Problemas e innovaciones en prensas para impresión de alta velocidad

Problemas e innovaciones en prensas para impresión de alta velocidad

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En demostraciones recientes, dos fabricantes alemanes de prensas presentaron impresoras flexográficas generando producciones de muy alta calidad a velocidades de más de 1 kilómetro (3.280 pies) por minuto. Para poner esto en contexto, compárelo con manejar su carro a 60 km/hora, o considere que en una prensa con una cámara de 3 pulgadas, funcionando a 3.280 fpm, el rodillo anilox gasta 0.0046 segundos en la cámara -aproximadamente dos veces la rapidez del obturador típico de una cámara (es decir, 0.008 segundos)

Éste es un aumento muy significativo respecto a las generaciones de prensas anteriores. Teniendo en cuenta la precisión necesaria para producir imágenes de altos grados y de muy alta calidad a semejantes velocidades, esto es realmente un gran logro técnico. Un fabricante tiene tres prensas diferentes capaces de lograr estas velocidades actualmente en el mercado, produciendo un volumen de impresión más alto con tiempos muertos reducidos, un desperdicio mínimo y eficiencias de récord mundial.

Problemas planteados
El reto de la impresión de alta velocidad es mantener la calidad -específicamente la impresión con tolerancias ajustadas en cada imagen-, de una imagen a la siguiente y de un trabajo al siguiente, para producir imágenes con alta calidad, consistentes y de alto nivel.

Este reto es lo que mantiene desvelados a los impresores flexográficos. Como el sustrato se mueve a través de una prensa de alta velocidad, aún las variaciones de un minuto en la presión tienen como resultado deterioro en la calidad de la imagen impresa. Estas variaciones pueden ser causadas por cualquier factor que afecte cualquiera de los materiales involucrados. Cambios pequeños en la humedad, por ejemplo, diferencias en la tinta, cambios en la temperatura introducidos por el proceso de impresión, o incluso cambios en la fuerza centrífuga debido a la aceleración o desaceleración de la prensa.

Controlar estas variables a altas velocidades representa un reto incluso para los operarios más experimentados; en tirajes cortos, puede que incluso no haya tiempo suficiente para ajustar una prensa para que funcione a toda velocidad. Este artículo describe las principales dificultades técnicas y cómo están siendo manejadas.

Aspecto 1: una plataforma mejor
El primer aspecto es la calidad de la prensa en sí misma. Las prensas más rápidas requieren un nuevo nivel de control sobre la colocación e interacción entre las partes en movimiento en el punto donde la tinta se encuentra con la superficie de impresión, haciendo posible que los operadores saquen provecho de velocidades más rápidas.

Los avances recientes de la ingeniería están afrontando este reto. Un avance clave es el de la tecnología de motores servo. La tecnología servo no es nueva, ha existido desde hace 20 años, aproximadamente, y se ha usado en prensas flexo por lo menos desde hace seis años. Los adelantos recientes permiten un rendimiento más alto. Los nuevos servo motores aumentan la precisión por medio de la sincronización dinámica del movimiento del cilindro porta-plancha con la velocidad de la superficie del tambor de impresión.

Otro avance ha sido el uso de material de fibra de carbono para los cilindros de impresión. Este produce cilindros más fuertes, menos susceptibles que el acero a los cambios en estructura causados por la fluctuación de la temperatura. Los cilindros en fibra de carbono son también más livianos, de más fácil manejo para los operarios y aceptan servo mandos más pequeños.

Conjuntamente, estas ventajas proporcionan una plataforma de impresión más estable. Pero una impresión exitosa de alta velocidad también requiere prestar mucha atención a otros factores. Dos de los problemas importantes son las características de la superficie y lo que yo llamo cilindricidad (ver aspecto 3).

Aspecto 2: Características de la superficie
La impresión requiere la transferencia y (al imprimir sólidos) la difusión de la tinta desde el rodillo anilox hasta la plancha y finalmente al sustrato. Para que la tinta se transfiera fluidamente, las fuerzas de adhesión sobre cada superficie "receptora" deben ser más fuertes que las de la superficie "transmisora", de tal manera que la tinta sea atraída a la superficie receptora. A medida que la velocidad de la impresión aumenta y desciende el tiempo disponible para la transferencia de tinta, la fuerza de esta atracción del anilox a la plancha y de la plancha al sustrato (determinada por factores que incluyen la energía superficial) se vuelve más crítica y necesita ser controlada.

Aspecto 3: Cilindricidad
Otra variable clave es la uniformidad del cilindro de impresión en sí mismo, a la que me refiero como cilindricidad. La cilindricidad combina dos factores: el rango de conicidad (TAPER) y la concentricidad. La conicidad cuantifica la cantidad de reducción o ampliación del diámetro del cilindro, mientras que la concentricidad cuantifica su grado de redondez.

La optimización de la cilindricidad mejora la calidad de la impresión. Si la superficie se mueve hacia adelante y lejos del sustrato a medida que el cilindro rota (debido a unacilindricidad deficiente), ciertas áreas serán sobreimpresas a medida que empujan contra el sustrato. Estas áreas crean un retroceso dentro del cilindro de impresión y el anilox, salpicando puntos, cambiando el tono del color o ensuciando a la impresión. Sobre áreas sólidas, la fuerza puede producir saltos en la impresión.

Para entender mejor la dificultad que enfrenta un operario, el cuadro 1 muestra las tolerancias de los fabricantes para las variaciones en los cilindros, las mangas, los stickybacks y las planchas.

La tolerancia acumulativa significa que aún en el mejor trabajo, el impresor flexográfico inicia con variaciones de 75 micras en la distancia entre la plancha y el substrato. Los grandes impresores que imprimen sobre una película lo hacen con un máximo de impresiones de aproximadamente 80 micras. Esto deja una posibilidad de éxito muy pequeña.

Estas tolerancias deben ser compensadas con la impresión. Nadie debería sorprenderse si el impresor debe disminuir la velocidad para lograr una calidad superior. La ventana para lograr una gran impresión sobre la superficie total del rodillo es muy pequeña.

Algunas soluciones
La flexografía de alta calidad sigue siendo un arte, dependiente del conocimiento y la habilidad de los impresores flexográficos expertos. Sin embargo, las nuevas tecnologías también están suministrando mejores herramientas. Por ejemplo, continúan los avances químicos de las tintas y otras técnicas para manejar las características de la superficie. La siguiente descripción muestra algunas innovaciones principales (algunas de las cuales fueron usadas en las demostraciones mencionadas anteriormente).

Tecnología de impresión continua (ITR, In The Round)
La innovación mayor impacto es la tecnología de mangas de impresión continua (ITR, por su sigla en inglés). Estas mangas combinan la manga, el stickyback y la plancha, suministrando una superficie de impresión integrada y acortando la tolerancia combinada en por lo menos 25 micras, lo que reduce las variaciones en el espacio entre la plancha y el sustrato por cerca de un tercio. Por consiguiente, reducen la necesidad de hacer impresiones extra para llegar a obtener impresión de alta calidad que se busca.

Gama ampliada
El proceso de gama extendida utiliza tintas proceso de cuatro colores CMYK reformuladas, más naranja y verde. Un proceso similar se diferencia por usar un sistema de tintas de siete colores. La estandarización de una gama extendida de cinco, seis o siete tintas, de la preferencia del usuario, tiene como resultado tiempos más cortos de preparación y menor desperdicio en la prensa.

La preprensa puede escoger hacer el pasto más verde, restringir el naranja para los tonos piel o agregar azul a un suéter violeta, pero no a un cielo azul. También ayuda a imprimir más rápido. Ya que la imagen es transferida a través de hasta siete cilindros, en lugar de cuatro (aumentando así la superficie total del área de los cilindros), cada cilindro debe depositar menos tinta, permitiendo así lograr una mayor velocidad de impresión.

Grabado láser directo
El grabado láser directo de planchas flexográficas o mangas está despertando gran interés, como consecuencia de los últimos avances técnicos. Hasta ahora, el proceso se ha asociado con la impresión flexográfica de banda ancha, por ejemplo, de imágenes continuas sobre el empaque flexible. La calidad y la velocidad de la prensa no han sido tan buenas como la fabricación de planchas convencional. Los avances en la tecnología láser, software y material para grabado han hecho del grabado láser directo un proceso de gran interés.

Software de balance
El balance está estrechamente ligado a la cilindricidad. El impresor, con frecuencia, tiene un buen cilindro o manga y luego monta una plancha sobre un lado, poniendo el empaque fuera de balance. El efecto es como montar una alfombra sobre la rueda de su neumático y arrancar a 60 millas por hora. Sería una experiencia difícil. Aumente la velocidad y el vehículo seguramente se desarmará.

Con el grabado láser directo, la cantidad de material removido para crear una imagen y el área de la cual es retirado pueden ser conocidas con precisión. Las nuevas técnicas de grabado rastrean el material removido y remueven el material adicional en el área de relieve para compensar la falta de balance, restableciendo así el equilibrio.

Software de cilindricidad
Otra tecnología patentada, que está actualmente en desarrollo, amplía el uso del grabado láser y promete lograr una cilindricidad todavía mejor. Al usar este sistema, el operario monta un cilindro y/o manga con la superficie de impresión ya adherida a la máquina láser y arranca el programa. El láser mide la superficie de impresión para puntos altos y puntos bajos; luego remueve los altos, creando una superficie de impresión con una cilindricidad dentro de las tolerancias láser.

Cambio de la ecuación de costo
Los impresores que compran equipos de alta velocidad, y manejan las variables descritas anteriormente, ponen a funcionar prensas a más de 2.000 fpm (609.6 metros por minuto), diariamente. En un futuro cercano, estos impresores estarán rompiendo la barrera de los 3.000 fpm (914.4 m por minuto).

Además de la tecnología descrita en este artículo, existen unas pocas áreas técnicas que el proveedor y los usuarios desean mantener en confidencialidad. El éxito a estas velocidades requiere disciplina y atención al detalle, pero la impresión de alta velocidad está cambiando la ecuación de costo de los impresores. Más prensas con capacidad para altas velocidades están ingresando al mercado. Están a punto de cambiar la manera en que ciertos empaques son entregados a los compradores.

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