LED-Technik reduziert Energieverbrauch: Neue Generation von Markierungs-Druckern

Heutzutage werden Maschinen und Anlagen meist mithilfe dreidimensionaler Planungsprogramme entworfen. Schaltschränke werden inklusive Wärmeabbild von Hochleistungsrechnern konzipiert. Die Bestellung der Einzelkomponenten übernimmt ein ausgeklügeltes Warenwirtschaftssystem. All dies geschieht vollautomatisch und ist aufeinander abgestimmt. Plotter tun sich oft schwer Dieser hohe Automationsgrad darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass es im industriellen Umfeld oft noch aufwendige manuell zu verrichtende Tätigkeiten gibt, z.B. Kabel- und Klemmleisten-Markierungen. Ein Mitarbeiter tippt die Beschriftungsinformationen in einen Computer ein, legt ein Magazin auf, richtet das Beschriftungsmaterial und startet den Plotter. Der Plotter setzt sich in Bewegung und erstellt die gewünschten Zeichen. Ist der Stift eingetrocknet, startet der Bediener den Plotter erneut – nachdem er den Stift gesäubert oder sogar ausgetauscht hat. Diese Probleme findet man bei allen tintenbasierten Drucksystemen. Entweder trocknen Stifte ein oder die Drucker müssen langwierigen Reinigungszyklen unterzogen werden, bevor sie wieder gute Ergebnisse liefen. Grund für dieses Problem ist das Medium an sich. Tintenbasierte Systeme beinhalten Lösungsmittel, die für die nötige Viskosität der Farbe sorgen. Durch Verdunstung mit oder ohne Wärmeeinwirkung werden Lösungsmittel – wie Alkohol, Öle oder Wasser – in die Umgebung abgegeben, und die Farbe bleibt als fester Bestandteil auf dem Substrat zurück. Dieser Vorgang lässt sich nur schwer kontrollieren, da der Prozess der Verdunstung von vielen weiteren Faktoren abhängig ist. Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und die Zeit zwischen den Druckvorgängen spielen eine entscheidende Rolle. Sind sie zu niedrig oder zu hoch, entstehen zwangsläufig Probleme. Die ständige Regulierung des Druckvorgangs kostet viel Zeit und Nerven und verursacht außerdem hohe Kosten im laufenden Betrieb. Zudem stellen die eingetrockneten Stifte oder Druckerpatronen eine erhöhte Umweltweltbelastung dar. Markierungsdrucker läuten eine neue Ära ein Der Markierungsdrucker \’Bluemark\‘ (Bild 1) stellt einen Paradigmenwechsel bei industrietauglichen Druckern dar. Für die Beschriftung von Markierungsschildern – z.B. für Reihenklemmen – verarbeitet der Drucker eine spezielle und auf diesen Einsatz abgestimmte UV-Farbe. Die UV-Farbe enthält keinerlei Lösungsmittel und wird mittels kurzwelliger UV-Strahlung ausgehärtet. Bei diesem Verfahren wird keine Wärme benötigt und es entstehen keinerlei Emissionen. Nun ist die Nutzung der UV-Technologie zur Bedruckung von Kunststoffen oder Papier nicht neu. Bereits seit den frühen achtziger Jahren wird dieses Verfahren im Offsetdruck genutzt. Die speziellen Drucksysteme werden meist für großflächige Drucke wie Wandplakate eingesetzt. Der große Druckbereich wird nach dem Bedrucken von mehreren UV-Strahlern beleuchtet, und durch die energiereiche, kurzwellige UV-Strahlung – meist 200-380nm – wird die Farbe auf dem Substrat ausgehärtet: die sogenannte Polymerisation (siehe Kasten). Auch in der Medizintechnik wird diese Methode angewendet, hier wird die UV-Strahlung z.B. zur Aushärtung von Zahnfüllungen genutzt. Das Besondere an dieser Technik ist, dass keine Wärmeenergie benötigt wird. Die Oberflächen – z.B. bei Kunststoffschildern – kommen gar nicht erst mit Wärmestrahlung in Berührung. Die Materialien sind nach der Belichtung \’handwarm\‘. Wird ein Teilbereich nicht bedruckt, kann das Material erneut eingelegt und bedruckt werden. Das reduziert den Abfall, spart Kosten und schont die Umwelt. In kurzer Zeit von 0 auf 100 Diese Technologie kommt im Markierungsdrucker \’Bluemark\‘ zur Anwendung. Sie wird jetzt durch den Einsatz von LEDs im neuen \’Bluemark LED\‘ noch effizienter. So benötigt der Bluemark LED weitaus weniger Energie als sein Vorgänger mit UV-Strahlern. Vergleicht man die LED-Version mit anderen am Markt befindlichen Systemen, beträgt die Energieeinsparung bis zu 90%. Durch die geringe Wärmeentwicklung kann beim Bluemark LED auf Lüfter verzichtet werden – eine deutlich geringere Geräuschentwicklung ist die Folge. Trotz des niedrigen Energieverbrauchs von maximal 70W ist dieser Drucker ebenso schnell wie sein Vorgänger. Der für den Dauerbetrieb ausgelegte Drucker schafft bis zu 10.000 Schilder pro Stunde. Anwendern, die nur kleinere Mengen Markierungsmaterial verarbeiten, bietet die neue LED-Technik einen weiteren Vorteil. Durch die Halbleitertechnik stehen unmittelbar nach dem Einschaltvorgang bereits 100% der Leistung zur Verfügung. Die Aufwärmphase, wie sie bei UV-Strahlern oder Infrarot-Lampen üblich ist, entfällt. Der Drucker ist sofort betriebsbereit und verarbeitet ohne Verzögerung auch einzelne Druckaufträge. Von Vorteil ist auch die Langlebigkeit. LEDs haben gegenüber UV-Strahlern eine vielfach höhere Lebensdauer. Die UV-LED-Einheit im neuen Drucker ist für die gesamte Lebensdauer des Druckers konzipiert – das spart Folgekosten und schont die Umwelt. Systemgedanke im Vordergrund In Verbindung mit dem Produktprogramm für Reihenklemmen-, Kabel- und Betriebsmittelkennzeichnungen (Bild 3a / Bild 3b / Bild 3c) ist der Bluemark LED das passende Drucksystem für die vielfältigen Markierungsaufgaben. Das erreicht der Bluemark durch die Verarbeitung der Markierung im sogenannten Unicard-Format. Das Format arbeitet mit denselben Außenmaßen, variiert aber die Innenmaße. Durch die ständige Erweiterung umfasst das derzeitige Produktspektrum über 400 unterschiedliche Markierungsmöglichkeiten für europäische und internationale Standardgrößen unterschiedlicher Hersteller. Mit Unterstützung durch die Planungs-Software \’Clip Project\‘ kann das Drucksystem in jede Fertigungskette eingebunden werden. So können Daten mit der Planungs-Software direkt aus CAD-Systemen oder MS-Excel verarbeitet und an den Drucker übergeben werden. Durch die Anbindung entfällt die zeitraubende manuelle Eingabe – das Risiko von Eingabefehlern entfällt. Letztlich trägt – im Gegensatz zur zeitaufwendigen \’Manufaktur\‘ – das Zusammenspiel der Komponenten aus dem Markierungssystem \’Marking System\‘ zum Zeitgewinn und zur Fehlervermeidung im Fertigungsprozess bei. Kasten 1: Polymerisation Vereinfacht betrachtet bestehen UV-Farben aus Bindemitteln, Pigmenten, Photoinitiatoren und Additiven. Die Bindemittel weisen eine molekulare Doppelbindung auf. Durch die Einwirkung energiereicher kurzwelliger UV-Strahlung werden Photoinitiatoren gespalten, wobei sogenannte Radikale entstehen. Diese reagieren mit den Doppelbindungen der Bindemittel und bilden ihrerseits eine Verbindung sowie neue Radikale. Diese verbinden sich mit weiteren Bindemittelmolekülen und es wird eine Kettenreaktion ausgelöst. Dabei verbinden sich nach und nach immer mehr Moleküle zu einer dreidimensionalen, vernetzten Struktur. Das Gitter umschließt die Farbpigmente, der Aggregatzustand verändert sich binnen weniger Sekundenbruchteile durch die Ausbildung der Molekülketten von flüssig zu fest.