotowania form drukowych, który występuje w każdej klasycz­nej tech­nice drukowania, sys­temy drukowania cyfrowego pozwalają znacząco zmniej­szyć koszt produk­cji i zwiększyć wydajność.
• Właściwość tech­nologii DoD (Drop-on-Demand) pozwalają na uzyskanie bar­dzo stabil­nych i kon­tro­lowal­nych efek­tów, które są bar­dzo ważne w przy­padku opakowań zwłaszcza wznawianych wielo­krot­nie. Zachowanie powtarzalności wzoru opakowania jest wymaganiem oczywistym.
• Dzięki w pełni cyfrowemu procesowi prze­twarzania obrazu można bar­dzo dokładnie określić ilość atramentu zużytego na wydrukowanie określonego nakładu. Minimalne wahania zużycia materiałów to klucz do precyzyj­nej kalkulacji.
• Oferowane obec­nie urządzenia drukujące to często hybrydy pozwalające połączyć drukowanie cyfrowe z tech­nikami klasycz­nymi takimi jak flek­sografia czy sitodruk. Zwiększa to znacz­nie elastyczność zastosowań i pozwala na wykorzystanie naj­lep­szych cech każdej z tech­nik. Dzięki takim hybrydom, można znacz­nie roz­szerzyć różnorodność produkowanych opakowań.

Podsumowanie

Dzisiaj nie można sobie już wyobrazić nowoczesnej poligrafii a zatem i opakowań bez różnorodnych tech­nik drukowania cyfrowego. Mógł to łatwo stwier­dzić każdy, kto odwiedzał tegoroczne targi drupa. Kolejne lata będą naj­praw­dopodob­niej owocowały kolej­nymi nowin­kami roz­wojowymi w tym zakresie. Przewiduję suk­cesywny wzrost prak­tycz­nych zastosowań drukowania cyfrowego począwszy od etykiet i innych produk­tów wąskowstęgowych. W tym zakresie urządzenia SinglePass Inkjet oraz elek­trofotograficzne będą suk­cesyw­nie zastępować klasyczny flek­sodruk. Wprowadzenie wiel­kofor­matowych maszyn SinglePass Inkjet pozwoli na szyb­kie produkowanie prototypów lub niskich nakładów opakowań np. z tek­tury i kar­tonu.
Dalszy roz­wój wymaga opracowywania nowych atramen­tów pozwalających zadrukować szerszą gamę podłoży przy zachowaniu wysokiej jakości.
Szersze zastosowanie tech­nik cyfrowych w opakowaniach mających kon­takt z żywnością wymaga opracowania odpowied­nich atramen­tów.
Chęć kolej­nych reduk­cji kosz­tów drukowania wymusza konieczność przy­spieszenia procesu drukowania a w związku z tym prace roz­wojowe muszą pójść w kierunku unowocześniania rozwiązań głowic, atramen­tów i spo­sobów utrwalania obrazu na podłożu. Ważnym aspek­tem będzie rów­nież integracja rozwiązań programowych tworzących cały sys­tem produk­cyjny wygodny dla specyficz­nych zastosowań opakowaniowych. Łatwa kalibracja barw, kon­trola procesu w połączeniu z per­sonalizacją to funk­cje spraw­nie działającego sys­temu drukowania cyfrowego.