Warum LED-UV-Drucker im Großformat eine Lücke schließen

Einer der offenkundigen Trends der diesjährigen FESPA in Hamburg war die verbreitete Anwendung von LED-Curing im Großformat-Bereich.

Eine der hauptsächlichen Vorteile UV-härtender Tinten ist, dass sie sofort trocken sind. So muss man nicht warten, dass die Tinten ausgasen – was bedeutet, dass Ducke direkt laminiert und anschließend zur Lieferung verpackt werden können.

UV-härtende Tinten beruhen auf einer chemischen Reaktion, die auch als Fotopolymerisation bekannt ist, bei der sich die Komponenten fast sofort miteinander verschmelzen, die Grafik wird auf dem Substrat gebunden und ein hartes Finish zum Schutz vor Abrieb und Witterungseinflüssen aufgebracht.

Die Polymerisation wird durch Fotoinitiatoren der Tinte ausgelöst, die unter der Einwirkung von UV-Licht freie Radikale erzeugen. Die Hauptkomponenten dieser Tinten sind Monomere sowie Oligomere, die freie Radikale veranlassen sich zu verbinden, damit die Tinte aushärtet bzw. trocknet.

Der herkömmliche Ansatz bestand bisher darin, Quecksilberlampen zu verwenden, die auf dem Druckschlitten montiert als Lichtquelle dienen, aber viele Hersteller wechseln jetzt zu LEDs als Alternative.

Eine lichtemittierende Diode ist im Wesentlichen ein Halbleiter, der Licht erzeugt, sobald er mit elektrischem Strom verbunden wird. Tatsächlich ist dies keine ganz neue Technologie, obwohl deren Verwendung im UV-Druck vergleichsweise jung ist.

Heute wird die LED-Härtung in vielen verschiedenen Druckprozessen eingesetzt, darunter Offset- und Flexo-Print sowie Digitaldruck für Etiketten und natürlich auch Großformat. Die Leistung der LEDs hat sich in den letzten Jahren erheblich verbessert und immer mehr Anbieter wollen diese Technik auch einsetzen.

Es war ein Problem, die Tinten so fein abstimmen zu müssen, dass ausreichend Energie zum Auslösen der Fotoinitiatoren für den Curing-Prozess gewährleistet wird. Ben Woodruff, Vertriebsleiter für Inktec Europe, erklärt: „Es hat uns 50 unterschiedliche Formulierungen gekostet, bevor wir unsere LED-Tinte herstellen konnten.“

„Das ist auch einer der Hauptgründe, warum es noch so viele Maschinen mit Quecksilberlampen zum Curing gibt – weil die passende Tinte nicht überall verfügbar ist. Aber in unserer Position als Tintenhersteller konnten wir uns den Luxus leisten, unsere eigene Tinte zu entwickeln.“ Das bedeutet auch, je leistungsfähiger LEDs werden, desto mehr Hersteller werden UV-härtende Tinten entwickeln.

Es gibt eine ganze Reihe praktischer Vorteile, wie eine erhebliche Energieeinsparung, die deutlich niedrigere Gesamtbetriebskosten bedeutet. Reinhilde Alaert, Produktmanager für Agfas Jeti-Reihe, schätzt, dass ein LED-System 50 Prozent weniger Energie verbraucht als eine vergleichbare Lösung auf Basis von Quecksilberlampen. Sie erklärt: „Bei LED leuchten die Lampen nur während des Drucks.“

Ein weiterer Vorteil liegt in der viel längeren Lebensdauer von LEDs, da der Halbleiter ein festes, nicht so verschleißanfälliges Matrerial ist. Die meisten Hersteller nennen mindestens 10.000 Betriebsstunden, und viele behaupten, dass die LEDs bis zu 20.000 Stunden genutzt werden können.

Angesichts der Tatsache, dass die Lampen nur während des eigentlichen Druckvorgangs genutzt werden, bedeutet dies tatsächlich, dass die meisten Anwender die LED-Leuchten für die gesamte Lebensdauer des Druckers nicht ersetzen müssen. Alaert fügt hinzu: „Auch wir haben ein langlebiges System, weil die Lampe selbst schon im Vergleich einfacher konstruiert ist und keine Verschlüsse oder Spiegel benötigt, also auch weniger Teile zu ersetzen wären.“

Es ist auch bemerkenswert, dass da es auch zu keiner Abnahme der Leuchtkraft kommt. Bis zu ihrem Funktionsende geben LEDs ihre volle Leistung, im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchten, die kontrolliert und bei Leistungsabnahme ersetzt werden müssen.

Zwar müssen die Drucker noch auf ihre Betriebstemperatur erwärmt werden, aber die Leuchten selbst müssen nicht auf Temperatur gehalten werden. Infolgedessen nennen die meisten Anbieter erheblich kürzere Anlaufzeiten, ohne dass die Lampen erneut erwärmt werden müssen, wenn die Maschine sich für kurze Zeit im Leerlauf befand.

Intec brachte den LX8i Flachbettdrucker bereits Anfang 2017 auf den Markt.​

Woodruff meint, dass die Lampen nur geringe Wärme abgeben und fügt an: „Ein weitere wichtiger Vorteil der LED-Technik liegt bei den Substraten und deren Fähigkeit auf Kunststoffe und wärmeempfindliche Materialien zu drucken, ohne dass sich der Anwender wegen einer Verformung des Substrats Sorgen machen müsste. Schaumstoff etwa würde sich bei herkömmlicher Drucktechnik nach mehreren Durchgängen verformen.“

Er meint, dass so auch die allgemeine Druckproduktivität erhöht wird, da durch die geringe Wärmeabgabe sich das Substrat weniger verzieht und es deshalb nicht fixiert werden muss. Dies verringert auch das Headcrash-Risiko und nachfolgenden Schäden an den teuren Druckköpfen.

All dies führt zu einer umweltfreundlicheren Lösung, mit weniger Energieverbrauch und potenziell weniger Abfall. Alaert ergänzt: „Die Technologie ist umweltfreundlicher, weil man kein Quecksilber braucht und man nicht so viel Ozon produziert.“ Das bedeutet auch, dass kein Ozon abgesaugt werden muss.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die LED-Lampen leichter sind und so meist auf dem Print-Shuttle in der Nähe der Köpfe montiert sind. Dies bedeutet, dass auch der gesamte Druckschlitten weniger Gewicht hat.

Damit wiederum verringert die Vibrationen, mit denen der Drucker fertig werden muss, was eine bessere Bildqualität bei höheren Geschwindigkeiten ermöglicht. Ein zusätzlicher Nutzen liegt in den geringeren Kosten, die ein leichteres System bedeutet und so auch die Gesamtkosten des Druckers niedrig hält.

Alaert sagt, dass die Rückmeldungen der Kunden äußerst positiv sind und fügt hinzu, dass Agfa keine Zugeständnisse in Sachen Leistung oder Bildqualität machen musste. Sie merkt an: „Wir haben gesagt, dass wir in Sachen Bildqualität keinen Schritt zurück gehen würden, denn das war unser Alleinstellungsmerkmal. Deshalb bin ich sehr zuversichtlich, dass die Farben genauso lebendig sind wie mit Quecksilber-Systemen.“

Es stellen sich noch Fragen in Bezug auf den LED-Einsatz bei manchen superschnellen Maschinen auf dem Markt. Denn diese machen möglichst wenige Druckkopfdurchgänge, um eben eine solche Produktivität zu erreichen.

Aber angesichts all der Vorteile dieses Ansatzes kann man davon ausgehen, dass die Zahl leistungsstarker LEDs und passender Tinten steigt, und so immer mehr Hersteller LED-UV-Großformatdrucker anbieten.