Inkjet & Digitaldruck

Kundenspezifische Digitaldruckmaschine für STIHL: Vorsprung durch Technik und Farbe

Donnerstag 22. Juni 2023 - Im Auftrag der STIHL AG entwickelte die auf den Sondermaschinenbau für industrielle Druckanwendungen spezialisierte THIEME GmbH & Co. KG eine hochautomatisierte Druckanlage, die Führungsschienen von Motorsägen vierfarbig bedruckt. Eine besondere Herausforderung lag darin, die Zykluszeit des Druckprozesses exakt an den bestehenden Fertigungsablauf anzupassen.

Das 1926 gegründete Familienunternehmen STIHL ist Weltmarktführer bei Motorsägen für die Forstwirtschaft sowie den Garten- und Landschaftsbau. Zu einer Motorsäge gehört eine wechselbare Schneidgarnitur, bestehend aus einer Führungsschiene und einer umlaufenden Sägekette. Um die Technologieführerschaft von STIHL auch optisch deutlicher hervorzuheben, entschloss man sich, die Schienen statt wie bisher mit dem einfarbigen STIHL-Schriftzug künftig mit einem attraktiven, vierfarbigen Bildmotiv zu bedrucken. THIEME entwickelte hierfür eine hochproduktive, anwendungsspezifische Digitaldruckanlage. Mehrere Maschinen der Baureihe sind bereits an unterschiedlichen Standorten im Produktionseinsatz. Sie ersetzen vorhandene Drucklinien, mit denen lediglich einfarbige Aufdrucke (STIHL-Logo) möglich waren.

Der gesamte Druckprozess, einschließlich Zu- und Abführung der Schienen, ist vollständig automatisiert. Nach der Ausrichtung wird ein Primer und anschließend der 4C-Aufdruck auf die vorlackierte Oberfläche der Schienen aufgebracht und inline mittels UV-Licht ausgehärtet. Abschließend erhält jede Schiene noch eine Lasermarkierung. In den aktuellen Maschinenkonfigurationen werden mehrere Schienen gleichzeitig bedruckt. Um eine randlose Bedruckung zu ermöglichen, werden die Schienen minimal überdruckt, Farbpartikel werden dabei abgesaugt. Die Bedruckung wird im Multipass-Modus durchgeführt – das heißt, die Druckeinheit fährt mehrfach leicht versetzt über das Druckgut. Dieses Verfahren kaschiert potenzielle digitaldrucktypische Düsenfehler und garantiert so ein sehr hochwertiges und vor allem prozesssicheres Druckergebnis.

Optimierung im THIEME Technology Center
Das Druckwerk ist mit Ricoh-Druckköpfen ausgestattet. In einem längeren Sourcing-Prozess wählte STIHL für den Prozess geeignete Drucktinten aus; anschließend wurden mehrmonatige Druckversuche im THIEME-eigenen Technology Center durchgeführt, um gemeinsam mit dem Kunden die optimale Kombination aus Druckauflösung und Produktivität zu ermitteln. Die Druckergebnisse weisen sehr stabile Delta-E-Werte und somit eine hohe Wiederholgenauigkeit auf. Die hohe Farbtreue war STIHL besonders wichtig, um ein hochwertiges und einheitliches Erscheinungsbild der Schienen sicherzustellen.

Bei der gegebenen Anwendung versteht es sich von selbst, dass neben der Druckqualität auch die Abriebfestigkeit des Farbauftrags im Fokus stand. Der Druckprozess wurde gemeinsam mit THIEME entwickelte, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen.

Exakte Einpassung in den Fertigungsablauf
Die neue Druckstation, welche die bisherige einfarbige Druckmaschine ersetzt, wurde in die bestehende Produktionslinie eingefügt. Um die Taktzeitanforderung zu erfüllen, werden mehrere Führungsschienen gleichzeitig bedruckt. Für die doppelseitige Bedruckung einer Führungsschiene inklusive Trocknung und Lasermarkierung werden nur wenige Sekunden benötigt. Die Anlage ist vollständig gekapselt und wird von oben nach unten mit gefilterter Luft durchströmt. Dieses Konzept einer sauberen „Druckinsel“ vermeidet mögliche Beeinträchtigungen der Druckqualität, etwa durch Staub aus der Produktions­umgebung.

Wie die Bedruckung ist auch das Handling vollständig automatisiert. Aus- und Einlauf, Transport und Drehen von Führungs­schienen unterschiedlicher Längen (von 300 bis 1300 mm) übernehmen Handling-Roboter und servomotorische Antriebe. Für die Druckachsen kommen hochpräzise Linearmotoren zum Einsatz. Für die STIHL-Produktserien „Light“ und „Strong“ entwickelte THIEME jeweils ein angepasstes Maschinenkonzept: Während für die beidseitige Beschichtung der kürzeren Light-Schienen (Abmessungen von 300 bis 700 mm) zwei Druckstationen hintereinander angeordnet wurden, ist die Anlage für die 1,30 Meter langen Strong-Schienen doppelstöckig ausgelegt. Nach der Bedruckung der ersten Seite werden die Schienen über die obere Ebene zur Bedruckung der zweiten Seite zum selben Druckwerk zurückgeführt. Dieses Konzept ermöglichte ein besonders kompaktes, platzsparendes Anlagendesign.
 
Automatischer Datentransfer
Die Steuerung der Druckanlage übernimmt eine Siemens-SPS. Die Bedienung erfolgt mittels Touchpanels, wobei unterschiedliche Berechtigungen (für Werker, Instandhaltung etc.) vergeben werden können. Bei Auswahl eines Druckauftrags holt sich die THIEME-Digitaldruckanlage das hierzu passende Druckbild direkt vom STIHL-Druckdatenserver; auf diese Weise können auch abweichende Designs für eine bestimmte Charge – beispielsweise eine Spezialedition für Fachhändler – schnell und einfach eingespielt werden. Da eine manuelle Einrichtung, etwa der Schienengröße, entfällt, sind die Rüstzeiten minimal. Zum Betrieb der Anlage benötigt der Bediener andere Kenntnisse als beim bisherigen Druckprozess. Diese wurden durch THIEME in intensiven Schulungen vermittelt.

Mit der Auswahl des Druckauftrags und Übernahme des Druckbildes richtet sich die Anlage vollständig eigenständig ein; nach einem Produktwechsel muss der Prozess lediglich vom Werker neu gestartet werden. Bei Bedarf kann er an der Maschine Prüfschienen für eine Sichtkontrolle anfordern; in diesem Fall wird automatisch ein Satz Schienen ausgeschleust und auf eine Prüf-Rollenbahn gefahren. Ansonsten läuft der Druckprozess ohne weitere Eingriffe. Auch die Druckkopfreinigung führt die Anlage bei Bedarf selbsttätig durch: Dazu stoppt sie automatisch, spült die Köpfe und startet nach der Reinigung wieder, ohne dass ein erneuter Startbefehl erforderlich ist.

Darüber hinaus ist die Druckanlage an ein übergeordnetes Produktionsleitsystem angebunden, über das produktionsrelevante Informationen wie Anlagenstatus, Fehlermeldungen, Druckmodus, Produktivität etc. weitergegeben werden. Auf diese Weise kann im Fall einer Abweichung vom normalen Produktionsablauf kurzfristig reagiert werden. Die bei STIHL im Einsatz befindlichen Druckmaschinen haben eine hohe technische Verfügbarkeit, die vergleichbar zur übrigen Automatisierung der Fertigungslinie ist. Für den Fall des Falles hat THIEME außerdem verschiedene Service-Konzepte im Angebot, bis hin zum 24/7-Service mit dreistündiger Reaktionszeit.

Individuelle Entwicklung nach Kundenwusch
Diese außergewöhnlichen Digitaldruckanlagen wurden kundenspezifisch für und mit STIHL entwickelt (wobei freilich die jahrzehntelange Erfahrung von THIEME im Druckmaschinenbau für industrielle Anwendungen eingeflossen ist). In einem gemeinsam mit dem Kunden durchgeführten Optimierungsprozess ist ein hochproduktives und hochverfügbares Anlagenkonzept entstanden, in das sämtliche Anforderungen und Wünsche von STIHL hinsichtlich Funktionsumfang, Flexibilität und Produktivität Eingang gefunden haben. Entstanden sind maßgeschneiderte Druckanlagen, die sich exakt in die vorhandene Fertigungsumgebung einpassen.

Im Dreischichtbetrieb bedrucken die bereits im Einsatz befindlichen Maschinen mehrere Millionen Light-Führungsschienen im Jahr. Weitere Anlagen in doppelstöckiger Ausführung für die Strong-
Produktreihe befinden sich derzeit im Aufbau, sodass die jährliche Produktionskapazität vollständig auf Digitaldruck umgestellt werden kann. Somit können künftig noch mehr STIHL-Führungsschienen mit einem attraktiven, in der Branche unüblichen Farbdesign ausgestattet werden, mit dem STIHL seine technische Vorreiterrolle unter Beweis stellt. Die Anwendung bei STIHL zeigt außerdem eindrücklich, wie sich hochautomatisierte Druckprozesse nahtlos in industrielle Produktionsabläufe integrieren lassen.