In den US-Bundesstaaten North Carolina, Ohio oder Indianapolis haben viele namhafte und international tätige Getränkehersteller ihren Firmensitz. Für diese Hersteller ist ein wichtiger Aspekt im Produktionsprozess unter anderem die fachgerechte Bedruckung ihrer Produkte. Der amerikanische Gesetzgeber verlangt beispielsweise den Aufdruck eines Mindesthaltbarkeitsdatums in Monaten und Jahren auf Getränkeflaschen und Dosen. Flaschen aus Glas, Aluminium oder PET-Material bedrucken die Getränkehersteller in der laufenden Produktion direkt auf dem Flaschenhals. Zusätzlich drucken sie oftmals die erforderlichen Kennzeichnungen auch auf den Verschlussdeckel auf.
Obwohl diese zusätzliche Kennzeichnung auf Verschraubungen und Deckeln in den USA nicht gesetzlich gefordert ist, hilft das zum Beispiel Händlern wie Getränkestores und Tankstellenshops ihren Lagerbestand rechtzeitig auszutauschen. Denn die künstlichen Süßungsmittel in einigen dieser Getränke besitzen eine Haltbarkeit von lediglich 45 Tagen. Daher ist es für diese Händler wichtig den alten Bestand zuerst zu verkaufen. Die Codes auf dem Deckel helfen ihnen dabei, das Mindesthaltbarkeitsdatum schnell und einfach zu erkennen, ohne die Flasche aus dem Karton nehmen zu müssen.
Continuous-Inkjet-Verfahren wird beliebt
Haben in der Vergangenheit noch viele Getränkehersteller die Lasertechnologie eingesetzt, um ihre Produkte zu kennzeichnen, so setzen sie seit einigen Jahren zunehmend auf die sogenannte CIJ-Drucktechnologie (Continuous Inkjet). Dieses Druckverfahren, wie es in Leibinger Inkjet-Druckern zur Anwendung kommt, bietet im Gegensatz zum Laserdruckverfahren einen stärkeren Kontrast und ist daher auch von Produktverifikationssystemen wie Prüfkameras und auch für das menschliche Auge besser zu erkennen.
Bei der CIJ-Drucktechnologie tritt aus einer Düse unter Druck ein konstanter Tintenstrahl von wenigen Mikrometern Durchmesser aus, der unter Einwirkung von mechanischen Schwingungen, die von einem Oszillator erzeugt werden, in eine Folge von gleich großen Tropfen zerfällt. Diese Tintentröpfchen werden bei Bedarf einzeln elektrostatisch mittels einer Ladeelektrode aufgeladen und erfahren anschließend über zwei sogenannte Hochspannungs-Ablenkplatten eine gewisse vertikale Ablenkung. Dadurch wird der einzelne Tropfen präzise an der gewünschten Position auf das Produkt aufgetragen, wodurch das eigentliche Schriftbild entsteht.
Die einzelnen Tropfen bilden zusammen jeweils einen Buchstaben oder eine Ziffer. Dadurch entsteht ein kontrastreicher und qualitativ hochwertiger Aufdruck. Da die CIJ-Technologie einen kontinuierlichen Tintenstrahl erzeugt, auch wenn nicht gedruckt wird, bleibt die Frage, was mit den nicht benötigten Tintentropfen passiert? Diese werden gar nicht erst elektrisch aufgeladen, sondern direkt durch ein dünnes Fängerrohr dem Tintenkreislauf wieder zugeführt.
Feldtests mit Inkjet-Druckern überzeugten
Ein großer Getränkeabfüller, der insgesamt 12 Produktionsstätten in den USA unterhält, wurde auf diese Technologie aufmerksam. Er trat im Jahr 2014 mit der Anforderung, seine Getränkedosen und -flaschen mit weißer und schwarzer Tinte zu kennzeichnen, an Paul Leibinger heran. Daraufhin wurden umfangreiche Feldtests durchgeführt. Dabei galt es, ein Mindesthaltbarkeitsdatum, zunächst mit weißer Tinte, seitlich auf die schwarzen Schraubverschlüsse der Getränkeflaschen aufzu-
drucken.
Hier überzeugte der Inkjet-Drucker des Herstellers durch den zuverlässigen Betrieb ohne Wartung oder Ausfallzeiten. Zurückzuführen ist das auf Features wie der automatischen Tintenstrahlüberwachung und Tropfenabrissregelung sowie des Leibinger Düsenverschlusses „Sealtronic“. Das Fängerrohr für nicht benötigte Tintentropfen wird beim Abschalten des Druckers automatisch auf die Düse gefahren und erzeugt somit einen hermetisch abgeschlossenen, luftdichten Tintenkreislauf. Ein Eintrocknen der Tinte im Druckkopf wird durch den Düsenverschluss Sealtronic auch bei längeren Produktionspausen verhindert – wie bei einem Füller mit aufgesetzter Verschlusskappe. So ist der Drucker jederzeit innerhalb kürzester Zeit einsatzbereit. Zudem ist der Inkjet-Drucker für die Dosenbedruckung mit Hochgeschwindigkeits-Druckschriften geeignet – er zeigt eine gute Druckqualität bei schnellen Durchlaufgeschwindigkeiten.
Bei den Feldversuchen stellte sich zudem heraus, dass die Bedruckung auch mit schwarzer Tinte auf hellem Untergrund funktioniert. Weil diese Tests so erfolgreich waren, entschloss sich der Kunde insgesamt 30 Leibinger Inkjet-Drucker vom Typ Jet3up in die Produktionslinien in fünf seiner Produktionswerke zu integrieren. Je nach Ausstattung sind diese Drucker auch als geschützte Version (IP65) beziehungsweise als Pigment-Drucker (PI) ausgeführt. Dadurch können sie auch in staubiger oder nasser Umgebung – wie sie bei Lebensmittelherstellern oft herrschen – eingesetzt werden oder Produkte mit pigmentierten Tinten, zum Beispiel Weiß, kennzeichnen. Pigmentierte Tinten weisen einen starken Kontrast auf dunklen Untergründen und eine hohe Farbechtheit auf.
Automatische Geschwindigkeitsmessung
Eine Herausforderung bei diesem Kennzeichnungsprojekt war die Tatsache, dass die zu bedruckenden Flaschen und
Dosen während dem Transport auf dem Förderband immer einem gewissen Schlupf ausgesetzt sind. Somit stimmt deren Eigengeschwindigkeit nicht immer mit der Bandgeschwindigkeit überein, die normalerweise gemessen wird. Daher ist auch die Geschwindigkeitsmessung durch einen externen Drehgeber zu ungenau, da dieser lediglich die Bandgeschwindigkeit misst, nicht aber die direkte Produktgeschwindigkeit. Dies kann wiederum eine unvollständige oder verzerrte Beschriftung auf der Flasche beziehungsweise Dose zur Folge haben.
Für einen solchen Fall besitzt der Drucker eine spezielle Softwarefunktion zur automatischen Erkennung der Produktgeschwindigkeit. Hierbei werden am Förderband zwei unmittelbar hintereinander angeordnete Lichtschranken montiert. Deren Sensoren erfassen die vorbeilaufenden Flaschen, woraus sich wiederum die Zeit berechnen lässt, die jede Flasche von der ersten bis zur zweiten Lichtschranke benötigt. Da der Abstand der beiden Lichtschranken zueinander fix ist und im Drucker abgespeichert wurde, kann der Drucker daraus die Geschwindigkeit jeder einzelnen Flasche berechnen. Der Druckkopf bedruckt die Flaschen unmittelbar hinter der zweiten Lichtschranke. So erfolgt der Aufdruck stets an der vorgesehenen Position, in der gewünschten Breite und in optimaler Qualität.
Drucker zentral steuern
Da der Kunde von der Druckqualität der Leibinger Inkjet-Drucker überzeugt war, wollte er diese auch in seine zentrale Anlagensteuerung integrieren, über die er seine restlichen Peripheriegeräte aus verwaltet und überwacht. Dabei kann jeder Drucker von einem zentralen Arbeitsplatz aus angesteuert und überwacht werden. Soll beispielsweise ein anderer Produktcode auf das Produkt in einer bestimmten Produktionslinie aufgedruckt werden, kann der jeweilige Drucker von diesem zentralen Arbeitsplatz aus per Touchscreen angesteuert und programmiert werden, ohne dass sich der Anwender zu diesem Drucker begeben muss, um ihn manuell einzustellen. So entfällt das mühevolle Programmieren jedes einzelnen Druckers, wodurch sich menschliche Fehler auf ein Minimum reduzieren lassen.
Ebenso von Vorteil ist das automatische Aktualisieren und synchrone Übermitteln des Mindesthaltbarkeitsdatums auf alle Drucker am Wochenanfang. Diese Anforderung wurde realisiert, indem der Kunde für die Inkjet-Drucker ein spezielles Kommunikationsprotokoll erstellen ließ, welches die Schnittstelle zwischen der zentralen Managementsoftware und den restlichen Peripheriegeräten bildet.
Aufgrund der überzeugenden Druckqualität der CIJ-Drucker und des optimierten Produktionsprozesses durch die Integration in die zentrale Managementsoftware, plant der nordamerikanische Getränkeproduzent in den kommenden Jahren sukzessive seine bestehenden Drucker auch in den restlichen Produktionsstätten durch neue Inkjet-Drucker vom Typ
Jet3up zu ersetzen.
