Projekt 19069/01

Entwicklung einer Digitaldruckmaschine für industrielle Anwendungen zur Erstellung umweltfreundlicher, individueller Drucke auf unterschiedlichen Materialien

Projektträger

TAMPOPRINT AG
Lingwiesenstr. 1
70825 Korntal-Münchingen
Telefon: 07150-928-116

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war die Entwicklung einer neuen Generation Digitaldruckmaschinen, die sowohl unter technischen als auch wirtschaftlichen und umweltseitigen Bedingungen die Anforderungen zum direkten Bedrucken industrieller Erzeugnisse erfüllt (praxistaugliches System für industrielle Anforderungen).
Anwendungsgebiet sind beliebige 3-dimensionale industrielle Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien, die bislang ausschließlich mit indirekten Druckverfahren (z. B. Siebdruck, Tampondruck) bedruckt werden. Diese Verfahren benötigen jedoch zusätzlich Druckformen, Filmmaterial, Chemikalien und Hilfsstoffe (v. a. in der Druckvorstufe), was wiederum zu einem höheren Energie- und Wasserverbrauch, Abfällen und zusätzlichem Arbeits- und Kostenaufwand führt.
Die zu entwickelnde neue Generation industrieller Digitaldruckmaschinen soll vor allem bei geringen Losgrößen und individuellen Drucken deutliche Vorteile nachweisen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Nachteile bereits bekannter Digitaldruckmaschinen sollten durch Entwicklung einer neuen Anlagen-hardware und -software beseitigt werden. U. a. bestanden folgende Aufgaben:
- wesentliche Erhöhung der Druckgeschwindigkeit,
- Einsatz neuer Druckköpfe zur Verarbeitung unterschiedlicher Druckfarben,
- Entwicklung neuer umweltgerechter Druckfarben (v. a. UV-Druckfarben),
- Realisierung eines neuen Konzeptes zum Trocknen von UV-Druckfarben,
- intelligente Drucksteuerung,
- automatische optische Erkennung von Druckproblemen und Einleitung von Gegenmaßnahmen,
- Aufbau eines modularen und flexiblen Anlagenkonzeptes, das die Realisierung von Druckmaschinen nach dem Tisch- (X/Y-) oder Fließbandprinzip (X-Ausführung) gestattet.
Als Ergebnis sollten zwei Prototypen (ein Aufbau in X/Y- und einer in X-Ausführung) entstehen. Nach Projektabschluss war eine Fertigung und breite Vermarktung der Anlagen sowohl im Dienstleistungs- und Handwerksbereich, als auch an industrielle Anwender vorgesehen.


Ergebnisse und Diskussion

Innerhalb des vorliegenden Projektes wurden mehrere Versuchsmuster und Prototypen neuartiger Druckanlagen, sowohl in der Ausführung als X- als auch als X/Y-Anlagen entwickelt, aufgebaut, getestet und optimiert. Die Komponentenauswahl und Systemauslegung erfolgte für den Druck mit umweltfreundlichen Druckfarben, insbesondere UV-härtender und wasserbasierender Druckfarben.
Mit den neuen Digitaldruckmaschinen wurden im Rahmen umfangreicher Versuchsreihen mögliche industrielle Anwendungen untersucht. Nach breit angelegten Screeningversuchen konzentrierten sich die Versuche auf Anwendungen zum Bedrucken von Glas, Leder und Aluminium. In diesen Bereichen wurden erfolgreich Anfragen von Kunden gelöst und erste Druckmaschinen verkauft.
Während es jedoch im Bereich Glas und Leder nicht gelang, gänzlich auf Druckfarben mit organischen Lösungsmitteln zu verzichten (hier müssen Inkjet-Farben eingesetzt werden, die über einen reduzierten Lösungsmittelanteil verfügen), konnte zum Bedrucken von Aluminiumtafeln im Untereloxaldruck ein zum Patent angemeldetes Verfahren zum Drucken mit wasserbasierten Inkjet-Farben erfolgreich entwickelt werden. Dieses Verfahren und die Druckmaschinentechnik wurden bis zum Einsatz unter industriellen Serienbedingungen optimiert.
Neben einer unternehmensinternen Anwendung zum Bedrucken von Typenschildern für Maschinen konnte auch eine Kundenanfrage zum Bedrucken von OP-Tabletts erfolgreich gelöst werden. Hier wurde nach Abschluss des Projektes eine Druckanlage verkauft und an den Kunden ausgeliefert. Es gelang jeweils, den zuvor eingesetzten Untereloxal-Siebdruck zu ersetzen. Hierdurch wurden die im Siebdruck auf Aluminium zuvor genutzten Druckfarben mit flüchtigen organischen Verbindungen durch wasserbasierte Inkjet-Farben ersetzt sowie weitere Umweltvorteile durch Einsparung von Material, Reinigungsmitteln und Abfall nachgewiesen. Ferner konnten die Druckqualität wesentlich erhöht und die Kosten deutlich reduziert werden. Die erreichten Ergebnisse werden im Abschlussbericht ausführlich beschreiben.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die erreichten Ergebnisse wurden auf Fachmessen (beispielsweise der DRUPA 2004, Düsseldorf) der Öffentlichkeit präsentiert. Weiterhin wurden Prospekte erstellt. Ferner wurde ein Druckzentrum am Standort in Westerheim aufgebaut und die breite Vermarktung der neuen Digitaldruckanlagen gestartet. Hierdurch gelang es, Einsatzlösungen für konkrete Anfragen potenzieller Anwender anzubieten und weiteres Anwendungspotenzial zu erschließen. Diese Aktivitäten werden nach Abschluss des Projektes weiter ausgebaut. Es besteht das Ziel, im Jahr 2007 insgesamt 20 Digitaldruckanlagen zu verkaufen.


Fazit

Wesentliches Projektergebnis ist ein innovatives, zum Patent angemeldetes Verfahren zum umweltfreundlichen Bedrucken von Aluminiumtafeln mit wasserbasierten Druckfarben im Untereloxaldruck, das bis zu ersten industriellen Anwendungen geführt werden konnte. Es wurden deutliche Vorteile gegenüber dem zuvor eingesetzten Untereloxal-Siebdruck sowohl in der Druckqualität als auch im Materialverbrauch, Ersatz umweltbelastender Druckfarben und Reinigungsmittel als auch Abfallvermeidungen nachgewiesen.
Es konnten jedoch auch beim Bedrucken von Blech, Glas und Leder erhebliche technische Vorteile erreicht und weitere industrielle Anwendungen für den Digitaldruck erschlossen werden. Hier gelang es zwar nicht, Druckfarben zu verarbeiten, die keine organischen Lösungsmittel aufweisen. Der Lösungsmittelanteil konnte jedoch durch Verarbeitung neuer Druckfarben deutlich reduziert werden. Im Vergleich zum vorherigen Stand der Technik wurden auch hier technische, wirtschaftliche und umweltseitige Vorteile (insbesondere durch Reduzierung des Lösungsmittelanteils und der Farbschicht) erreicht. Weitere Reduzierungen des Lösungsmittelanteils nach Projektabschluss sind angestrebt.
Es entstand ferner ein neuer Stand der Technik im Bereich der Digitaldruckanlagen (v. a. UV- und wasserbasierte sowie universell einsetzbare Systeme), der die Basis für die Durchführung weiterer Entwicklungsprojekte nach Abschluss des Projektes sein wird. Ein Schwerpunkt wird hierbei die Überführung der Technik zum Bedrucken von länglichen (endlos) Produkten mit Anlagen in X-Ausführung (stehender Druckkopf) sein.

Übersicht

Fördersumme

615.000,00 €

Förderzeitraum

15.10.2002 - 14.10.2006

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Klimaschutz
Umweltforschung
Umwelttechnik