3. Verfahrenssystematik - Arbeitsvorgänge am Druckmedium

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1 3. Verfahrenssystematik - Arbeitsvorgänge am Druckmedium Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau Quelle: Saueressig GmbH Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium

2 Arbeitsvorgänge am Druckmedium Zuführen Dosieren Reinigen Bebildern Fixieren Transportieren Auftragen Verteilen Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 2

3 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 3

4 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 4

5 Dosieren des Druckmediums durch Rakel Die Rakel dosiert das Druckfluid direkt, wenn sie in einem definierten Abstand über dem Bedruckstoff oder über einer Walze steht. Beispiele: Offsetdruck, Buchdruck, Lettersetdruck, Dosierdraht und Rakelbeschichtung Druckfluid Rakel Farbwanne Bedruckstoff Stützwalze Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 5

6 Dosieren mit Rakel als Hilfsmittel Die Rakel dient als Hilfsmittel zum Dosieren, wenn sie das überschüssige Fluid von der Oberfläche der Dosierwalze abrakelt oder durch ein Sieb drückt und auch dort die überschüssige Menge abrakelt. Beispiele: Tiefdruck, Flexodruck, Rakelbeschichtung und Siebdruck Tiefdruck Tiefdruck Siebdruck Quelle: Quelle: Reinhard Kadach Gmbh & Co.KG Farbwanne Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 6

7 Dosieren durch Schichtspaltung Das Druckmedium wird mit einer Dosierwalze aus einem Vorratsbehälter auf eine Auftragswalze übergeben. Die Auftragswalze überträgt das Druckmedium dann auf den Bedruckstoff. Durch die Spaltbreite zwischen Auftragswalze und Bedruckstoff, der über den Gegendruckzylinder läuft, wird die Schichtdicke eingestellt. Beispiele: Filmfarbwerk, Filmfeuchtwerk, Rollenbeschichtung (gleich- und gegenläufig), Dosierdraht Quelle: IDD Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 7

8 Dosieren durch Schichtspaltung Filmfarbwerk (Farbwerkstyp Beispiel Offset) Duktor im Farbkasten mit variabler Geschwindigkeit Spalt zwischen Duktor und strukturierter Filmwalze beträgt ca. 0,05mm Regulation der Farbmenge durch die Duktordrehzahl und die zonale Spaltveränderung der Farbmesserfase am Farbkasten Vorteil: Keine Schwingungen bei hohen Geschwindigkeiten Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG Quelle: IDD Quelle: König und Bauer AG 1. Farbkasten 2. Farbduktor 3. Filmwalze 4. Farbreibzylinder 5. Brückenwalze 6. Farbübertragungswalze 7. Farbreibzylinder 8. Farbübertragwalze 9. Farbreibzylinder 10. Farbreibzylinder 11. Farbauftragswalze changierend 12. Farbauftragswalze 13. Farbauftragswalze Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 8

9 Dosieren durch Taktbetrieb (Kontaktwinkel) Farbkasten Duktor Heberwalze Reiberwalze Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Farbzonen schraube Die übertragene Farbmenge wird durch den Kontaktwinkel der Heberwalze am Duktor bestimmt. Er bestimmt die Länge des übertragenen Farbstreifens. Beispiele: Offsetdruck, wasserloser Offset, Buchdruck, Letterset Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 9

10 Dosieren durch Schöpfen (1) Unter Schöpfen versteht man allgemein die Mitnahme der Druckfarbe aus einer Farb- oder Tauchwanne durch eine sog. Schöpfwalze. Hier soll speziell die durch die Näpfchen in der Zylinderoberfläche weitertransportierte Druckfarbe darunter verstanden werden. Die von der Walze mitgenommene Farbmenge ist deutlich größer und muss durch die Rakel zurückgehalten werden. Turbo Feuchtwerk, manroland AG Tiefdruck Dosierblende Zulauf Überlaufstutzen Farbwanne Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 10

11 Dosieren durch Schöpfen (2) Näpfchengeometrien beim Flexodruck Konventionell geschlagene Näpfchen Näpfchen Pyramidenformen bei Chromwalzen z.b. Näpfchentiefe =30µm Quelle: IDD Lasergravierte Näpfchen Gravurwinkel 45 Kalottenformen bei Keramikwalzen Quelle: Technik des Flexodrucks, DFTA Quelle: Zecher GmbH Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 11

12 Dosieren durch Schöpfen (2) Cell emptying process cell geometry cell form cell form manufacturing properties pyramid mech. engraved poor emptying properties; danger of staining frustrum mech. engraved better emptying properties frustrum, steep flanks etched optimal emptying properties spherical cap laser engraved poor emptying properties; danger of staining spherical cap, pointed laser engraved better emptying properties U-shape laser engraved optimal emptying properties; high volume; good contact between ink and printing plate Pictures: Zecher GmbH Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 12

13 Dosieren durch Schöpfen (3) Schöpfvolumen Die unterschiedlichen Näpfchengeometrien weisen alle das gleiche Schöpfvolumen auf, jedoch das Entleerungsverhalten ist unterschiedlich. Somit geben sie trotz gleicher Schöpfvolumina nicht die gleiche Farbmenge auf den Bedruckstoff bzw. die Druckform ab. Vor der Farbentleerung Nach der Farbentleerung Quelle: Zecher GmbH Entleerung ~ 30 60% Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 13

14 Dosieren durch Schöpfen (4) Schwierigkeiten Verdunstung des Lösemittels Trocknung des Fluids in der Zelle Schaumbildung aufgrund der Rotation des Zylinders im Fluid Lufteinschlüsse in den Zellen beim Eintauchen ins Fluid Quelle: IDD Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 14

15 Dosieren durch Pumpen (Piezokeramik) Beispiel: Inkjet Verfahren (Drop on Demand) Anlegen einer elektrischen Spannung Elektrisches Feld wirkt auf den piezoelektrischen Körper (Piezokeramik) Verformung der Piezokeramik Raumänderung der Farbkammer infolge reziproker piezoelektrischer Effekte Tinte wird aus dem Farbkanal herausgepumpt (ähnlich Membranpumpe) Piezokeramik Ruhezustand Quelle: Kanal: ca.200µm breit Düse: ca. 20µm breit Tinte ansaugen Tropfenausstoß Tropfenabriss und Refill Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 15

16 Dosieren durch Pumpen (Piezokeramik) Beispiel Xaar 1001 Düsen auf Basis der Piezo-Technologie Druckkopf Es sind 7 verschiedene Tropfengrößen möglich Variation der Tropfengröße zwischen 6 und 42 Pikoliter 1000 Düsen sind in 2 Reihen von je 500 Düsen angeordnet Druckkopf-Array Mögliche Auflösung beträgt 1080 x 600 dpi Druckbreite beträgt 70,5 mm Tropfengeschwindigkeit beim Austritt aus der Düse ist 6 m/s Quelle: Die Tropfen können mit der Frequenz bis 50 khz erzeugt werden Nähere Informationen werden in der Vorlesung Digitale Drucktechnologien behandelt. Quelle: Integrierte Systeme II, W.Lang Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 16

17 Dosieren durch Pumpen (Farbförderpumpe) Lösemittelzuführung Messgerät für Viskosität Sensor Farbrücklauf Pumpe Vorratstank Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 17

18 Dosieren durch Pumpen (Sprühfarbwerk) Durch gepulsten Betrieb der Düse (Farbzuführung) eines Sprühfarbwerkes ist eine 2D- Einfärbung möglich. Das stellt ein qualitativ neues Prinzip des Strukturausgleiches dar. Je feiner die lokale und zeitliche Auflösung dieses Farbeintrages durch Sprühen gelingt, desto mehr kann die erforderliche Walzenanzahl im Farbwerk verringert werden. Der Farbwerksaufbau wird somit drastisch vereinfacht. Quelle: Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 18

19 Dosieren durch Temperatur Beispiel: Stream Inkjet Technologie Quelle: VDD Vortrag: Drucktechnologien für den digitalen Produktionsdruck - heute und morgen; Dr. Andreas Paul; océ Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 19

20 Dosieren durch Temperatur (Thermodirektdruck) Mit einem Thermodruckkopf bzw. einer Thermoleiste wird direkt auf ein thermosensitives Spezialpapier gedruckt, welches sich bei Erhitzung schwärzt. Im Gegensatz zum Thermotransferdruck wird keine Folie benötigt. Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Verwendung z.b. für Etiketten, Belege, Fax Produkte mit geringer Lebensdauer Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 20

21 Dosieren durch Temperatur (Thermotransferdruck) Thermotransferfolie und Bedruckstoff laufen synchron unter einem Heizelement (Thermodruckkopf) entlang Thermodruckkopf (Glaskeramik) besitzt viele einzeln bestrombare Widerstände Durch Erhitzen schmilzt die Farbschicht (Wachs, Resin) in der Folie und wird auf das Substrat übertragen Drucken auf verschiedensten Materialien möglich wie z.b. Papier, Kunststoff, Metall Verwendung z.b. bei Warenauszeichnungen, langlebige Etiketten, Logistik, Barcodes Thermodruckkopf Quelle: Quelle: Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 21

22 Dosieren durch Temperatur (Thermosublimation) Beim Thermosublimationsdruck kann mit höherer Temperatur und/oder längerer Heizdauer eine dickere Farbschicht aufgedampft werden. Die Erwärmung hat ein Schmelzen der Farbe zur Folge, wodurch ein Diffusionsprozess der Farbmittel auf den Bedruckstoff erfolgt. Dies erfordert eine spezielle Beschichtung auf dem Bedruckstoff (Thermopapier). Trägerschicht Farbstoff Diffusionsschicht Trägerschicht Hohe Farbsättigung und Brillanz Temperatur 300 C 400 C Verwendung z.b. für hochwertige Drucke, Fotos, Textildruck Langsames Verfahren, da nur eine Farbe je Druckvorgang aufgebracht werden kann Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 22

23 Dosieren durch Ladungsdichte Beispiel: Elektrofotografie Druckmedien dosieren durch Änderung der Ladungsdichte: Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 23

24 Dosieren durch Ladungsdichte Elektrofotografie Funktionsprinzip: Eine elektrisch aufgeladene, fotoempfindliche Bebilderungstrommel wird durch Lichteinwirkung lokal entladen. An den elektrisch geladenen Stellen haftet der Toner an. Spannung von 5 15kV Fünf Schritte: Bebilderung Einfärbung Tonerübertragung (Druck) Tonerfixierung Reinigung/Konditionierung Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Film: Elektrofotografie Vereinfachte Darstellung eines Laserdruckers Das Thema wird in der Vorlesung Digitale Drucktechnologie vertieft Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 24

25 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 25

26 Feste Druckform - Bebilderung Bebilderung einer Druckform (Belichtung): Montierte Vorlage Kopiergerät Film (Offset, Flexo, Siedruck) Entwicklung Platten-Belichtung CtF (Computer to Film) Digitale Daten Laserbelichtung Film Ätzen (Tiefdruck) Inkjet-Druck auf Schablone (Siebdruck) CtP (Computer to Plate) Digitale Daten Laserbelichtung (Druckform) Entwicklung (Offset, Flexo, Siebdruck) Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 26

27 Feste Druckform - Konventionelle Druckplattenherstellung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 27

28 Feste Druckform - Computer to -Technologien Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 28 Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H.

29 Feste Druckform - Computer to -Technologien Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 29

30 Computer to Film Bei der konventionellen Montage werden noch Filme per Hand auf dem Leuchttisch zusammengesetzt. Beim CtFilm wird die Filmmontage automatisiert. Ein Ganzbogenfilm wird in einem Film-Setter komplett belichtet. Schneiden, Montieren und Kleben einzelner Filmstücke entfällt. Die manuelle Montage wird ersetzt, durch digitales Ausschießen in der Vorstufe. Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 30

31 Computer to Plate Bei der Computer to Plate Technologie wird das Bild direkt auf die Druckplatte belichtet. Die Filmbelichtung entfällt. Die Belichtung geschieht entweder über einen Flachbettbelichter oder einen Trommelbelichter. Prinzip Flachbettbelichtung Prinzip Trommelbelichtung Computer-to-Plate-Analge für Flexodruckplatten bis zum Format 1067 mm x 1524 mm (Cyrel Digital Imager, Baro/DuPont) Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 31

32 Computer to Press / Direct Imaging Bei der CtPress Technologie wird das Bild direkt in der Druckmaschine auf den Druckformzylinder belichtet. Die Bebilderungseinheit ist in die Maschine integriert. Dabei gibt es Druckformen die öfter bebildert werden können. Bei solchen Druckformen wird das Bild nach Beendigung des Druckauftrags wieder von der Form gelöscht und dann für den nächsten Auftrag bebildert. Die Bebilderungs-Zeit kann allerdings im Vergleich zu einer CtPlate-Anlage nicht verkürzt werden. Während der Bebilderung kann nicht produziert werden. Sind die Druckplatten nicht wiederbeschreibbar so ist auch der Druckplattenwechsel nicht zu umgehen. Aus diesen Gründen hat sich diese Methode nicht durchsetzten können. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 32

33 Feste Druckform - Laserbelichtung Belichtung der Flexodruckform (Klischee): Lasersensitive Schicht (LAMS) Laser Fotopolymer Polyesterträger Rückseitenbelichtung Digitale Bebilderung Hauptbelichtung Auswaschen mit Lösemittel Trocknung Nachbelichtung und Lichtfinishing Quelle: DuPont de Nemours (Deutschland) GmbH Quelle: Technik des Flexodrucks Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 33

34 Feste Druckform - Zylinderätzung Ätzung der Tiefdruckform: Quelle: Buckmann s Handbuch der Drucktechnik Pigmentpapier aus Schichtträger, sowie 50µm dicker lichtempfindlicher Gelatineschicht Belichtung des Tiefdruckrasters Belichtung der Halbtonvorlage Fotochemische Umwandlung in der Chromgelatineschicht Belichtetes Pigmentpapier wird auf den Kupferzylinder aufgebracht Ablösen des Pigmentpapiers und Entwicklung der Chromgelatine im Wasser Ätzprozess mit Eisen(II)chlorid Reinigung des Formzylinders mit Wasser Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 34

35 Feste Druckform - Elektromechanische Gravur Gravurverfahren einer Tiefdruckform: Elektromechanisches Schwingsystem Diamantstichel graviert Näpfchen in den Zylinder Gleitfuß zur Stütze Gravurfeinheit wird bestimmt durch: Gravierfrequenz (z.b. 8 khz) Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders Vorschub des Graviersystems Quelle: Janoschka Group Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 35

36 Feste Druckform - Lasergravur Laserdirektgravur einer Tiefdruckform: Quelle: Klocke, König; Fertigungsverfahren 3 Nicht gepulster Laser (1060nm) Näpchen wird aus meherern Laserspots aufgebaut Entfernung der Schmelzpartikel durch Polieren (elektro-chem.) Verchromung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 36

37 Feste Druckform - Gravurstrukturen Outline structure (etching): Better edge quality Extreme engraving (mechanical): Single cell consists of multiple small cells, better edge quality and higher resolution T-dot structure (etching): More homogenous full-tone layers Hatching structure (etching / laser engraving) Pictures: IDD Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 37

38 Variabler Bildträger - Laserbelichtung Laserbelichtung: Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie zugrunde. Herzstück ist eine mit einem Fotoleiter beschichtete Bildtrommel oder Endlosband. Die Ladung auf dem Fotoleiter wird nun durch Belichtung (~ 700nm) an den Stellen gelöscht, an denen später Toner auf die Trommel aufgetragen werden soll. Laser Belichtungseinheit Quelle: alt32.ch/lexikon/l.htm Quelle: Hewlett Packard Informationsmaterial (Skript Laserdrucker) Spiegel dreht sich komplexes System von Linsen und Ablenkspiegeln Laserstrahl wird über die Trommel gelenkt Erfordert kompliziertes Timing und Parallaxenkorrektur Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 38

39 Variabler Bildträger LED-Belichtung LED-Belichtung: Die Funktionsweise des LED-Druckers ist vergleichbar mit der des Laserdruckers. Beim LED- Drucker erfolgt die Bildübertragung auf die lichtempfindliche Bildtrommel, anstatt durch einen Laser wie beim Laserdruck, durch eine Vielzahl an Leuchtdioden. Je nach Auflösung kann es sich um einige tausend Leuchtdioden handeln, die auf einer LED-Leiste von der Breite des Druckformats angeordnet sind. LED Belichtungseinheit Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Zeile mit Leuchtdioden als Belichtungseinheit (anstatt Laser wie beim Laserdrucker) Keine Umlenkspiegel und zusätzliche Linsen notwendig Schnelleres Drucken möglich Quelle: alt32.ch/lexikon/l.htm Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 39

40 Variabler Bildträger - Ionenstrahl Ionografie: Bei der Ionografie wird ein elektrostatisch latentes Ladungsbild mit einem Ionen- Schreibkopf erzeugt. An dieses lagert sich ein leitfähiger, magnetischer Toner an. Das so entstandene Tonerbild wird auf Papier übertragen. Die Fixierung des Druckes wird durch Druck oder Blitzlicht fixiert. Ionen (Positive und negative geladene Atome/Moleküle) Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 40

41 Variabler Bildträger - Magnetischer Schreibkopf Magnetografie: Bei der Magnetografie entsteht das Druckbild auf der Druckform durch eine partielle Ausrichtung der magnetischen Dipole innerhalb des Materials der Bebilderungstrommel. Auf diesen magnetisierten Stellen bleiben Tonerteilchen (Eisenoxid-Kern) haften, die auf den Bedruckstoff übertragen und durch Wärme fixiert werden. Magnetischer Schreibkopfes Oberfläche eines magn. Schreibkopfes Einzelmagnet Anwendung überwiegend bei Schwarz-Weiß Drucken, da durch den Eisenoxid-Kern im Tonerpartikel hellere Farben verfälscht werden. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 41 Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H.

42 Direkte Bebilderung - Inkjet Continuous Inkjet (Tintenstrahldruck): Der Tintenstrahl tritt über eine Düse aus dem Druckkopf aus. Dieser Strahl wird über einen piezoelektrischen Wandler, der sich hinter der Düse befindet, moduliert, so dass ein gleichmäßiger Zerfall in einzelne Tropfen erreicht wird. Über eine Ladeelektrode werden die so gebildeten Tropfen nun mehr oder weniger stark elektrostatisch aufgeladen und durch eine Ablenkungselektrode je nach spezifischer elektrischer Ladung abgelenkt khz Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 42

43 Direkte Bebilderung - Elektrografie Elektrografie (alt: Elektrofotografie): Die Elektrografie (auch unter Xerografie bekannt) erzeugt ein latentes Ladungsmuster der Bildvorlage durch Elektroden direkt auf den Bedruckstoff. Der Bedruckstoff besitzt eine dielektrische Schicht. Aufgrund elektrostatischer Kräfte kommt es zur Übertragung des Flüssigtoners auf den Bedruckstoff. Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 43

44 Direkte Bebilderung Thermosublimation und Thermotransfer Thermosublimation Thermotransfer Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 44

45 Direkte Bebilderung - Thermodirektdruck Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 45

46 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 46

47 Transport- und Verteilungsarten - Verreibung Verreibung durch Reiberwalzen (seitlich): Querverreibung zur Beseitigung von Ungleichmäßigkeiten über die Farbwerksbreite. Im Offsetdruck, Buchdruck, Lettersetdruck, Stahlstichdruck Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 47

48 Transport- und Verteilungsarten - Walzenstrang Walzenstrang zur Längsverteilung der Druckfarbe: Wascheinrichtung An- und abstellbare Walze zur Trennung des Feuchtwerks vom Farbwerk Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG Beispiel: Offsetdruck, Buchdruck, Letterset Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 48

49 Transport- und Verteilungsarten - Gießen Eingesetzt in Schlitz-, Vorhang-, Gießerfilmbeschichtung, Rakelbeschichtung Vorhangbeschichter V: Fließgeschwindigkeit U: Geschwindigkeit des Substrats z.b. Klebeband, Lebensmittelverpackungen Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 49

50 Transport- und Verteilungsarten - Tauchen (Schöpfen) Farbwanne Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 50

51 Transport- und Verteilungsarten - Schleudern/ Sprühen Schleuderfeuchtwerke sind kontaktlose Feuchtwerke. Tröpfchen werden auf die Walzen des Feuchtwerks geschleudert und dort zu einem Film verrieben. Turbo-Feuchtwerk Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 51 Quelle: manroland AG

52 Transport- und Verteilungsarten Magnetische Kräfte (Magnetografie) Magnetschreibkopf für senkrechte Oberflächenmagnetisierung Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 52

53 Transport- und Verteilungsarten - Spritzen (Spritzlackieren) Das Spritzlackieren ist ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen mit Lack. Dabei wird der Lack meist durch Druckluft (2-6 bar) beim Austritt aus einer Düse mit einer Spritzpistole zerstäubt. Dieses Verfahren wird bei kleinen und flächigenteilenverwendet, hat jedoch den Nachteil, dass der Lackverlust relativ groß ist. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 53 Quelle:

54 Transport- und Verteilungsarten - Filmspaltung Quelle: IDD Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 54

55 Transport- und Verteilungsarten - Rakel Druckfluid Rakel Bedruckstoff Stützwalze Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 55

56 Transport- und Verteilungsarten - Elektrostatik Bebilderung und Einfärbung bei der Elektrografie Einsatzgebiete: großformatige Ein- und Mehrfarbendrucke Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 56

57 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 57

58 Auftragen durch Druckspannung Der Bedruckstoff wird nur dann fehlerfrei beschichtet, wenn der Druckspalt zwischen den Zylindern kleiner ist als die zur Benetzung des Bedruckstoffes erforderliche Schichtdicke. Zur Erzeugung der erforderlichen Druckspannung sind die Zylinder durch eine Druckkraft gegeneinander anzustellen. Spannungsverlauf im Druckspalt Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 58

59 Auftragen durch Elektrostatik Beispiel: Elektrostatische Druckhilfesysteme (ESA) Farbe wird durch ein von der ESA erzeugtes Spannungsfeld aus den Näpfchen herausgezogen und auf das Substrat übertragen Die elektrostatische Aufladung der einlaufenden Folie wird durch die Elektrode 1 entladen. Mit der Elektrode 2 wird die leitfähige Oberfläche des Presseurs so aufgeladen, dass im Druckspalt eine Spannung bis zu 1000 V aufgebaut wird. Diese Spannung zieht die Druckfarbe auf die Folie. Die Elektrode 3 beseitigt auf der Folie vorhandene Restladungen. Presseur Substrat Formzylinder Quelle: Eltex Gefülltes Näpfchen Quelle: Eltex Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 59

60 Auftragen durch Spritzen Beispiel: Inkjet (Continuous Inkjet) = Tintenstrahldruck bzw. Tintentröpfchendruck kHz Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 60

61 Auftragen durch Fließbeschichtung Eine Beschichtungsmasse wird auf den Bedruckstoff gegossen, wo sie zunächst die Luft an der Oberfläche verdrängen muss, ehe sie einen Flüssigkeitsfilm mit vorgegebener Schichtdicke ausbildet. Man unterscheidet: Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 61

62 Auftragen durch Diffusion Beispiel: Thermografie (Thermosublimation) Anwendungen: z.b. Proofe Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 62

63 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 63

64 Fixieren von Druckfluiden Mechanische Verankerung Das Druckmedium verankert sich am Bedruckstoff durch das Umhüllen von Papierfasern, Eindringen in Poren. Dazu ist meist eine Druckspannung beim Auftragen notwendig. Tiefdruckfarbe auf LWC-Papier Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 64

65 Fixieren von Trockentoner Die Trockentoner in der Elektrofotografie, der Ionografie und der Magnetogafie werden als einzelne Partikel, bestehend aus Polymeren, Pigmenten und Additiven, auf den Bedruckstoff aufgetragen. Ihre feste Verbindung zum Bedruckstoff und eine geschlossene Farboberfläche erhalten sie erst durch den Fixiervorgang. Tonerteilchen werden weich und klebrig ca. 120 C Tonerteilchen werden glänzend, ca. 135 C Verschmelzen jedoch noch nicht miteinander Tonerteilchen verschmelzen und verfließen, ca. 150 C auf der Papieroberfläche (Sintering & Spreading) Toner dringt in die Papieroberfläche ein (Wetting) >150 C Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 65

66 Fixieren durch Thermografie Die Fixierung des Toners erfolgt durch Aufschmelzen der Polymere. Die erforderliche Schmelzenergie kann direkt durch eine beheizte Walze oder indirekt durch eine Heizplatte (erhitzt allerdings auch den Bedruckstoff auf ca. 150 C) bereitgestellt werden. Auch Xenon- Blitzlichtlampen (die IR-Strahlung wird vom Toner absorbiert und in Wärme umgewandelt) werden eingesetzt. Reflektor Toner Beheizte Walze Toner Blitzlichtlampe Presseur Quelle: Fuji Xerox Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 66

67 Übersicht Arbeitsvorgänge Zuführen Dosieren Bebildern Transportieren und Verteilen Auftragen Fixieren Reinigung Schöpfen Rakeln Belichtung Verreibung Druckspannung Mechanische Verankerung Farbwechsel Pumpen Filmspaltung Ätzung Gießen Elektrostatik Verschmelzung Bürsten Taktbetrieb Gravur Schleudern/Sprühen Spritzen Spülen Schöpfen Elektrostatik Filmspaltung Beschichten Pumpen Magnetisierung Rakeln Diffusion Temperatur Temperatur Spritzen Ladungsdichte Elektrostatik Magnetisierung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 67

68 Reinigung von Druckfluide Farbwechsel Farbkasten (Beispiel: Offset) Reinigung von Farbwerken bei Farbwechsel und Außerbetriebnahme notwendig Farbzufuhr stoppen Entfernung der Farbe durch Drucken von Makulatur Beseitigung der Restfarbe durch einen Waschvorgang Farbkasten einer Offsetdruckmaschine Quelle: Henning Hraban Ramm / pixelio.de Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 68

69 Reinigung von Druckfluide Farbwechsel Bürstenwascheinrichtung Tuchwascheinrichtung Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 69

70 Reinigung von Druckfluiden Direkt Beispiel: Offset Restfarbbestände werden direkt beim Druckvorgang durch die Wasser- Auftragswalze abgenommen und sammeln sich im Feuchtwerk. Quelle: Heidelberger Druckmaschinen AG Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 70

71 Reinigung von Trockentoner Direkt Beispiel: Elektrofotografie mit Trockentoner Ein ähnlicher Aufbau wird auch bei Flüssigtonern verwendet. Korona Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 71

72 Keine Reinigung notwendig Beispiel: Thermosublimation Quelle: Handbuch der Printmedien, Kipphan, H. Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium 72

73 Impressum Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau Vorlesung im Wintersemester 2011/12 Prof. Dr.-Ing. E. Dörsam Technische Universität Darmstadt Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren Magdalenenstr Darmstadt Betreuung: M.Sc. Alexandra Theopold Konstruktionsprinzipien im Druckmaschinenbau 3. Arbeitsvorgänge am Druckmedium