CC BY
49
УДК 655.366
ЗНИЖЕННЯ СОБ1ВАРТОСТ1 ТИСНЕННЯ ШЛЯХОМ ВИГОТОВЛЕННЯ КЛ1ШЕ МЕТОДОМ ПРОТОТИПУВАННЯ
-□ □-
Метою роботи е розробка технологш виготовлення клше методом прототипу-вання. Для виробництва клше для тиснен-ня був обраний споыб SLS - споыб вибiр-кового лазерного сткання. Використавши технологю швидкого прототипування SLS та матерiал LaserForm A6, був виготовле-ний штамп для тиснення
Ключовi слова: клше, тиснення, прототипування, тиражестштсть, полiграфiчнi
технологИ, лазерне сткання
□-□
Целью работы является разработка технологий изготовления клише методом прототипирования. Для производства клише для тиснения был использован способ SLS - способ выборочного лазерного спекания. Применив технологию быстрого про-тотипирования SLS и материал LaserForm A6, был изготовлен штамп для тиснения
Ключевые слова: клише, тиснение, про-тотипирование, тиражестойкость, полиграфические технологии, лазерное спекание □-□
The aim is to develop a method of manufacturing technologies cliche prototyping. For the production of plates for embossing method was used SLS - a way of selective laser sintering. Applying technology SLS rapid prototyping and material LaserForm A6 was made stamp for stamping
Key words: plate, stamping, prototyping,
run length, printing technology, laser sintering -□ □-
1. Вступ
Соцiально-економiчнi перетворення, що вщбува-ються в даний час, зробили ктотний вплив на видав-ничий ринок i структуру полiграфiчноi промисловость Новi тенденцп, пов'язаш перш за все, з децентралiзащ-ею випуску друкарсь^ продукцп, зменшенням се-реднього накладу, зростанням номенклатури випуску i проблемами розповсюдження i збуту, спричинили необхщшсть структурноi перебудови полiграфiчноi промисловосп в частиш створення б^ьш дрiбних, го-ловним чином приватних виробництв, яю зможуть ви-тримати новi умови конкуренцii за якiстю продукцп, номенклатурою послуг i термiном виготовлення.
Бшьшшть вiдомих украiнських приватних фiрм зайнята виробництвом багатобарвноi листовоi реклам-но-комерцiйноi продукцii, вiдомих журналiв, етикеток, друкарсь^ упаковки, багатобарвних газет. Особливий клас продукцп виробничо-техшчного призначення, що мае добрi i постiйнi перспективи, - елггна продукцiя. Це реклама i каталоги для адресного розповсюдження, календаре елiтна етикетка i представницька продукцiя. На сьогоднiшнiй день для надання таким виробам при-
А.С. Гордеев
Доктор технических наук, доцент, заведующий
кафедрой
Кафедра полиграфического производства и компьютерной графики Украинская инженерно-педагогическая академия ул. Университеская, 16, г. Харьков, Украина, 61003 Контактный тел.: 097-39-1 1-564 E-mail: gordeew@ukr.net
вабливого, ефективного вигляду використовуеться та-кий розповсюджений метод оздоблення, як тиснення.
Клше (носш шформацп) - штамп, за рахунок якого необхщне зображення переноситься на вирiб, являе собою пластину, де пробшьш елементи поглиблеш щодо друкованих. Клше може бути полiмерним, цинковим, магшевим, мщним, латунним, силжоновим. Вибiр ма-терiалу штампа визначаеться складшстю дизайну, величиною накладу й характеристиками матерiалу, що тдлягае тисненню. Виготовляють штампи такими способами: гравжванням (вручну або на спещаль-них верстатах), травленням, лазерним гравтванням, фотохiмiчним та iн. Звичайне виготовлення клше для тиснения пов'язане зi значними матерiальними та ча-совими витратами. В той час, коли наклади продукцп, що шдлягають тисненню, дедалi зменшуються, а на ринку зростае юльюсть маленьких типографш - ви-трати на виготовлення штамтв стають все суттевь шими. Тому постало питання в розробщ кардинально новоi технологii, яка могла б в коротю строки, з незнач-ними матерiальними витратами та з високою яюстю виготовити клше будь-якого формату та складност з матерiалу, що вiдповiдатиме заданiй тиражестшкость
Як приклад тако! технологи пропонуеться розглянути можлившть зниження собiвартостi тиснення шляхом виготовлення клше методом прототипування. Зрозу-мiло, що змiни в структурi випуску друкарсько! про-дукцii i розширення ринку полiграфiчних робiт вима-гае значних iнтелектуально-технiчних впроваджень. Так, застосування методу швидкого прототипування SLS стало новиною для полiграфiчноi галузь
Метою роботи е розробка технологш виготовлення клiше методом прототипування.
Аналiз останнiх дослiджень i публiкацiй [1-4] свщ-чить про те, що метод прототипування в пол^рафп до щх пiр не застосовуеться.
2. Виготовлення клише методом прототипування
Методолопчною основою роботи е iдеологiя гене-ративних технологiй макрорiвня - прямий перехид вщ 3D CAD електронного образа до твердопльного об'екту шляхом пошарового його представлення i на-ступного пошарового вирощування.
Для виробництва клше для тиснення був обраний споаб SLS - Selectiv Laser Sintering - споаб вибiркового лазерного сткання. Виробництво штампу для тиснення вщбуваеться на установцi Vanguard Si2 SLS, яка при-значена для швидкого виробництва (Rapid Manufacturing) юнцевого виробу. Вона оснащена новггшми системами сканування, новим комп'ютерним устаткуванням, вiдрiзняеться оптимiзованими параметрами процесу вирощування, тдвищеною точнiстю розмiрiв i якостi поверхнi, включаючи кромки. Використавши техноло-гiю швидкого прототипування SLS та матерiал LaserForm A6 був виготовлений штамп для тиснення рис. 1.
Рис. 1. Мiкрофотографiя фрагменту клше для тиснення
Штамп для тиснення, що виготовлений методом прототипування, вщповщае вимогам, що висуваються до штамтв для тиснення. Форма проф^ю елементу штампу е конусоподiбна; кут нахилу граней складае 20-30°. На бокових стшках елементу немае раковин, бу^в; шероховатшть бiчноi поверхш менш Яа = 2,5 мкм. На поверхш штампу немае слвдв корозп, под-ряпин, вм'ятин. Вщтиснення з штампу повинно гра-фiчно правильно вiдтворювати оригiнал. Всi елементи оригшалу вiдтворенi на вiдтисненнi. Допускаються розмiрнi вiдхилення, що не перевищують 40 мкм. Ве-ликi за площею пробiли мають глибину 2-3 мм.
Товщина клiше для тиснення становить 7 мм. Для побудови клше товщиною 7 мм треба нанести та за-пiкти вщ 47 до 88 шарiв порошку. Для виготовлення штампу для тиснення товщиною 7 мм i розмiром 100 х20 мм потрiбно витратити 1хв. 7с. - 2хв. 1с.
У проце« тиснення палiтурка знаходиться тд дiею деформацii стиску, яка зб^ьшуеться в мiру заглиблення штампа. Одночасно при стисненш па-лиурки покривний матерiал i верхнi шари картону б^я пробiльних елементiв починають розтягуватись. Вщносна деформацiя тканини при цьому не переви-щуе 5%, осюльки руйнування И цiлiсностi не вщбу-ваеться.
Деформацiя стиснення матерiалу палггурки су-проводжуеться зменшенням об'ему макро- i мiкропор, ущiльненням i зб^ьшенням площi контакту волокон. У процеа деформування в палiтурцi виникають значш напруження, завдяки чому вiдразу ж тсля зняття на-вантаження ввдбуваеться швидке i значне (на 38-55% величини повно! абсолютно! деформацii) вщновлення первiсноi форми - релаксацiя деформацп, що супро-воджуеться рiзким спаданням внутршшх напружень. 1нша частина повно! абсолютно'! деформацп не ввднов-люеться, тому и називають залишковою.
1з загальних положень теорп деформацп твердих пористих систем, представниками яких е i палиурш матерiали (картон, патр, тканини), витiкае, що опiр системи дп зовнiшньоi сили залежить вiд властиво-стей цих систем i вiд числа точок контакту. Через яю здiйснюеться дiя сили. Чим бшьше число таких точок, тим б^ьший опiр деформацп може надавати система i тим менше величина деформацп.
Деформащя стиснення палiтурного картону, як пористо! системи, вщбуваеться головним чином за ра-хунок зменшення його об'ему при вельми незначному бiчному розширенш, оскiльки коефiцiент Пуассона для палиурного картону дуже малий i приблизно рiв-ний 0,025; стиснення картону супроводиться зближен-ням волокон i зменшенням пiр в самих волокнах.
Таким чином, залишкова деформацiя стиснення матерiалу палiтурноi кришки повинна супроводитися: 1) зменшенням об'ему за рахунок зближення волокон (картону, паперу, тканини) i !х ущiльнення, 2) частко-вим руйнуванням волокон при. ввдповвдному тиску, 3) необоротними перегруповуваннями молекул матерiалу палгтурно! кришки i 4) деякими структурними змшами молекул пiд впливом тиску, температури i вологи.
На рис. 2 показаний графж залежностi залишково! деформацп стиснення палiтурних кришок вщ тиску. По осi абсцис графжа вiдзначений тиск в кг/см2, а по оа ординат - абсолютна залишкова деформащя в мм Тиснення проводилося штампом-плашкою виготовле-ним методом прототипування, нагриим до 100°.
0,5
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
кг/см2
Рис. 2. Графк залежносп залишково! деформацп стиснення вiд тиску при тисненш на палiтурних кришках штампом-плашкою, виготовленим методом прототипування
Отримана крива показуе, що iз зб^ьшенням тиску вщбуваеться все бiльше вщставання зростання абсо-лютноi залишковоi деформацп стиснення матерiалу палiтурноi кришки вщ зростання тиску. Найпомiтнiше вiдставання деформацп вщ тиску спостерiгаеться при 1100-1200 кГ/см2, а при тиску 1400-1500 кГ/см2 подальше зростання деформацп (для даних умов досвщу) майже припиняеться.
При тисненш на палiтурних кришках повинен ство-рюватися технологiчно необхiдний тиск, забезпечуюче достатне вирiвнювання фактури матерiалу, добре за-крiплення барвистоi i металiзованоi фольги, на по-верхш кришки або забезпечуюче необхiдну величину залишковоi деформацii стиснення матерiалу кришки як при поглибленому, так i опуклому рельефь
Величина вживаного тиску в процеа тиснення на палиурних кришках робить iстотний вплив i на характер розподiлу абсолютноi залишковоi деформацii стиснення за площею ввдтиснення.
При великих розмiрах штампу рiзниця мiж глиби-ною вдавлювання по краях ввдтиснення i в центрi стае бiльш помiтною, що викликае необхщшсть вирiвню-вання деформацп шляхом приправи. Тому при тиснен-т на палiтурних кришках не слщ застосовувати дуже великий тиск. Необхщний технологiчний ефект може бути досягнутий поеднанням оптимальних величин тиску i температури.
Тиснення на палiтурних кришках завжди проводиться нагриим штампом, оскiльки температура робить великий вплив на технолопчний процес. Шдвищення температури штампу сприяе не пльки збiльшенню залишковоi деформацii, але i кращому вирiвнюванню фактури матерiалу палiтурноi кришки, зображення виходить б^ьш виразним - чiтким, бли-скучим i з рiзко обкресленими краями. При тисненнi штампом без на^ву такоi виразностi зображення не досягаеться.
При тисненш штампом без на^ву нашнтенсивш-ше зменшення оборотноi деформацii спостержаеться
протягом перших 10-12 хвилин тсля зняття дефор-муючоi сили; за цей час оборотна деформащя зменшу-еться приблизно на 95% вщ своеi первинноi величини. При тисненш штампом, нагриим до 100°С, оборотна деформащя практично повшстю зникае зразу ж тсля зняття деформуючоi сили.
Шдвищення температури штампу приводить до рiзкого скорочення перюду релаксацii матерiалу палiтурноi кришки. При тисненнi на палиурних кришках штампом, нагрiтим до 100°С i вище, перiод релаксацп дуже малий i закiнчуеться практично одночасно iз зняттям деформуючоi сили, осюльки рiвноважний стан в системi наступае дуже швидко. Слiд зазначити, що i при температурi штампу 80°С вiдновлення товщини картону, в зв^ьненому вiд дii сили сташ, вже не спостерiгаеться, а при температурi штампу 65 - 70°С перiод релаксацii складае близько 2-х хвилин.
Висновки
Розроблено технолопчне забезпечення hoboï щодо полiграфiï технологiï, яка могла б в коротк строки, з незначними матерiальними витратами та з висо-кою якiстю виготовити клiше будь-якого формату та складносп з матерiалу, що вiдповiдатиме заданiй ти-ражестшкость
Клiше для тиснення, виготовлене методом швидкого прототипування завдяки технологи вибiркового лазерного сткання, ввдповщае основним вимогам, що пред'являються до штамтв для тиснення полiграфiч-ноï продукцп.
Проаналiзувавши економiчний аспект виробницт-ва штамтв для тиснення, виготовлених методом про-тотипування, можна зазначити, що впровадження данноï технологи в полiграфiчну галузь матиме на-слiдком зниження собiвартостi полiграфiчноï продукцп.
Лиература
1. Борисов Б. Печатные и отделочные процессы. Материалы [6-й международной выставки «ПИЛИГРАФБУДМАШ», Москва, май 1991] // Полиграфия. - 1991. - № 9. - с.7-10.
2. Гарячева А., Соболева Ю. Пути повышения качества клише. Полиграфия, 1983, №10, с 6-8
3. Грабченко А.И., Чернышов С.И., Верезуб Н.В., Витязев Ю.Б., Доброскок В.Л., Кнут Х. Интегрированные технологии ускоренного прототипирования и изготовления. Монография: 2-е изд., перераб. и доп. / Товажнянский Л.Л., Лиерат Ф. / Под. ред. Л.Л. Товажнянского, А.И. Грабченко. - Харьков: ОАО «Модель Вселенной», 2005.
4. Шпак А.П., Майборода В.П., Куницкий Ю.А., Рево С.Л Нанослоистые композиционные материалы и покрытия. - К.: Издательский дом академической периодики, 2004. - 164 с.
