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凹印技術的發展現狀和未來趨勢

來源:
南京杜賽機電設備有限公司
日期:
2020年2月25日
我國軟包裝行業經過近30年的不斷發展,成果輝煌,目前已經成為全球規模大、發展快的行業。而龐大的人口基數是軟包裝產品消費的強力支撐。許多全球數一、數二的軟包裝企業正是看到這一點,紛紛在中國設立機構,以獨資或合資的形式參與市場,以期占有一定的市場份額。與此同時,與軟包裝行業配套的裝備制造、版輥加工、基材、油墨等行業也取得了蓬勃發展。

近兩年,隨著規模的擴大,無序的競爭、品質的低劣、材料價格的上漲、環保問題的凸顯、人工成本的高企等問題顯露無疑,軟包裝行業微利時代提前到來。市場需求的多樣化、個性化,導致軟包裝市場競爭進一步加劇,10萬米以上的香餑餑訂單已經很少,1萬米以下的小訂單成為軟包裝企業生產經營的常態,故而企業對產品綜合成本的關注度越來越高,努力降低生產過程中的廢品損耗,降低整機綜合能耗,降低單位產品成本,從而提高自身的市場競爭力。市場變化對印刷設備的綜合技術性能,尤其是在生產效率、生產損耗、綠色環保、節能減排、人身安全、人員素質依賴性等功能性方面提出了更高的要求。

凹印機作為軟包裝行業的主力印刷機型,每年在中國市場的銷售量在1000臺左右,而以上市場變化預示著國產凹印機將面臨重大轉型升級,將順應市場需求,朝著“智能化、人性化、數字化、柔性化、綠色化”方向發展。

凹印技術的發展現狀

在過去的發展階段,國產凹印機在以下幾方面取得了很大的進步,已經逐步與歐美發達國家和地區接軌,齊頭并進。

1.減少生產準備時間,提高生產效率

隨著短版活兒的常態化,控制并不斷減少生產準備時間對于軟包裝企業而言越來越重要。

為了減少生產準備時間,提高生產效率,國內凹印機制造企業急終端用戶之所急,加大科研開發力度,加快產業化步驟,研發出了一系列新技術,如套筒式膠輥、快換刮刀、無軸傳動、風嘴可拆卸式高效節能烘箱、多功能服務小車、版輥在線自動清洗裝置等。

這些技術的開發應用為進一步減少總時間、降低總成本起到了很大的推動作用。通過上述技術的使用,軟包裝企業可以將換單時間控制在1小時左右,大大提高設備的使用率。

2.減少材料損耗,節約成本

隨著軟包裝行業微利時代的到來,基材、油墨和膠黏劑等材料成本幾乎占到軟包裝印品售價的75%左右。由此可見,任何一種材料消耗量的增減都會對軟包裝企業的利潤產生很大影響。因此,通過降低材料損耗來保證利潤是十分必要且可行的。

在凹印過程中,影響材料損耗的因素主要有以下幾方面:換單過程中的套印損耗、接換料過程中的套印損耗、升降速過程中的套印損耗、設備故障引起的停機維修損耗、油墨槽結構引起的油墨和溶劑的額外損耗等。針對以上各項損耗,目前可采取以下技術解決。

(1)換單過程中套印損耗的減少措施

生產管理系統(一鍵恢復功能)記錄每個訂單以往的佳印刷狀態(印刷張力、印刷溫度、刮刀位置、印刷壓力等),換單時直接調用即可,能夠大大減少損耗。

(2)接換料過程中套印損耗的減少措施

①控制高速不停機裁切中的料尾長度,以≤400mm為宜。

②優化裁刀結構,升級裁切動作控制程序,減少張力變化。

③全自動裁切過程,在保證裁切成功率的基礎上,使殘卷余料≤10m,減少印刷基材的浪費。

(3)升降速過程中套印損耗的減少措施

①有走料系統導輥速度和印刷基材速度同步。

②導輥動平衡的嚴格要求和導輥起動力矩≤1g?mm。

③考慮導輥表面刻線對氣流的排空以及對印刷基材的擾動性,使設備高速運行下料膜更加平穩。

④提高套印的成品率,傳統機械軸傳動逐漸退出市場,精度更高的電子軸驅動成為主流。

(4)設備故障引起的停機維修損耗的減少措施

當用戶的印刷設備發生故障時,使用遠程診斷來降低維修時間。

3.提高設備安全性能,保障人身健康安全

隨著國產凹印機出口量的增加,以及國內中高端用戶對產品要求的提高,國際用戶對EHS(環境、健康、安全)的要求已在國產凹印機上得到一定程度的普及,原來對速度和套印精度的追求已經上升為設備要減小或消除對環境的危害,設備對操作人員的健康和人身意外傷害降到低,國外用戶要求的EHS FIRST也慢慢被國內中高端用戶接受并轉化為他們對設備的要求。現在的國產凹印機技術水平就是基于這些要求被不斷提高的。例如,二氧化碳滅火、電氣柜防爆、墨槽周圍防爆電機、防爆窗口、風道風壓檢測、安全防護欄、收放料安全光柵等一系列安全保護技術已在國產凹印機上實現應用。

4.VOCs廢氣處理裝置在凹印機上的應用

在國家環保政策的大力推動下,綠色環保成為印刷包裝業的主旋律,凹印所采用的廢氣處理主要有兩種技術。對于混合溶劑,主要采用RTO蓄熱式燃燒裝置;對于單一溶劑或單一種類溶劑,主要采用回收裝置,在溶劑總用量超過1000噸時不僅可以實現環保功能,回收的溶劑還可以實現循環使用,經濟效益非常可觀。

為了降低廢氣處理的投資成本,凹印機的干燥系統需要加入減風增濃裝置或LEL循環系統。

凹印技術的發展趨勢

在過去幾年中,凹印機取得了令人矚目的成就,今后凹印機的開發理念正在發生重大轉變,產品設計將追求“短版化、人性化、環保化”,產品結構將向“柔性化、模塊化、智能化”方向發展。

1.高精度、高效率發展

通過系統優化升級、結構調整改進,使凹印機張力控制精確在0.1N范圍內。同時,配置高精度光纖電眼識別,減少繁瑣過程,滿足凹印高精準套印。

實現重復訂單的調取,只需一鍵復位,即可將版輥、刮刀、張力、壓力等相關參數直接恢復到佳狀態,替代人工反復操作,減少中間過程,實現高效操作。

2.自動化、智能化發展

隨著互聯網時代的到來,工業水平的不斷提高,高速凹印機必將在自動化、智能化方面實現階梯性提升和突破,主要體現在以下幾方面。

(1)智能色彩控制系統的應用

凹印機的色彩打樣是當前階段的難點,全自動色彩控制系統將引入凹印機,從油墨配方生成到調整將一次完成,全自動配墨機、色彩控制系統及色密度檢測等均由智能化模塊連接并控制,僅此一項即可為用戶節約1000多米材料損耗。

(2)工業機器人的應用

印刷包裝業屬于有害工種,愿意操作設備的人員越來越少,導致整個行業用工難、用工成本高,企業負擔重,節省勞動力對于印刷包裝企業而言越來越重要,故而采用工業機器人替代人工操作是凹印機發展的方向。

換單過程中,印刷版輥、油墨槽的清理、更換,遞墨輥的清洗等工作非常繁重,且危害操作人員的身體健康。全自動洗版機、油墨槽清洗機的工業化、自動化普及,將設備標配的4人操作減少至2人,為企業大大節省了人員投入、減少了人員傷害。未來,此類工作有望采用工業機器人進行替代。

(3)設備與智能生產系統的互聯

凹印機配備網口PLC和大量智能傳感裝置,從而實現與智能生產系統的互聯,為產品工藝參數的自動采集、下發及分析提供支持,使產品質量得到保證。同時,智能生產系統也能實時監控設備的運行狀態(設備故障、質量報警等),統計分析設備能耗(水、電、氣)。

此外,凹印機配套附件(版輥、膠輥等)可利用RFID技術實現快速識別,通過配套設備實現自動更換。

(4)設備與印品智能缺陷檢測的互聯

印品智能缺陷檢測近兩年越來越受到青睞,但自動化、智能化水平不高,而且對操作人員的技能要求較高,不能和設備聯動處理問題,僅僅停留在發現缺陷的層面上,從發現到處理也會產生約幾百米的廢品。將印品智能缺陷檢測和設備互聯,發現缺陷后,設備自動處理缺陷,并對缺陷種類進行分析。從快速處理缺陷到提前預防,大幅調高印品的成品率。

(5)設備與云端遠程運維的互聯

目前,凹印機已逐步并入網絡,與云端遠程運維系統實現互聯,通過工業軟件的運行分析判斷、檢查設備的運行狀態,不僅能夠解決已經發生或正在發生的問題,而且可以提前預告問題發生的可能性。對于復雜的技術服務問題,可由專業的技術專家通過云端進行處理。

(6)新卷準備的自動化應用

全自動上下卷裝置:機臺上下卷裝置控制信號與工廠的生產制造執行系統(MES)連接,系統自動觸發上下料任務,倉庫自動匹配物料并調度AGV運送至上下卷工位,通過信號對接實現全自動上下卷,減少人員參與和準備時間,提高生產效率。

工業機器人自動識別新卷料頭,粘貼膠帶,實現無人化的接卷準備,MES下達生產任務,設備根據指令完成全自動裁切。

3.設備功能多元化發展

凹印機具備更加多元化的功能,如連線涂布、復合、可變數據印刷、模切、橫切、壓痕等。

在新的市場形勢下,國內凹印機制造企業將面臨重大轉型升級,期待協同產業鏈各環節一起實現“綠色環保、節能高效、自動智能”的凹印機之夢。

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