DJM werkt aan Inkjet op lichtsnelheid
Hybride persen (offset-, flexo-, diep- en zeefdruk) met inlijn inkjetprinten kunnen de toekomst van verpakkingsdruk, commercieel drukwerk en meer veranderen. Vooralsnog heeft inkjet-imprinten op volle snelheid met 100% registerhandhaving echter veel haken en ogen. DJM uit Harderwijk werkt met "Photonic driven inkjet" aan een oplossing.
In het kort is het doel van DJM’s innovatieproject om de Raster Image Processor (RIP) ieder opvolgend inkjet-imprintbeeld digitaal in register te laten leggen met een eerdere voordruk of kleurenregister. Om dat voor elkaar te krijgen zijn datasnelheden nodig die in de buurt van 2,5 terabyte per seconde (2,5x1012B/sec) komen. Inkjettechnoloog Steve Knight wijst er niet voor niets met grote regelmaat op dat het ‘in het printbedrijf van morgen niet draait om de printengine, maar om de verwerkingssnelheid van datavolumes.’
Links: een DJM "Dream Machine" bij RCA in Argentinië; rechts: de Fujifilm Dimatrix Samba-printmodule voor de DJM Dreammachine
2016: Inkjet-imprinten op planovellen
Al eerder deed het 25-jarige DJM van zich spreken op Drupa 2016 en de Grafische Vakbeurs in Gorinchem. Op beide beurzen waren demonstraties te zien van inkjet-imprinten op (A3) planovellen en enveloppen, nauwkeurig ingevoerd op een vacuümtransportband; op Drupa zelfs via een geperforeerde RVS-vacuümband. Op beide beurzen was er ook aandacht voor DJM’s roll2roll inkjetprintsystemen. Op Drupa demonstreerde DJM live haar “Dream-machine”; een roll2roll fullcolour-prototype met Fujifilm Dimatix-Samba printmodule. In Gorinchem gebeurde dat via uitgebreide beeldschermpresentaties.
Kort na Drupa 2016 bestelde dataprintcenter Ramón Chozas S.A. uit Buenos Aires, Argentinië (RCA) een “Dream”-printsysteem in 43 cm brede roll2sheet-uitvoering, inlijn met een buffer, sheeter en stacker van Tecnau. Die configuratie produceert sinds 2017 met 1,9 m/sec vooral handelsdrukwerk in een resolutie van 1200x1200 dpi voor meerdere Argentijnse telecombedrijven. Daarbij wordt alles - inclusief realtime ripping en softwarekoppelingen tussen de verschillende systemen - aangestuurd en gecontroleerd vanuit één softwarepakket: het “Kameleon”-systeem van DJM. Bovendien ontwikkelde DJM het customized papiertransport met BST-baankantensturing en een drievoudig uitgevoerde baanspanningsregeling. Om beschadiging van de Samba-printkoppen te voorkomen en de uptime te maximaliseren, is een unit ontwikkeld die goed kan omgaan met splices/rolwissels. Als een splice wordt gedetecteerd, wordt de afstand van printkop tot het substraat vergroot door de printbaan te laten zakken met handhaving van de baanspanning en het printproces tijdelijk te onderbreken.
DJM's invoersysteem voor planovellen
2020: “Photonic driven inkjet”
Inmiddels werkt DJM aan het “Photonic driven inkjet”-project, waarvoor het Harderwijkse bedrijf samen met TNO een EU-subsidie ontvangt. Het Europees Fonds voor Regionale ontwikkeling beschrijft waarvoor deze projectsubsidie is: 'Hoofddoelstelling van het project is het 3-dimensionaal registreren van substraatbewegingen en gelijktijdig aanpassingen te doen in het aansturen van de printmodule. Op deze wijze wordt onder alle omstandigheden de perfecte inkjetdruppel gecreëerd en wordt deze op de juiste plek op het substraat gepositioneerd. Om dit te realiseren moet een meetmethode worden ontwikkeld om het substraat te volgen en moeten sensoren worden ontwikkeld die deze metingen kunnen uitvoeren. Daarnaast moet een encoder worden ontwikkeld die in de X-,Y- en Z-dimensie metingen kan verrichten.'
Anders gezegd wil DJM hiermee bereiken dat op een imprintsnelheid van 5 m/sec (300 m/min) - op bijvoorbeeld eerder gedrukte offsetvellen - iedere inkjetimprint digitaal in register met het offsetbeeld wordt gebracht, ongeacht standafwijkingen tussen de voordrukken. Dat geldt ook voor de fullcolour-inkjetprint zelf, waarvan de digitale kleurunits in register moeten blijven. Dat vraagt, in combinatie met een resolutie van 4.800 dpi en een printbreedte van 100 cm, om eerdergenoemde dataverwerking van 2,5 terabyte/sec. De totale projectwaarde hiervoor beloopt circa een miljoen euro.
Snelheid dataverwerking belangrijkste vraagstuk
DJM-oprichter en -eigenaar Dick van der Maal vertelt hoe dit projectidee is ontstaan. ‘Nadenkend over “What ’s next?” zoomde ik in op de grootste belemmering van variabele hybride inkjetprint. Daarbij is de printhardware niet de eerste zorg, maar altijd weer de snelheid van dataverwerking. In een eerder project moesten we bijvoorbeeld voor T-shirtprints eerst het voorwerp herkennen, vervolgens de afwijking omrekenen en tot slot re-rippen voor de ge-herpositioneerde imprint. Aanvankelijk leek dat exclusief te gelden bij imprinting van niet registerend ingevoerde vellen of platte voorwerpen, maar inmiddels zien we ook bij hybride rotatieve inkjet-imprinting vergelijkbare vraagstukken. Bijvoorbeeld door lange baantrajecten met axiale en radiale fluctuaties. Dat betekent dus nóg meer druk op suppersnelle verwerking van grote datavolumes.’
Links DJM-oprichter Dick van der Maal; rechts zijn collega, international sales director Arwin van Oostveen
Opto-elektronica
Van der Maal vervolgt: ‘In 2010 hoorde ik al over Intel’s vervanging van koper door lichtstralen (opto-elektronica) op microchips. Verder begreep ik dat het Europese investeringsprogramma Horizon2020 fotonica definieerde als één van de vijf sleuteltechnologieën. Verder studerend bleken fotonische microchips allerlei bewerkingen te doen op basis van licht. In vergelijking tot elektronen zijn fotonen ook enorm licht van gewicht. Dat biedt mogelijkheden om met veel minder energie veel meer informatie te verwerken. Niet alleen voor het verwerken of verzenden van data, maar ook voor andere toepassingen, zoals in sensoren. Inmiddels wordt er al aardig over gepubliceerd. In het Fraunhofer Projectcenter op de universiteitscampus in Enschede is in samenwerking met PHIX Photonics Assembly een machine ontwikkeld voor de productie van photonic chips, als eerste stap naar de massaproductie hiervan. Via onze partner TNO kwamen we met ons projectidee terecht bij “OP-Oost”, het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling in Arnhem (Operationeel Programma EFRO 2014-2020 Oost-Nederland). Wij zijn penvoerder van het project en trekken de kar. Het staalconstructiedeel van het prototype laten we bij onze “buurman” Den Ouden Technische Dienstverlening doen. TNO assisteert ons bij het ontwikkelwerk tot een prototype. De looptijd van ons project is drie jaar. Recent is de kick-off gegeven.’
Concrete invulling
Nieuwsgierig nemen we met Van der Maal en zijn international verkoopdirecteur Arwin van Oostveen een kijkje bij R&D en DJM’s machinebouw. Daar worden de benodigde projectdisciplines - ICT, mechatronica, inkjet-processortechnologie, meet/regeltechniek en machinebouw - concreet ingevuld. Van der Maal: ‘Fujifilm’s Samba-printkop is één van onze uitgangspunten, maar de totale printapplicatie verschilt per klant. Printbreedte, baantraject, inline converting enzomeer; wij zeggen nooit “nee” en onze systemen zijn altijd opschaalbaar; bijvoorbeeld startend met zwart schoon-en-weer en later uit te breiden voor fullcolour.' Wijzend op een frame voor een nieuwe “Dream-machine”: 'Na die eerste machine voor Argentinië ging de tweede naar Zuid-Korea en de derde naar Rusland. Inmiddels staan ze wereldwijd: in Duitsland, Tsjechië, Noord-Afrika, Florida en ook in Nederland, waar een door ons geleverd systeem highspeed enveloppen print.’
In de hal zien we verder een schoon-en-weer printsysteem met thermische inkjetprintmodules van HP. Zes stuks C800 colorprint-modules (CMYK) printen de baan via een keerstang aan twee zijden. ‘Die staat bij Paragon Customer Communications in Schwandorf, Duitsland. Het is een printoplossing voor loyaltyprogramma’s en mailingen. Deze printmodules gebruiken HP’s TIJ4 technologie, die ook wordt toegepast in HP’s T-series Webpress. Ze zijn ideaal voor integratie en voor fullcolour-imprints, maar wel gebonden aan HP’s watergebaseerde inkten’, zegt Van Oostveen.
De HP C800-module voor webgeïntegreerde Direct Mail printing
Op de afdeling engineering zien we een technicus op een beeldscherm een ink management backplane bewerken. ‘Deze is voor een Samba-printmodule en wordt zowel mechanisch en elektronisch als qua geïntegreerd inktmanagement bij ons in huis ontwikkeld. Hij werkt volledig autonoom.’ De inkmanagementmodule is overigens ook toepasbaar voor andere leveranciers van printkoppen, zoals Kyocera. DJM’s designfilosofie is gebaseerd op de gedachte om ontwikkelde technologieën breed te kunnen toepassen.
Engineering en fysieke inbouw van een zogenoemd ink management backplane
Printmodules in prefabstadium
Terug bij machinebouw zien we het inktmanagementsysteem voor de Samba-printmodule’s in prefab-stadium. Ook komen we diverse printed circuit boards tegen, allemaal voorzien van copyrightnummers en DJM-logo’s. ‘Eigen ontwikkeling’, zegt Van der Maal trots. ‘Weliswaar extern gefabriceerd op onze specificaties, maar we houden zelf de eindverantwoordelijkheid. Vandaar dat we bijvoorbeeld alle soldeerverbindingen nog eens microscopisch checken. De uiteindelijke functionaliteiten checken we uitvoerig tijdens de duurtest van de finale printmachine.’
DJM laat zijn eigen printed circuits bouwen en checkt alle soldeerverbindingen microscopisch
Samba
DJM’s speurtocht naar de meest betrouwbare printkop in het hoogste printkwaliteitsegment leidde naar de Fujifilm-Dimatix Samba printkop. Van der Maal: ‘In de 1200x1200 dpi-printkopcategorie is Samba de beste en meest betrouwbare piëzo-printkop die ik ken, geschikt voor watergebaseerde en UV-inkten. Kijkend naar de installed base en de prestaties die Samba-koppen sinds Drupa 2008 in Fujifilm’s JetPress 720 leveren, zegt dat toch wel wat. Bovendien zijn de parallel onder een hoek van zestig graden lopende nozzle-rijen slim gepositioneerd, met als doel om - onder andere - missing nozzles te compenseren en cross talk van de nozzles te verminderen. Ook zijn Samba’s “native” druppelgroottes instelbaar, variërend van 10 picoliter tot (voor fotokwaliteit toonaangevende) 2,6 picoliter. De next best en betaalbaarder alternatieven zijn bijvoorbeeld HP’s thermische printkoppen: Kyocera of Memjet.’
Een door DJM gebouwde Samba-printmodule op een Vision rotatieoffsetpers
Toekomstplannen
Filosoferend over DJM’s toekomstplannen bij het welslagen van het Photonic driven inkjet-project, ziet Van der Maal de inkjet-imprintmarkt als het groeidomein daarvoor. ‘Dat is geen nieuw terrein voor ons. Neem bijvoorbeeld het project voor een Russische klant. Die zocht een optimaal functionerende inkjet-imprintoplossing, geïntegreerd op diens achtkleuren Drent-Vision rotatieoffsetpers. Daarvoor ontwikkelden we deze inline Samba-printmodule met twaalf Samba-printkoppen op een printbreedte van 51,7 cm. Dankzij de hoge printresolutie kan deze klant een veelzijdig pakket aan applicaties met mailings, statements en tickets roll2roll verwerken. Inmiddels heeft hij meerdere Samba printmodules in gebruik.’
En als DJM’s Photonic driven inkjet nu eens vellen of verpakkingen moet imprinten met stuksgewijze positionering, zou dat realiteit kunnen worden? Van der Maal ziet geen bezwaren: ‘Voor fullcolour imprinten van een eerdere offset-oplage gaan we deze feeder gebruiken’, zegt Van der Maal, wijzend op een "large sheet feeder" van BDT (75x106cm). ‘Die is ontwikkeld voor de verpakkingsindustrie en als velleninleg voor bijvoorbeeld grootformaat offset-voordrukken. Integreren op state-of-the-art rotatiepersen, offset, flexo, diep- of zeefdruk krijgen we ook wel voor elkaar.’
En hoe zit dit bij fullcolour inkjet-imprinten op een vouwdozenplakmachine of een verpakkingslijn? ‘Wellicht kansrijk, maar nu nog te vroeg om als uitvoerbaar toe te dichten aan de uitkomsten van ons Photonic driven inkjet-ontwikkelproject,’ zo besluit Van der Maal.
