16.04.2024
TKM GmbH
Eine formoptimierte Rakellamelle für konstant stabilen Liniendruck
Der Liniendruck ist diejenige physikalische Kraft, mit der Rakel und Rasterwalze sowie die Tiefdruckform an ihrem Berührungspunkt gegeneinander gepresst werden. Diesen Anpressdruck während der Druckproduktion konstant zu halten, ist mit heutigen Rakellösungen nur schwer möglich und die daraus resultierenden direkten und indirekten Druckprobleme sind entsprechend zahlreich.
Die TKM-Gruppe gehört weltweit zu den führenden Anbietern von Messerlösungen für eine breite Palette industrieller Anwendungen. Durch umfangreiche Rakelanalysen im Rahmen von Troubleshootings bei internationalen Kunden im Verpackungsdruck konnten spezifische Herausforderungen im Flexo- und Tiefdruck identifiziert werden. Abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Druckjobs wurden folgende Schwerpunkte ermittelt:
Problemfelder im Flexodruck:
Der Liniendruck bezeichnet den physikalischen Druck, der zwischen der Kontaktfläche des Rakelmessers und dem Tiefdruckzylinder oder der Rasterwalze entsteht. Er wird durch die Rakel auf die Zylinder- oder Walzenoberfläche übertragen und kann während der Produktion eines Druckauftrags in der Regel nicht konstant gehalten werden. Die gängigen Formen von Rakellamellen sind Dünnschlifflamelle und Keilrakel, wobei beide Typen spezifische Stärken und Schwächen aufweisen.
Dünnschliffrakel
Beim Dünnschliffrakel sind die Lamellen parallel angeschliffen. Das hat den Vorteil einer gleichbleibenden Rakelkontaktzone, so dass der Tonwert während der gesamten Standzeit unverändert bleibt. Der ursprünglich eingestellte Winkel bleibt so lange konstant, bis der gesamte Verschleißbereich abgeschliffen ist.
Trotz ihrer Stärken hat die Dünnschlifflamelle einige gravierende Schwächen. Eine davon ist ihre Anfälligkeit für Durchbiegung, was einen inkonsistenten Liniendruck zur Folge hat. Diese Eigenart erfordert eine kontinuierliche Überwachung und möglicherweise Anpassungen des Rakeldrucks während der laufenden Druckproduktion. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Ausbrüchen im Lamellenbereich, was insbesondere zu massiven Beschädigungen der Keramikoberfläche bei Rasterwalzen sowie der Chromoberfläche bei Tiefdruckformen führen kann. In beiden Fällen führt dies zur Streifenbildung im Druck.
Keilrakel
Die Keilrakel zeichnet sich durch eine erhöhte Steifigkeit im Vergleich zum Lamellenrakel aus, was es zu einer robusten Option für verschiedene Druckanwendungen macht. Jedoch geht diese Stärke auch mit einigen Schwächen einher. Bei dieser Rakel wird der Liniendruck geringer, je länger die Standzeit bzw. die Zeitdauer des Rakeleinsatzes ist. Der physikalische Druck, der auf die Rakel ausgeübt wird, bleibt gleich, aber die Kontaktzonenfläche wird im Laufe des Einsatzes immer größer. Eine derart variierende Krafteinwirkung kann zu einem inkonsistenten Ausdruckverhalten führen.
Die Verringerung des Liniendrucks kann auch ein „Durchlassen“ der Druckfarbe (Tonen) zur Folge haben und gilt üblicherweise auch als der Zeitpunkt, an dem die Rakel geschliffen oder gewechselt werden muss. Das heißt, die Druckqualität unterliegt während des Auflagendrucks Tonwertschwankungen wie sie im Gegensatz zur Dünnschliffrakel nicht auftreten, da sich die Kontaktzone während der ganzen Verschleißdauer nicht ändert.
Im Vergleich zur Dünnschliffrakel erfordert die Keilrakel einen höheren Liniendruck, um ein effizientes Abrakeln der Walzen- und Zylinderoberfläche und damit eine einwandfreie Farbübertragung zu gewährleisten. Das allerdings erhöht wiederum den Verschleiß von Rakel, Walze und Zylinder.
Schlussfolgerung
Der Liniendruck der Rakel hat einen unmittelbaren Einfluss auf das Tonwertverhalten und somit auf die Ausdruck- bzw. Beschichtungsqualität der jeweiligen Produkte. Mit den am Markt verfügbaren Rakeln lässt sich kein konstanter Liniendruck erreichen. Dies bedeutet, dass in der Regel eine ständige Nachjustierung über die Erhöhung des Rakeldrucks während des Druckvorgangs erforderlich ist, was wiederum stark von der Erfahrung und dem Fingerspitzengefühl des Maschinenbedieners abhängt. Dazu Thomas Störte, Geschäftsführer der TKM Meyer GmbH: „Ein erhöhter Rakeldruck hat verschiedene unerwünschte Effekte zur
Folge, darunter die Durchbiegung der Rakel und eine flachere Winkelausrichtung der Kontaktzonen, Ausbrüche der Lamelle, erhöhter Rakelverschleiß sowie einen ver-
stärkten Verschleiß von Druckzylindern und Rasterwalzen. Diese Effekte können nicht nur die Qualität des Druckergebnisses beeinträchtigen, sondern auch zu höheren Betriebskosten und Produktionsausfällen führen.
Lösung in Sicht?
Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsprojekts hat die TKM Gruppe in enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl „Konstruktion“ der Universität Wuppertal ein formoptimiertes Lamellendesign entwickelt. Es zielt darauf ab, einen konstanten Liniendruck zu gewährleisten:
1. Reduzierung des Rakeldrucks: Durch die optimierte Formgebung der Lamelle wird der Rakeldruck signifikant reduziert. Dies führt zu geringerer Rakeldurchbiegung und reduziertem Rakelverschleiß, was wiederum die Lebensdauer der Druck- bzw. Auftragszylinder erhöht.
2. Kontinuierlicher Liniendruck: Die neue Lamelle gewährleistet einen stabilen Liniendruck über die gesamte Länge des Druckauftrags, ohne dass der Rakeldruck vom Maschinenführer nachjustiert werden muss. Dies erhöht die Produktionssicherheit, verringert die Anfälligkeit für menschliche Fehler und stellt ein konstantes Ausdrucks- bzw. Beschichtungsverhalten sicher.
Die von der TKM-Gruppe entwickelte, formoptimierte Rakellamelle stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Drucktechnologie dar, die sowohl die Stabilität und Effizienz als auch die Qualität im Tief- und Flexodruck erheblich steigern wird. „Die ersten industriellen Feldversuche zeigen außergewöhnlich gute Ergebnisse. Zur Drupa 2024 werden wir eine fertige Produktreihe dieser Rakel auf den Markt bringen“, sagt Thomas Störte, Geschäftsführer der TKM Meyer GmbH.
Ausstellerdatenblatt
Die TKM-Gruppe gehört weltweit zu den führenden Anbietern von Messerlösungen für eine breite Palette industrieller Anwendungen. Durch umfangreiche Rakelanalysen im Rahmen von Troubleshootings bei internationalen Kunden im Verpackungsdruck konnten spezifische Herausforderungen im Flexo- und Tiefdruck identifiziert werden. Abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Druckjobs wurden folgende Schwerpunkte ermittelt:
Problemfelder im Flexodruck:
- Farbnebel/Farbspritzer (Ink Spitting)
- Rakelverschleiß
- Verschleiß der Keramikoberfläche bei Rasterwalzen
- Rakelstreifen (Scoring lines)
- Tonwertzunahmen (Dot gain)
- Rückrakelung (Back-doctoring)
- Tonwertzunahmen
- Tonen
- Ausbrechen der Lamelle
- Verschleiß der Chromoberfläche bei Tiefdruckzylindern
- Verschleiß der Rakel
- Streifenbildung im Druck
Der Liniendruck bezeichnet den physikalischen Druck, der zwischen der Kontaktfläche des Rakelmessers und dem Tiefdruckzylinder oder der Rasterwalze entsteht. Er wird durch die Rakel auf die Zylinder- oder Walzenoberfläche übertragen und kann während der Produktion eines Druckauftrags in der Regel nicht konstant gehalten werden. Die gängigen Formen von Rakellamellen sind Dünnschlifflamelle und Keilrakel, wobei beide Typen spezifische Stärken und Schwächen aufweisen.
Dünnschliffrakel
Beim Dünnschliffrakel sind die Lamellen parallel angeschliffen. Das hat den Vorteil einer gleichbleibenden Rakelkontaktzone, so dass der Tonwert während der gesamten Standzeit unverändert bleibt. Der ursprünglich eingestellte Winkel bleibt so lange konstant, bis der gesamte Verschleißbereich abgeschliffen ist.
Trotz ihrer Stärken hat die Dünnschlifflamelle einige gravierende Schwächen. Eine davon ist ihre Anfälligkeit für Durchbiegung, was einen inkonsistenten Liniendruck zur Folge hat. Diese Eigenart erfordert eine kontinuierliche Überwachung und möglicherweise Anpassungen des Rakeldrucks während der laufenden Druckproduktion. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Ausbrüchen im Lamellenbereich, was insbesondere zu massiven Beschädigungen der Keramikoberfläche bei Rasterwalzen sowie der Chromoberfläche bei Tiefdruckformen führen kann. In beiden Fällen führt dies zur Streifenbildung im Druck.
Keilrakel
Die Keilrakel zeichnet sich durch eine erhöhte Steifigkeit im Vergleich zum Lamellenrakel aus, was es zu einer robusten Option für verschiedene Druckanwendungen macht. Jedoch geht diese Stärke auch mit einigen Schwächen einher. Bei dieser Rakel wird der Liniendruck geringer, je länger die Standzeit bzw. die Zeitdauer des Rakeleinsatzes ist. Der physikalische Druck, der auf die Rakel ausgeübt wird, bleibt gleich, aber die Kontaktzonenfläche wird im Laufe des Einsatzes immer größer. Eine derart variierende Krafteinwirkung kann zu einem inkonsistenten Ausdruckverhalten führen.
Die Verringerung des Liniendrucks kann auch ein „Durchlassen“ der Druckfarbe (Tonen) zur Folge haben und gilt üblicherweise auch als der Zeitpunkt, an dem die Rakel geschliffen oder gewechselt werden muss. Das heißt, die Druckqualität unterliegt während des Auflagendrucks Tonwertschwankungen wie sie im Gegensatz zur Dünnschliffrakel nicht auftreten, da sich die Kontaktzone während der ganzen Verschleißdauer nicht ändert.
Im Vergleich zur Dünnschliffrakel erfordert die Keilrakel einen höheren Liniendruck, um ein effizientes Abrakeln der Walzen- und Zylinderoberfläche und damit eine einwandfreie Farbübertragung zu gewährleisten. Das allerdings erhöht wiederum den Verschleiß von Rakel, Walze und Zylinder.
Schlussfolgerung
Der Liniendruck der Rakel hat einen unmittelbaren Einfluss auf das Tonwertverhalten und somit auf die Ausdruck- bzw. Beschichtungsqualität der jeweiligen Produkte. Mit den am Markt verfügbaren Rakeln lässt sich kein konstanter Liniendruck erreichen. Dies bedeutet, dass in der Regel eine ständige Nachjustierung über die Erhöhung des Rakeldrucks während des Druckvorgangs erforderlich ist, was wiederum stark von der Erfahrung und dem Fingerspitzengefühl des Maschinenbedieners abhängt. Dazu Thomas Störte, Geschäftsführer der TKM Meyer GmbH: „Ein erhöhter Rakeldruck hat verschiedene unerwünschte Effekte zur
Folge, darunter die Durchbiegung der Rakel und eine flachere Winkelausrichtung der Kontaktzonen, Ausbrüche der Lamelle, erhöhter Rakelverschleiß sowie einen ver-
stärkten Verschleiß von Druckzylindern und Rasterwalzen. Diese Effekte können nicht nur die Qualität des Druckergebnisses beeinträchtigen, sondern auch zu höheren Betriebskosten und Produktionsausfällen führen.
Lösung in Sicht?
Im Rahmen eines dreijährigen Forschungsprojekts hat die TKM Gruppe in enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl „Konstruktion“ der Universität Wuppertal ein formoptimiertes Lamellendesign entwickelt. Es zielt darauf ab, einen konstanten Liniendruck zu gewährleisten:
1. Reduzierung des Rakeldrucks: Durch die optimierte Formgebung der Lamelle wird der Rakeldruck signifikant reduziert. Dies führt zu geringerer Rakeldurchbiegung und reduziertem Rakelverschleiß, was wiederum die Lebensdauer der Druck- bzw. Auftragszylinder erhöht.
2. Kontinuierlicher Liniendruck: Die neue Lamelle gewährleistet einen stabilen Liniendruck über die gesamte Länge des Druckauftrags, ohne dass der Rakeldruck vom Maschinenführer nachjustiert werden muss. Dies erhöht die Produktionssicherheit, verringert die Anfälligkeit für menschliche Fehler und stellt ein konstantes Ausdrucks- bzw. Beschichtungsverhalten sicher.
Die von der TKM-Gruppe entwickelte, formoptimierte Rakellamelle stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Drucktechnologie dar, die sowohl die Stabilität und Effizienz als auch die Qualität im Tief- und Flexodruck erheblich steigern wird. „Die ersten industriellen Feldversuche zeigen außergewöhnlich gute Ergebnisse. Zur Drupa 2024 werden wir eine fertige Produktreihe dieser Rakel auf den Markt bringen“, sagt Thomas Störte, Geschäftsführer der TKM Meyer GmbH.
Ausstellerdatenblatt