KI-gestützte Optimierung der Druckqualität in industriellen Hochleistungsdruckern
Ausgangssituation
Im Marktsegment „Lables and Flexible Packaging“ bietet Durst industrielle Drucksysteme der Tau-Serie an. Eine native Auflösung von 1200 x 1200 dpi, gepaart mit einer Druckgeschwindigkeit von 100 m/Min. und einer maximalen Druckbreite von 510 mm, sorgen für ein extrem wettbewerbsfähiges Produkt. Das Druckbild wird dabei aus den Prozessfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz sowie optional den Farben Orange, Violett, Grün und Weiß aufgebaut. Hauptsächlich werden Selbstklebeetiketten, Schrumpffolien, In-Mold Labels und Standbeutel produziert und dabei Bilder, Texte und Grafiken in fotorealistischer Qualität wiedergegeben.
In der maximalen Ausbaustufe sind in einem Drucker 108 Inkjet-Druckköpfe verbaut. Jeder Druckkopf hat 2048 einzelne Düsen, aus denen kleinste Tropfen von 2 pl gedruckt werden. Durch die Graustufen-Technologie kann die Tropfengröße auch auf 4 pl oder 6 pl erhöht werden. Insgesamt ergeben sich somit in einem Drucker bis zu 221.184 verbaute Düsen, die mit bis zu 100 kHz Tropfen schießen. Jede Düse kann individuell angesteuert und kontrolliert werden.
Die Zuverlässigkeit der Systeme ist das Um und Auf. Durch die Expertise von Durst konnte diese in den letzten Jahren kontinuierlich gesteigert werden. Produktionstoleranzen und Verunreinigungen können jedoch dazu führen, dass eine Düse während des Drucks ausfällt und eine weiße, unbedruckte Linie im Druckbild sichtbar wird. Dies ist ein Qualitätsmanko und würde zu Ausschuss und entsprechenden Kosten führen, da die Ware entsorgt und neu produziert werden müsste. Hinsichtlich Zuverlässigkeit hat man die technischen Limits erreicht, daher hat Durst nach einer anderen Lösung gesucht.
Lösung
Genau hier kommt das Durst Hawk AI-System zum Einsatz. Ein Kamerasystem erfasst während des Drucks in Echtzeit jeden gedruckten Bereich der Materialbahn. Die Bilddaten werden erfasst und durch ein KI-Modell geführt. Dieses sucht nach Bereichen, in denen sich eine potenziell ausgefallene Düse befindet. Wird ein solcher Bereich entdeckt, entscheidet das Modell, ob der potenzielle Fehler einen negativen Einfluss auf die Gesamtqualität des Druckbildes hat. Falls ein negativer Einfluss vorhanden ist, wird in Echtzeit aus den erfassten Daten ermittelt, welche Düse auf welchem Druckkopf mit welcher Farbe ausgefallen ist. Das Ergebnis lautet somit zum Beispiel: Farbe „Cyan“, Druckkopf 4; Düse Nummer 782.
Diese Information wird nun an die Druckeinheit weitergeleitet. Diese reagiert in Echtzeit und startet eine sogenannte Düsenkompensation. Dabei wird die defekte Düse während des Drucks ausgeschaltet und die jeweiligen Nachbardüsen drucken Tropfen mit einer erhöhten Tropfenmasse, z.B. 6 pl pro Tropfen. Dadurch wird der Bereich der fehlenden Düse von den Nachbardüsen mit Tinte aufgefüllt und es kommt zu keiner sichtbaren Qualitätsminderung des Drucks.
Der komplette Prozess von der Erkennung, Erfassung, Identifikation und Kompensation einer fehlenden Düse dauert nur wenige Sekunden und passiert in Echtzeit, während der Drucker mit bis zu 100 m/Min. produziert. Das ganze System ist so ausgelegt, dass nicht nur eine Düse, sondern dutzende Düsen parallel kompensiert werden können. Durch die In-Line-Kompensation der Düsen kann die Druckqualität insgesamt gesteigert und als Konsequenz Abfall verringert und die Zuverlässigkeit erhöht werden.
Einmalig ist zudem, dass das System vollständig autonom und autark agiert. Durch die Verwendung des KI-Modelles, das mit unterschiedlichsten Substraten und Fehlerfällen trainiert wurde, ist es nicht notwendig, dass der Bediener bei Druckstart das System einrichtet.
Nutzen
Der Nutzen für den Kunden beschränkt sich nicht nur auf eine erhöhte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Druckers. Durch die automatisierte Kontrolle und Kompensation wird Qualität sichergestellt und Abfall vermieden. Durch die Closed-loop-Kontrolle und Kompensation wird ein Fehler sofort detektiert und ausgebessert. Ohne das Durst Hawk AI würde sich der Fehler durch den gesamten Druckauftrag ziehen.
Für den Bediener bedeutet das Durst Hawk AI ein entspannteres Arbeiten. Er muss den Druckprozess nicht mehr überwachen und kann andere Aufgaben übernehmen, während der Drucker zuverlässig arbeitet.
Neben dem Nutzen für den Kunden ergibt sich auch ein Nutzen für Durst selbst, im Speziellen für die Serviceabteilung. Das Durst Hawk AI erlaubt dem Servicetechniker zu beobachten, wie stabil ein Drucker insgesamt arbeitet. Gibt es bei einem Drucker Auffälligkeiten in der Druckstabilität, kann dies ein Hinweis auf ein technisches Problem sein.
Durch die extrem einfache Bedienung – der Bediener kann das System nur ein- oder ausschalten – wird sichergestellt, dass auch unerfahrenes Personal die gleiche Druckqualität erreichen kann wie ein erfahrener Profi. Ein unschätzbarer Vorteil für viele Durst-Kunden.
Kurzvorstellung des Unternehmens
Durst Group ist ein globaler Hersteller von Technologien für die digitale Produktion.
Das 1936 gegründete Familienunternehmen mit Hauptsitz in Brixen, Italien, steht für technologische Innovation, umfassende Entwicklungskompetenz und langfristige strategische Ausrichtung.
Mit mehr als 1.150 Mitarbeitenden und über 30 Gesellschaften weltweit entwickelt und bietet Durst integrierte Lösungen für den industriellen Digitaldruck.
Das Unternehmen verbindet Hardware, Software, Tinten und Services zu skalierbaren Produktionssystemen für Anwendungen in den Bereichen Graphics, Labels und Packaging, Textilien, Keramik, Wellpappe sowie in weiteren spezialisierten Segmenten.
Mit einem klaren Fokus auf Digitalisierung, Automatisierung und intelligente Systemintegration unterstützt die Durst Group die Transformation hin zu vernetzten, datengetriebenen Produktionsumgebungen.
© StEP-Up
Weitere konkrete Lösungen zum Thema „Industrie 4.0“ aus der industriellen Praxis finden Sie in der StEP-Up-Publikation „Industrie 4.0 in der Anwendung. Konkrete Lösungen aus der industriellen Praxis.“
