Mind the Gap: Dropwatching mit Machine Vision

Der folgende Beitrag berichtet über einen Inkjet-Technologie-Workshop und dessen Einsatz der DMK 33GP031. Weitere technische Informationen über den Einsatz der DMK 33GP031 im iPrint-Workshop-Labor finden Sie hier im Interview.

Seit den 1970er Jahren, als der Tintenstrahldruck zum ersten Mal kommerziell nutzbar wurde, erweckt diese Technologie das Interesse der Forschenden. Es handelt sich dabei um ein kontaktloses Verfahren zur digitalen Übertragung und Positionierung extrem kleiner Material- oder Flüssigkeits-Mengen mit hoher Präzision und Frequenz. Im Grunde genommen ist die Tintenstrahltechnologie eine Form der additiven Fertigung; sie wird derzeit in der gedruckten Elektronik, im Direktdruck, in der Keramik und in Textilien und sogar bei experimentellen strahlbaren Flüssigkeiten und Substraten wie dem Druck von lebenden Zellen für die Biofabrikation, organischen Halbleitern und organischen Leuchtdioden eingesetzt. Das Institut für Printing (iPrint) an der Hochschule für Technik und Architektur Freiburg bietet seit 2015 einen einwöchigen Inkjet-Schulungskurs an, in dem multidisziplinäre Fachleute theoretisch und praktisch mit den verschiedenen Komponenten von Inkjet-Systemen vertraut gemacht werden.

Während des Kurses lernen die Teilnehmenden, dass ein wichtiger Kernaspekt des Druckprozesses die Bestimmung der von dem Tintenstrahldruckkopf gelieferten Druckqualität darstellt. Dieser Überwachungsprozess beginnt mit den Eigenschaften des ausgestoßenen Tropfens: die Tropfengeschwindigkeit, die Richtung des Ausstoßes, das Vorhandensein von Satellitentropfen und das Tropfenvolumen. Diese Tröpfcheneigenschaften müssen genau eingestellt werden, um die für die jeweilige Anwendung erforderliche Präzision zu erreichen und zu erhalten. Bildverarbeitungssysteme werden eingesetzt, um die Tropfen während des Drucks abzubilden, was eine kontinuierliche Messung der Tröpfcheneigenschaften ermöglicht - ein Prozess, der als Dropwatching bekannt ist. Es gibt viele mögliche Bildgebungskonfigurationen für Dropwatching, jede mit ihren eigenen Vorteilen: Düsenplattenanalyse, Dropwatching mit mehreren Kameras, überlagerte Bildgebung, Dropwatching mit mehreren Wellenlängen oder Dropwatching im Druckspalt. iPrint wählte für seinen Kurs die industriellen Monochrom-Kameras DMK 33GP031 von The Imaging Source. Unabhängig davon, welche Methode bevorzugt wird, ist Dropwatching entscheidend für die Leistungsoptimierung, die Analyse des Drucksystems (oder des Druckkopfes), die Überprüfung der Zuverlässigkeit und die Überwachung des Druckprozesses.

Wie iPrint auf der Website feststellt, ist [die Inkjet-Forschung] "von Natur aus multidisziplinär, da sie Spitzenkenntnisse aus verschiedenen Bereichen erfordert, insbesondere aus dem Maschinenbau, der Chemie und den Nanotechnologien." Typische Teilnehmende sind hochqualifizierte Ingenieure oder Chemiker, die Experten auf einem Gebiet des Tintenstrahls sind, aber möglicherweise nur begrenzte Kenntnisse über andere Aspekte der Technologie haben; diese Teilnehmenden sind bestrebt, ihre Wissensbasis zu erweitern und ein systemübergreifendes Bewusstsein für den gesamten Prozess zu entwickeln.