Konsten att trycka med distorsion

Med hjälp av innovatören för distorsionsutskrift John Davidson tittar vi på hur det är möjligt att exakt producera tryck för vilken tredimensionell form eller storlek som helst.

Distorsion är den process eller behandling som tillämpas vid utskrift till ett plant substrat, så när den ändras till en 3D-form visas utskriften på exakt rätt ställen. Utskriftsförvrängning kan verka som något av en mörk konst för den oinvigde, som använder trial and error för att få sitt tryck att passa till komplexa former.

John Davidson är grundare och VD för distortionskonsultföretaget Distortion Arts i Toronto, Kanada. Han är en av världens ledande experter på teknik för distorsionsutskrift, med kunder som består av några av de största varumärkena och tillverkningsföretag över hela världen.

"Jag har gjort det här sedan 1986 och ju mer jag lär mig, desto mindre vet jag!" John skrattar. Faktum är att John är alldeles för ödmjuk. Han är också en ivrig student i disciplinens historia.

”Distortionstryck började på 1950-talet när skyltföretag tillverkade skyltar med upphöjda kanalbokstäver. Detta gjordes inte för visuell effekt utan för att skapa styvhet, eftersom platta skyltar tenderade att böjas i vinden och hoppa ut ur sina ramar. Därför stötte skyltmakare upp bokstäverna, men sedan började de uppleva förvrängningsproblem med alla tryck som applicerades innan formningen, säger John.

Ta den till nätet

För att ta itu med detta problem skapade skyltmakarna ett rutnät, vanligtvis ett linjenät, och formade det sedan över den upphöjda bokstäverna och skyltytan. Från det kunde de börja ändra grafiken baserat på vad de trodde att de såg hända med rutnätet.

”Här är vi 70 år senare och det är så många företag som fortfarande hanterar snedvridningen – genom att använda trial and error. Det här är riskabelt eftersom du aldrig riktigt vet var utskriften kommer att vara, när den kommer att fungera och hur mycket tid och kostnader du kommer att lägga på att få det rätt, säger John.

Distortion Arts har ett mycket mer utvecklat sätt att hantera distorsion, efter att ha ägnat mer än 30 år åt att ständigt förfina sin egen unika mjukvara och datainsamlingsteknologier.

Det bästa alternativet är att integrera 3D-designen för produktformarna och verktygen med den grafiska designen från början

"Självklart skulle det ideala arbetsflödet innebära distorsionsutskrift från början. Det bästa alternativet är att integrera 3D-designen för produktformarna och verktygen med den grafiska designen från början. Där det är möjligt hjälper vi kunderna att uppnå detta mer bekväma arbetsflöde, säger John.

"Men i många fall kan ett företag ha en verktygsingenjör som är iväg i ett rum och använder ett CAD-program för att utveckla en 3D-modell för formen, och sedan i ett annat rum finns grafikern som arbetar med Photoshop eller Illustrator för att göra en bild. Och de två personerna pratar inte nödvändigtvis med varandra: en lever i 2D och en lever i 3D.

"Därför har vi också utvecklat den traditionella rutnätstekniken för distorsionsutskrift. Vi har utvecklat ett rutmönster som är en serie punkter med några siffror, och vi har även utvecklat en datafångstlösning. Oavsett vad du planerar att göra – oavsett om det är tryckformning, formsprutning, termoformning, vakuumformning, krympförpackning, omslagsduk – är processen densamma. Vi ber våra kunder att forma rutnätet runt produkten eller delen, skicka rutnätet till oss och vi samlar sedan in data för att producera en 3D-datauppsättning.

När vi väl har den distorsionsdatan kan du tillämpa den på flera uppsättningar grafik för samma verktyg. Om det är digitalt tryck kan du helt enkelt skriva ut direkt från filen

"Vår programvara tar den 3D-datauppsättningen och tillämpar den sedan för att förvränga grafiken och flytta grafiken vart de än behöver gå. När vi väl har den distorsionsdatan kan du tillämpa den på flera uppsättningar grafik för samma verktyg. Om det är digitalt tryck kan du helt enkelt skriva ut direkt från filen. Så i sektorer som livsmedelsförpackningar, när vi väl har strukturen för en produkt, kan vi tillämpa samma data för, till exempel, 20 olika smaker."

Empirisk vs prediktiv

Som John nämnde, är Distortion Arts tillvägagångssätt att använda ett rutnät inte så långt ifrån vad skyltmakare gjorde i de tidiga dagarna, åtminstone i teorin. Men där skillnaderna ligger är djupet av förfining av Distortion Arts egenutvecklade process och exaktheten i resultaten.

”Det har gjorts försök att utveckla mjukvara som ska förutsäga vad som händer med grafik när de sätts på en 3D-struktur, men tyvärr fungerar inte den prediktiva lösningen så bra i verkligheten eftersom saker och ting inte är perfekta. Det finns inget universellt beteende i rutnätet – varje punkt beter sig något annorlunda, och vår lösning är en empirisk lösning snarare än en förutsägande, säger John.

”Även något så enkelt som lågreliefskyltar med stötade bokstäver, det handlar inte bara om att linda trycket runt det – det flyter och sträcker sig med formningsprocessen. Till exempel skulle en typisk termoformningsprocess se att plastarket hamnar i en ugn, men sidan av arket som är på insidan av ugnen skulle bli varmare än sidan av arket på utsidan av ugnen. Det kommer alla att fungera olika i olika delar av verktyget och uppvärmningsprocesser. Men med vår teknik spelar det ingen roll.”

Även om vi ofta tror att större är bättre, i fallet med distorsionsutskrift, förknippas bättre faktiskt med att vara mindre och mer exakt. Den ständiga utvecklingen av Distortion Arts teknologi har sett dess produkter gå från iögonfallande enorma till nästan gömda.

"Den första kommersiella produkten jag någonsin gjorde var att producera en nationell skyltkampanj för General Motors i Kanada", säger John. "Vi byggde 100 kopior av fordon men allmänheten trodde att GM hade tagit riktiga bilar och klippt av sidorna på dem och klistrat dem på skyltar - de var bestörta! Dessa bilar var faktiskt tryckta av plast och de tillverkades på uråldriga termoformningsmaskiner, stort format 8ft x 12ft. Men vi kunde uppnå repeterbarhet. Det bevisar att du inte behöver ha helt ny, toppmodern utrustning för att göra det, men du behöver kontrollera dina processer.

"Nuförtiden är den mest sofistikerade aktiviteten vi gör för screentryckapplikationer förvrängda tryckta kretsar för in-mould elektroniska applikationer. Det kan finnas 20 till 30 lager av kretsar som alla måste förvrängas. Eftersom tillverkare tar bort delar och sammansättningar, eliminerar de också knappar – du trycker bara på en del på ett plastmembran för att något ska hända. Men det är komplicerat arbete med slutgiltiga acceptabla kvalitetskontrolltoleranser på plus eller minus 0,005 av en tum.”

Enorm potential

Denna övergång till elektronik är bara en del av distorsionstryckets potential utanför de traditionella världarna av förpackningar och plastprodukter.

”Vi har gjort applikationer som var interiördelar till flygplan. Mycket av det vi gör omfattas av sekretessavtal [NDAs], så vi kan inte dela några bilder på dem. Men vad jag kan säga är att de var inblandade för att hjälpa delar att se ut som om de hade en träfiber, när de i själva verket var gjorda av plast, säger John.

"Om du vill ha guld, platina, mahogny, pläd, paisley - eller något annat, kan vi få det att se ut som det är på riktigt. Det är inte alltid en bild eller grafik, det kan vara en beläggning. Till exempel, med fordonstillämpningar, är det allt mer plast inkorporerat i interiöra och exteriöra delar, men med distorsionstryck kan dessa delar smälta in sömlöst.

"Vi arbetar för närvarande på ett nytt projekt som omfattas av en NDA – där en plastdel kommer att replikera utseendet på marmor. Det ser precis ut som marmor, men det är lite av plast. Tänk bara på besparingarna i kostnader och logistik med den lättare vikten."

John arbetar med alla från skrivare och bildande företag till slutanvändare och varumärken med leveranskedjor – och hade till och med en roll i tillverkningen av McDonald's Happy Meal-presenter.

”Det finns några företag som nu samlar allt under ett tak. Till exempel har bildande företag som tidigare lagt ut tryckningen nu köpt digitaltryck. Det tenderar att göra det lättare och inom skyltbranschen har vi sett företag införliva screentryck, digitaltryck och termoformning under ett tak, säger han.

"Ett av våra mål är att hjälpa våra kunder att integrera denna teknik och vi har lärt oss mycket om processkontroller. Till exempel, nuförtiden har den mesta formningsutrustningen som de stora skyltföretagen använder datorstyrd uppvärmning och datorstyrda pressar, så den största källan till avvikelse kan vara noggrannheten i plåtladdningen. Vi har några tekniker som vi har lärt oss som vi kan använda för att hjälpa dem i det avseendet.

"Redan från början är vårt mål att hjälpa kunder att införa kvalitetskontrollåtgärder och processkontrollåtgärder så att de, i slutet av det första jobbet, inte bara har en bra tillverkad del, utan de vet vad de ska göra nästa gång. När vi började arbetade vi med produktionsserier på 100; nu arbetar vi på miljonbelopp. Kriteriet för framgång i distorsionsutskrift är repeterbarhet. Vår teknik hjälper till att göra repeterbarheten för distorsionsutskrifter till ett förväntat resultat."

---

Snabba frågor

Finns det några storleksbegränsningar för distorsionsutskrift?

Nej, distorsionsutskrift har använts på skyltar upp till 10 fot x 15 fot x 3 fot relief. De huvudsakliga begränsningarna återfinns i formningsutrustningens kapacitet.

Behöver specialbläck användas?

Ja. Det finns ett antal företag som levererar bläck som är formulerade för termoformningsapplikationer. John rekommenderar starkt Polymeric Imaging Thermoform TF-bläck.

Finns det olika processer beroende på media?

Nej, samma arbetsflöde tillämpas oavsett storlek, substrat, formning eller utskriftsprocess. Repeterbarhet är nyckelelementet i produktionsslutet. I vissa fall är dock stor, äldre formningsutrustning inte lämplig för att uppnå repeterbarhet.