Perfektes Druckbild mit Dauergarantie

Wo führt nochmal dieses Kabel hin? Diese Frage kann sich ein Industriebetrieb schlichtweg nicht leisten. Ob es die Stromversorgung des Klimasystems oder die Sicherheitsschaltung für das Fließband ist, muss im Schaltschrank auf den ersten Blick zu erkennen sein – auch noch zehn Jahre nach der Installation. Das Detmolder Unternehmen Weidmüller entwickelt und produziert unter anderem Markierungssysteme, die das sicherstellen. Sein Tintenstrahlbeschriftungssystem „PrintJet ADVANCED“ kann als einziges Gerät für solche Zwecke sowohl Metall als auch Kunststoff (farbig) bedrucken. Für den präzisen Transport des Materials durch Druckeinheit und Fixierstrecke sor gen zwei Motoren von FAULHABER.

Im Schaltschrank kommt buchstäblich alles zusammen: Kabel, Sicherungen, Relais, Trafos und Verbindungsstellen. Nur wenn alles richtig miteinander verbunden ist, können Elektrik und Elektronik ihre Arbeit korrekt erledigen und den Betrieb aufrecht erhalten. Die Pläne für die Verdrahtung entstehen heute natürlich am Computer. Das Planungssystem produziert nebenher auch noch den Inhalt für die Beschriftung der Komponenten. Weidmüller hat eine eigene Software M-Print® PRO entwickelt, die diese Daten übernimmt und im passenden Format an den industrietauglichen Spezialdrucker weitergibt.

Polymerisation unter Hitze

Die neueste Generation der Weidmüller-Drucker, der PrintJet ADVANCED, wird firmenintern auch mit dem Kürzel PJA bezeichnet. Er verfügt über vier Druckpatronen der Farben Black, Cyan, Magenta und Yellow, diese werden über den Druckkopf im Multipass Verfahren auf dem zu bedruckenden Material aufgebracht. Damit sind die Gemeinsamkeiten mit dem gewöhnlichen Bürodrucker auch schon aufgezählt. Schon die Tinte ist eine Eigenentwicklung und alles andere als gewöhnliche Druckerfarbe. Sie ist zwar, ähnlich wie gewöhnliche Tinte, wasserbasiert, doch sie ist speziell für nichtsaugende Untergründe ausgelegt.
Es wird keine Feuchtigkeit an die Unterlage abgegeben, wie das beim Druck auf Papier geschieht. Stattdessen wird sie durch Wärmeeinwirkung fixiert und polymerisiert. Dabei verbinden sich die Moleküle in der Tinte zu langen, stabilen Ketten. Diese Reaktion wird durch Infrarot-Licht und Temperatur ausgelöst. Danach ist der Aufdruck wisch- und kratzresistent, widersteht Benzin, Bohröl, Handschweiß, Azeton, einer Vielzahl an Löse- und Reinigungsmitteln sowie den meisten Chemikalien. Der Ablauf der Polymerisation entscheidet also über die Haltbarkeit des Aufdrucks.
„Die bedruckten Kunststoff- oder Metallmarkierer fahren durch eine Fixierstrecke mit Infrarotstrahlern und werden einige Sekunden lang einer definierten Temperatur ausgesetzt. Bei den Metallmarkierern dauert dieser Vorgang etwas länger“, beschreibt Michael Gockel, Entwicklungsleiter für Markierungen und Werkzeuge bei Weidmüller, den Ablauf der Fixierung. „Dabei kommt es auf einen präzisen, reproduzierbaren Durchlauf an, um einen immer gleichen Hitzeeintrag zu garantieren. Würden die Karten zu schnell durchfahren, bliebe die Fixierung unvollständig, die Farbe würde nicht ausreichend fest. Im gegenteiligen Fall bekäme sie zuviel Hitze ab und das Material würde unnötig hohen Temperaturen ausgesetzt“.
Damit weder das eine noch das andere geschieht, muss der Motor, der die Karten durch die Fixierstrecke befördert, absolut gleichmäßig laufen. Das realisiert an dieser Stelle ein sogenannter Flachläufer von nur 7 mm Länge, der Gleichstrommotor 2619 von FAULHABER. Ein integrierter Speed Controller sorgt für die gleichbleibende Drehzahl, sein hohes Drehmoment für die gleichmäßige Leistungsabgabe auch unter Last. Zusammen mit dem 12 mm langen Ge triebe misst der ganze Antrieb weniger als zwei Zentimeter – ein entscheidender Vorteil, da im Gehäuse des Spezialdruckers viel Technik auf kleinstem Raum untergebracht ist. Mit herkömmlicher Technik hätte die Länge des Antriebs das Zwei- bis Dreifache betragen.

Der schon erwähnte Motor aus der Fixierstrecke synchronisiert auch den Transport der Karten durch die
Druckeinheit.

Perfekter Gleichlauf

Zu Beginn eines Druckjobs fällt eine MultiCard – sie enthält bis zu zweihundert einzelne Schilder – aus dem integrierten Magazin auf eine Förderstrecke und wird in die Startposition vor dem Bedrucken transportiert. „Für diesen kurzen Transport hatten wir an dieser Stelle früher einen einfachen Motor im Einsatz, dessen Geschwindigkeit um bis zu 20 Prozent des Sollwertes schwanken konnte. Diese Abweichung musste mit sehr hohem Aufwand ausgeglichen werden. Dank eines neuen Motors von FAULHABER können wir uns diesen Aufwand jetzt sparen, eine zusätzliche Justage beim Transport ist nicht mehr nötig.“
Der schon erwähnte Motor aus der Fixierstrecke synchronisiert auch den Transport der Karten durch die Druckeinheit. Die Anforderungen sind dort ganz ähnlich wie in der Fixierstrecke. Die Anfangsposition wird bei der Referenzierung überprüft, die Karte in der Druckeinheit vorgeschoben und bedruckt.
„Durch die Referenzierung werden Material und Beschriftung genau platziert“, erläutert Michael Gockel. „Damit der Druckkopf aber immer die richtige Position trifft, muss der Transport der MultiCard absolut präzise erfolgen.“
Die Kopplung von Druckeinheit und Fixierstrecke, die früher eigens geregelt werden musste, funktioniert jetzt ebenfalls problemlos, da die beiden gleichartigen Motoren für die Bereiche „Drucken und Fixieren“ ohne weiteres Zutun einen reibungslosen Übergang gewährleisten. „Ihre Leistungsdaten sind in die Steuerungssoftware integriert“, erläutert der Entwicklungsleiter. „Die zuverlässige Funktion des Antriebs macht jede zusätzliche Regelung oder Programmanpassung überflüssig – sie laufen automatisch synchron.“

Kundenspezifische Modifikation

Bei der Entwicklung des PJA waren auch Experten von FAULHABER involviert. Von ihnen kam nicht nur die übliche eingehende Beratung und anwendungsspezifische Auslegung des Antriebs. „Damit er perfekt zum Drucker passt, haben wir einige Modifikationen am Motor vorgenommen“, berichtet Thomas Kraus, der das Projekt bei FAULHABER betreut hat. „Unter anderem haben wir den Stecker und die Litze angepasst, das Kabel mit einer Zugentlastung versehen, die Länge der Motor-Abtriebswelle verändert und auf ihr eine Fläche zum Aufbringen eines Rades angebracht. Außerdem haben wir die Steuerungsplatine neu parametriert und die Steuerfrequenz angepasst, um den bestmöglichen Rundlauf zu erhalten. Damit bietet die Einheit eine integrierte Tempomat-Funktion, die zum Beispiel dafür sorgt, dass die unterschiedlich schweren Kunststoff- und Metallkarten immer konstant mit der richtigen Geschwindigkeit befördert werden.“ Michael Gockel hat den fachlichen Austausch in guter Erinnerung: „Die Zusammenarbeit war sehr intensiv und sehr erfolgreich.“

Die bedruckten Kunststoffoder Metallmarkierer fahren durch eine Fixierstrecke mit Infrarotstrahlern und
werden einige Sekunden lang einer definierten Temperatur ausgesetzt.