INPRINT, een beurs voor industriële printtoepassingen, is een voltreffer. Het Munich Trade Fair Centre is een goed bereikbare locatie, er is een interessante link met Productronica (grote vakbeurs voor elektronica) en de focus ligt op innovatieve printtoepassingen. Dit heeft zich dan ook vertaald naar groeiende aanwezigheid op de beursvloer en goedgevulde conferentieruimtes. In deze laatste kon je trouwens het VIGC terugvinden met een overzicht van de functioneel printing roadmaps die we momenteel in opdracht van VLAIO uitvoeren.

Vlaamse innovatie

Op de beursvloer zal je weinig ‘bulk’-printtoepassingen terugvinden, maar wel een aantal mooie innovatieve niche-producten.

Fig. 1. De Chemstream-beursstand met CEO Frank De Vooght.

Centraal op de beursvloer kon je kennismaken met Frank de Vooght, CEO van het Antwerpse Chemstream. Frank is een expert in de scheikunde van industriële inktjetoplossingen, met tal van innovaties achter zijn naam. We kennen Chemstream al van hun brandsecurity-inkten (o.a. op Pringles dozen), maar konden kennismaken met nieuwe innovaties:

  • Inkten zijn een dispersie van kleurpigmenten met chemische additieven en drager (water of solvent). Voor de additieven heeft Chemstream een bio-gebaseerde alternatieven uitgewerkt die zich kunnen hechten aan pigmentdeeltjes (o.a. chitine, lignine, alginaten, …)

Fig. 2. Een simulatie van een pigmentdeeltje met de bio gebaseerde additieven om een inktdispersie te maken.

  • Optische lenzen worden klassiek geproduceerd via een subtractief proces (slijpen en polijsten). Met een nieuwe UV-inkt voor Drop-on-demand inkjet kunnen nu lenzen 3Dgeprint worden zonder nabehandeling (polijsten). Op de open Manufacturing Campus in Turnhout wordt dit door Luxexcel commercieel geconverteerd (https://www.luxexcel.com/).

Fig. 3. Optische lenzen geprint via UV-inkjet.

  • Om uitgespaarde of holle delen in een 3D-ontwerp te kunnen printen, heb je materiaal nodig dat achteraf verwijderd kan worden. Hiervoor is een volledig wateroplosbaar hars ontwikkeld. Na het via inkjet printen kunnen de te verwijderen gedeelte van de 3D-structuur in water opgelost en afgevoerd worden. Een toepassing is o.a. een 3D geprinte microreactor voor research in de farmaceutische industrie.

Fig. 4. Een in inkjet 3D geprinte microreactor met holle kanalen, kleiner dan 1mm.

Vaste partner AGFA is intussen een vaste waarde in industriële inkjet. In hun aanbod vinden we UV-inkjet inkten terug voor interior decoration printing en product printing, alsook printen op leder. Hiernaast heeft AGFA watergebaseerde inkten ontwikkeld voor laminaat-applicaties en packaging (corrugated). Ook in printed electronics heeft AGFA intussen een mooie portefeuille uitgebouwd met conductieve nanozilver -en Pedot:PSS inkten.

Fig. 5. Agfa en Unilin toonden samen de oplossing voor productie-printen voor laminaat: dit via single pass inkjet op hoge snelheid met 
waterige primer en dito pigment ink set.

LED-UV

In industrieel printen is LED-UV als oplossing om inkten uit te harden opvallend sterk vertegenwoordigd. Er waren maar liefst 18 verschillende aanbieders van LED-UV oplossingen terug te vinden. Stevige competitie dus, hoe proberen de fabrikanten zich te profileren?

Basis van de LED-UV installatie zijn de LED chip units. Deze bestaan uit een printplaat met gesoldeerde UV-Led’s, componenten en aansluitingen. Je vindt 2 types aanbieders:

  • Standaard UV-LED modules, zonder enige vorm van regeling aan mekaar gebreid tot de vereiste baanbreedte.
  • Zelf-geassembleerde UV-Led’s met regelsystemen om een zo gelijkmatig mogelijke lichtintensiteit te bekomen.

Fig. 6. Het aaneenschakelen van UV-Led modules tot de gewenste baanbreedte

Wanneer de afstand tussen UV-Led en bedrukt oppervlak vrij groot is, worden er lenzen geplaatst om de lichtbundel meer te focussen richting oppervlak. Dit zal je bijvoorbeeld terugvinden in gebruik in offset. Grote plus hierbij is dat er geen reflectors nodig zijn (zoals bij een klassieke metaal UV-lamp) met compacte modules als gevolg.

Fig. 7. Gebruik van lenzen om de UV-Led’s om grotere afstanden te overbruggen.

De aanwezigheid van zuurstof heeft een negatief effect op het uithardingsproces van Led-UV inkten. Sommige fabrikanten vangen dit op door stikstof te blazen om het inktoppervlak.

Fig. 8. LED UV-lamp met voorziening om stikstof (N2) aan te sluiten

De inkten hebben één specifieke golflengte voor efficiënte uitharding. De golflengte van LED-UV installatie moet hierop natuurlijk afgestemd zijn. Nu zijn er installatie met golflengtes van 360 tot 400nm. Een aantal aanbieders bieden multi-spectrale uithardings-units aan die kan aangepast worden aan een veelheid inkten en coatings.

In de ontwikkeling naar hogere efficiëntie in LED-UV wordt gekeken naar lagere golflengtes. De huidige generatie inkten vallen in een bereik van 360-400nm, wat je kan een beetje kan vergelijken met een blacklight. LED-UV rond 280nm wordt momenteel uitvoerig bestudeerd. Deze lagere golflengtes zijn meer energetisch waardoor een hogere uithardingsgraad bereikt kan worden. Zo zou LED-UV een plaats kunnen verwerven in voedseltoepassingen. Eer het zover is moeten nog een aantal problemen opgelost worden: het vermogen is nog te laag en de levensduur van de Led’s te kort.

Fig. 9. Een overzicht van de golflengtes van de verschillende LED -types. Hoe meer naar links hoe meer energetisch de straling is.

Naast de grote aanwezigheid van LED-UV zijn de alternatieven ook in ontwikkeling. Hierbij tracht men zoveel mogelijk de inkt/coatinglaag te drogen zonder het substraat (papier, plastics) op te warmen. Naast near-infrared technologie (adphos) is er nu ook low-energy electron beam technologie beschikbaar voor voor oppervlaktedroging (hamamatsu).

Fig. 10. Compacte Electron Beam module

INKJET

In industrieel print neemt inkjet een prominente positie in. Naast de fabrikanten van inkjetkoppen (Xaar, Seiko, Toshiba…) zie je inkjet-concepten optreden in alle vormen en maten. Te vermelden:

Fig. 11. De Fujifilm Dimatix industriële inkjetprintmodule voor integratie in productielijnen.

Fig. 12. De inkjetkop print van onder naar boven met als toepassing de onderkant te bedrukken in industriële productielijnen (cups, plates, ceramiek,)

 

Functioneel printen

Ynvisible (met recent grote kapitaalsinjectie) is een producent van inkten voor elektrochrome displays. Elektrochrome displays veranderen van kleur onder invloed van elektriciteit. De verschillende manieren om de technologie te gebruiken werden live op de beurstand getoond. Wil je zelf experimenteren dan kan je de Ynvisible’s Ink-Kit aanschaffen. Verder is Ynvisible een projectpartner in het Decochrom-project (https://decochrom.com/). In dit Europees gesteunde project wordt gezocht naar interactieve printoplossingen.

Eerste maal aanwezig zijn Inkjet geprinte displays (https://www.notion-systems.com/n-jet-display-eng.html). Inzake beeldkwaliteit en kleur (nog) niet vergelijkbaar de grote producenten maar wel foliedun.

Onderzoek naar printed electronics en functioneel printen wordt bij ons vooral door IMEC en HOLST gevoerd. Het Duitse Innovation (https://www.innovationlab.de/)) is 10 jaar geleden gestart en timmert met industriële partners aan de weg. Resultaat van deze samenwerkingen zijn een aantal showcases met de flexibele druksensor als een paradepaardje. Hiervan zijn er in 2019 al 400.000 stuks van geproduceerd (https://www.occlusense.com/occlusense?lang=en).

Fig. 17. Geprinte druksensoren van InnovationLabs voor de automobielindustrie.

Productronica

Zoals aangehaald wordt de INPRINT-beurs samen met Productronica georganiseerd en dit is een gouden combinatie. Productronica is wereldwijd de grootste beurs voor ontwikkeling en productie van elektronica. Dit resulteert in 6 thematische hallen waarbij we natuurlijk geïnteresseerd zijn wat er op vlak van print gebeurt.

Flashback!

Grafici op leeftijd zullen dit wel herkennen: het belichten en ontwikkelen van zilverhalegonidefilms. De ontwikkelde film gebruiken om een patroon met UV-licht te belichten op een lichtgevoelige plaat. Daarna een etsproces in gang zetten om dit patroon te vormen in een materiaallaag. Op deze wijze worden PCB (printed circuits boards) vervaardigd, waarop dan in een volgende productiestap componenten worden op gesoldeerd. Welkom in de wereld van elektronicaproductie. Ontdekt in hal B2: Kodak met grafische film (KODAK ACCUMAX Photoplotter Film RED7).

Fig. 18. Kodak op Productronica met grafische film.

Waar film is heb je natuurlijk een filmbelichter nodig. Het Vlaamse Ucamco heeft zich in deze markt gepositioneerd met filmbelichters.

Fig 19. Het Vlaamse Ucamco als leverancier van filmbelichters.

Zeefdruk

Zeefdruk is de toonaangevende druktechniek om met zilverinkten rechtstreeks geleiderbanen op een PCB te drukken. Naargelang de applicatie zijn er zeven terug te vinden van 15 tot 100mu lijnbreedte (https://www.koenen.de/).

 

Zeefdrukmachines zijn er in alle soorten en formaten terug te vinden, van kleine manuele zeefdrukramen tot volautomatische machines.

Fig. Zeefdrukinstallaties voor printed electronics.

Inkjet

Inkjet printen wordt in de elektronicaproductie vooral als etsmasker aangewend. Hier een duidelijk voordeel om zonder fotografisch filmmasker een printpatroon te etsen.

AGFA biedt inkjet-inkten aan om soldeermaskers te printen (https://www.agfa.com/specialty-products/solutions/industrial-imaging/dipamat/). Bijkomend is er een inktvariant om QR-codes en serienummers op PCB aan te brengen.

In het aanbod van inkjetprinters vinden we bekende namen terug als het Nederlandse MEYER BURGER (spreker op het VIGC High Tech Printing event in 2017).

Fig 21. Inkjet om etsmaskers te printen.

Conclusie

De voornaamste conclusie na bezoek aan Inprint en Productronica is dat print als additieve productietechnologie op een breed scala aan industriële processen inzetbaar is. Elke sector heeft zijn ‘historische’ mature productietechnologie met daarnaast innovaties voor verhoogde efficiëntie, nieuwe producten enz. Interessant voor de grafische sector is dat op het elektronica innovatieforum ‘Printing & Packaging’ wordt gezien als een toekomstig afzetgebied voor printed electronics.

Fig 22. De president van de oe-a op het innovatieforum.

Als slot een korte video die aantoont dat vakmanschap in de industrie gewaardeerd wordt! Productronica pakte uit met een grootste soldeerwedstrijd. Hier ging men op zoek naar wie het snelst en meest nauwkeurig een printplaat in mekaar gezet kreeg. Je zou er bijna nostalgisch van worden.

Bedrijven die meer willen weten van elektronica en grafische producten, zijn welkom op ons event ‘elektronica in verpakkingen & labels’ met de daaraan gekoppelde workshop in de voormiddag.

Meer info: https://www.vigc.be/event/elektronica-in-verpakkingen-labels/

Fons Put
Fons Put
Fons begon zijn carrière als service engineer bij de KODAK Graphic Division in Brussel. Na 2 jaar trad hij in de wereld van de kranten in de CONCENTRA groep: eerst als de coördinator voor de afdeling "Imaging" en later als de grafische/technische specialist. Sinds 11 jaar is Fons senior consultant bij VIGC. In deze functie voerde hij talrijke projecten op kleurmeting & normalisatie, publiceerde meerdere papers en doceert print professionals in de wereld van kleur.