Wie gehen Druckinspektionssysteme mit umweltfreundlichen Materialien um?

Für Verpackungsunternehmen ist der Einsatz von Öko-Materialien wie PLA- oder PBAT-Folien sowie Kraftpapier nicht mehr verhandelbar. Verbraucher fordern Öko-Materialien, und Druckereien müssen diese anbieten.

Die Verarbeitung umweltfreundlicher Substrate wie Öko-Materialien ist im Herstellungsprozess jedoch alles andere als einfach. Druckereien stellen schnell fest, dass diese Substrate nicht so leicht zu verarbeiten sind wie herkömmliches PE und PP. Umweltfreundliche Substrate dehnen sich anders, erfordern andere Drucktechniken und führen innerhalb kürzester Zeit zu erhöhten Fehlerraten. Angesichts der heutigen Materialkosten kann ein Betrieb ohne ordnungsgemäße Kontrolle der Maschinen Ihre Gewinne sofort zunichtemachen.

Das menschliche Auge und einfache Blitzgeräte sind bei der Bearbeitung solcher Substrate ungeeignet. Lösungen für die automatisierte Druckinspektion wurden speziell für dieses Problem entwickelt.

Warum verursachen umweltfreundliche Materialien mehr Druckfehler?

Die Stabilität herkömmlicher Kunststoffe steht im deutlichen Gegensatz zu den unberechenbaren Eigenschaften von Öko-Materialien. Diese Materialien verhalten sich unterschiedlich, wenn sie Trocknungstunneln ausgesetzt sind oder durch Abformzylinder laufen.

Biologisch abbaubare Folien (PLA, PBAT)

Dehnung durch Hitze und Spannung: Ökokunststoffe weisen üblicherweise einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine hohe Elastizität auf. Sie dehnen sich unter der Hitzeeinwirkung der Tunnel und der Bahnspannung aus. Diese Bewegung führt zu unmittelbaren Registrierungsproblemen.

Reduzierter Dyne-Pegel: Oberflächenbehandlungen auf Biofilmen nutzen sich schnell ab. Liegt der Dyn-Wert unter dem für die Tinte erforderlichen Wert, kommt es zu Problemen wie Tintenablösung und Kratzern.

Kraftpapier & Recyclingpapier

Variation der Absorption: Kraftpapier ist unbeschichtet und daher recht porös. Dadurch dringt die Tinte an manchen Stellen ein und bleibt an anderen auf der Oberfläche, was zu fehlenden Punkten und Farbunterschieden führt.

Papierstaubansammlung: Recyceltes Material verliert kontinuierlich Fasern, was zu einer Ansammlung von Papierstaub auf den Druckplatten oder Tiefdruckwalzen führt und Kleckse, Streifen und Farbflecken auf Ihrem Druckergebnis verursacht.

Wie lösen Druckinspektionssysteme diese „grünen“ Herausforderungen?

Um Verluste durch Materialverschwendung beim Drucken zu vermeiden, setzen die aktuellen Bildverarbeitungslösungen bestimmte Hardware- und Software-Upgrades ein, um mit Abweichungen bei den Substraten umgehen zu können.

100% Echtzeitprüfung auf Druckfehler

Bei einer Druckgeschwindigkeit von 300 Metern pro Minute kann eine menschliche Inspektion einen wiederholten Druckfehler in einem transparenten Biofilm nicht mehr feststellen, nachdem Hunderte von Metern wertvollen Materials verschwendet wurden.

Eine automatisierte Lösung wird auf Hochgeschwindigkeits-Zeilenkameras basieren, die eine 100%ige Echtzeit-Inspektion mit zwei unterschiedlichen Technologien durchführen:

• Dynamische Toleranzanpassung: Bei herkömmlichen Prüfverfahren würde selbst die geringste Abweichung durch Materialdehnung zu einem Fehler und damit zum Stillstand der Produktionslinie führen. Neuere Technologien nutzen Methoden zur Pixelanpassung. Die Software überwacht kontinuierlich die minimale Dehnung der Folie und passt die Vorlage („Goldstandard“) entsprechend an. Geringfügige, zulässige Materialdehnung wird nicht erkannt, Tintenverschmierungen, fehlerhafter Text usw. hingegen schon.
• Hochfrequenzfilterung: Zeilenkameras arbeiten mit Geschwindigkeiten im Bereich von mehreren zehn Kilohertz. Das System kann zwischen Staubpartikeln, die vom Papier aufgewirbelt werden und beim nächsten Scan verschwinden, und Defekten wie Kratzern auf der Druckplatte unterscheiden.

Erweiterte Farbverwaltung und Kontrastanpassung

Herkömmliche Bildverarbeitungssysteme konzentrieren sich auf Kontrastunterschiede vor einem einheitlichen Hintergrund, beispielsweise weißen oder transparenten Oberflächen. Dies führt bei Kraftpapier zu Problemen, da dessen dunkle Farbe und ungleichmäßige Fasern den Kontrast zwischen dem bedruckten Material und dem Substrat verringern.

• Mehrdirektionale, zonierte LED-Beleuchtung: Aufgrund der strukturierten Oberfläche von Kraftpapier wird eine Kombination aus koaxialen Inline- und Flachstrahlern verwendet. Diese Kombination eliminiert alle durch die unebenen Papierfasern entstehenden Mikroschatten und digitalisiert sie so, dass ein glattes Substrat entsteht, das es der Kamera ermöglicht, ausschließlich die Tintenschicht zu erfassen.
• Farbabstandsberechnung: Anstatt sich auf die Graustufenkontrasterkennung zu konzentrieren, nutzt die Software die Farbabstandsmessung anhand eines sich bewegenden Referenzpunktes. Sie überprüft kontinuierlich den unbedruckten Bereich des Kraftpapiers, um die Farbvariationen der Zellstofffasern zu ermitteln. Sobald diese Farbe gefunden ist, kann sie mit der Druckfarbe verglichen werden, ohne Farbunterschiede im Zellstoff fälschlicherweise für Druckdichtefehler zu halten.

Synergieeffekte des Web-Leitsystems bei der Inspektion

Eine Inspektionskamera für Druckmaterialien kann nur das erfassen, was scharf sichtbar ist. Wenn das Bahnmaterial flattert, Falten wirft oder hin und her schwankt, ist das Bild unscharf, und alle erfassten Daten sind wertlos.

Umweltfreundliche Materialien neigen beim Transport stark zur Instabilität. Flexible Biofilme verheddern sich leicht bei Spannungsänderungen, während sich die rauen Kanten des Kraftpapiers oft nicht geradlinig abwickeln.

Hier ist, wie Bahnlaufregelungssystem funktioniert:

• Fokussperre: Wenn sich eine dünne Biofilmschicht auf der Walze bewegt, verändert sich der Abstand zwischen Linse und Film, was zu unscharfen Bildern führt und das System veranlasst, den Film fälschlicherweise abzulehnen. Die Bahnführung fixiert das Material, indem sie es unter konstanter Spannung auf die Andruckrolle presst und so ein absolut stabiles Bild für die Kameraanalyse gewährleistet.
• Beseitigung von Seitwärtsbewegungen: Elastische oder ungleichmäßig gewickelte Öko-Materialien neigen dazu, vom vorgegebenen Weg abzuweichen. Die Bahnführung nutzt Ultraschall-Kantensensoren, um jede Bewegung zu erkennen und die Position des Materials anzupassen, bevor es den Inspektionsbereich erreicht. So wird sichergestellt, dass der Druck innerhalb des vordefinierten Erfassungsbereichs der Kamera bleibt.

Zusammenfassung

Nachhaltiges und effizientes Arbeiten hängt im Wesentlichen von der Prozesskontrolle ab, nicht von einer langsameren Maschinensteuerung. Biologisch abbaubare Folien und Recyclingpapier weisen sehr große physikalische Schwankungen auf, die im Extruder oder in der Papierfabrik nicht ausgeglichen werden können.

Durch die Installation einer vollautomatischen Druckinspektionsmaschine in Kombination mit einem effizienten Bahnführungssystem im vorgelagerten Prozess trennen Sie physikalische Abweichungen von Druckfehlern. So halten Sie Ausschussquoten niedrig, vermeiden Fehlalarme und stellen sicher, dass Ihre nachhaltige Verpackungsproduktion profitabel läuft.