Für eine zuverlässige Kennzeichnung sollten Sie die Valvejet-Technologie in Betracht ziehen

Bei Markierungsanwendungen unter rauen Bedingungen überzeugt Valvejet dort, wo alle anderen Technologien von Inkjet versagen. Warum? Schauen wir uns das einmal an.

Die Kennzeichnung von Industrieprodukten – von Metallrohren bis hin zu großen Holzstapeln – mit Codes und Markenzeichen ist seit Jahrzehnten eine Notwendigkeit. Vor dem Aufkommen digitaler Inkjet Drucktechnologien wurden die Markierungen durch manuelles Schablonieren mit Walzen oder Graviergeräten aufgebracht. Das war langsam, unordentlich und unflexibel.

Mit der Einführung der Inkjet-Drucktechnologie Ende der 1970er-Jahre änderte sich dies grundlegend. Sowohl Continuous-Inkjet-Drucker (CIJ) als auch Drop-on-Demand-Drucker (DoD) ermöglichten die schnelle und präzise Kennzeichnung von Produkten per Knopfdruck. Doch nur eine dieser Inkjet-Technologien erwies sich als robust genug für die anspruchsvollsten industriellen Kennzeichnungsanwendungen.
Die Valvejet-Technologie setzt sich durch, wenn es hart auf hart kommt

Während sich die CIJ-Technologie bei der Erstellung kleiner Datumscodes auf Konsumgütern wie Flaschen und Dosen breite Akzeptanz verschafft hat, konnte sie im industriellen Bereich bislang kaum Fuß fassen. CIJ-Drucker sind anfällig für Ausfälle aufgrund von Verunreinigungen oder extremen Temperaturen und können nur kleine Zeichen erzeugen, was ihre Eignung für viele industrielle Anwendungen einschränkt, die große Markierungen erfordern. Sierra Aluminum stellte beispielsweise fest, dass CIJ-Drucker unter den rauen Bedingungen im Werk des Unternehmens einen hohen Wartungsaufwand erforderten, was zu erhöhten Kosten aufgrund von Ausfallzeiten führte.

Im Gegensatz dazu hat sich die Valvejet-Technologie als optimale Lösung für anspruchsvolle industrielle Kennzeichnungs- und Codieraufgaben bewährt. Aufgrund ihrer Robustheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit ist sie bis heute in vielen Industriezweigen die bevorzugte Drucktechnologie.
Zwar haben sich in den vergangenen zwei Jahrzehnten weitere Drop-on-Demand-Verfahren wie Thermal Inkjet (TIJ) und Piezo Inkjet (PIJ) etabliert, die insbesondere für Anwendungen wie die Karton- und Verpackungskennzeichnung geeignet sind. Wenn es jedoch um den zuverlässigen Einsatz unter anspruchsvollen Produktionsbedingungen geht, bleibt die Valvejet-Technologie für viele industrielle Anwendungen die erste Wahl. Auch künftig wird sie voraussichtlich eine Schlüsselrolle in der industriellen Kennzeichnung spielen.

Es gibt zahlreiche Gründe für den Erfolg der Valvejet-Drucktechnologie im industriellen Bereich (und bei anderen Kennzeichnungsanwendungen):

• Hervorragende Zuverlässigkeit, die einen langjährigen Betrieb mit geringem bis gar keinem Wartungsaufwand gewährleistet.
• Geeignet für raue Umgebungsbedingungen, einschließlich Staub und extremer Temperaturen.
• Eine der kostengünstigsten Druckverfahren, die derzeit zur Verfügung stehen, mit der Möglichkeit, Tintenverbrauch präzise an die jeweiligen Anforderungen anzupassen.
• Vielseitigkeit bei der Erzeugung einer breiten Palette von Markierungen – von kleinen Codes unter 6mm bis hin zu großflächigen Markierungen von mehreren Metern Höhe.
• Anpassbar an die Produktionsanforderungen, nicht umgekehrt. Valvejet-Druckköpfe können über, unter oder neben einer Produktionslinie montiert werden. Sie können auch an Roboterarmen angebracht werden.
• Große Druckreichweiten (der Abstand zwischen dem Druckkopf und dem zu markierenden Gegenstand), um unebene oder holprige Fertigungslinien auszugleichen.
• Unterstützung für eine breite Palette poröser und nicht poröser Substrate sowie die Fähigkeit, mit nahezu jeder Art von Tinte in Industriequalität einwandfrei zu arbeiten. Nach jahrzehntelanger Entwicklung profitieren Valvejet-Drucker von einem unvergleichlichen – und stetig wachsenden – Tintenangebot.
• Mehr als genug Geschwindigkeit, um mit schnell laufenden Produktionslinien Schritt zu halten.
• Bulk-Ink-Systeme die die Benutzerfreundlichkeit verbessern und dazu beitragen, die Anforderungen an die Produktionslaufzeit zu erfüllen.
• Einfache Reinigung dank automatischer, integrierter Valve-Spülsysteme. Bei Valvejet-Druckern werden Tintentröpfchen durch präzise gefertigte Düsen auf das Substrat geschleudert.

Jeder Tintentropfen wird durch ein Ventil präzise gesteuert, das sich kurz öffnet, um eine definierte Menge Tinte freizugeben, und anschließend wieder schließt. Daher stammt auch die Bezeichnung „Drop-on-Demand“. Die Tinte wird über ein druckgeregeltes Versorgungssystem zugeführt, das einen konstanten Materialfluss ohne unnötigen Verbrauch gewährleistet. Dieses Funktionsprinzip macht Valvejet-Drucker besonders effizient und reduziert die Freisetzung von Lösungsmitteln sowie anderen Tintenbestandteilen in die Produktionsumgebung.
Im Gegensatz dazu arbeiten Continuous-Inkjet-Drucker (CIJ) mit einem kontinuierlichen Tintenstrahl, bei dem lediglich ausgewählte Tropfen zur Erzeugung von Kennzeichnungen umgeleitet werden. Dadurch gelangt während des Betriebs deutlich mehr Tinte in die Umgebung.
Verglichen mit anderen Drop-on-Demand-Technologien wie Thermal Inkjet (TIJ) und Piezo Inkjet (PIJ) bieten Valvejet-Drucker in der Regel höhere Produktionsgeschwindigkeiten, größere Druckabstände, niedrigere Gesamtbetriebskosten und eine höhere Widerstandsfähigkeit unter anspruchsvollen Industriebedingungen. Thermal-Inkjet- und Piezo-Inkjet-Systeme spielen ihre Stärken hingegen bei Anwendungen aus, die besonders hochauflösende Kennzeichnungen erfordern, beispielsweise Logos, Grafiken oder sehr kleine Barcodes.

Über 9 Milliarden Schaltzyklen: Valvejet-Drucker wurden für einen zuverlässigen, wartungsarmen 24/7-Betrieb in anspruchsvollen Industrieumgebungen entwickelt. Sie kennzeichnen sowohl poröse als auch nicht poröse Materialien mit hochwertigen und langlebigen Codes.
Die Drop-on-Demand-Inkjet-Drucker der Matthews V-Serie sind beispielsweise für bis zu 9 Milliarden Schaltzyklen ausgelegt, bevor Wartungsmaßnahmen erforderlich werden. In der Praxis berichten viele Produktionsstandorte selbst weit über diesen Wert hinaus von gleichbleibend hochwertigen Kennzeichnungen, bevor eine Nachjustierung notwendig wird.
Im Inneren eines 16-Ventil-Druckkopfs der V-Serie spielt jedes Ventil eine entscheidende Rolle. Die Drop-on-Demand-Technologie wurde Ende der 1970er-Jahre in Schweden von Swedot AB entwickelt, das heute zu Matthews Marking Systems gehört. Seitdem wurde die Technologie kontinuierlich weiterentwickelt, um ihre Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Druckqualität stetig zu verbessern.

Ein Blick ins Innere eines Druckkopfs der V-Serie von 16-Düse .

Jedes Ventil arbeitet nach einem einfachen, aber äußerst präzisen Prinzip. Ein Kolben mit einer Gummispitze verschließt die Düse und wird durch eine Feder in Position gehalten. Eine Magnetspule zieht den Kolben für einen kurzen Moment zurück, sodass ein exakt dosierter Tintentropfen durch die Düse auf das Substrat abgegeben werden kann. Der Hub des Kolbens wird bereits werkseitig präzise eingestellt, um eine gleichbleibende Tropfengröße und eine dauerhaft hohe Druckqualität sicherzustellen.

Das spezielle Design der Druckköpfe der Matthews V-Serie, das unten dargestellt ist, wird durch das US-Patent US 9.108.424 B2 mit dem Titel „Valve Jet Printer with Inert Plunger Tip“ geschützt. Das Patent beschreibt wesentliche Weiterentwicklungen des Kolbendesigns, die den Einsatz unterschiedlichster Tintentypen ermöglichen und gleichzeitig sicherstellen, dass Kolben und Gummispitze auch nach Milliarden von Schaltzyklen zuverlässig funktionieren.
Zu den patentierten Innovationen zählen unter anderem eine optimierte Kolben- und Dichtungskonstruktion, die in dieser Form innerhalb der Branche einzigartig ist und maßgeblich zur Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Druckqualität der Valvejet-Technologie beiträgt.

Es ist außerdem wichtig zu beachten, dass Valvejet-Drucker die höchste Zuverlässigkeit erreichen, wenn sie Teil eines Komplettsystems sind, das einen vollständig integrierten Drucksteuergerät, anwendungsspezifische Tintenversorgungssysteme und die für die jeweilige Anwendung geeignete Tintenart umfasst. Zu den Tintenparametern, die genau abgestimmt werden müssen, gehören Viskosität, Trocknungszeit und Oberflächenspannung.

Die Valvejet-Technologie arbeitet mit etwas größeren Tropfengrößen als andere Inkjet-Druckverfahren, was maßgeblich zu ihrer hohen Zuverlässigkeit beiträgt. Diese größeren Tintentropfen können kleine Staubpartikel und Verunreinigungen, die sich vor den Düsen ansammeln, besser aufnehmen und aus dem Druckkopf entfernen. Das ist besonders wichtig, da Valvejet-Drucker häufig in stark staubbelasteten Produktionsumgebungen wie Sägewerken, Holzverarbeitungsbetrieben oder Zementwerken eingesetzt werden. Dadurch bleibt der Düsenbereich frei von Ablagerungen, die bei anderen Drucktechnologien häufig zu Verstopfungen und Druckproblemen führen. Das Ergebnis sind eine höhere Betriebssicherheit, weniger Wartungsaufwand und eine konstant hohe Kennzeichnungsqualität auch unter anspruchsvollen Industriebedingungen.