Diversa: un nuovo concetto di fare ceramica

Diversa: un nuovo concetto
di fare ceramica
di Rita Cagnoli
In teoria l’inkjet è semplice: una testina di stampa deposita gocce di
prodotto sopra un substrato… in
pratica l’implementazione di questa
tecnologia è complessa e richiede
competenze multidisciplinari.
Il buon funzionamento del processo
di decorazione dipende dall’attenta
progettazione, dall’implementazione
e dalla gestione di un sistema completo dove nessun elemento è banale. Data la complessità di fondo, cosa spinge l’industria ad adottare il
getto d’inchiostro nella decorazione? L’inkjet è considerato molto più
che una semplice tecnica di stampa,
può essere utilizzato per applicare rivestimenti, depositare accuratamente quantità precise di materiali o per
costruire micro strutture. Gli utilizzi della tecnologia a getto d’inchiostro sembrano infiniti con numerosi
vantaggi tra cui: una forte riduzione
dei costi di produzione; l’incremento
della qualità; la riduzione dei magazzini; la capacità di elaborare grandi superfici; la totale personalizzazione del
prodotto; la rapida prototipazione, e
l’attuazione just-in-time nella fabbricazione. L’introduzione della tecnologia a getto d’inchiostro nell’industria
può procurare un modesto miglioramento oppure può rivelarsi rivoluzionaria, generalmente i benefici commerciali sono enormi.
L’utilizzo dell’inkjet è ormai una realtà
in tanti settori e il ceramico è quello che, tra tutti, ne ha tratto enormi
vantaggi. Nella produzione delle piastrelle, l’avvento del digitale è stato
12
. I quaderni di Acimac - Edizione 2014
clamoroso e oggi le stampanti digitali sono ormai enormemente diffuse in
Italia e all’estero.
La storia ci insegna che una volta
le donne lavoratrici nelle ceramiche
erano specializzate nella smaltatura eseguita con una scodella di legno perché non inquinasse lo smalto
che veniva versato in modo da lambire la superficie ceramica piana. Questo era il primo processo di smaltatura di superficie. Passo dopo passo
si è arrivati alle filiere e alle campane.
Nell’era odierna, dove una larga parte dei processi sono digitalizzati, viene da sé che anche questa fase della
decorazione delle piastrelle non possa rimanere in analogico.
S’inserisce in questo passaggio l’ultima invenzione di System, “Diversa”,
che rivoluziona un ambiente storicamente considerato gravoso rendendolo un luogo quasi asettico.
Il sistema di processo di smaltatura
e decorazione “Diversa” utilizza materie e inchiostri a base acquosa, migliorando l’impatto ambientale e tutte le “stazioni” decorative (fino a 36
applicazioni) sono state concentrate in 25 metri lineari rispetto ai 130
metri occupati in media dalle linee di
smaltatura di oggi. Così compatta,
“Diversa” porterà a un considerevole risparmio di spazio. L’uso del futuro è d’obbligo perché l’invenzione di
System precorre i tempi e come ogni
grande intuizione richiede un periodo
in cui deve essere “digerita” dagli industriali prima che entri nelle fabbri-
che. Per recepire questo nuovo processo serve lungimiranza. «Noi siamo
un’impresa di ricerca» precisa Franco Stefani. La ricerca non puoi tenerla in un cassetto: va documentata,
presentata al mercato per farla diventare uno standard e innescare un
processo di ragionamento e di confronto con i nostri clienti».
Tornando alla tecnologia pura presentata da System, Diversa è costituita
da tutte le stazioni di un processo di
decorazione ceramica.
La prima stazione è la smaltatura,
seguono le fasi di decorazione a liquido (inchiostri pigmentati e materie di
nuova generazione), poi una seconda
stazione di smaltatura per protezioni e rifiniture e infine la decorazione
a secco.
Dopo il successo della stampante
Creadigit, System si è inoltrata nello studio di un sistema che potesse
permettere di smaltare in digitale rimanendo all’interno della tecnologia
piezoelettrica DOD, cioè quella che
con successo viene utilizzata nelle
macchine decoratrici che ormai possiamo ritenere standard.
La scelta è caduta su una testina di
semplice ingegnerizzazione con ricircolo che permette di utilizzare prodotti a base acquosa con granulometria di 6 µm.
La macchina che ne è nata, Layerdigit, ha la possibilità di caricare fino a
4 prodotti diversi con un apporto materico di 400 g/m2 massimo per applicazione.
LAYERDIGIT
Layerdigit è la prima stazione della linea di produzione ceramica del futuro “Diversa”: in solo 25 metri, grazie
al digitale, si potrà smaltare, decorare e arricchire con effetti e infine
proteggere e creare rilievi sulla piastrella. Layerdigit segue la filosofia di
depositare sulla piastrella il quantitativo sufficiente per ottenere la totale
copertura del pezzo con la massima
omogeneità e assorbimento del materiale depositato.
La risoluzione di 360 dpi è importante al fine di ottenere una perfetta stesura del prodotto con totale chiusura della superficie; i grandi
quantitativi di prodotto depositati
sulla piastrella rendono indispensabile sviluppare le materie con un’alta
percentuale di acqua insieme a parte solida e fase organica per evita-
re di bruciare enormi quantitativi di
solventi. Grazie alla forte sinergia tra
System e i colorifici del comprensorio ceramico italiano, è attualmente
in fermento lo studio della tipologia
di prodotti e la scelta delle materie
prime che potranno essere utilizzati con questa tecnologia per ottenere altissime rese.
Nella linea si potranno inserire stazioni di decorazione ad alta risoluzione (400 dpi) e a bassa risoluzione
(200 dpi) per garantire la massima
flessibilità di prodotto. Tutta la linea
sarà attrezzata con un unico trasporto ad alta precisione per permettere la totale sincronizzazione
di tutte le stazioni di stampa. Smaltobbi, smalti ed effetti colorati, lucidi, opachi, matte, glossy, grafiche di
colore (fino a 16 colori), metallizzati, protezioni, applicazione di polvere
con Windpowder ecc. permetteranno
la totale libertà di scelta nelle applicazioni per dare spazio alla fantasia e
alla creatività (all’interno della tecnologia) nella produzione ceramica.
La dimensione di stampa (minimo
1.200 mm) permetterà alla velocità
del tappeto di 10 m/min di avere la
stessa produttività di linee strette
ad alta velocità.
Sarà, infatti, possibile lavorare contemporaneamente su diversi formati con differenti applicazioni caricate
nelle barre delle macchine. La macchina System che prevede la decorazione per via secca è la Windpowder,
che unisce l’efficacia e l’innovazione
del digitale alle potenzialità di materie e di decoro offerti dalle polveri.
INCHIOSTRI A BASE ACQUA
Si stanno sviluppando inchiostri colorati standard compatibili con acqua
per uniformare le applicazioni della linea e per garantire massima compatibilità tra una stazione di decorazione e l’altra.
Gli inchiostri a base solvente sono
i più utilizzati nelle macchine inkjet
grazie alla buona qualità di stampa,
alla stabilità delle formulazioni, alla
gamma di processi compatibili e alla buona funzionalità all’interno delle
stampanti.
Gli inchiostri a base d’acqua, o com-
patibili con acqua, hanno il vantaggio di essere relativamente economici ed “environmentally friendly”, ma la
penetrazione nelle applicazioni industriali è stata più lenta e in ceramica
è appena iniziata.
System ha scelto di utilizzare sulle
I quaderni di Acimac - Edizione 2014 . 13
sue stampanti testine che possono
lavorare sia in sistemi base solvente
(apolari) che a base acquosa (polari).
Gli inchiostri a base acqua che System sta studiando ed analizzando
sono sinonimo di qualità, eco-sostenibilità, innovazione tecnologica ed
economicità.
Uno degli aspetti più importanti relativamente alla scelta di cambiare
rotta e di addentrarsi nello studio
dei sistemi acquosi inkjet per la ceramica è l’aspetto ambientale.
Questi inchiostri garantiscono una
forte riduzione delle emissioni inquinanti in tutta la filiera produttiva:
viene ridotta di circa il 50% la quantità dei componenti chimici organici all’interno dell’inchiostro e in particolare si ha un forte abbattimento
dei prodotti di combustione con
bassa soglia olfattiva (COV – Composti organici volatili), viene ridotto
il consumo di energia per la produzione dell’inchiostro stesso (l’acqua
rende più efficace la macinazione),
si ha una forte riduzione dei solventi di lavaggio per gli impianti produttivi (tutto viene lavato con acqua),
riduzione dell’energia per lo smaltimento dei solventi di lavaggio e dei
contenitori utilizzati nello stoccaggio (tutto può essere scaricato nelle acque reflue senza speciali trattamenti).
L’innovazione tecnologica riguarda la
totale assenza del fenomeno d’idrorepellenza rispetto alle applicazioni di smalto precedenti e successive alla decorazione, la compatibilità
con il vapor d’acqua presente sul-
le piastrelle che passano sotto la
stampante digitale, la rapida essiccazione sui supporti ceramici rispetto agli inchiostri a base solvente, la riduzione dei difetti superficiali
derivanti dalla combustione dei componenti chimici organici, la facilità
di lavaggio dei circuiti e delle parti
esterne della stampante.
Diversa è un prodotto totalmente
System. L’hardware (progettazione
meccanica, realizzazione dei componenti, progettazione dell’idraulica
e lo studio dei materiali), il software, l’elettronica, l’elaborazione delle
immagini, lo studio degli inchiostri e
dei prodotti utilizzati.
Le macchine che costituiscono Diversa sono perfettamente integrate e sincronizzate.
ELETTRONICA SYSTEM: IL VANTAGGIO DELLA SEMPLICITÀ
System progetta e realizza internamente non solo la meccanica delle
automazioni ma anche tutta la parte elettronica.
System Electronics è la business
unit aziendale dedicata allo sviluppo
di soluzioni software e hardware.
«A fronte dell’esperienza maturata sulla stampante digitale Creadigit abbiamo fatto nascere una nuova
elettronica che potesse assolvere
alle alte performance richieste da
Diversa.
14
. I quaderni di Acimac - Edizione 2014
Significa prima di tutto più potenza
di calcolo» spiega Alessandro Benassi, division manager System Electronics.
«Dal processore dual core della Creadigit, siamo passati al quad core +
GPU della Diversa. La capacità di comunicazione verso le teste è stata aumentata di quattro volte con il
conseguente vantaggio di poter comandare più teste e decorare, quindi, anche i grandi formati senza diminuzione delle prestazioni».
In Diversa il sincronismo delle teste è
virtualizzato mediante Ethercat per
poter gestire, in piena libertà, barre di tipologie differenti a prescindere dalla loro posizione: il nuovo processo di decorazione presentato da
System si sviluppa in meno di 30 metri lungo i quali vengono eseguiti differenti “mestieri” che necessitano di
comandi specifici.
La piattaforma elettronica creata ad
hoc, grazie alla possibilità di essere
riconfigurata dinamicamente, rispon-
de a pieno alle necessità dei “multimestieri” di Diversa: smalto, colori,
polveri e vetrine, operazioni decorative che utilizzano testine di tipologia differente.
Tutta l’elettronica è stata integrata all’interno della barra colore consentendo una notevole semplificazione della macchina e un’apprezzabile
riduzione degli ingombri. Le teste
di stampa sono gestite tramite un
bus ad alta velocità con possibilità
di lavoro fino a 4 Gbit. Con questa
configurazione vengono trasportate
tramite un unico cablaggio tutte le
informazioni di stampa sia per quanto riguarda le immagini (cosa stampare) sia le informazioni sul sincronismo (quando stampare). Ciò non
pone limiti sulla larghezza dell’area di
stampa, sulla risoluzione e sulla velocità della linea.
Il potenziamento del Coredigit, cuore dell’unità di elaborazione della barra colore, consente di gestire grandi
metrature d’immagine e il caricamento contemporaneo di nuove grafiche senza interferire sulla normale
produzione.
Il Copilot 21.5’ completa l’evoluzione
dell’elettronica di Diversa, un touch
screen di ultima generazione sviluppato da System Electronics come interfaccia verso l’operatore. Copilot è
equipaggiato di processore a bassa
dissipazione e range esteso di temperature di lavoro, schermo full HD e
touch capacitivo retroproiettato ad
alta definizione. Mediante l’interfaccia bluetooth è possibile il riconoscimento dell’operatore qualificato alle
operazioni evolute.
NOTE
I quaderni di Acimac - Edizione 2014 . 15