Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Systematische Bewertung von Rheologie- und Waveform-Daten zur Vorhersage der Tropfenbildung für den Seiko RC1536 Druckkopf
In Kürze
Gemeinsam mit der Seiko Instruments GmbH wurden die Potenziale der Piezo-Inkjet-Technologie untersucht, die rheologische Eigenschaften und das Verhalten des Fluids nach Impulsanregung beachtet. Die Methodik verbesserte die Einschätzung des Tropfenbildungsverhaltens neuer Fluide und verkürzte die Entwicklungszeit für neue Druckparameter.
Im Detail
Die Piezo-Inkjet-Technologie ermöglicht die präzise, berührungslose Platzierung kleinster Materialtropfen und kann so für Anwendungen von funktionalen Beschichtungen bis hin zum 3D-Druck genutzt werden. Die Prozessentwicklung hierfür ist jedoch zeit- und kostenintensiv, da insbesondere die Waveform, zur Ansteuerung des Druckkopfs, iterativ mittels Dropwatching ermittelt wird. Hierbei wird der Tropfenaustrag hinsichtlich, Geschwindigkeit und Stabilität analysiert.
In Zusammenarbeit mit der Seiko Instruments GmbH zielte das Fraunhofer IPA darauf ab, diesen Prozess zu verkürzen und die Waveformparameter im Vorfeld schneller eingrenzen zu können.
Im Projekt wurden die Tintenzusammensetzung variiert und rheologische Eigenschaften charakterisiert, um deren Einfluss auf das Druckverhalten zu analysieren. Zudem wurde das Impulsantwortverhaltens der Tinten analysiert und Prozessparameter mittels Dropwatching validiert. Durch den Vergleich der Tinten mit Referenztinten im Dropwatching konnten Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Tropfenbildungsverhalten identifiziert und die Prozessparameter entsprechend validiert werden.
Die Analyse des Impulsantwortverhaltens ermöglichte eine bessere Einschätzung der Druckbarkeit und Vergleichbarkeit unbekannter Fluide. In Kombination mit der rheologischen Charakterisierung können Unternehmen so effizienter Tinten und Prozessparameter auswählen.
Ein tiefergehendes Verständnis des Einflusses von Tintenzusammensetzung und Impulsantwortverhalten ermöglicht die zukünftig gezielte Entwicklung optimierter Tintenformulierungen und Prozessparameter. Die gewonnenen Erkenntnisse können des Weiteren als Basis für die Entwicklung von Modellen dienen, die das Tropfenbildungsverhalten neuer Fluide prognostizieren.