A szitanyomás a növekedés újabb szakaszába lép, hasonlóan a 20. században a kis- és nagyformátumú grafikában, a textíliák és az optikai lemezek nyomtatásában való elterjedéséhez.

Mindenki ismeri a szitanyomást. Régimódi, piszkos, büdös, megbízhatatlan, kézműves munka, és húsz év kell ahhoz, hogy valaki tintával borított szakértővé váljon. Igazából csak pólók és egyszerű plakátok nyomtatására használják.

Ez a kijelentés ugyanolyan ostoba, mint azok, akik azt mondják, hogy a digitális nyomtatás minden más nyomtatási eljárást átvesz. Rengeteg cikk magyarázza a digitális nyomtatás csodáit, és kétségtelen, hogy ez egy csodálatos eljárás, igaz, hogy a fejlődésben megtorpant, de még mindig rengeteg lehetősége van a piacon, és a technológia fejlődésével újra fel fog lendülni.

A 21. században újabb lépésváltás következett be. A jelenlegi elterjedés olyan alkalmazásokban tapasztalható, amelyekben pontosan meghatározott területeken ellenőrzött anyagrétegek lerakására használják. A szitanyomás olyan mérnöki folyamat, amely szabályozható, mérhető és következetes.

Az évek során, amelyek során a grafikai gyártási eljárásként jelentős mértékben használták, olyan technikákat fejlesztettek ki, amelyek ideálisak a fejlett gyártási folyamatok fejlesztése és gyártása szempontjából kulcsfontosságú folyamatokhoz. Ma már tömeges képalkotási technológiának tekintik. Mielőtt megvizsgálnánk a sokféle alkalmazást, a legjobb, ha emlékeztetjük magunkat e 4000 éves eljárás alapvető elemeire.

A folyamat lényege a nyomtatási mechanizmus, a leggyakrabban használt hálós sablonnal ez a következő.

Alapvető elemek

A szitanyomáshoz szükséges alapelemek a következők:

Stencil (az alábbi kép a KIWO jóvoltából): Ez egy olyan szerkezet, amely egy keretből áll, amelyre egy hálót feszítéssel rögzítenek. A hálót fényérzékeny anyaggal vonják be vagy borítják be. A nyomtatandó képet fotográfiai úton hozzák létre a sablonnal, a háló nyitott területeit hagyva, amelyeken a tinta áthalad. A sablont „szitának” is nevezik.

Leszorító: rugalmas poliuretán lapát, amelyet merev tartó vagy fogantyú tart. Ennek hatására a festék a hálóba áramlik, és eltávolítja a felesleges festéket a sablon tetejéről.

Nyomtatási közeg/tinta: Folyadékban szuszpendált szilárd anyagok vagy festékek széles skálája lehet. A tintakészítmények széles skálája áll rendelkezésre, hogy megfeleljen a legkülönbözőbb alkalmazásoknak.

Alátét: Ez egy általános kifejezés a nyomtatandó felületre. A felületek a kenyértől a bio-orvosi érzékelőkig terjedhetnek.

Gép: A gép alapja felületet biztosít a nyomtatandó hordozónak, a felső rész pedig rögzíti a képernyőt. Ideális esetben a hordozó és a képernyő között mozgást kell lehetővé tenni.

Az ábra a szitanyomtatást mutatja a legegyszerűbb formában. Ebből rendkívül kifinomult berendezéseket fejlesztettek ki, amelyeket számos különböző alkalmazásban használnak.

Tinta szubsztrát kapcsolat

Az ideiglenes kötés a hordozó felületi energiája és a tinta felületi feszültsége közötti kapcsolat révén jön létre. A tinta nedvesíti a hordozót.

Ahogy a facsaró távolodik, a háló feszültsége elhúzza a sablont a tintafilmtől. Az ideiglenes kötés kihúzza a tintát a háló nyílásaiból, és tintafilmet hagy a hordozón. Mindig marad egy kis százaléknyi tinta a hálóban. A lehúzó eltávolítja az esetlegesen a sablon tetején maradt tintát.

Alapvető szitanyomó gép

Ragasztóerők által okozott ideiglenes kötés

Képek a PDS International jóvoltából

Ha a hordozó szennyezett, vagy a felületi energia alacsonyabb, mint a tinta felületi feszültsége, vagy közel van ahhoz, akkor a hálóban maradt tinta mennyisége megnő, ami rossz minőségű nyomtatást eredményez. Bizonyos esetekben a hálóból nem szívódik ki tinta. Ha a háló feszültsége alacsony, és időbe telik, amíg a hálót a tintából kihúzzák, akkor a tinta egy része a hálónyílásokban marad, ami egyenetlen tintafilmet eredményez.

Hengeres prés

Ez egy alternatív nyomtatási forma a fentebb bemutatott síkágyas nyomdagép grafikájához képest. Mechanikai működésében jelentős különbség van, de a festéknek a hálóról a hordozóanyagra történő átvitele lényegében ugyanaz marad.

A különbség a mechanizmusban az, hogy mind a sablon, mind a hordozó mozgásban van, és a tinta mozgása a hálóról a hordozóra nem egyszerűen a háló feszültségétől függ, amely kiemeli magát a tintafilmből. A hordozó a henger forgásával távolodik a hálótól. A nyomdagép konfigurációja, az alkotóelemek és a hordozó mozgása azt jelenti, hogy a hálóból kilépő festék sebessége növelhető, ami akár 4500 ív/óra nyomtatási sebességet is eredményezhet. Ehhez képest a síkágyas nyomdagépeknél ez az érték kevesebb mint 1000 ív/óra.

Ezeknél a nagyobb sebességeknél a kimenet eléréséhez meg kell szárítani a tintát. A gép konfigurációja nagyobb pontosságot tesz lehetővé a regiszter és a képjellemzők tekintetében. A hagyományos síkágyas nyomdagépeknél nagyobb beruházás a hengeres nyomdagép egy teljesen automatikus, nagy sebességű precíziós nyomdagép.

Kép Coutersy a PDS International-tól

Hengeres nyomda

A hengerpréshez hasonlóan ez a rendszer egy több méter hosszú, akár 300 mm átmérőjű hengerré formált sablont használ. Nagyon nagy sebességgel nyomtat olyan képeket, amelyek elférnek a henger kerületén. A hordozóanyag általában egy folytonos szövedék, amelyet a henger alá vezetnek.

A henger belsejében van egy facsaró és a tinta. A lehúzó a hengert érintkezésbe hozza a hordozóval, és a tinta a hengerről a hordozóra kerül. A henger egy fémhálóból készült, amelyen a tinta áthalad. Gyakran ezeket a hengereket csoportokba rendezik, hogy többszínű képeket készítsenek, például nagy mennyiségben nyomtatott textíliákon.

Amikor a szitanyomásról gondolkodik, függetlenül attól, hogy milyen berendezést használ, gondoljon arra, hogy mi történik azon a ponton, ahol a sablon érintkezik a hordozóval.

Lézervágott vagy kémiailag maratott sablonmaszk használata

Általában hálót használnak a sablon tartóelemeként, és a tinta a háló nyílásain keresztül áramlik ki és be, hogy létrehozza a tintafilmet. Vannak olyan alkalmazások, ahol nincs szükség hálóra, és a nyomóközeg blokkjait kell elhelyezni, amely általában nem folyadék, hanem paszta. Ez gyakran előfordul az elektronikai iparban, különösen a felületszerelési technológia (SMT) esetében.

Stencil maszk

A kép a DEK jóvoltából

A sablonmaszkok működési elve eltér a hagyományos sablonokétól. A sablonmaszk általában rozsdamentes acélból készül, és olyan vastag, mint a tervezett kész nedves filmvastagság. A festékréteg felhordásának mechanizmusa hasonló, mivel lehet egy lehúzó és egy elárasztásos bevonó, de ezek funkciója és a műveleti sorrendje eltérő.

A sablont először függőlegesen lefelé irányuló mozdulattal hozzák érintkezésbe a hordozóval. Az árasztó bevonó a sablonnal érintkezik, és a pasztát áthúzza a sablonnal és a sablonnak a nyitott területeire. A bevonó felemelkedik, majd a lehúzó az ellenkező irányba mozog, és a pasztát a lézerrel vágott sablonmaszk nyitott területeire kényszeríti.

Amikor a lehúzó befejezi a mozdulatot, a sablon és a mechanizmus többi része függőlegesen felemelkedik, a paszta pedig a hordozón marad. Ehhez a paszta és a hordozó között tapadóerőnek kell lennie. A cél az, hogy a paszta egyenletes réteget képezzen a jól körülhatárolt területeken. Néha nem használnak árasztóberendezést, hanem csak egy mindkét funkciót ellátó lapátot. Az alacsony viszkozitású anyagok, például a hagyományos tinták nem alkalmasak, mivel a nyomtatott struktúra instabil lenne és összeomlana.

Az ebben a cikkben szereplő grafikonok a folyamatokat sokkal leegyszerűsített formában mutatják be. A folyamat minden aspektusának néhány mikronon belüli méretellenőrzésének szükségessége a nagy pontosságú mérnöki munka területére helyezi őket.

Csak néhány a technológiák közül, amelyek nem lennének lehetségesek a szitanyomás nélkül:

  • Mobiltelefonok
  • Glükózérzékelők cukorbetegek számára
  • Számos más orvosbiológiai érzékelő
  • Napelemek
  • Lítium akkumulátorok
  • Lapos képernyős televíziók
  • Érintőpanelek(az alábbi kép a MacDermid Autotype-tól)
  • Áramköri lapok
  • Nyomtatott elektronika
  • RFID
  • Formába történő átvitel
  • Membránkapcsolók(az alábbi kép az MA-tól)
  • Rugalmas áramköri lapok
  • Elektrolumineszcencia(az alábbi kép a MA-tól)
  • Vékonyfilm fűtőelemek
  • Miniatűr áramkörök kerámián
  • Fűtött hátsó szélvédő
  • Üzemanyagcellák
  • Intelligens szövetek
  • Optikai lemezek
  • Nyomtatott textíliák
  • Autóipari tárcsák
  • Nyomtatott antennák
  • Speciális effektusú grafikai nyomtatás
  • Sportruházat díszítés
  • Elektronikus álcázás

Az egyik leginnovatívabb alkalmazás a közelmúltban készült a Southamptoni Egyetem Elektronikai és Számítástechnikai Tanszékén. Ez a világ első szövetre szitanyomtatott digitális órája. Szitanyomásos pasztatintákkal vitték fel a szövetre a szükséges, vezető, ellenállásos és elektrolumineszcens festékeket.

Ez és az „intelligens szövetek” egyéb alkalmazásai egyre nagyobb szerepet fognak játszani a mindennapi életben.

Egy ilyen hosszú múltra visszatekintő nyomtatási eljárás esetében biztosak lehetünk benne, hogy a szitanyomás tovább bővíti alkalmazási területeit. A szitanyomás folyamatos növekedésének egyetlen korlátja a fiatalok képzelőereje, akik a jövő mérnökei és tudósai. Úgy gondolom, hogy a szitanyomás biztos kezekben van.