النافثة للحبر تحل محل الشاشة لبلاط السيراميك

يستكشف سايمون إكليس الفرص التي أتاحها انتقال طباعة بلاط السيراميك من الطباعة على الشاشة إلى الطباعة الرقمية.

شهدت السنوات الخمس الماضية إقبالاً ملحوظاً على الطابعات النافثة للحبر من قبل صناعة طباعة البلاط العالمية، لدرجة أن مبيعات مكابس الشاشة الجديدة قد اختفت تقريباً. يقول جيليان إيورز، أخصائي السيراميك في شركة Xaar البريطانية المصنعة لرؤوس الطباعة: “لم يعد الأمر يتعلق بتقديم البلاط الرقمي كخيار إضافي اختياري: فالقدرة الرقمية متوقعة وطابعة نفث الحبر الرقمية هي الخيار الوحيد القابل للتطبيق”.

تستفيد طباعة البلاط من العديد من نقاط القوة في الطباعة الرقمية، بعد أن تم التغلب على بعض التحديات التقنية. تم تقديم أول نفث حبر مخصص للبلاط بواسطة KERAjet في عام 1999، ولكن لم تسمح التطورات في رؤوس نفث الحبر في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين فقط بالتعامل مع اللزوجة العالية اللازمة للسيراميك بنجاح.

لقد أثر الانكماش الاقتصادي العالمي على صناعة البناء بشكل خاص، مما أدى إلى انخفاض الطلبات على البلاط “المعماري”، لذلك أصبحت عمليات التشغيل القصيرة مع التغيير الفوري التي توفرها التقنية الرقمية ميزة إيجابية لطابعات البلاط.

ووفقًا لشركة EFI Cretaprint الإسبانية لصناعة نفث الحبر النافثة للحبر التي تتخذ من إسبانيا مقرًا لها، يوجد حوالي 10,000 منتج للبلاط في جميع أنحاء العالم، على الرغم من أنهم يميلون إلى التوزيع غير المتكافئ، وعادةً ما يكونون في البلدان التي لديها موارد طبيعية من الطين المناسب. وتعتبر إيطاليا وإسبانيا هما منطقتا الإنتاج الرئيسيتان في أوروبا، ولكن السنوات الـ 15 الماضية شهدت نموًا في أماكن أخرى، بما في ذلك تركيا ومصر والصين وفيتنام والبرازيل والمكسيك. وكانت الصين سوقًا ضخمة. وقد بلغ إجمالي الإنتاج العالمي من البلاط 11 مليار متر مربع في عام 2012، حيث أنتجت الصين أقل بقليل من نصفها.

وفقًا لإيورز، فإن اعتماد نفث الحبر يعني أن “هذه الشركات المصنعة قد خفضت جميعًا تكاليف الإنتاج، وخفضت من النفايات والعمل الجاري ومخزون المنتجات النهائية، وحسّنت من الاستجابة لتغييرات التصميم وطلب العملاء.

“كما أنهم ينتجون بلاطاً عالي الجودة يوفر إعادة إنتاج أكثر واقعية للرخام والمواد الطبيعية الأخرى. وهم يفعلون ذلك في فترات قصيرة يطلبها المشترون. فبدلاً من التنافس على السعر، يمكن لهؤلاء المصنعين التنافس على الإبداع والابتكار، والقيام بذلك في مواد جديدة.”

مزايا على الشاشة

كانت طباعة الشاشة في الأصل العملية الرئيسية المستخدمة في طباعة بلاط السيراميك. وتتميز هذه العملية بقدرتها على طباعة أحبار ذات لزوجة عالية وجزيئات صبغية كبيرة، ولكنها عملية طويلة المدى حيث يجب أن تكون كل صورة متماثلة وتستغرق عمليات التغيير وقتاً طويلاً.

عانت الطابعات النافثة للحبر في البداية من اللزوجة العالية وأحجام الجسيمات الكبيرة لأحبار السيراميك، ولكن بحلول منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين تم التغلب على هذه المشاكل بفضل أنواع رؤوس الطباعة الجديدة.

والآن، حتى أكثر من أعمال اللافتات والعرض أو المنسوجات، فإن نفث الحبر له فوائد خاصة ذات صلة بإنتاج البلاط. فطابعات الشاشة الدوارة تعمل بالتلامس مع بلاط “البسكويت” غير المحروق، وهو هش وسهل الكسر. أما طابعات نفث الحبر النافثة للحبر فهي لا تعمل بالتلامس، لذا يمكن صنع بلاط أرق لأنها لا تحتاج إلى أن تكون قوية عند الطباعة (تأتي القوة من الحرق اللاحق عند حوالي 1200 درجة مئوية). ومع ذلك، يجب أن تتحمل الأحبار الخاصة أيضًا درجات الحرارة هذه من أجل أن تتحد في طبقة زجاجية متينة مع صورة دائمة.

يمكن للطابعات النافثة للحبر أن تغيّر صورتها باستمرار أثناء تشغيلها، لذا على عكس الطرق التقليدية الدوارة أو الشاشة المسطحة، لا توجد حاجة لتكرار الصورة. يمكن لشيء مثل الأرضية ذات التأثير الرخامي أن يعمل عبر بلاطات متعددة مع وجود عروق متصلة عبر البلاط ودون تكرار الصورة أو أن تكون بلاطتان متشابهتان. وعلى العكس من ذلك، يمكن طباعة نمط زخرفي معقد أو لوحة جدارية معقدة بأي حجم دون الحاجة إلى طباعة مسبقة معقدة وشاشات متعددة.

والأمر الأقل وضوحًا هو أن نفاثات الحبر، على عكس الشاشة الدوارة، يمكنها الطباعة على البلاط ذي السطح المحكم، والذي يمكن صنعه عن طريق عملية الكبس ولكن يمكن أيضًا طباعته بشكل متزايد. تقدم شركة Durst وحدة FX على بعض طابعاتها النافثة للحبر الخزفية من طراز جاما 75 و120 التي يمكنها بناء نسيج مثل حبيبات الخشب. قدمت Xaar في العام الماضي رأس الطباعة 001 الخاص بها لقطرات كبيرة جدًا تصل إلى 200 نانو لتر (1 نانو لتر = 1000 بيكولتر)، لتغطية تصل إلى 700 جرام في المتر المربع. وقد تم استخدام ذلك بالفعل في طباعة النسيج بواسطة Colorobbia على طابعة Sacmi HW.

قدمت شركة Durst أول طابعة بلاط مخصصة لها في عام 2005. وهي من طراز جاما XD

الأفران هي الجزء الأكثر تكلفة في عملية الإنتاج، وعادةً ما يتم تشغيلها على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مع وجود عدة خطوط تغذية مستمرة من البلاط غير المحروق الذي يؤدي إليها. وهناك حاجة إلى طابعات الحبر أحادية الممر للتعامل مع التدفق المستمر لبلاط البسكويت المضغوط حديثًا، مع وجود حزام تغذية سريع مرتبط بخط ناقل يعمل باستمرار من منطقة الكبس ثم من الطابعة إلى الفرن. تمثل البيئة تحدياً للطابعات والمغذيات: بلاط البسكويت ساخن ومبخر وهناك الكثير من الغبار الكاشطة.

صانعو الحبر النافثة للحبر

يوجد حوالي 20 مُصنِّعاً لطابعات البلاط النافثة للحبر معظمهم في الصين ولكن يوجد اثنان في إسبانيا وخمسة في إيطاليا. كما تصنع شركة Xennia طابعات البلاط النافثة للحبر للتصدير، حيث لا توجد صناعة محلية لصناعة البلاط. كما أنها تصنع مجموعة Zircon الخاصة بها من أحبار السيراميك ذات التدرج اللوني الواسع. ومع ذلك لم تعد تبيع طابعات البلاط باسمها الخاص، ولكن عبر اتفاقيات تصنيع المعدات الأصلية. وتُعد شركة هوب سيراميك في الصين واحدة من هذه الاتفاقيات، حيث تبيعها باسم سلسلة طابعات الأمل النفاثة الرقمية، بعرض يتراوح من 350 إلى 1,050 ملم.

كانت شركة Cretaprint، التي استحوذت عليها شركة EFI في عام 2012، تصنع في الأصل طابعات الشاشة الدوارة، ولكنها تخلت عنها الآن لتصبح شركة تصنيع رقمية بالكامل تقريبًا. يقول مدير تطوير الأعمال غييرمو غارسيا-أريغي فيراندو: “أعتقد أنه لا أحد في الوقت الحاضر يشتري طابعات الشاشة”. “يمكننا إنتاجها، ولكن جميع شركات السيراميك تفضل طابعات نفث الحبر الرقمية. ما زلنا نبيع بعض قطع الغيار.”

طابعة EFI Cretaprint C3 النافثة للحبر EFI C3 التي تظهر كجزء من خط إنتاج البلاط المستمر

يمكن لطابعة EFI Cretaprint C3 من EFI الطباعة بدقة 360 × 575 نقطة في البوصة بمعدل 15 مترًا في الدقيقة، أو 360 × 260 نقطة في البوصة بمعدل 35 مترًا في الدقيقة، على عرض يصل إلى 700 مم. أما الطراز C4، الذي تم الإعلان عنه في معرض Tecnargilla للسيراميك والطوب في سبتمبر الماضي، فهو أصغر حجمًا وأخف وزنًا بنسبة 30% مع حزام تفريغ محسّن قادر على التعامل مع عرض يصل إلى 745 مم مع ما يصل إلى ثمانية أشرطة طباعة ملونة.

كما طورت الشركة أيضاً برنامج Cretavision، الذي يستخدم رؤية الكاميرا لاكتشاف أنماط النقوش البارزة على سطح البلاط (المضغوطة عليه بواسطة لوحة التشكيل)، واستدعاء الأنماط المناسبة من العمل الفني للطباعة فوقها.

تقوم شركة Durst بتصنيع طابعات بلاط السيراميك في إيطاليا منذ عام 2005، ولديها اليوم مجموعة كبيرة من ماكينات سلسلة جاما أحادية التمرير في مجموعة مختارة من العروض والسرعات، بما في ذلك الطرز التي تطبع بلاطين جنبًا إلى جنب. تطبع أسرع موديلاتها بسرعة تصل إلى 90 م/دقيقة، مع رؤوس ذات تدرجات رمادية تولد من 28-90 بيكوليتر قطرات.

فاز تصميم البلاط هذا الذي أنتجته Colorobbia في حفل توزيع جوائز تكنارغيلا للتصميم لعام 2014. تم إنتاج البلاط المزخرف باستخدام مزيج من التزجيج الأسود والتفاصيل الفضية المطبوعة على طابعة Sacmi HW باستخدام رؤوس طباعة Xaar 001 ذات الحجم الكبير مع سوائل Colorobbia الرقمية.

معظم طابعات البلاط النافثة للحبر من النوع أحادي المسار، وهو أمر ضروري لمواكبة خطوط الإنتاج على نطاق واسع حيث توجد الطابعات على خطوط الحزام بين مكابس التشكيل والفرن.

توجد أيضًا طابعات سيراميك مسطحة متعددة التمريرات. وهي تشترك في بعض العناصر مع الطابعات المسطحة فوق البنفسجية المسطحة المستخدمة في اللافتات، ولكنها مصممة خصيصًا للتعامل مع أحبار السيراميك والبلاط الثقيل. وهي تُستخدم بشكل أساسي للمطبوعات الاختبارية والطبعات القصيرة جداً من البلاط المتخصص أو الفني.

الرؤوس والأحبار

قامت Xaar على وجه الخصوص بتطوير رؤوس لصانعي طابعات مصنعي المعدات الأصلية التي تتناسب تمامًا مع خصائص أحبار السيراميك. في عامي 2012 و2013 استفادت مبيعاتها كثيرًا من تضخم السوق الصينية لطباعة البلاط لدرجة أن سعر سهمها تضاعف أربع مرات خلال عام، على الرغم من أن عام 2014 شهد انهيارًا إلى المستويات السابقة قبل عام 2012 مع تعثر الاقتصاد الصيني.

كان رأس الطباعة 1001 من Xaar، الذي تم تقديمه في عام 2007، أول رأس طباعة من Xaar يسمح بنجاح بنفث الأحبار الصبغية الكبيرة عالية اللزوجة للسيراميك. إن تقنية TF (التدفق العابر) الخاصة بها مقاومة بطبيعتها للانسداد بواسطة الجسيمات أو الفقاعات، كما أنها تسمح بإعادة تدوير الحبر باستمرار عبر الجزء الخلفي من الرأس، مما يمنع ترسب الجسيمات.

كان الطراز 1001 GS6 الأصلي يوفر 6-42 بيكوليتر قطرات من 6-42 بيكوليتر للحصول على ألوان ناعمة، ولكن تم ضمها في عام 2012 إلى الإصدار GS12 مع 12-48 بيكوليتر للحصول على ألوان أعمق. في عام 2014 تم تقديم رأس 1002 مع تحسينات على دقة وضع القطرات. ومرة أخرى كانت هناك إصدارات GS6 و GS12، ولكن أيضًا GS40 ل 40-160 بيكولتر.

في معرض Tecnargilla 2014، تم إطلاق طابعات GS40 من قبل EFI Cretaprint وIntesa-Sacmi وKERAJet وSiTi B&T وTecnoFerrari. قال العديد من مصنعي المعدات الأصلية الصينيين إنهم يعملون على طرازات GS40. وتشمل هذه الشركات شركة Hope Ceramics Machinery، وشركة Keda Clean Energy Co، وشركة Meijia Ceramics Equipment Co، وشركة New King Time.

طورت جهات تصنيع أخرى فيما بعد طابعات نافثة للحبر مع إعادة تدوير مناسبة لأحبار السيراميك. وتشمل هذه الشركات Toshiba TEC وSeiko.

يقول فيليبس في شركة Xennia: “كانت القدرة على إعادة الدوران داخل الرأس وحوله أمرًا حاسمًا في جعل طابعات السيراميك الرقمية تعمل وتحويلها إلى واقع إنتاجي منذ أربع أو خمس سنوات”. ومع ذلك، يقول إنه الآن بعد أن أصبحت هناك بدائل، تستخدم Xennia مجموعة من الرؤوس من مختلف الشركات المصنعة.

تختلف أحبار السيراميك اختلافًا كبيرًا عن أحبار الرسومات التقليدية. فمن ناحية تتغير ألوان أصباغها، وأحياناً بشكل جذري أثناء الحرق، مما يجعل إدارة الألوان تحدياً. كما أنها تستخدم سوائل أكثر لزوجة من تلك المستخدمة في أحبار اللافتات، في حين أن جزيئات الصبغة أكبر حجماً وأكثر كشطاً. كما يمكن طباعة الأملاح والمواد اللاصقة القابلة للذوبان لبعض التأثيرات.

كان أحد التطورات المثيرة للاهتمام في وقت مبكر هو ظهور سوق مفتوحة للأحبار، بحيث لا يكون المستخدمون مقيدين بالعلامة التجارية الخاصة بالطابعة. يقول إيورز من شركة Xaar: “لقد وفر سوق الحبر المفتوح ضغطًا تنافسيًا كافيًا لخفض أسعار الأحبار الرقمية في سوق السيراميك، وكان مساهمًا كبيرًا في اعتماد الطباعة الرقمية في إنتاج بلاط السيراميك”.

بلاط الأرضيات والجدران ذو التأثير الخشبي المطبوع على طابعة KERAjet، باستخدام رؤوس Xaar 1001

فرص التحويل

بصرف النظر عن الطباعة الرقمية المباشرة للبلاط، من الممكن أيضًا استخدام أحبار سيراميك خاصة مع طابعات الليزر الرقمية المعدلة لإنتاج ملصقات مائية ملونة بالكامل.

وهي مخصصة بشكل أساسي للوحات التذكارية واللوحات التذكارية وما شابه ذلك. يمكن أن تكون الطابعات من الطرازات المكتبية المعدلة منخفضة التكلفة، لذا فهي مناسبة للهواة أو صغار المنتجين، ومع ذلك فإن الأحبار هي أصباغ خزفية حقيقية وبالتالي يمكن حرقها لتندمج بشكل دائم في طبقة زجاجية. وهذا يعطي متانة عالية، على عكس الطباعة بنفث الحبر بالأشعة فوق البنفسجية، فهي آمنة للغسل في غسالة الأطباق.

الخاتمة

على مدى 20 عاماً أو أكثر شاهدت صناعة الطباعة التقدم البطيء نسبياً للطباعة الرقمية في مجال اللافتات والعرض والرسومات والوثائق والكتب والملابس. ومع ذلك، فإن القبول والاعتماد شبه الكامل للرقمية في زخرفة البلاط في أقل من عشر سنوات لم يلقَ اهتمامًا كبيرًا خارج الصناعة نفسها.

تُعد صناعة الهياكل من الطين المحروق وتزيينها من أقدم أنشطة التصنيع البشري، إلا أن هذه الصناعة تثبت الآن أنها من أكثر الصناعات مرونة في تبني تقنيات الطباعة الجديدة.