EyeC – Effektivere Druckbildkontrolle durch intelligente Verbindung

Für viele Etikettendruckereien insbesondere in der Pharma- und Lebensmittelindustrie ist eine gleichbleibend hohe Druckqualität der gedruckten Etiketten essentiell. Jede Art von Qualitätsproblemen führen zu kostspieligen Nachdrucken, Reklamationen oder Rückrufaktionen. Mit neuen Workflow-Lösungen zur 100%-Druckbildkontrolle verbinden Druckereien die Druckmaschine und den Längsschneider für eine effektivere Qualitätskontrolle. Nico Hagemann* erläutert die Hintergründe.

Inline-Inspektionssysteme gehören längst zum Standard in den Produktionshallen der Druckereien. Die Prüfsysteme zur 100%igen Druckbildkontrolle können direkt auf der Druckmaschine oder in der Weiterverarbeitung auf dem Umroller bzw. Längsschneider installiert werden. Standardmäßig inspizieren Druckereien heute die Druckqualität ihrer Etiketten sowohl während des Drucks als auch in der Endverarbeitung, um gleichzeitig eine hohe Qualität der ausgelieferten Ware gewährleisten und die Kosten reduzieren zu können.

„Die Inspektion findet nur noch dort statt, wo sie den größten Mehrwert bietet: auf der Druckmaschine.“

Mit dem Quality Link von EyeC verbinden Druckereien beide Inspektionsprozesse, ohne sowohl ihre Druckmaschine als auch ihren Längsschneider einzeln mit einem vollständigen Inspektionssystem ausstatten zu müssen. Die Inspektion findet nur noch dort statt, wo sie den größten Mehrwert bietet: auf der Druckmaschine.

Doppelte Inspektion überflüssig

Mit dem Einsatz von Inline-Inspektionssystemen auf der Druckmaschine prüfen Drucker bei voller Maschinengeschwindigkeit sämtliche Etiketten. Das Prüfsystem zeigt Fehler im Druckbild sofort an, sodass der Drucker in Echtzeit eingreifen und Fehler korrigieren kann. Das System zählt zusätzlich die verwendbaren Etiketten, sodass der Drucker die genau für den Kundenauftrag benötigte Menge drucken kann. Eine Überproduktion ist nicht mehr erforderlich, Abfälle werden minimiert und in Folge die Produktionskosten reduziert.

Eine Druckbildkontrolle auf der Druckmaschine war allerdings nicht ausreichend, um sicherzustellen, dass nur fehlerfreies Material an den Kunden ausgeliefert wird. Aus diesem Grund statteten Druckereien bisher sowohl ihre Druckmaschinen als auch ihre Längsschneider mit separaten Inspektionssystemen aus, um auch teure und imageschädigende Reklamationen vermeiden zu können. Der EyeC Quality Link macht diese doppelte Inspektion überflüssig, da er als Workflow-Lösung die Inspektionsergebnisse von der Druckmaschine für das effiziente Entfernen defekter Etiketten auf dem Längsschneider nutzt.

Moderne Kameratechnik

Inline-Inspektionssysteme auf der Druckmaschine ersetzen mittlerweile vollständig die klassische visuelle Prüfung bzw. die Prüfung gegen Standfilme. Die Systeme arbeiten standardmäßig im Schmalbahnbereich bis 450 mm Inspektionsbreite mit einer 4k-Farbzeilenkamera. Es können allerdings auch Inspektionsbreiten bis 570mm oder sogar 760mm bearbeitet werden. Der Einsatz einer Zeilenkamera ermöglicht Maschinengeschwindigkeiten von bis 400 m/min bei 450 mm Inspektionsbreite, höhere Geschwindigkeiten sind möglich.

Die Farbkamera ermöglicht eine Farbüberwachung bzw. relative Farbabstandsmessung über die gesamte Bahn. Bei einer Inspektionsbreite von 450 mm entspricht die 4k-Kamera 4096 Bildpunkten bzw. einer Auflösung von 230 dpi. Somit kann das Inspektionssystem während des Drucks zuverlässig Texte ab einer Schriftgröße von 6 Punkt prüfen und z. B. fehlende Punkte detektieren. Mit passender Beleuchtung können neben normalen Materialen wie Papier und Folie auch Heiß- und Kaltfolienprägungen oder metallisierte Materialien inspiziert werden.

Detektion unterschiedlicher Fehlertypen

Typische Fehler, die mithilfe des PDF-Abgleichs zu Beginn der Inspektion erkannt werden, sind die Verwendung falscher Textformen, vergessene Druckformen, falsche Kombinationen aus Farbe und Druckform sowie beschädigte Druckformen, wie z. B. ein weggebrochener Text. Während des Drucks werden prozessbedingte Fehler wie unter anderem Farbspritzer, Passerversatz, leergelaufene Farben oder defekte Druckformen sowie Materialfehler detektiert. Auch Sonderprüfungen wie die Inspektion von variablen Datamatrix-Codes können durchgeführt werden. Im nächsten Schritt kann die Prüfung noch weiter spezifiziert werden. So können bestimme sensible Bereiche wie Logos oder Mengenangaben genauer geprüft werden.

Das Inspektionssystem zeigt dem Bediener eindeutig an, ob es sich um einzelne Fehler oder um Serienfehler handelt. Für den Drucker sind primär Serienfehler relevant, die auf systematische Fehler hindeuten. Eine defekte Druckform erzeugt z. B. auf jeder Abwicklung einen sich wiederholenden Fehler. Bei einem systematischen Fehler ist es daher wichtig, sofort zu reagieren und den Materialausschuss auf ein Minimum zu reduzieren. Neben Wiederholfehlern erkennt das System auch Einzelfehler. Neben prozessbedingten Einzelfehlern wie z. B. einem vereinzelten Farbspritzer, können auch materialbedingte Fehler auftreten, wie z.B. Materialeinschlüsse im Etikettenmaterial.

Schnelles Einrichten an der Druckmaschine

Die Auftragsdaten für die Inspektion können manuell oder über eine Anbindung an das Kunden-MIS eingegeben werden. Im Allgemeinen nimmt die Kamera vom aktuellen Auftrag ein Referenzbild mit mindestens einer vollen Zylinderabwicklung auf. Gegen dieses Referenzbild wird später die komplette Auflage, also 100% der gedruckten Etiketten, geprüft. Um sicherzugehen, dass das Druckbild wirklich von Anfang an fehlerfrei und z.B. keine Druckplatte beschädigt ist, wird das Referenzbild zu Beginn einmalig gegen die vom Kunden gelieferte PDF-Datei geprüft. Somit verhindert der Drucker bereits vor dem Druck, dass ein gravierender Fehler auf dem Druckprodukt von Beginn an über die komplette Auflage bestehen bleibt.

„Inline-Inspektionssysteme auf der Druckmaschine ersetzen mittlerweile vollständig die klassische visuelle Prüfung.“

Empfohlen wird die Verwendung eines standardisierten und durch den Kunden freigegebenen Druck-PDFs. Um die Auftragseinrichtung am Inspektionssystem so schnell und einfach wie möglich zu gestalten, gibt es verschiedene Lösungsansätze für automatisierte Prozessabläufe. Die vollständige Einrichtung eines Auftrags inklusive der initialen Prüfung gegen das PDF dauert weniger als eine Minute und wirkt sich somit nicht negativ auf die Einrichte- und Produktionszeit aus. Ist der Einrichteprozess abgeschlossen, kann die Auflagenprüfung gestartet werden.

Auflagenprüfung an der Druckmaschine

Ein Druckbildinspektionssystem muss mit einer Vielzahl an Einflussgrößen umgehen. Neben verschiedenen Druckprozessen (Flexo, Offset, Sieb-, Tiefdruck), Materialien (Papier, Folie) und Veredelungsprozessen (Mattlack, Glanzlack, Heiß-/Kaltfolie) muss das System Strichelemente, Flächenelemente und unbedruckte Bereiche erkennen sowie bekannte, unvermeidbare und akzeptierte Prozessschwankungen (z. B. Stanzpasser +/- 0,4 mm) berücksichtigen. Das System analysiert permanent die fortlaufend aufgenommenen Kamerabilder und versucht mittels einer Vielzahl verschiedener Prüfalgorithmen, zwischen relevanten und nicht relevanten Qualitätsabweichungen im Druckbild zu unterscheiden. In frei definierbaren Parametersätzen hinterlegt der Drucker die Qualitätsanforderungen für das Inspektionssystem. Dies kann z. B. bedeuten, dass in Textbereichen Abweichungen von 0,2 mm oder größer als Fehler angezeigt werden sollen. Dagegen sollen z. B. Flecken auf Flächen erst ab einer Größe von 0,5 mm angezeigt werden. Die Hauptaufgabe der Inspektionssystems besteht nun darin, die akzeptierten Prozessschwankungen innerhalb der zulässigen Parameter möglichst vollständig zu filtern und dem Maschinenbediener nur noch relevante Abweichungen zu präsentieren.

Eindeutige Kennung für jede Etikettenrolle

Im Rahmen der Inspektion mit dem EyeC Quality Link überprüft ein auf der Druckmaschine installiertes Inspektionssystem 100% der Etiketten auf ihre Druckqualität. Nach der Inspektion wird jede Etikettenrolle mit einer eindeutigen Kennung versehen. In der Regel ist dies ein unverwechselbares Barcode-Etikett. Dieses kann entweder manuell oder automatisch mittels Etikettenspender aufgebracht werden. Der Barcode wird vom Inspektionssystem eingelesen und mit den aufgezeichneten Daten verknüpft, um diese anschließend auf der zentralen Datenbank abzulegen. In den späteren Prozessschritten können die Rolle und der zugehörige Datensatz über das Barcode-Etikett eindeutig identifiziert werden. Auf dem Längsschneider dient es dann als Startpunkt, von dem aus die digitalen Rollendaten abgearbeitet werden.

Erfolgt an der Druckmaschine bereits ein Längsschnitt in mehrere Bahnen, muss jede dieser Rollen mit einem entsprechenden Barcodeetikett versehen werden. In hochautomatisierten Druckprozessen wird mittels automatischer Rollenwechsler nonstop produziert und der Workflowprozess muss somit ebenfalls einen entsprechenden Automatisierungsgrad aufweisen. Das Aufbringen des Barcodeetiketts muss demnach automatisch mittels Etikettenspender umgesetzt werden.

Fehlerbewertung unabhängig von Weiterarbeitung

Sämtliche Inspektionsdaten jeder gedruckten Rolle werden automatisch auf einem zentralen internen Datenbank-Server gespeichert. Diese Daten beinhalten neben allen Defekten mitsamt Bild, Fehlertyp und exakter Position auch die Auftrags- und Artikelnummer sowie die an der Rolle angebrachte Barcode-Nummer.

Bevor die Inspektionsdaten in der Endverarbeitung verwendet werden, können diese an einem separaten Arbeitsplatz jederzeit aus der Datenbank abgerufen und bewertet werden. Dies kann so auch von einem Experten des Qualitätsmanagements übernommen werden, der im Rahmen seiner Bewertung akzeptable Abweichungen freigeben kann. Die Bewertung findet nicht mehr in der Endverarbeitung statt, wo der Auftrag nur noch effizient abgearbeitet wird.

„In der Endverarbeitung wird das an der Druckmaschine aufgezeichnete und nachträglich bewertete elektronische Rollenprotokoll automatisch abgearbeitet.“

Im Schnitt ist von 30 bis 50 zu bewertenden Abweichungen pro 2000-Meter-Rolle auszugehen, was einen Bewertungsaufwand von ein bis zwei Minuten erfordert. Eine Zusammenfassung von Fehlernestern vereinfacht die Fehlerbewertung und erhöht die Effizienz des späteren Materialaustausches. Da der Qualitätsmitarbeiter den gesamten Auftrag im Blick hat, kann er die Entscheidungen mit Rücksicht auf die Qualitätsanforderungen des Kunden und des zu liefernden Materials treffen. So werden die Qualität jeder gedruckten Rolle überprüft, unnötige Stopps des Längsschneiders vermieden sowie die Menge des zu liefernden Materials eingehalten.

Effektiver Austausch defekten Materials

In der Endverarbeitung wird das an der Druckmaschine aufgezeichnete und nachträglich bewertete elektronische Rollenprotokoll automatisch abgearbeitet. Hierfür wird die gedruckte Rolle am Längsschneider eingespannt und das Barcodeetikett vom System eingelesen. Die relevanten Inspektionsdaten werden daraufhin automatisch aus der Datenbank geladen. Das Barcodeetikett wird auf eine definierte Startposition am Längsschneider gefahren und das System positioniert nach dem Start automatisch die verbliebenen Fehler. Der Längsschneider hält nun automatisch nur noch bei den relevanten Defekten, wo fehlerhafte Etiketten entfernt oder ausgetauscht werden müssen. Dabei wird der gesamte Vorgang protokolliert.

Aufgrund der reduzierten Anzahl an Maschinenstopps kann der Bediener schneller und effizienter arbeiten sowie die Maschine bei voller Geschwindigkeit betreiben. Pro nicht benötigtem Maschinenstopp spart der Bediener 15 bis 20 Sekunden Arbeitszeit. Druckereien können so sicherstellen, dass nur 100% konformes Material an die Kunden ausgeliefert wird, und gleichzeitig die Produktivität erhöhen.

Fazit

Der Einsatz eines Inspektions-Workflows in der Druckbildkontrolle von Etiketten hat viele Vorteile in der Anwendung für Druckereien, die sowohl während des Drucks als auch in der Weiterverarbeitung die Druckbildkontrolle durchführen wollen. Der Fokus wird dabei auf die Inspektion auf der Druckmaschine gelegt, wo die Qualitätskontrolle den meisten Mehrwert für den Drucker hat. Allerdings erfordert der Workflow die Mitarbeit aller beteiligten Abteilungen.

EyeC in Kürze

EyeC stellt die Druckqualität während des gesamten Herstellungsprozesses sicher — von der ersten Artwork-Datei bis hin zum fertigen Druckerzeugnis. Das Unternehmen liefert benutzerfreundliche, schnelle und präzise Artworkprüfungs- und Druckbildinspektionssysteme und unterstützt weltweit pharmazeutische Unternehmen, Drucker sowie Kosmetik- Die Prüfsysteme ermöglichen unter anderem eine Prüfung von Texten, Grafiken, 1D- und 2D-Codes, Braille sowie Warnhinweisen in nur einem Inspektionszyklus – und das auf sämtlichen Verpackungsmaterialien wie z. B. Faltschachteln, Etiketten, Beipackzetteln, flexiblen Verpackungen oder Tuben. Weltweit sind über 1800 EyeC in mehr als 50 Ländern im Einsatz. Die EyeC Software wird in Übereinstimmung mit den geltenden ISO 9001:2015, GMP und GAMP 5 Richtlinien entwickelt und enthält alle nötigen Funktionen für eine Überprüfung nach den im U.S. FDA Title 21 CFR Part 11 dargelegten Richtlinien. [6438]

*Nico Hagemann ist Produktmanager der Inline-Inspektionssysteme bei EyeC. Als Ingenieur der Druck- und Medientechnik verfügt er über zehn Jahre Erfahrung in der Druckindustrie. Er war zunächst in der Entwicklung bei All4Labels (ehemals Rako) u.a. für die Schulung von Inspektionssystemen verantwortlich, bevor er als Applikations-Ingenieur zu EyeC wechselte. Seit 2017 zeichnet er als Produktmanager für den EyeC ProofRunner verantwortlich.