Sztuka druku zniekształceń

Z pomocą innowatora druku zniekształceniowego, Johna Davidsona, sprawdzamy, w jaki sposób możliwe jest dokładne wykonanie druku w dowolnym trójwymiarowym kształcie i rozmiarze.

Zniekształcenie to proces lub obróbka stosowana podczas drukowania na płaskim podłożu, dzięki czemu po zmianie na formę 3D wydruk pojawia się dokładnie we właściwych miejscach. Zniekształcenie wydruku może wydawać się czymś w rodzaju mrocznej sztuki dla niewtajemniczonych, którzy stosują metody prób i błędów, aby dopasować wydruk do skomplikowanych kształtów.

John Davidson jest założycielem i dyrektorem generalnym firmy konsultingowej Distortion Arts w Toronto w Kanadzie. Jest jednym z wiodących na świecie ekspertów w dziedzinie technologii druku zniekształceniowego, a jego klientami są największe marki i firmy produkcyjne na całym świecie.

„Robię to od 1986 roku i im więcej się uczę, tym mniej wiem!” Jan się śmieje. W rzeczywistości John jest zdecydowanie zbyt pokorny. Jest także zapalonym badaczem historii dyscypliny.

„Druk zniekształcony rozpoczął się w latach pięćdziesiątych XX wieku, kiedy firmy produkujące oznakowania produkowały znaki z wypukłymi literami kanałowymi. Zrobiono to nie dla efektu wizualnego, ale dla zapewnienia sztywności, ponieważ płaskie twarze znaków miały tendencję do wyginania się na wietrze i wyskakiwania z ram. Dlatego twórcy oznakowań podbili litery, ale potem zaczęli doświadczać problemów ze zniekształceniami każdego druku zastosowanego przed uformowaniem” – mówi John.

Zabierz to do siatki

Aby rozwiązać ten problem, twórcy znaków stworzyli siatkę, zazwyczaj siatkę liniową, a następnie uformowali ją nad wypukłym napisem i tarczą znaku. Na tej podstawie mogli zacząć zmieniać grafikę w oparciu o to, co według nich działo się z siatką.

„Jesteśmy 70 lat później i tyle firm wciąż radzi sobie z zakłóceniami – metodą prób i błędów. Jest to ryzykowne, ponieważ nigdy do końca nie wiadomo, gdzie znajdzie się wydruk, kiedy zadziała oraz ile czasu i pieniędzy poświęcisz na jego prawidłowe wykonanie” – mówi John.

Distortion Arts ma znacznie bardziej rozwinięty sposób radzenia sobie z zniekształceniami, po spędzeniu ponad 30 lat na ciągłym udoskonalaniu własnego, unikalnego oprogramowania i technologii przechwytywania danych.

Najlepszą opcją jest zintegrowanie od początku projektu 3D form i oprzyrządowania produktu z projektem graficznym

„Oczywiście idealny przepływ pracy obejmowałby od początku drukowanie ze zniekształceniami. Najlepszą opcją jest zintegrowanie od początku projektu 3D form i oprzyrządowania produktu z projektem graficznym. Tam, gdzie to możliwe, pomagamy klientom osiągnąć wygodniejszy przepływ pracy” – mówi John.

„Jednak w wielu przypadkach firma może zatrudniać inżyniera narzędziowego, który przebywa w jednym pomieszczeniu i korzysta z programu CAD w celu opracowania modelu 3D formy, a w innym pokoju pracuje grafik pracujący w programie Photoshop lub Illustrator, aby zrobić obraz. A te dwie osoby niekoniecznie ze sobą rozmawiają: jedna żyje w 2D, a druga w 3D.

„Dlatego rozwinęliśmy także tradycyjną technologię siatki do drukowania zniekształceń. Opracowaliśmy wzór siatki składający się z serii kropek z pewnymi liczbami, a także opracowaliśmy rozwiązanie do przechwytywania danych. Niezależnie od tego, co planujesz zrobić – czy będzie to formowanie ciśnieniowe, formowanie wtryskowe, termoformowanie, formowanie próżniowe, pakowanie termokurczliwe, czy owijanie tkaniną – proces jest taki sam. Prosimy naszych klientów o uformowanie siatki wokół produktu lub części, wysłanie siatki do nas, a następnie przechwytujemy dane w celu stworzenia zestawu danych 3D.

Kiedy już będziemy mieli dane dotyczące zniekształceń, możemy zastosować je do wielu zestawów grafik dla tego samego narzędzia. Jeśli jest to druk cyfrowy, możesz po prostu wydrukować bezpośrednio z pliku

„Nasze oprogramowanie pobiera ten zestaw danych 3D, a następnie wykorzystuje go do zniekształcania grafiki, przenosząc ją tam, gdzie jest potrzebna. Kiedy już będziemy mieli dane dotyczące zniekształceń, możemy zastosować je do wielu zestawów grafik dla tego samego narzędzia. Jeśli jest to druk cyfrowy, możesz po prostu wydrukować bezpośrednio z pliku. Zatem w sektorach takich jak opakowania do żywności, gdy mamy już strukturę jednego produktu, możemy zastosować te same dane dla, powiedzmy, 20 różnych smaków”.

Empiryczne vs predykcyjne

Jak wspomniał John, podejście Distortion Arts wykorzystujące siatkę nie odbiega zbytnio od tego, co twórcy znaków robili na początku, przynajmniej w teorii. Różnice tkwią jednak w głębokości udoskonalenia zastrzeżonego procesu Distortion Arts i dokładności wyników.

„Podejmowano próby opracowania oprogramowania, które miało przewidywać, co stanie się z grafiką po umieszczeniu jej na strukturze 3D, ale niestety rozwiązanie predykcyjne nie sprawdza się zbyt dobrze w rzeczywistości, ponieważ nie wszystko jest idealne. Nie ma uniwersalnego zachowania w całej siatce – każda kropka zachowuje się nieco inaczej, a nasze rozwiązanie jest rozwiązaniem empirycznym, a nie przewidywalnym” – mówi John.

„Nawet coś tak prostego, jak płaskorzeźbione oznakowanie z wybrzuszonymi literami, nie polega tylko na owinięciu wokół niego druku – płynie i rozciąga się w procesie formowania. Na przykład typowy proces termoformowania polega na tym, że arkusz z tworzywa sztucznego jest wkładany do piekarnika, ale strona arkusza znajdująca się wewnątrz piekarnika nagrzewa się bardziej niż strona arkusza na zewnątrz piekarnika. Wszystko będzie działać inaczej w różnych obszarach narzędzia i procesów nagrzewania. Jednak w przypadku naszej technologii nie ma to znaczenia”.

Chociaż często myślimy, że większe jest lepsze, w przypadku drukowania zniekształceń lepsze jest w rzeczywistości kojarzone z mniejszym i dokładniejszym. Ciągły rozwój technologii Distortion Arts sprawił, że produkty firmy Distortion Arts zmieniły się z przyciągających wzrok ogromnych w niemal ukryte.

„Pierwszym komercyjnym produktem, jaki kiedykolwiek zrobiłem, było stworzenie ogólnokrajowej kampanii billboardowej dla General Motors w Kanadzie” – mówi John. „Zbudowaliśmy 100 replik pojazdów, ale opinia publiczna myślała, że GM wziął prawdziwe samochody, odciął im boki i umieścił je na billboardach – byli przerażeni! Te samochody były właściwie drukowane z tworzywa sztucznego i były produkowane na starożytnych maszynach do termoformowania, wielkoformatowego o wymiarach 8 stóp x 12 stóp. Udało nam się jednak osiągnąć powtarzalność. To pokazuje, że nie musisz mieć do tego zupełnie nowego, najnowocześniejszego sprzętu, ale musisz kontrolować swoje procesy.

„Obecnie najbardziej wyrafinowaną czynnością, jaką wykonujemy w zastosowaniach do sitodruku, są obwody drukowane zniekształcające do zastosowań elektronicznych w formie. Może istnieć od 20 do 30 warstw obwodów, z których wszystkie wymagają wydrukowania zniekształceń. Producenci eliminując części i zespoły, eliminują także przyciski – wystarczy nacisnąć część na plastikową membranę, aby coś się wydarzyło. Jest to jednak skomplikowana praca z ostatecznymi akceptowalnymi tolerancjami kontroli jakości wynoszącymi plus minus 0,005 cala.

Ogromny potencjał

To przejście w stronę elektroniki to tylko część potencjału druku zniekształcającego poza tradycyjnym światem opakowań i produktów z tworzyw sztucznych.

„Wykonywaliśmy aplikacje, które stanowiły wewnętrzne części samolotów. Duża część naszej działalności objęta jest umowami o zachowaniu poufności (NDA), więc nie możemy udostępniać żadnych ich zdjęć. Mogę jednak powiedzieć, że zaangażowaliśmy się w to, aby części wyglądały tak, jakby miały słoje drewna, podczas gdy w rzeczywistości były wykonane z plastiku” – mówi John.

„Jeśli chcesz złota, platyny, mahoniu, kraty, paisley – lub czegokolwiek innego, możemy sprawić, że będzie wyglądać jak prawdziwy. Nie zawsze jest to zdjęcie czy grafika, może to być powłoka. Na przykład w zastosowaniach motoryzacyjnych coraz więcej plastiku znajduje się w częściach wewnętrznych i zewnętrznych, ale w przypadku drukowania zniekształcającego części te można płynnie ze sobą łączyć.

„Obecnie pracujemy nad nowym projektem objętym umową NDA – w którym część z tworzywa sztucznego będzie imitować wygląd marmuru. Wygląda dokładnie jak marmur, ale jest trochę plastikowy. Pomyśl tylko o oszczędnościach w kosztach i logistyce związanych z tą mniejszą wagą.

John współpracuje ze wszystkimi, od drukarni i firm formujących po użytkowników końcowych i marki w łańcuchach dostaw – a nawet brał udział w produkcji prezentów Happy Meal McDonald's.

„Niektóre firmy skupiają obecnie wszystko pod jednym dachem. Na przykład powstające firmy, które wcześniej zlecały druk na zewnątrz, teraz zakupiły druk cyfrowy. To zwykle ułatwia sprawę, a w branży oznakowań widzieliśmy firmy łączące sitodruk, druk cyfrowy i termoformowanie w jednym miejscu” – mówi.

„Jednym z naszych celów jest pomoc naszym klientom w integracji tej technologii. Dowiedzieliśmy się wiele o kontroli procesów. Na przykład obecnie większość sprzętu do formowania używanego przez duże firmy produkujące oznakowania jest wyposażona w sterowane komputerowo ogrzewanie i prasy sterowane komputerowo, więc największym źródłem rozbieżności może być dokładność ładowania arkusza. Mamy pewne techniki, których się nauczyliśmy i które możemy wykorzystać, aby im w tym pomóc.

„Od samego początku naszym celem jest pomóc klientom we wdrażaniu środków kontroli jakości i środków kontroli procesu, tak aby pod koniec pierwszego zadania nie tylko mieli dobrze wyprodukowaną część, ale także wiedzieli, co zrobić następnym razem. Kiedy zaczynaliśmy, pracowaliśmy nad seriami 100 sztuk; teraz pracujemy nad seriami milionów. Kryterium sukcesu w druku zniekształceń jest powtarzalność. Nasza technologia sprawia, że powtarzalność druku ze zniekształceniami jest oczekiwanym rezultatem.”

---

Szybkie pytania

Czy istnieją ograniczenia dotyczące rozmiaru drukowania zniekształceń?

Nie, druk zniekształceniowy był stosowany na billboardach o wymiarach reliefu do 10 stóp x 15 stóp x 3 stopy. Główne ograniczenia dotyczą wydajności sprzętu formującego.

Czy trzeba używać specjalistycznych tuszy?

Tak. Istnieje wiele firm oferujących tusze przeznaczone do zastosowań związanych z termoformowaniem. John gorąco poleca atramenty Polymeric Imaging Thermoform TF.

Czy istnieją różne procesy w zależności od mediów?

Nie, stosowany jest ten sam przepływ pracy niezależnie od rozmiaru, podłoża, formowania i procesu drukowania. Powtarzalność jest kluczowym elementem na końcu produkcji. Jednakże w niektórych przypadkach duży, starszy sprzęt do formowania nie jest odpowiedni do osiągnięcia powtarzalności.