Wraz z rozwojem gospodarki materiały drukowane odpowiadające na indywidualne potrzeby oraz reklama zewnętrzna z wyższej półki zyskują coraz większe uznanie rynku. Początkowo druk cyfrowy w tych dziedzinach realizowano głównie na drukarkach jednostronnych, które miały niższą wydajność, bardziej złożony proces i gorszą jakość druku niż opracowane później drukarki dwustronne.
Analiza pokazuje, że głównym problemem obecnych drukarek dwustronnych UV są duże błędy w dokładności pasowania obu stron, co bezpośrednio wpływa na jakość druku, w tym ostrość i nasycenie kolorów. Problem jest szczególnie dotkliwy przy powierzchniach druku w zakresie 3–5 metrów, gdzie trudno jednocześnie utrzymać precyzję druku i długotrwałą stabilność.
Głównym elementem decydującym o dokładności pasowania i ostrości obrazu jest platforma drukująca. Aby zapewnić wysokiej jakości druk dwustronny z precyzją i ostrością, trzeba zagwarantować płaskość powierzchni druku. W artykule omawiamy projekt i proces produkcji dużej platformy do druku dwustronnego UV, które skutecznie rozwiązują problem odkształceń w procesie produkcji druku dwustronnego UV.
Czynniki wpływające na dokładność platformy
1. Odprowadzanie ciepła z lamp UV powodujące spadek dokładności platformyObecnie duże drukarki dwustronne to przede wszystkim drukarki UV, nazwane tak od stosowanych w nich atramentów UV. Drukarki UV mają lampy UV (rtęciowe lub LED), które pozwalają natychmiast wysuszyć wydruk, co ułatwia szybkie wykonanie próbek. Ta cecha bardzo pomaga w produkcji i pobieraniu próbek, ale wprowadza też pewne problemy, z których najważniejszy to odprowadzanie ciepła. Lampy UV emitują ciepło podczas naświetlania materiałów, takich jak skóra czy inne podłoża umieszczone na platformie. Z czasem ciepło z lamp UV przenosi się na platformę, powodując jej miejscowe odkształcenie i spadek dokładności, co negatywnie wpływa na jakość druku. Kontrola tolerancji geometrycznych platformy drukującej bezpośrednio przekłada się więc na jakość druku i dokładność podawania materiału.
2. Trudność w kontroli dokładności obróbki platform wielkoformatowych
W przypadku platformy dużej drukarki dwustronnej UV, takiej jak model DLA-05-00, platforma składa się z korpusu, złączek kanałów powietrznych, złączek rur wodnych, rur zasilających wodę, automatycznego urządzenia do korekcji odkształceń platformy, mechanizmu poziomowania platformy, bocznych płyt łukowych i ram regulacyjnych płyt łukowych. Najtrudniejszym zadaniem jest uzyskanie wymaganej tolerancji płaskości 0,05 mm dla powierzchni o długości 3350 mm. Jako smukły element konstrukcyjny platforma łatwo odkształca się podczas obróbki, co może wpływać na dokładność części i prowadzić do wyrobów niezgodnych. Dodatkowo ciepło z lamp UV może powodować miejscowe odkształcenia platformy i niestabilne pasowanie wydruku.
Wybór platformy i projekt konstrukcji
3. Wybór wariantu korpusu platformyPlatformy wielkoformatowe dzielą się zasadniczo na dwa typy: platformy chłodzone powietrzem i platformy chłodzone wodą. Ich właściwości użytkowe przedstawiają się następująco:
. Platforma chłodzona powietrzem: ma prostą konstrukcję i niski koszt produkcji. Po dłuższym użytkowaniu urządzenie chłodzące może jednak przepuszczać powietrze, co obniża wydajność chłodzenia, prowadzi do odkształceń i zużycia platformy oraz negatywnie wpływa na dokładność druku.
. Platforma chłodzona wodą: ma prostą konstrukcję i wykorzystuje krążący czynnik chłodzący wewnątrz platformy, aby uniknąć miejscowych odkształceń spowodowanych długotrwałym działaniem ciepła. Wadą jest wyższy koszt: panel wykonany z aluminium twardo anodowanego 2,0, a płyta podstawy z aluminium polerowanego 2,0.
Aby zapewnić płaskość platformy drukującej, w dużej drukarce dwustronnej UV wybrano ostatecznie platformę chłodzoną wodą.
2. Ustalenie konstrukcji
Korpus platformy chłodzonej wodą składa się z powierzchni górnej i dolnej, a między nimi po obu stronach przebiega kilka kanałów powietrznych. Powierzchnia górna ma otwory zasysające. Korpus platformy dzieli się na trzy strefy zasysania, a na spodzie platformy zamontowano złączki kanałów powietrznych połączone z pompą powietrza elastycznymi wężami. Rury zasilające wodę są połączone przez złączki rur wodnych i przebiegają przez korpus platformy. Wylot wody znajduje się na obu końcach platformy i łączy się z agregatem chłodniczym.
Produkcja i montaż platformy
1. Belka nośna z pustej stali prostokątnejBiorąc pod uwagę wytrzymałość, stabilność i opłacalność platformy, belkę nośną platformy chłodzonej wodą wykonuje się zwykle z pustej stali prostokątnej. Na przykład w platformie drukującej DLA-05-00 wymiary stali prostokątnej wynoszą 120 mm × 80 mm. Belka nośna musi zachować tolerancję płaskości 0,1 mm na powierzchni górnej. Proces produkcji obejmuje spawanie, obróbkę cieplną, prostowanie, frezowanie zgrubne, starzenie, frezowanie półwykańczające i frezowanie wykańczające, aby spełnić wymagania dokładności.
2. Twardość platformy i obróbka termoizolacyjna
Po obróbce zgrubnej górna powierzchnia platformy chłodzonej wodą jest prostowana i szlifowana precyzyjnie, aby spełnić tolerancje wymiarowe określone w projekcie. Nakłada się powłokę twardo anodowaną o grubości 250 μm, aby poprawić twardość powierzchni i właściwości termoizolacyjne oraz ustabilizować pracę platformy. Płaskość platformy jest następnie dostrajana do wymaganego zakresu za pomocą automatycznego urządzenia do korekcji odkształceń, które łączy platformę chłodzoną wodą z belkami nośnymi.
3. Mechanizm poziomowania całej platformy
Oprócz zapewnienia dokładności samej platformy stosuje się mechanizm poziomowania, który ustawia platformę równolegle do głowicy drukującej. Dzięki temu głowica UV pozostaje równoległa do powierzchni druku przez cały czas pracy, co zapewnia spójną jakość wydruku.
4. Automatyczne urządzenie do korekcji odkształceń platformy
Podczas produkcji platforma może ulegać miejscowym odkształceniom pod wpływem ciepła z lamp UV, co zmienia jej płaskość. Prowadzi to do niewyraźnego obrazu wydruku, trudności z pasowaniem i niespójnej dokładności podawania. Ponadto podczas transportu i przenoszenia czynniki zewnętrzne, takie jak uderzenia czy wibracje, mogą dodatkowo odkształcać platformę.
Aby rozwiązać te problemy, zaprojektowano automatyczne urządzenie do korekcji odkształceń platformy, które redukuje naprężenia poziome w platformie i koryguje miejscowe odkształcenia wywołane ciepłem lub uderzeniami zewnętrznymi.
Podsumowanie
W artykule omówiono problemy z odkształceniami druku w procesie produkcji drukarek dwustronnych UV i zaproponowano projekt oraz proces produkcji platformy dużej drukarki dwustronnej UV. Rozwiązanie ma następujące zalety:1. Zoptymalizowano konstrukcję nośną i proces produkcji platformy chłodzonej wodą, co zapewnia dokładność geometryczną powierzchni druku i spełnienie wymagań projektu.
2. Odkształcenia platformy są ściśle kontrolowane na etapie projektu, doboru materiałów, obróbki, obróbki cieplnej i montażu, dzięki czemu całkowite odkształcenie pozostaje w dopuszczalnym zakresie.
3. Rozwiązanie można zastosować do produkcji podobnych elementów w innych urządzeniach, co poprawia dokładność pracy i jakość druku.