Der digitale UV-Inkjetdruck – eine wirtschaftliche Alternative?

Sich wandelnde Marktanforderungen bedeuten Veränderungen für die Produktionsplanung und Möglichkeiten für neue Technologien. Doch welche ist die richtige und wie kann ihr Potenzial voll ausgeschöpft werden? Der Inkjet-Spezialist Domino hat hierzu eine Analyse erstellt. Darin wird die aktuelle Situation des Etikettenmarkts bewertet, ein Überblick über die zur Verfügung stehenden Technologien geboten und – unter Verwendung von Quellen aus der Branche – ein datenbasierter Ansatz geliefert, mit dem jeder Weiterverarbeitungsbetrieb die beste Technologie für die durchzuführende Arbeit wählen kann.

 

Inhalt

Der heutige Markt

Konkurrierende Technologien

Vergleichskosten

Kostenanalyse

Digitaler Inkjet-Druck in der Praxis

 

Mittels einer Untersuchung der auf dem heutigen Etikettenmarkt verwendeten Drucktechnologien ist es möglich, ein Modell für die Berechnung der relativen Kosten der Technologien zu erstellen. Neben den traditionellen, analogen Verfahren, wie Tiefdruck, Flexodruck, Offsetdruck und Siebdruck, werden tonerbasierte (flüssig und trocken) sowie digitale Inkjet-Technologien betrachtet.

Für die Zwecke dieses White Papers wurden der UV-Flexodruck und der UV-Inkjet-Druck unter Berücksichtung der Domino N610i als die am ehesten konkurrierenden Technologien ausgewählt und es wurde ein Vergleich der jeweiligen Kosten für die Produktion von gleichen oder vergleichbaren Etiketten angestellt. Die Kosten umfassen alle Aspekte, inklusive der Erstinbetriebnahme, der Druckplatten, der Tinte, des Materialabfalls sowie des Zeitaufwands und der Arbeitskosten. Durch die Zusammenfassung realer Produktionsdaten von ungefähr 20 Etikettenherstellern war es möglich, die Rentabilitätsschwelle zu bestimmen, an der die eine Technologie kostengünstiger wird als die andere.

Zwar können diese Daten von einigen Variablen, wie Substrat und Etikettennutzung, beeinflusst werden, dennoch bieten sie eine wertvolle Orientierungshilfe. Einerseits für Weiterverarbeiter, die ihre nächste Investition in eine Drucktechnologie planen und andererseits für alle, die keine kurzfristigen Änderungen geplant hatten, aber nun eventuell schlussfolgern, dass die neue digitale Inkjet-Technologie besser zu ihrem Geschäft passen könnte. Selbst wenn dies bedeuten würde, dass ein vorhandenes Flexo-Druckwerk außer Betrieb genommen werden müsste.

 

Der heutige Markt

Die Etikettenverarbeitung folgt einem Muster, das die globale Druckbranche widerspiegelt, in der die Auflagengrößen zurückgehen und die Massenproduktion durch mehr Personalisierung/Sortendruck ersetzt wird. Dieser Trend ist teils bedingt durch eine radikale Veränderung des Kaufverhaltens der Verbraucher, das stark vom Internet und den sozialen Medien geprägt ist, sowie durch die Möglichkeiten, die sich durch neue Technologien ergeben, insbesondere durch Digitaldruckmaschinen. Das Gesamtdruckvolumen steigt weiterhin an, doch nimmt aufgrund der kleineren Druckauflagen auch die Anzahl der Aufträge zu.

Markenmanager reagieren auf diese Veränderungen der Marktnachfrage, und so muss die Technologie heute in der Lage sein, die Anforderungen für Just-in-Time-Praktiken zu erfüllen. Bearbeitungszeiten von acht Stunden ab Eingang der Bestellung bis zur Auslieferung werden immer alltäglicher. Neben Aufträgen mit kleineren Auflagen ist die Anzahl der Artikel in die Höhe geschnellt, für die kleine, aber wichtige Druckvariationen benötigt werden. Beim Einsatz von Flexodruckmaschinen nehmen diese Variationen einen unverhältnismäßig großen Teil der Produktionszeit in Anspruch, das Problem besteht also genauso in der Kapazität wie in den Kosten. Variable Daten werden zudem für die Produktrückverfolgbarkeit, Werbeaktivitäten, Gewinnspiele und Treueprogramme genutzt. Für den Umgang mit dieser sich wandelnden Situation werden eine neue Denkweise und neue Produktionsmittel benötigt. Dieses White Paper bietet eine statistische Analyse typischer Etikettenaufträge, schlüsselt ihre einzelnen Kosten aussagekräftig auf und soll somit als praktischer Leitfaden dienen.

 

 

Konkurrierende Technologien

Der Markt für selbstklebende Etiketten ist noch relativ jung und die erforderlichen Fertigungstechnologien und Substrate wurden erst Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelt. Obwohl seit Beginn hauptsächlich auf Schmalbahn-Rollendruckmaschinen mit Bahnbreiten von 330 bis 430 mm gedruckt wird, unterliegen die Druckverfahren zahlreichen Änderungen: von Rotationsdruck bis hin zu Flexo- und Offsetdruck mit zusätzlichen Geräten für Sieb- und Tiefdruck für Spezialaufträge oder Veredelungen. Durch das Aufkommen der UV-Härtung und der Computer-to-Plate-Technologie (CTP) sowie durch verbesserte Rasterwalzen und Tinten konnte der Flexodruck, dessen Qualität zuvor zu wünschen übrig ließ, den Rotationsdruck überholen und die Lücke zum Offsetdruck schließen. Heutzutage dominiert der UV-Flexodruck den Markt für die analoge Schmalbahn-Produktion von Etiketten bei der Anzahl der installierten Druckmaschinen, von denen viele mit weiteren Druckverfahren, wie etwa Siebdruck oder Inline-Veredelungsoptionen mit Heiß- oder Kaltfolienprägung und Laminieren sowie Lackieren, kombiniert werden.

Digitale Technologien sind vor allem für den mehrfarbigen Druck eine Kreation des 21. Jahrhunderts, der mithilfe der Inkjet-Technik schon viele Jahre vorher möglich gewesen war. Heute werden vor allem zwei grundlegende Verfahren für den Etikettendruck verwendet: tonerbasiert (flüssig oder trocken) und Inkjet.

Jede Technologie hat im Vergleich mit den anderen Vor- und Nachteile, und alle drei Arten werden weltweit in zahlreichen Installationen verwendet. Während die beiden Tonertechnologien nur als digitale Druckstationen (mit oder ohne Inline-Veredelung) genutzt werden können, werden jetzt in einer relativ neuen Entwicklung des Inkjet-Markts eine Reihe von Flexo-/Inkjet-Hybridmaschinen auf den Markt gebracht, die eine ähnliche Vielseitigkeit wie die bereits erwähnten analogen Kombimaschinen bieten. Die neueste Serie von Inkjet-Druckmaschinen ist zudem mit Markenfabrikaten von Offline- und Inline-Veredelungssystemen erhältlich, mit denen die Single-Pass-Produktion ermöglicht wird.

In einem Bereich sind analoge Druckmaschinen seit jeher überragend und zwar in der Betriebsgeschwindigkeit. Eine moderne Schmalbahn-Flexodruckmaschine kann in der Regel Geschwindigkeiten von bis zu 180 m/min. erreichen, obwohl die normale Produktionsgeschwindigkeit für gewöhnlich maximal die Hälfte davon beträgt. Im Vergleich dazu arbeiten digitale Tonermaschinen in der Regel mit 30 m/min. und digitale Inkjet-Druckmaschinen mit 50-75 m/min., d. h. viel näher an der Geschwindigkeit einer Flexodruckmaschine. Produktionsgeschwindigkeiten sind jedoch natürlich nur ein Teil der Gleichung. Der Schlüssel zur Rentabilität ist die Gesamtproduktionszeit (siehe Abb. 1), die diverse Elemente der täglichen Etikettenproduktion für die drei verschiedenen Druckverfahren bei der Produktion der gleichen Aufträge kennzeichnet. Zwar macht die Betriebsgeschwindigkeit jeweils den Großteil der benötigten Zeit aus – insbesondere bei mit Tonern arbeitenden Maschinen –, doch die beiden digitalen Verfahren nehmen weniger Zeit für die Aktivitäten in Anspruch, die nicht direkt mit dem Druck zu tun haben.

Die Analyse erfordert die Berechnung weiterer Kosten, etwa für Substrate, Tinte, Platten, Aufrüstzeit und sonstige Verbrauchsmaterialien (siehe Abb. 2). Hier liegen Inkjet- und Flexodruckmaschinen in der Leistungsfähigkeit nahe beieinander, interessanterweise aber auf unterschiedliche Weise. Die Tintenkosten sind bei Inkjet-Drucksystemen höher, doch entstehen hier keinerlei Kosten für Platten. Sie sind daher hervorragend für die Arbeit in kleinen Auflagen geeignet, bei denen mehrere Varianten benötigt werden, wie zum Beispiel im Markt für Körperpflegeprodukte und in anderen Märkten, in denen die Anzahl der Druckvariationen sehr hoch ist. In der heutigen Fertigungsumgebung wird vor allem Wert darauf gelegt, die Stillstandzeit von Druckmaschinen zu verringern und nicht auf die Steigerung der Betriebsgeschwindigkeit. Zeit ist Geld und unter Ausfallzeiten leiden die Margen. Die Möglichkeit, einen Auftrag in 20 Minuten zu beenden, ist oftmals weniger wichtig als die 60 Minuten, die zwischen dem Stopp und dem Neustart einer Druckmaschine vergehen.

Die Eignung für das gewünschte Einsatzgebiet ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Bestimmung der am besten geeigneten Technologie. Mit leistungsstarken UV-aushärtenden Tinten erhielten Farbetiketten eine Leuchtkraft, die zuvor unbekannt war. Sie halten zudem auch schwierigen Produktionsbedingungen, wie hoher Luftfeuchtigkeit sowie einem hohen Gehalt von Chemikalien oder Salz in der Umgebung, stand und besitzen eine gute Abriebfestigkeit. Aus diesen Gründen ist der UV-Inkjet-Druck bei der Produktion von Etiketten für Haushaltsartikel und den Homecare-Bereich sowie bei Industrieanwendungen den tonerbasierten Techniken vorzuziehen. Zusätzlich eröffnet die Qualität des Inkjet-Weiß, die oft mit der des Siebdrucks verglichen wird und dem Weiß von Flexodruckmaschinen und tonerbasierten Verfahren überlegen ist, auch den Markt für Körperpflege. Weniger beliebt sind UV-Tinten im Lebensmittelmarkt, wo ständig die Möglichkeit einer schädlichen Migration besteht, zumindest in der Theorie.

In der Praxis wird derzeit ein Großteil der Lebensmittelverpackungen erfolgreich mit UV-Tinten und -Lacken bedruckt, ohne dass dabei Probleme entstehen. Wie Berichte in mehreren Medien bestätigen, sind Qualifizierungsmechanismen und Produktionsprozesse entscheidend.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass UV – egal ob Inkjet oder Flexo – die beste Leistungsfähigkeit bietet, und im heutigen Markt mit kleineren Auflagen, mehr Druckvariationen und bedarfsorientierter Lieferung, ist es vor allem der UV-Inkjet-Druck, mit dem Profite erzielt werden können.

 

Vergleichskosten

Um verstehen zu können, welche Technologie für einen Auftrag am besten geeignet ist, muss zunächst der Begriff „kleine Auflage“ definiert werden. Obwohl die Meinungen hierzu zwangsläufig weit auseinandergehen, wurden zum Zweck dieses Vergleichs drei „Bully“-Etikettenaufträge herangezogen, deren Menge insgesamt 120.000 Etiketten beträgt und etwas mehr als 6000 Laufmetern Substrat entspricht (siehe Abb. 3 und 4). Sowohl Inkjet- als auch tonerbasierte Druckmaschinen benötigen weniger Zeit für den täglichen Startvorgang, keine Zeit für den Wechsel der Variation und nur wenig Zeit für die Rüstzeit zwischen Aufträgen. Der Vorteil von Flexodruckmaschinen liegt einzig und allein in ihrer Betriebsgeschwindigkeit. Das Nettoergebnis ist ein klarer Gewinn für Inkjet-Drucker und eine klare Niederlage für tonerbasierte Drucker. Wird die tägliche Druckernutzung berechnet, gehen Inkjet-Druckmaschinen bei der jährlichen Etikettenkapazität als deutliche Gewinner hervor, mit 30 % mehr Kapazität als ihre nächstplatzierten Rivalen, die Flexodruckmaschinen. Eine der wichtigsten Statistiken hierbei ist vielleicht der Materialverlust, der Flexodruckmaschinen in Anbetracht der aktuellen Preise für Substrate sowohl finanziell als auch ökologisch in einem schlechten Licht erscheinen lässt.

Bei einer genaueren Betrachtung der Aufschlüsselung der anfallenden Kosten für die drei Aufträge kann man feststellen, dass dieser Materialverlust bei Flexodruckmaschinen für zusätzlich 8 % Materialkosten sorgt und damit deutlich über den digitalen Prozessen liegt. Werden jedoch Tintenkosten und „Click-Charge“-Gebühren berücksichtigt, sind tonerbasierte Drucker am kostspieligsten, und was Flexodruckmaschinen an Tinte „sparen“, verlieren sie an Plattenkosten.

Beim Vergleich der Kosten zwischen Flexodruckmaschinen und der digitalen Etikettenproduktion müssen zudem die Veredelungskosten einbezogen werden. Flexodruckmaschinen integrieren in der Regel die Veredelung, sodass Stanzen und Makulaturbeseitigung ein fester Bestandteil dieses Prozesses sind. Für einen gerechten Vergleich müssen auch die Zeit und die Kosten für diese Prozesse bei der digitalen Produktion berücksichtigt werden (siehe Abb. 3), sodass die repräsentativen Gesamtkosten für alle drei Technologien pro 1000 Etiketten (Euro) für die fertig verarbeiteten Etiketten berechnet werden können.

In unserem Beispiel und unter Einbeziehung von Arbeitszeit, Tilgung und Wartung und ohne Berücksichtigung des Sortendrucks gewinnt insgesamt der digitale Inkjet-Druck mit einer Differenz von 4 % vor dem Flexodruck und ganzen 43 % vor digitalen, tonerbasierten Druckern.

Heutzutage umfassen die meisten Aufträge jedoch mehrere Artikel. Die Einbeziehung zusätzlicher Druckvariationen mit den zugehörigen Plattenkosten, Ausfallzeiten, Verlusten etc. würde einen deutlich größeren Vorteil für Inkjet-Drucker bedeuten.

Bei den „Bully“-Etiketten liegt die Rentabilitätsschwelle, bei der ähnliche Kosten für den Druck mit digitalen Inkjet-Druckern und Flexodruckern entstehen, bei einer Auflagengröße von 6000 m mit allen drei Varianten. Bei Auflagengrößen von mehr als 6000 m werden Flexodruckmaschinen im Allgemeinen kostengünstiger. Bei Auflagengrößen von weniger als 6000 m, oder falls noch weitere ­Varianten benötigt werden, ist der digitale Inkjet-Druck die beste Technologie. Berechnet man das Bruttoergebnis der prozentualen Druckerauslastung für alle drei Druckverfahren, liegt der digitale Inkjet-Druck mit 30 % deutlich vor seinem nächstgelegenen Rivalen Flexodruck und ist erstaunliche 132 % produktiver als die digitale Toner-Technologie (siehe Abb. 5). Werden kleinere Auflagen berücksichtigt, ist das Argument für den digitalen Inkjet-Druck sogar noch überzeugender.

 

 

Kostenanalyse

Diese Kostenanalyse ergibt nur dann für die tatsächliche Arbeitsumgebung einen Sinn, wenn jeder Weiterverarbeiter die Produktionsdaten seines eigenen Unternehmens bewertet. Die Bewertung muss sachlich und mithilfe realer Informationen erfolgen. Ein „Bauchgefühl“ dazu, wie sich die Zahlen wohl in der Produktionsanlage darstellen, reicht nicht aus. Ein eigens geschaffenes Arbeitsmodell erlaubt es Weiterverarbeitern, relevante Statistiken zu erfassen und somit genaue Berechnungen für alle Aufträge zu erstellen. Da tonerbasierte Drucker fast immer kostspieliger sind, lohnt sich die Berechnung vor allem für die wahrscheinlichsten Konkurrenten UV-Flexodruck und digitaler UV-Inkjet-Druck.

Jeder Weiterverarbeiter verwendet diesen Kalkulator (siehe Abb. 6) dazu, die Daten für einen bestimmten Auftrag einzugeben. Die Zeiten (in Minuten) für Einrichtung und Druck werden auf der Grundlage der Betriebskosten pro Stunde berechnet und die Kosten für Substrat (Nutzung und Verlust), Platten (für Flexodruck), Tinte (Nutzung und Verlust) und Arbeitszeit werden hinzugefügt. Das Beispiel zeigt, dass die Kosten bei einer Auflage von ungefähr 2500 Metern gleich sind (siehe Abb. 7). Das ist die sogenannte Rentabilitätsschwelle. Die Berechnung soll weder fix noch verbindlich sein, sondern eher als Hinweis darauf dienen, in welchen Bereichen die beiden Technologien bei einem typischen Auftrag mit kleiner Etikettenauflage gut oder weniger gut abschneiden.

Der Abbildung liegt eine Reihe von Statistiken zugrunde, die zum Zweck dieses White Papers angenommen werden (siehe Abb. 8). So sind die Beschaffungskosten für eine Flexodruckmaschine geringer und können erst nach doppelt so vielen Jahren – wie für die digitale Inkjet-Druckmaschine – abgeschrieben werden. Sie wird jedoch in jedem Bereich – außer der Betriebsgeschwindigkeit – von der ­digitalen Inkjet-Druckmaschine übertroffen. Diese Statistiken basieren auf der Produktion von 75.000 vierfarbigen Etiketten (in zwei Varianten), im 3-Up-Format auf einer 330 mm breiten Bahn aus Substrat, das 0,39 Euro/m² kostet. Beide Drucker arbeiten in Acht-Stunden-Schichten an fünf Tagen pro Woche, 48 Wochen pro Jahr, und benötigen einen Bediener, dessen Kosten pro Stunde 40 Euro betragen. Die Berechnung ist einfach und oftmals alarmierend für Weiterverarbeiter, die zum ersten Mal einen Vergleich mit realen Zahlen anstellen, um die wahre Leistung zu ermitteln.

 

Digitaler Inkjet-Druck in der Praxis

Für Weiterverarbeiter, welche die Inkjet-Technologie in der täglichen kommerziellen Produktion verwenden, ist der Unterschied spektakulär. Stellen Sie sich die Plattenkosten und die erforderlichen Wechselzeiten bei der Produktion von 30.000 Etiketten mit 15 verschiedenen Varianten vor, oder bei der Produktion von 64 Varianten von sechs verschiedenen, vierfarbigen Etiketten in Chargen von 1000, wie es ein Weiterverarbeiter mit einer Flexodruckmaschine gewohnt war. Dieselben Aufträge werden jetzt auf einer digitalen Inkjet-Druckmaschine in genauso wenig Stunden abgeschlossen, wie zuvor Tage benötigt wurden.

Wegen ihres hochauflösenden Drucks auf verschiedenen Substraten, die weder vorbehandelt noch lackiert/laminiert werden müssen, bei Geschwindigkeiten von 50 m/min. oder mehr und mit wenig oder keinem Verlust während des Rüstens vor oder zwischen Aufträgen sind digitale Inkjet-Druckmaschinen wirtschaftlich sinnvoll.

Digitale Inkjet-Druckmaschinen liefern konsistente Farben und eine konstante Deckung. Der einzige menschliche Einfluss erfolgt während der Druckvorstufe, wodurch eine weitere mögliche Qualitätsvariable beseitigt wird. Sobald eine Datei auf den Drucker gerippt wurde, sind keine weiteren Anpassungen nötig.

Ein großes Plus ist die Fähigkeit, ein qualitativ hochwertiges Weiß drucken zu können. Die gleiche Qualität kann nur durch Siebdruck auf einer analogen Druckmaschine erreicht werden. Verglichen mit den dabei anfallenden Kosten bietet die Deckkraft auf klaren oder metallenen Substraten neue Marktchancen für Etikettenhersteller mit einer digitalen Inkjet-Druckmaschine. Diese Option kostet weder mehr noch beeinträchtigt sie die Betriebsgeschwindigkeit.