Projekt OptiLaser Clean: Badania potwierdzają bezpieczeństwo i efektywność laserowego czyszczenia wałków rastrowych

W 2020 roku firma Graw, specjalizująca się w nowoczesnych rozwiązaniach dla branży poligraficznej w Polsce rozpoczęła projekt R&D dotyczący czyszczenia laserowego wałków rastrowych. Po 4 latach badań i analiz nadszedł czas na zakończenie projektu badawczo-naukowego i zaprezentowanie jego wyników.

Projekt naukowy OptiLaserClean (POIR.01.01.01-00-1290/19-00) został zrealizowany przez Graw we współpracy z firmą badawczą Natural Fibers Advanced pod patronatem Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Celem projektu była optymalizacja parametrów czyszczenia laserowego wałków rastrowych, tak, by uzyskać jak najwyższą efektywność procesu czyszczenia i wysoką szybkość. Nadrzędnym celem było sprawdzenie i dostosowanie procesu czyszczenia laserowego tak aby nie wzbudzał wątpliwości dotyczących jego bezpieczeństwa dla powierzchni rastrowych.

Nauka w walce z plotkami

Wraz z pojawieniem się na rynku metody laserowego czyszczenia aniloksów, którą zapoczątkował Graw w Polsce, zaczęło wokół niej pojawiać się wiele obaw, mitów i uprzedzeń. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu dokładnie wiedzieli jak robić to w sposób w pełni skuteczny i bezpieczny. Była to jednak wiedza bazująca wyłącznie na doświadczeniu, a nie poparta naukowymi dowodami. Rozpoczęcie projektu było zmotywowane chęcią dogłębnego zrozumienia procesu oraz zapewnienia pełnego bezpieczeństwa dla czyszczonych powierzchni.

Potęga narzędzia

Laser jest narzędziem potężnym i jeśli jest odpowiednio dobrany i skonfigurowany z wykorzystaniem odpowiedniej wiedzy popartej badaniami może być najbardziej skuteczną i bezpieczną metodą gruntownego czyszczenia aniloksów. Proces czyszczenia laserowego wykorzystuje zjawisko ablacji, dostarczając precyzyjną ilość energii by odparować farbę z kałamarza siatki rastrowej. Przeprowadzone podczas projektu badania pozwoliły firmie Graw zdobyć rzetelną wiedzę na temat zjawisk, które biorą udział w procesie czyszczenia. Efektem projektu było opracowanie nowatorskich metod badawczych oraz możliwość optymalizacji procesu.

Zdobyto ogrom wiedzy, która jednoznacznie potwierdziła, że laser używany w poprawny sposób, z precyzyjnie dobranymi parametrami wiązki i przy zachowaniu odpowiednich środków bezpieczeństwa nie stanowi żadnego zagrożenia dla czyszczonych powierzchni oraz operatorów.

Zdjęcie powierzchni wałka w widoku 2D i 3D z wykorzystaniem mikroskopu cyfrowego. Dzięki wykorzystaniu najnowocześniejszego sprzętu optycznego Graw jest w stanie wyjątkowo precyzyjnie sprawdzać głębokość, objętość i pole przekroju kałamarzy rastrowych oraz szerokość progów.

Przełomowe badania naukowe

Zastosowanie czyszczenia laserowego, w obliczu unijnych regulacji środowiskowych oraz dążenia do gospodarki obiegu zamkniętego, jest najbardziej perspektywicznym kierunkiem, ponieważ metody chemiczne, które generują znaczące ilości zanieczyszczeń po procesie czyszczenia, będą sukcesywnie ograniczane. Celem projektu badawczo-rozwojowego OptiLaserClean było zoptymalizowanie metody czyszczenia wałków rastrowych w taki sposób, aby zmaksymalizować efektywność czyszczenia oraz bezpieczeństwo procesu. Innowacyjność prac realizowanych w ramach projektu obejmowała dwie główne płaszczyzny. Po pierwsze, zastosowanie czyszczenia laserowego z wykorzystaniem dwóch głowic czyszczących z pełną regulacją parametrów czyszczenia, takich jak moc lasera (energia impulsu), częstotliwość impulsów i długość fali. Te parametry są dostosowywane z uwzględnieniem specyfiki każdego wałka rastrowego, takiej jak liniatura i geometria kałamarzy, jak również właściwości uścieciowanego substratu; zaschniętej farby, kleju czy lakieru. Wszystkie te parametry są integrowane do specjalnego algorytmu, który dostosowuje dedykowane warunki dla każdego indywidualnego zlecenia. Kolejny nowatorski aspekt projektu to zastosowanie zaawansowanych metod badawczych umożliwiających obiektywną i jednoznaczną ocenę efektów procesu czyszczenia oraz stanu wałka. W tym celu wykorzystano techniki takie jak mikroskopia optyczna 3D, która pozwala na szczegółowe zmapowanie powierzchni wałka oraz precyzyjną ocenę wizualnego stanu jego powierzchni. Dodatkowo, zastosowano rentgenowską spektroskopię fluorescencyjną (XRF), która umożliwia ocenę grubości powłoki ceramicznej oraz jej ciągłości.

 
Prototyp urządzenia czyszczącego z unikatowymi funkcjami.

Badanie RTG aniloksów

Nowością i innowacją w skali światowej było zastosowanie techniki XRF (potocznie nazywaną rentgenowską) w celu oceny stanu ceramiki i warstw wałka rastrowego. W przeciwieństwie do obserwacji w świetle widzialnym, analiza za pomocą promieniowa rentgenowskiego pozwala dostrzec nawet mikropęknięcia ceramiki oraz pierwsze ślady jej delaminacji. Jako pierwsi i jedyni na świecie posiadamy sprzęt, który umożliwia nam sprawdzenie stanu wałków rastrowych, wpływu rożnych metod mycia czy oceny aktualnego uszkodzenia powłoki. Badanie prowadzone jest w sposób bezdotykowy i daje możliwość dokładnego wskazania obszaru, w którym występuje uszkodzenie powłoki ceramicznej. Pozwala to nam na ocenę różnego typu powłok, ich stanu, eksperymentowanie i badanie wielu różnych metod czyszczenia czy nawet ocenę wykonania nowych wałków rastrowych.

Urządzenie do analizy składu pierwiastkowego powierzchni wałków rastrowych opartego na rentgenograficznej spektroskopii fluerescencyjnej (XRF). 

Zaawansowane urządzenie czyszczące

W celu przeprowadzenia badań firma Graw skonstruowała prototyp urządzenia czyszczącego z dwiema głowicami laserowymi działającymi równocześnie lub niezależnie. Głowice mogą działać pod różnymi kątami i z różną efektywnością, generując wiązki o m.in. różnej długości fali, częstotliwości i energii impulsu. Dodatkowo posiadają możliwość demontażu, co pozwala na czyszczenie w maszynie. Urządzenia sterowane jest za pomocą panelu dotykowego, z oprogramowaniem zapamiętującym formuły dopasowujące optymalne parametry lasera do zabrudzeń i właściwości siatki rastrowej. Urządzenie posiada także regulowane stoły, pozwalające dopasować głowice do wysokości wałów zamontowanych w maszynie. Dodatkowo urządzenie jest w pełni mobilne, co pozwala na jego transport i przyjazd w celu wykonania usługi w zakładzie Klienta.

Potwierdzona skuteczność

Zrealizowany projekt badawczo-rozwojowy dostarczył solidnych dowodów na skuteczność i bezpieczeństwo czyszczenia laserowego wałków rastrowych, otwierając nowe perspektywy dla dalszego rozwoju tej technologii. Pozwolił na połączenie aspektu naukowego oraz praktycznego, tak by uzyskane wyniki pozwoliły lepiej, szybciej i bezpieczniej czyścić wałki i umożliwiać większą produktywność maszyn drukarskich.

Zapewnienie wysokiej efektywności czyszczenia niezależnie od rodzaju oraz koloru farby czy lakieru stanowi kolejny istotny aspekt projektu. Opracowany algorytm pozwala na dostosowanie warunków procesu czyszczenia, efektywnie radząc sobie nawet z wałkami zanieczyszczonymi trudnymi do usunięcia farbami metalicznymi, dwuskładnikowymi oraz PVB. Przedstawione w artykule wyniki to jedynie ułamek badań i wiedzy, którą zdobyliśmy podczas realizacji projektu. Projekt pozwolił nam połączyć wiedzę rynkową z wiedzą badawczo-naukową. Posiadając zaplecze badawcze oraz najnowocześniejszy sprzęt nie tylko możemy realizować usługi, na najwyższym poziomie, ale także wspierać dalszy rozwój tego kierunku w polskich drukarniach i nie tylko.

Nie zamierzamy się zatrzymywać i wciąż będziemy rozwijać naszą wiedzę w zakresie pielęgnacji wałków rastrowych. Zainteresowanych tym tematem serdecznie zapraszamy do kontaktu z nami i dalszej dyskusji.

Skontaktuj się z nami, by dowiedzieć się więcej o projekcie:

Wojciech Górski

wojciech.gorski@graw.pl

+48 725 998 923

www.graw.pl