Strategie - Cartes

La nobilitazione digitale secondo Cartes è accessibile e ispirata alla serigrafia

Il costruttore italiano introduce un sistema inkjet multi-pass per la nobilitazione di supporti in bobina, Jet D-Screen, ed è già al lavoro sulla versione single-pass

Nella produzione di etichette, la nobilitazione è un ingrediente pressoché imprescindibile. Anzitutto nei settori delle bevande alcoliche e dei beni di lusso, dove l’etichetta è da sempre impreziosita con verniciature selettive e lamine metalliche. Complice l’accresciuta rilevanza del packaging come “media” per coinvolgere e influenzare il consumatore, anche i marchi di largo consumo commissionano oggi imballaggi rigidi e flessibili sempre più ricchi. Infatti, dorature ed effetti speciali sono sempre più spesso presenti anche sulle confezioni di alimenti, dolciumi, cosmetici e prodotti per l’igiene personale. E i piccoli quantitativi rappresentano, al tempo stesso, una sfida produttiva e un’opportunità da cavalcare.

Etichette vinicole in bobina in uscita dall’unità digitale di Cartes Jet D-Screen

Di pari passo, da parte dei converter, cresce la domanda di tecnologie digitali per efficientare, o introdurre da zero, lavorazioni di stampa, nobilitazione e fustellatura di etichette e imballaggi.

Da oltre cinquant’anni, questo è il territorio di sviluppo di Cartes, apripista della fustellatura laser nel campo dell’etichetta, fondata dall’imprenditore Mario Lodi nel 1970. L’azienda, tuttora posseduta e guidata dalla famiglia Lodi, vanta oltre 4.000 linee narrow web installate in 99 Paesi del mondo, e persegue la mission di supportare le esigenze più spinte di stampa e nobilitazione di etichette e imballaggi flessibili con tecnologia serigrafica.

Nel 2019, il costruttore italiano ha avviato un progetto di ricerca e sviluppo nell’ambito della nobilitazione inkjet, che a dicembre 2020 si è concretizzato nel lancio ufficiale della piattaforma Jet D-Screen.

Un progetto digitale, fondato su solide basi analogiche

«A ottobre 2019, rientrati da Labelexpo, ci siamo soffermati a commentare i progressi della tecnologia digitale nel campo della nobilitazione, in linea e fuori linea», racconta Mario Lodi, CEO di Cartes. «Ciò che vedevamo ci affascinava, ma ne intuivamo i limiti, a partire dai costi proibitivi per accedere alla tecnologia. Così, abbiamo deciso di sviluppare una nostra soluzione».

L’interfaccia utente di Jet D-Screen.

Il team di R&D di Cartes, guidato da Carlo Stefano Lodi, inizia così ad esplorare le tecnologie inkjet compatibili con l’applicazione richiesta, dialogando con i principali produttori di teste e con integratori specializzati. La vicinanza geografica al distretto ceramico di Fiorano Modenese si rivela infine determinante.

«Nell’industria ceramica, è necessario gettare alti spessori di smalto per riprodurre le venature del legno, e la superficie della pietra», spiega Carlo Stefano Lodi. «Allo stesso modo, nella nobilitazione delle etichette sono richiesti effetti ottici e tattili di spessore tale da riprodurre gli effetti dell’embossing e del braille».

Gli ingegneri di Cartes effettuano i primi test con un integratore specializzato nella decorazione digitale ceramica, utilizzando teste di stampa progettate per gettare fluidi ad alta viscosità. L’opportunità che si prospetta è quella di acquistare una soluzione chiavi in mano – che include teste inkjet, elettronica, software e circuitazione inchiostri – e presentare rapidamente il prodotto. Seppur attraente, un simile pacchetto si rivela incompatibile con la filosofia costruttiva di Cartes.

«Esigiamo di governare la nostra ricerca e sviluppo, e avere il controllo di ciò che portiamo sul mercato», continua Carlo Stefano Lodi. «Solo così possiamo essere certi di superare qualsiasi lacuna, rispondere ai bisogni dei clienti di oggi, e predisporre la tecnologia per le loro esigenze di domani».

Jet D-Screen installata su una linea GT di Cartes.

Cartes si concentra così sullo sviluppo di un’elettronica proprietaria, e inizia a testare pompe e sistemi di alimentazione e ricircolo dell’inchiostro. Anche sul fronte del software, Cartes si avvale del suo team di specialisti. L’azienda avvia poi una collaborazione con un produttore di teste di stampa inkjet di fama internazionale.

«È stata un’avventura entusiasmante. Pur scrivendo da sempre il software per le nostre macchine, non avevamo mai affrontato forme d’onda e preset di stampa per un output completamente digitale», afferma Matteo Marastoni, Project Manager Jet D-Screen di Cartes.

La sfida successiva riguarda la formulazione di una vernice adatta all’applicazione, in grado di garantire piena compatibilità con le teste di stampa inkjet, elevata adesione e resistenza, e la possibilità di raggiungere gli alti spessori richiesti dalle lavorazioni di nobilitazione. Impiegando una macchina da laboratorio, progettata e costruita in azienda, Cartes testa numerose vernici preformulate, e infine mette a punto una chimica dedicata, in collaborazione con uno dei leader mondiali nella produzione di inchiostri inkjet.

Dettaglio del carrello di stampa inkjet e delle lampade di pinning LED UV di Jet D-Screen.

«Abbiamo lavorato giorno e notte per ottimizzare densità, frequenze di getto, temperature a livello di teste e serbatoi, e mettere a punto un sistema di pulizia automatica delle teste che prevenisse problemi di gelificazione e occlusione degli ugelli», racconta Carlo Stefano Lodi.

La tecnologia inkjet che riproduce la serigrafia

Terminati con successo i test in scala, per il team di Cartes giunge il tempo di conferire al prodotto la sua fisionomia definitiva, e battezzarlo. Fedele alla mission di creare soluzioni originali, per il nuovo modulo inkjet l’azienda si ispira alla tecnica serigrafica. Anziché posizionare una o più barre di teste single-pass per stampare longitudinalmente alla bobina, Cartes scommette inizialmente sulla tecnologia multi-pass.

Il carrello di stampa, su cui sono montate le teste inkjet sfalsate (per un’ampiezza di 320 mm) e le lampade di pinning LED UV, è concepito per muoversi e stampare trasversalmente alla direzione del materiale, effettuando una o più passate (in modalità bidirezionale) per aumentare progressivamente lo spessore. Analogamente alle unità serigrafiche a quadri, che depositano l’inchiostro sul materiale statico, l’avanzamento della bobina avviene a intervalli. Il materiale nobilitato passa quindi nell’unità di asciugatura, che applica pressione e calore e completa la polimerizzazione. Abbinata al modulo di applicazione del foil, l’unità consente altresì di realizzare l’effetto oro colato.

Dettaglio di un’etichetta verniciata ad alto spessore con Jet D-Screen.

Grazie all’impiego di teste ad elevato deposito, capaci di produrre gocce di dimensioni comprese tra 25 e 150 pl, Jet D-Screen consente di produrre uno spessore di verniciatura di 180 µm in un’unica passata, incrementabile fino a 650 ?m in quattro passate. Il risultato finale, e il numero di passate necessario ad ottenerlo, può variare in funzione del grado di assorbenza dei supporti utilizzati, e raggiunge alte coprenze anche su carte naturali non trattate.

Le prime tre unità beta iniziano a lavorare in produzione a luglio 2020, grazie alla collaborazione con due importanti etichettifici italiani. A fine 2020, dopo averne certificato prestazioni e affidabilità su lunghe tirature e lavorazioni frammentate, Cartes conclude il programma beta, e avvia un ciclo di demo a porte chiuse per etichettifici e stampatori online, alcuni già avvezzi alla nobilitazione digitale.

Modularità e produttività

In prima battuta, Cartes propone Jet D-Screen come modulo opzionale per le macchine della sua serie di punta, denominata GT360. L’impiego ormai consolidato dell’architettura PLC, e della tecnologia di controllo assi Siemens SIMOTION, consente al costruttore di offrire il modulo digitale come aggiornamento su tutte le sue linee GT360 prodotte dal 2015 in avanti.

Accoppiatura del foil per creare l’effetto oro colato digitale.

Jet D-Screen è concepita all’insegna della piena modularità e scalabilità. Sulla linea è quindi possibile inserire più moduli digitali, prima e dopo qualsiasi unità di stampa e converting analogica.

La produttività di Jet D-Screen è variabile in funzione dello spessore di verniciatura desiderato, e della larghezza della bobina alimentata. Effettuando una sola passata, in modalità bidirezionale, il sistema è in grado di depositare uno spessore di vernice di 230 µm.

L’applicazione del foil, se richiesta, è eseguita con l’unità di foiling già presente sulla linea di converting del cliente. La verniciatura digitale ad alto spessore, abbinata al foil, consente poi di produrre il classico effetto oro colato, normalmente eseguito avvalendosi della verniciatura serigrafica spessorata.

Disattivando le unità di stampa analogiche della linea, Jet D-Screen può anche essere utilizzata per la sola nobilitazione di stampe eseguite su altre attrezzature, tradizionali o digitali.

L’unità di ispezione della bobina BST Eltromat.

«La maggior parte dei prospect per nuove linee è interessata a Jet D-Screen come ultima stazione, immediatamente prima dell’unità di foiling», sottolinea Ivan Spina, Sales Manager di Cartes. «Questa configurazione offre loro flessibilità operativa e garantisce risultati impeccabili in fustellatura, anche con spessori di vernice molto alti».

Tra le varie opzioni, Cartes propone Jet D-Screen anche come sistema di nobilitazione stand-alone. In questa configurazione, l’unità digitale è abbinata a svolgitore, unità di asciugatura, modulo di applicazione del foil e riavvolgitore.

Un sistema integrato, pronto per l’Industria 4.0

Nell’industria del packaging, il settore dell’etichetta è stato il primo ad abbracciare la tecnologia di stampa digitale, e ad implementare piattaforme di stampa ibride. Nonostante la varietà di processi impiegati nella creazione di polimeri, cliché e telai, che impone innumerevoli interventi manuali, non esiste etichettificio evoluto che non abbia parzialmente digitalizzato i suoi flussi di lavoro. A tal fine, Cartes ha dotato Jet D-Screen di un applicativo proprietario basato sul formato PDF, e di un’interfaccia utente intuitiva. Tramite il pannello touch installato a bordo macchina, l’operatore può caricare i preset del materiale da nobilitare e il file PDF di nobilitazione, associando i nomi dei colori ai diversi spessori di verniciatura. In alternativa, può attribuire al colore il nome dell’effetto desiderato, come ad esempio “braille” o “oro colato”. Jet D-Screen può gestire simultaneamente fino a tre spessori di verniciatura all’interno di uno stesso file.

Ingegneri al lavoro nell’ufficio tecnico di Cartes.

Per ottenere gradienti più morbidi e controllabili, il sistema è anche in grado di interpretare riempimenti sfumati dal bianco al nero. Automaticamente, il software associa al nero lo spessore massimo, digradando verso il bianco, che corrisponde allo spessore più basso.

Un registro accurato tra stampa e nobilitazione è garantito dalla tecnologia MHPS (Multi Head Positioning System), che corregge automaticamente le variazioni di passo utilizzando i dati rilevati da una fotocellula. In caso di variazioni dimensionali della stampa, avvalendosi del pannello touch l’ope?ratore può adattare facilmente il tracciato di nobilitazione sugli assi X e Y.

Per eseguire una verifica qualitativa approfondita, ed effettuare cambi lavoro in tempo reale, mediante la rilevazione di barcode e QR code, è disponibile il modulo di ispezione BST Eltromat.

Il software in dotazione con Jet D-Screen consente di creare hot folder, utilizzabili dal reparto di prestampa per ottimizzare le code di lavorazione. Per ridurre i tempi di setup, Cartes ha anche precaricato nel software un database di materiali standard e i relativi preset, personalizzabili dall’utente.

L’unità è concepita per integrarsi nei più comuni ecosistemi software, come quelli di Esko, EFI, HP e Xeikon, ma può operare in modo completamente autonomo. Jet D-Screen può altresì scambiare dati di produzione in formato XML con qualsiasi gestionale, ed è compatibile con le linee guida dell’Industria 4.0.

Carlo Stefano Lodi, al centro tra Matteo Marastoni (a sinistra) e Andrea Pivetti (a destra)

Solida, abbordabile e con un ROI vantaggioso

Per abbattere i costi di gestione di Jet D-Screen, e incoraggiarne un impiego intensivo, Cartes ha definito un prezzo molto aggressivo del consumabile. Al superamento di precise soglie di consumo, i clienti ottengono sconti crescenti.

«Il prezzo della nostra vernice inkjet è paragonabile a quello di un consumabile serigrafico», afferma Ivan Spina, Sales Manager di Cartes. «Con gli ulteriori vantaggi di azzerare gli scarti, avere un consumo prevedibile al grammo e non dover realizzare telai».

Il software di Jet D-Screen include uno strumento di preventivazione, che consente di stimare con precisione il costo della nobilitazione. In base alle impostazioni selezionate, esso mostra inoltre il tempo necessario alla lavorazione.

I test realizzati da Cartes hanno evidenziato la piena compatibilità di Jet D-Screen con le più diffuse tipologie e marche di foil in commercio.

Da sinistra Carlo Stefano Lodi, Enrica Lodi e Mario Lodi.

A riprova della solidità del sistema, Cartes non impone ai clienti Jet D-Screen la sottoscrizione di un contratto di assistenza, e offre un anno di garanzia sulle teste di stampa. La manutenzione ordinaria si limita al rimpiazzo periodico di filtri e membrane.

«Siamo abituati a fornire tecnologie solide e durature e, progettando Jet D-Screen, ci siamo ispirati a un’unità serigrafica», conclude Enrica Lodi, Marketing Manager di Cartes. «Abbiamo eliminato tutto il superfluo, abilitato l’assistenza remota, e definito un piano di manutenzione programmata molto semplice, a cura del cliente».

Verso il single-pass

Completato il lancio di Jet D-Screen, e l’integrazione su GT360, Cartes è già al lavoro per estendere la nobilitazione digitale ai sistemi della serie Gemini, in abbinamento alla fustellatura laser. L’obiettivo del costruttore è abilitare rapidamente i propri clienti alla nobilitazione digitale, a partire dai converter che già operano nel campo delle bevande alcoliche, nell’industria automobilistica e nell’etichettatura in-mold di prodotti premium.

Negli ultimi due anni, Cartes ha introdotto tre nuovi ingegneri nel suo reparto di R&D, cui presto si uniranno nuove risorse dedicate a progettazione, testing e validazione. A Labelexpo 2021, l’azienda punta a presentare la versione single-pass del suo sistema di nobilitazione, progettata per raggiungere velocità lineari elevate, anche grazie all’opzione di due barre di teste inkjet in linea.

L’area di assemblaggio delle linee Cartes GT360.