Definition

Der Tampondruck ist ein indirektes Offsetdruckverfahren (Tiefdruckverfahren), bei dem ein Silikontampon ein 2-D-Bild von einer lasergravierten (geätzten) Druckplatte (auch Klischee genannt) aufnimmt und dieses auf ein 3-D-Objekt überträgt. Dank des Tampondrucks ist es heute möglich, alle Arten schwierig geformter Produkte, wie gekrümmte (konvexe), hohle (konkave), zylindrische und sphärische Produkte sowie Produkte mit zusammengesetzten Winkeln, Oberflächenstrukturen usw. zu bedrucken, die mit den traditionellen Druckverfahren nicht bedruckbar waren. Für den Tampondruck werden als Voraussetzung einige wesentliche Teile benötigt:

• eine Tampondruckfarbe
• ein Tampondruck-Farbtopf
• ein Klischee (mit Bild)
• ein Tampon für den Tampondruck  
• eine Tampondruckmaschine

WIE FÜHRT MAN EINEN TAMPONDRUCK DURCH?

Schritt 1: Der geschlossene (abgedichtete) Farbtopf sitzt über dem gravierten (geätzten) Druckvorlagenbereich der Tampondruckplatte, deckt das Bild ab und füllt es mit Farbe. Dies ist die so genannte Ausgangsstellung.

Schritt 2: Der geschlossene Farbtopf bewegt sich von dem eingravierten Druckvorlagenbereich weg, nimmt alle überschüssige Farbe mit und entblößt das gravierte Bild, das nun mit Farbe gefüllt ist. Die oberste Schicht der Farbe wird klebrig, sobald sie der Luft ausgesetzt ist; so haftet die Farbe am Transfertampon und später am zu bedruckenden Produkt. 

Schritt 3: Das Transfertampon wird sofort auf die Druckplatte herunter gedrückt. Wenn das Tampon komprimiert ist, drückt es die Luft heraus und bewirkt, dass die Farbe vom gravierten Druckvorlagenbereich auf das Tampon angehoben wird (Übertragung). 

Schritt 4: Wenn das Transfertampon von der Platte abhebt, wird der klebrige Farbfilm innerhalb des gravierten Druckvorlagenbereichs vom Tampon aufgenommen. Eine kleine Menge Farbe bleibt in der Druckplatte zurück. 

Schritt 5: Während sich das Transfertampon vorwärts bewegt, wird der Farbtopf ebenfalls verschoben, um den gravierten Druckvorlagenbereich auf der Druckplatte abzudecken. Der Farbtopf füllt wieder das eingravierte Druckvorlagenbild auf der Platte als Vorbereitung für den nächsten Zyklus mit Farbe. 

Schritt 6: Das Transfertampon wird auf das Produkt herunter gedrückt und überträgt die Farbschicht, die von der Druckplatte aufgenommen wurde, auf die Produktoberfläche. Danach hebt es vom Substrat ab und kehrt in die Ausgangsstellung zurück, womit ein Druckzyklus abgeschlossen wäre.

WAS KÖNNEN SIE MITHILFE TAMPONDRUCKS BEDRUCKEN?

Der Tampondruck wird zum Bedrucken schwieriger Produkte in zahlreichen Branchen eingesetzt. Printing International konzentriert sich insbesondere auf spezielle Produktgruppen, wie:

• Den Pharmasektor zum Bedrucken von Filmtabletten und Gelkapseln.
• Den medizinischen Sektor zum Bedrucken von Komponenten für medizinische Produkte, wie Spritzen, Inhalatoren, Insulin-Pens, Katheter usw.
• Die Süßwarenindustrie, in der beschichtete Süßwaren und Kaugummis bedruckt werden.
• Sportartikel
• Die Kosmetikindustrie zum Dekordruck auf Parfümflaschen, Lippenstifthaltern usw.
• Getränkeverpackungen zum Bedrucken von Flaschenkappen, Korken usw.

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Mit dem Tampondruck lassen sich auch funktionelle Materialien, wie leitfähige Farben, Klebstoffe, Geschmacksstoffe, Lebensmittelzusatzstoffe, natürliche Farbstoffe und Schmierstoffe übertragen.

Leitfähige Farben:

Fortschritte bei der Technologie leitfähiger Farben – unter anderem Ethylzellulosepolymere, Kohlenstoff/Grafit, Silber- oder UV-härtbare Dielektrizitätsfarben – ermöglichen unter anderem den Tampondruck auf Leiterplatten, Mehrlagen-Membranschaltern und Berührungstastenanwendungen.

Zu den Vorteilen gehören Einsparungen bei den Prozess- und Materialkosten, z. B. der Wegfall von geätztem Kupfer, Vergoldungen oder Lötdraht. Beispielsweise hat der Ersatz von Vergoldungen durch eine Kohlenstofffarbe gegenüber dem extrem teuren Metall eine höhere Robustheit nachweisen können und weist außerdem einen geringeren elektrischen Widerstand als Kupfer auf.

Ein zunehmender Anteil der Wirtschaft nutzt zurzeit leitfähige Druckfarben für die Radiofrequenz-Identifikationstechnik (RFID), welche rasant die Bestandsverwaltung und den Versand auf dem globalen Markt optimiert. Weitere Anwendungen für leitfähige Farben sind unter anderem medizinische Sensoren, Transistoren, Antennen und Elektroden; Abschirmungen gegen elektromagnetische und Hochfrequenz-Störungen sowie Wärmeableitungen oder die Beseitigung statischer Aufladungen.

Die Fähigkeit des Tampondrucks, auf unebenen, gekrümmten oder zurückgesetzten Flächen zu drucken, gibt dieser Technologie einen Vorteil gegenüber Standard-Flachbettverfahren zur Materialabscheidung. Wie beim Auftragen von Klebstoffen müssen leitfähige Farben lösungsmittelbasiert sein und dürfen weder zu wässrig noch zu hydrophil sein, um beim Tampondruck effektiv übertragen zu werden.

Klebstoffe:

Das Auftragen von Klebstoffen wird von vielen Herstellern als zeit- und arbeitsintensiver Prozess betrachtet. Kleine oder durchsichtige Teile benötigen eine Präzisionsanwendung, die oft die Kosten in die Höhe treibt. Wenn man auch noch Abfall und Reinigung mit in Betracht zieht, sind alternative Verfahren zum Auftragen von Klebstoffen sehr gefragt. Klebefolie ist eine Möglichkeit, die jedoch auch zu Abfall beim Material führt. Das Übertragungsverfahren des Tampondrucks mit seiner präzisen Abscheidung einer viskosen Flüssigkeit ist die ideale Lösung. Ein dicht verschlossener Farbtopf verhindert das Austrocknen des Klebstoffs und die Druckplatte kann auf die gewünschte Tiefe und die exakte Linienstärke (dick oder dünn) graviert werden.

Einmal eingestellt, lagert das Tampon dann an genau derselben Stelle jedes Mal genau dieselbe Menge Klebstoff ab. Im Rahmen eines automatisierten In-Line-Prozesses kann das fertige Teil – z.B. eine gekrümmte Handylinse – einer kundenspezifisch hergestellten Shuttle-Halterung zugeführt werden, die das Bauteil an einer bestimmten Stelle fixiert, während der Klebstoff auf den Rand des Bauteils aufgetragen wird. Die Linse wird dann zu einem Pick-and-Place-Roboterarm transportiert, der den Handykörper auf den Klebebereich setzt. Eine weitergehende Automatisierung kann die miteinander verbundenen Teile dann auf einen anderen Förderer überführen, der sie durch einen Trocknungstunnel oder an eine Stelle weiter hinten in der Montagelinie transportiert. Bei diesem Verfahren sind mit Ultraviolettlicht oder Wärme aushärtbare Klebstoffe verwendbar, genau so wie viele lösungsmittelbasierte Klebstoffe, die nicht zu wässrig oder hydrophil sind.

Geschmacksstoffe, Nahrungsmittelzusätze und natürliche Farbstoffe:

Der Tampondruck auf Lebensmittel ist ein weiterer Bereich, in dem sich das Potenzial dieses Verfahrens erst allmählich erschließt. Die Tampondruck-Technologie, die mehr als nur ein High-Tech-Verfahren zum Verschönern von Keksen mit natürlichen Farbstoffen ist, könnte zum Auftragen von Geschmacksstoffen oder Nahrungsmittelzusätzen auf rezeptive Lebensmitteloberflächen verwendet werden. Die beim Tampondruck verwendeten Drucktampons haben eine variable Härte, damit der Endanwender die „Durometer-Härte“ seines Tampons entsprechend der Festigkeit des Substrats auswählen kann. Für einen Gumball würde zum Beispiel ein härterer Tampon verwendet werden, um ein 180°-Bild darauf abzurollen, wogegen der Druck eines Geschmacksstoffs in die Hohlfläche eines Antazidums einen weicheren Tampon erfordern würde, damit die Tablette nicht zerdrückt wird. 

Schmierstoffe:

Eine weitere anspruchsvolle, praxisbezogene Anwendungsmöglichkeit für den Tampondruck von Flüssigkeiten sind Schmierstoffe. Auch dies ist ein Bereich, in dem die Präzision eine Herausforderung darstellen kann, und die Abfälle sind teuer und schwer entsorgbar. Ohne den Herstellungsprozess durch die Integration neuer und andersartiger Materialien, wie Pulver- oder Trockenfilmschmierstoffe (und der mit ihnen verbundenen unbekannten Probleme, Kosten und Technologien) neu zu erfinden, bietet der Tampondruck eine einfache, bewährte mechanische Lösung.

Ob nun Öle, Fette oder andere Stoffe eingesetzt werden, um die Reibung zu reduzieren: wenn der Stoff an einem Silikontampon haften und auf ein anderes Substratmaterial übertragen werden kann, lässt er sich auch mittels Tampondruck aufdrucken. Weil der Tampondruck gut für den Einsatz auf dreidimensionalen Gegenständen, wie Scharnieren, Lagern, Gewindeteilen und Gehäusen geeignet ist. Jede Produktionslinie, die ähnliche Komponenten herstellt, kann diese Technologie in ihren Prozess integrieren. Insbesondere dort, wo ein fehlerhafter Schmierstoffauftrag zu katastrophalen Ausfällen angrenzender Mechanismen führen kann, ist mit dem Tampondruck ein präziser Schmiermittelauftrag möglich, unabhängig davon, ob es sich um winzige Punkte, feine Linien und Schnörkel oder Beschränkungen mit exakter Winkeleinhaltung handelt.

WIE SIEHT DIE ZUKUNFT DES TAMPONDRUCKS AUS?

Angesichts des raschen medizinischen und technologischen Entwicklungstempos ist es entscheidend, ein Werkzeug zu finden, das Vergangenheit und Zukunft überbrückt, sowohl für den Fertigungsbetrieb als auch in finanzieller Hinsicht. Der Tampondruck ist ein bewährtes technologisches Konzept, das so flexibel ist, dass es an eine Vielzahl von Substraten und Stoffen angepasst werden kann. Der Bedarf nach einer kundenspezifischen Anpassung der Materialabscheidung wird künftig nur noch stärker zunehmen, weil die Marktnischen auch weiterhin wachsen und immer enger werden.

Entwickler, Hersteller, Ingenieure und Manager wären besser damit bedient, auch solche Möglichkeiten für den Tampondruck zu untersuchen, die nicht zu Dekorations- oder Identifikationszwecken dienen. Bewiesenermaßen ist das beste Werkzeug eines mit vielen Anwendungsbereichen, das sich ideal eignet, um ein Problem in eine Lösung umzuwandeln: alles, was es dann noch braucht, ist ein volles Maß an Kreativität und ein Funke Vorstellungskraft.

Es gibt verschiedene Arten von Tampondruckmaschinen. Dennoch basieren alle Maschinen lediglich auf einem oder zwei grundlegenden Systemarten für den Betrieb. Bei diesen beiden Systemarten handelt es sich um offen und geschlossene Systeme.

Schritt 1: Die gesamte Druckplatte wird mit Farbe überzogen.

Schritt 2: Die Farbe wird so von der Druckplatte abgezogen, dass nur in den eingravierten Bildern Farbe zurückbleibt. Nachdem die Druckplatte mit der Rakel abgerakelt wurde, beginnt das Lösungsmittel auf der Oberseite der Farbe zu verdunsten und verbessert die Fähigkeit der Farbe, das Tampon zu befeuchten.

Schritt 3: Das Tampon wird über der Druckplatte positioniert und auf sie herabgedrückt, um die Farbe aufzunehmen. Aufgrund der Eigenschaftsänderung der Farbe bleibt die Farbe am Tampon haften.

Schritt 4: Das Tampon wird nun über dem Substrat positioniert. Die Farbe unterliegt denselben rheologischen Veränderungen wie in Schritt 2. Die Farbe verliert ihre Affinität zum Tampon. Inzwischen wird die Druckplatte wieder mit Farbe bedeckt.

Schritt 5: Das Tampon wird auf das Produkt gedrückt, um das Bild zu übertragen. Die Haftung zwischen Farbe und Substrat ist größer als die Haftung zwischen Farbe und Tampon. Während dieses „Schritt-für-Schritt“-Abdruckverfahrens hat das Tampon die Aufgabe, von der Mitte zu den Außenseiten des Produkts hin das Bild abzurollen. Wenn der richtige Tampon verwendet wird, darf der Winkel, unter dem der Tampon das Substrat berührt, niemals 0° betragen. In einem solchen Fall würde es zwischen Tampon und Produkt zu Lufteinschlüssen kommen. Dies würde zu einer unvollständigen Übertragung des Bildes führen.

Schritt 6: Die Farbe wird auf das Produkt übertragen und das Tampon erhält seine Ursprungsform zurück. Wenn der Druck erfolgreich war, sollte der Tampon danach vollkommen sauber sein. Häufig wird der Tampon jedoch noch extra auf ein Klebeband gedrückt, um auch die letzten Farbrückstände und Staubpartikel zu entfernen.

Das geschlossene Kammersystem besteht aus einer Hohlkammer mit einer darauf montierten Rakel. Die Farbe gelangt mit Hilfe einer Röhre zur Oberseite der Kammer. Dann wird die Farbe über die gesamte Kammer verteilt. Auf der Rückseite befindet sich eine Öffnung über die gesamte Länge der Rakel, durch welche die Farbe auf die Druckplatte gelangt. Nach dem Abrakeln endet die überschüssige Farbe in einem Farbreservoir. Am Farbauslass ist ein Abflussschlauch angebracht, der die Farbe in einen Eimer ableitet. Danach wird die Farbe wieder zurück in die Kammer gepumpt. Dieses System kann mit einem Viskositätssystem ausgestattet werden. Das geschlossene Kammersystem wird vor allem dann eingesetzt, wenn große Flächen bedruckt werden müssen. Beispiele hierfür sind das Bedrucken von Kugeln und der Liniendruck auf Deckeln.

Beide Systeme haben ihre Vorteile. Mit dem offenen System kann eine größere Fläche der Druckplatte verwendet werden. Dies liegt daran, dass der Bildbereich nicht durch den Durchmesser des Farbtopfs begrenzt wird. Dieses System ist auch ein wenig vielseitiger in Bezug auf den Wechsel der Farbbehälter und des Zubehörs, so dass verschiedene Größen von Druckplatten und mehrere Farben verwendet werden können. Das offene System ist im Allgemeinen kostengünstiger als ein geschlossenes System. Der Hauptvorteil des geschlossenen Farbsystems besteht darin, dass die Beibehaltung des Lösungsmittelanteils in der Farbe unterstützt. Das anfängliche Mischen von Farbe und Lösungsmittel ist genau so kritisch wie bei der Verwendung eines offenen Farbsystems. Es kommt also vor, dass der Farbe zu viel oder zu wenig Lösungsmittel zugesetzt wird. Selbst in einer gut gemischten Farbe können Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede Probleme verursachen. Das geschlossene System wurde entwickelt, um diese Nachteile zu beseitigen und mit hohen Geschwindigkeiten drucken zu können. Dieses System gewährleistet in der Regel eine bessere Druckkontrolle, da die Farben nicht direkt der Luft ausgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das geschlossene System aus einer kleineren Anzahl unterschiedlicher Komponenten besteht. Dadurch lässt sich eine schnellere Umstellung auf eine andere Farbe und eine raschere Maschinenreinigung erzielen. Die für ein geschlossenes Farbsystem verwendeten Druckplatten müssen doppelt so groß sein, wie die Druckplatten in einem offenen Farbsystem.