Hoogwaardig drukken met futuristische flexibiliteit

Wat ooit het exclusieve domein van offsetdrukpersen was, is nu mogelijk met een inkjetdrukpers: de Canon Prostream maakt hoogwaardig drukken flexibeler en winstgevender dan traditioneel mogelijk was met rollenoffsetdrukpersen. Deze revolutie is mogelijk gemaakt door dynamische aandrijvingen en een snelle rollenbesturingsoplossing van B&R.

Franz Rossmann is een technologiejournalist uit de omgeving van München.

Glossy tijdschriften, fine art-prints en reclamebrochures zien er prachtig uit en voelen prettig aan. Dit komt omdat ze zijn gedrukt op papier dat wordt gecoat met een mengsel van pigmenten en bindmiddelen en wordt gladgestreken met rollers. Dit papier met oppervlakteafwerking zorgt voor drukwerk met fijne details en heldere kleuren. Het systeem is echter ontworpen en geoptimaliseerd voor offsetdrukpersen en tot nu was dat dan ook de enige optie. Conventionele inkjetdrukpersen kunnen geen gecoat papier verwerken, aangezien de pigmenten in de inkt niet aan het gladde oppervlak hechten en het drukwerk snel vegen vertoont. Daarom worden inkjetdrukpersen traditioneel ingezet voor drukwerk met lagere kwaliteitseisen waarvoor papiersoorten zonder coating kunnen worden gebruikt. Voor hoogwaardige productie bood alleen offsettechnologie de benodigde productiviteit en kostenefficiëntie.

Maar met de nieuwe Canon Prostream zijn de regels veranderd. Met de nieuwe inkttechnologie op polymeerbasis en de geoptimaliseerde contactloze luchtdroging is de nieuwste drukpers van Canon het eerste inkjetrollendruksysteem dat op praktisch elk type papier met een glans-, zijdeglans- of matcoating kan drukken, voor een kwaliteit en een productiviteit die gelijk zijn aan of beter zijn dan offsetdruk.

Inkjet heeft nog een belangrijk voordeel vergeleken met offset: als zuiver digitaal drukproces kan het volledig variabele afbeeldingen produceren zonder dat de machine voor elke nieuwe drukwerktaak hoeft te worden ingesteld, zoals bij een offsetdrukpers. Met inkjet worden zelfs de kortste series winstgevend en kunnen deze snel worden verwerkt. Dit biedt de mogelijkheid van flexibele nieuwe bedrijfsmodellen die drukkerijen voorbereiden op een toekomst waarin services als print on demand en het personaliseren van producten de manier veranderen waarop we drukwerk voor reclame en communicatie inzetten.

Op spanning houden

Drukpersspecialist Canon, gevestigd in Japan en met r&d en productie in Poing bij München, heeft zichzelf de uitdaging gesteld om een digitaal drukperssysteem te ontwikkelen dat kan voldoen aan de kwaliteit en productiviteit van offsetdrukken. Dit leidde tot de Prostream-drukpers, geïntroduceerd in 2017. Dit inkjetsysteem, van meet af aan ontworpen voor digitale rollenoffsetdruk, kan op een groot aantal verschillende materialen drukken, inclusief gecoat papier. De Canon Prostream voldoet aan de kwaliteitseisen van standaardprocesoffsetdruk met een effectieve maandelijkse productie tot 35 miljoen A4-pagina’s. In tegenstelling tot het offsetproces kan het echter variabele gegevens drukken, zodat korte series of gepersonaliseerde producten even kosteneffectief kunnen worden gedrukt als een volledige industriële campagne.

Om aan dit vereistenprofiel te voldoen, moesten de ontwikkelaars van Canon het over een heel andere boeg gooien. Naast een vernieuwde polymeerinkttechnologie en een geoptimaliseerd contactloos luchtdroogsysteem gebruikt de oplossing ook geavanceerde printkoppen en een hoogwaardig rollenbesturingssysteem.

Ook was dit het eerste product in het Canon-assortiment met een hardwareplatform voor rollenbesturing van B&R Industrial Automation. Het B&R-systeem stuurt vijf servomotoren aan die de rollen aandrijven die de vereiste spanning in stand houden terwijl het papier door de machine wordt geleid. Een van de grootste uitdagingen die moest worden overwonnen voor het werken met gecoat papier, was de regeling van de spanning van de rollen vanwege het gladde oppervlak.

Acoposmulti

‘Voordat het project van start ging, definieerden we een uitgebreid vereistenprofiel voor het aandrijfsysteem en testten we hiervoor een selecte groep kandidaten’, vertelt Sebastian Karrer, de internationale productmanager bij Canon Production Printing in Poing. ‘Na afloop twijfelden we er geen moment aan dat B&R de juiste technologiepartner voor ons zou zijn.’

In overleg met deskundigen van B&R selecteerde de drukpersspecialist servoaandrijvingen uit de Acoposmulti-serie en een plc uit het X20-systeem. In combinatie met de servomotoren van B&R vormt dit de aandrijfoplossing voor de Prostream waarmee de technici de hoge niveaus voor nauwkeurigheid, reactievermogen en consistentie konden bereiken die ten grondslag liggen aan de hoge drukwerkkwaliteit van de Prostream.

Voor de papierspanningsregeling selecteerden de programmeurs een standaard PI-besturingsfunctie uit de B&R-bibliotheek. ‘Na tests met diverse potentiële oplossingsmethodes kozen we voor de Plcopen-variant. Deze biedt ons de meeste vrijheid met betrekking tot het inrichten van de besturing’, aldus Johann Bartosch, besturingssoftwareontwikkelaar bij Canon Production Printing.

Tijd besparen

‘De openheid van de B&R-technologie past uitstekend bij onze eigen filosofie en was een overtuigend argument in hun voordeel’, voegt Karrer toe. ‘Ze lieten ons diverse opties zien en hielpen ons bij de ontwikkeling van de expertise die we nodig hadden om te werken met de oplossing die we hadden geselecteerd en ze blijven deze verder ontwikkelen.’

Canon kon bijvoorbeeld gemakkelijk de alarmen, die door het B&R-aandrijfsysteem in XML-indeling waren geleverd, overzetten naar het alarmsysteem van de besturingsunit van de drukpers. Het hoge integratieniveau van de B&R-systemen zorgde er ook voor dat technici kostbare tijd konden besparen zodat Canon zich op de essentiële aspecten kon concentreren. ‘De gegevens van de veiligheidscontroller en de veilige i/o’s zijn automatisch beschikbaar in Automation Studio, de universele technische omgeving van B&R’, merkt Bartosch op. ‘Uit onze eerdere ervaringen met andere leveranciers was gebleken dat het softwarelandschap veel gefragmenteerder was, wat meer werk voor ons betekende.’

Lagere kosten

Door het gebruik van B&R-veiligheidstechnologie hoopte Canon te voldoen aan de Machinerichtlijn, wat nodig is voor rollendrukpersen als de Prosteam, zonder dat dit te veel moeite zou kosten. Dit is in de praktijk bevestigd, zoals software-expert Bartosch meldt: ‘Alleen al het feit dat we B&R-veiligheidstechnologie gebruiken, was voldoende om de juiste toon aan te slaan bij de arbeidsveiligheidsinspecteur. Hij had er direct vertrouwen in dat de conformiteitsbeoordeling soepel zou verlopen. En hij bleek gelijk te hebben.’

Een van de manieren waarop Canon de geïntegreerde veiligheidstechnologie van B&R gebruikt, is zorgen dat ontvlambare dampen, zoals de dampen die tijdens het drogen ontstaan, op een niet-kritiek niveau blijven. Hiervoor worden ventilatoren gebruikt, aangedreven door inductiemotoren. Deze worden weer bestuurd door Acoposmulti-aandrijvingen die in een frequentieomvormermodus werken in plaats van speciale omvormers gebruiken. Doordat er geen extra apparaattype nodig is, wordt het opslaan en aanschaffen van reserveonderdelen eenvoudiger. Zodoende zijn de totale kosten van de Prostream lager, ondanks de hogere aanschafprijs voor de servoaandrijvingen.

De voorraad reserveonderdelen wordt verder vereenvoudigd door de zeer betrouwbare levering van B&R. ‘Sinds de eerste Prostream in november 2017 verscheen, meten we de leveringsprestaties van B&R, net als van al onze leveranciers. Met 100 procent presteren ze duidelijk beter dan de concurrentie. Dat is een heel belangrijke factor voor ons, want met een machine als de Prostream leveren we aan ongeveer 90 procent van de volledige drukkerijmarkt, dus we verwachten een hoge vraag’, aldus Karrer.