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Karten personalisieren: welche Technik steckt dahinter?

Täglich haben wir sie in unseren Händen. Wir weisen uns aus und kaufen mit ihnen ein. Sie ermöglichen uns einen effizienten Alltag und sind aus der gegenwärtigen Informationsgesellschaft kaum wegzudenken. Bank- und SIM-Karten, Führerscheine, Ausweise für Kunden, Mitarbeiter oder Schwimmbadbesucher - in vielen Bereichen ermöglichen uns heute ID- oder sogenannte Smartcards, personalisierte Daten zu verwalten.

Durch aufgedruckte Fotos, Grafiken oder Beschriftungen werden optische Identifikationsmerkmale gesetzt. Dient eine Karte der Datenübertragung, dann sind, anhand eingebauter Chips und RFID-Inlays, digitale Informationen für Lesegeräte und damit ganze Netzwerke verfügbar. Die erwähnten Elemente lassen sich frei kombinieren und werden so mit individuellen Konfigurationen zu zweckorientierten Lösungen. Die personalisierte Karte organisiert diverse Konten und Guthaben, erteilt Zugangsberechtigungen oder erlaubt die eindeutige Identifikation von Personen. Sie lassen sich außerdem mit speziellen Sicherheitsstandards ausstatten. In der Praxis haben sich Passfotos, Wasserzeichen, Barcodes oder digitale Sicherheitsschlüssel für das personalisieren von Karten bewährt.

 

Vielfältigkeit: Anforderungen an die personalisierende Karte

Die Ansprüche, welchen diese Karten entsprechen sollen, hängen stark vom Einsatzgebiet, der herzustellenden Stückzahl und den benötigten Sicherheitsmerkmalen ab.
Generell ist jedoch eine gute Haptik, zuverlässige Funktionalität sowie hohe Auflösung und Farbtreue im Druck essenziell. Neben ökologischen Aspekten, wie guter Umweltverträglichkeit sowie Nachhaltigkeit bezüglich des Fertigungsprozesses und der Materialauswahl, rückt auch die Langlebigkeit des Informationsträgers mehr und mehr in den Vordergrund. Dementsprechend werden in der Praxis umweltschonende, lösungsmittelfreie Druckmethoden und widerstandsfähigeres Kartenmaterial bevorzugt eingesetzt. Gefordert sind zuverlässige einfache Verfahren, die in der Praxis flexibel angewendet werden können. Abhängig von der erforderlichen Funktion, den eingebauten Sicherheitsmerkmalen und der herzustellenden Stückzahl, ist es das Ziel solche Karten ökonomisch sinnvoll zu produzieren. Um weitestgehend fälschungssichere, optische Alleinstellungsmerkmale, wie Fotos oder Fingerabdrücke zu generieren, werden hochauflösende, leistungsfähige Druckmethoden benötigt.  

eine personalisierte Karte, angefertigt und beruckt von der ruhlamat GmbH

Druckverfahren: ihre Berechtigungen und Unterschiede

Bei den ersten Printtechniken wurde Farbe mit „Druck“ auf die Oberfläche aufgebracht.

Dabei sind für jeden Auftrag speziell angefertigte Druckplatten nötig, weshalb dieses Verfahren erst bei sehr großen Auflagen, hauptsächlich auf Papier, wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt wird. Die Methode setzt zwar qualitativ hochwertige Drucke um, entbehrt jedoch die Möglichkeit zur Umsetzung variabler Daten.

Eine Weiterentwicklung und Alternative zum herkömmlichen Verfahren ist die Tintenstrahltechnologie (Inkjet). Neben Lasertechnik für Gravuren ist sie die am häufigsten eingesetzte berührungslose Drucktechnik und kommt in vielen Heim- und Bürodruckern zur Anwendung. Anhand variabler Daten erzeugt Inkjet hochauflösende Druckbilder ohne Druckplatten und mit wenigen beweglichen Teilen auf zahllosen Oberflächen.

Durch weniger Verschleiß werden Maschinen wartungsarm.

Sie ermöglichen:​

  • geringere Ausfallzeiten
  • flüssige Arbeitsprozesse mit Print-on Demand
  • eine kosteneffektive Produktion, auch von kleinen Stückzahlen. 

 

Je nach Anwendungsfeld ermöglicht Inkjet das Bedrucken vielfältigster Oberflächen mit unterschiedlichsten Materialien. Für den grafischen Anwendungsbereich werden z.B. verschiedene Tintentypen und Lösemittel eingesetzt, die unterschiedliche Eigenschaften, je nach Anwendung erfüllen (z.B. UV härtend).

Je nach Funktionalität können auch völlig andere Materialien für den Druck eingesetzt werden. In der Halbleitertechnik ermöglichen besondere Materialkombinationen OLED-Bildschirme für Tablets oder Smartphones.

Im Lebensmittelbereich dagegen dienen sie der Realisierung von hygienischen Prozessen zur Erzeugung von genießbaren Endprodukten. Lebensmittelfarben werden beispielsweise bei der Bebilderung einer Hochzeitstorte oder einer Eistüte verwendet.

Hauptsächlich wird Continuous-Inkjet (CIJ) und Drop-On-Demand (DOD) angewendet. Dabei werden wenige picolitergroße (1 pl = 10-12 l) Tropfen auf die Oberfläche aufgesprüht. Sie sind weit kleiner als Wassertropfen (ca. 5*10-5 l).

 

Continuous-Inkjet (CIJ)

Beim CIJ wird ein kontinuierlicher Farbstrom aus einem Reservoir in ein oder mehrere Sprühdüsen gepumpt.

In den Düsen lösen sich piezoelektrisch gesteuert und hochfrequent Tröpfchen ab, welche mit Elektroden hydrostatisch aufgeladen und durch ein stromgesteuertes elektrisches Feld zielgenau abgelenkt werden, sodass die gewünschten Druckbilder entstehen. Nicht benötigte, im Bild nicht vorgesehene abgelenkte Tropfen werden aufgefangen und dem Kreislauf wieder zugeführt.

Die verschiedenen angewandten Farben trocknen, aufgrund der hohen Druckgeschwindigkeiten, meist mithilfe von eingebrachten Lösungsmitteln.

Ein bestimmtes Mischungsverhältnis mit gleichmäßiger Prozesszufuhr muss dabei stets gewährleistet sein.

Daraus resultieren längere Warmlaufphasen und eine komplexere Logistik, weshalb das Verfahren fast ausschließlich von der Industrie eingesetzt wird, unter anderem zur Beschriftung von Produkten und Verpackungen. Die Methode erlaubt schnelle Drucke in mäßiger Bildqualität.

 

Drop-On-Demand (DOD)

Unter DOD versteht man eine Technik, bei der im Gegensatz zur CIJ, nicht kontinuierlich, sondern nur bei Bedarf bestimmte Tropfen gebildet und emittiert werden. Farbe muss weder aufgefangen noch rückgeführt werden.

Der Druckkopf enthält viele, bei industriellen Anwendungen tausende, kleine Kammern. Tinte wird in die Öffnungen geleitet, während ein fein eingestellter Unterdruck das Auslaufen verhindert.

Unterschiedlich erzeugte Druckimpulse lösen die benötigten Tropfen von den jeweiligen Kapillaren.

In thermischen Düsen verdampft ein Teil des Lösungsmittel-Tinte-Gemisches durch Wärmezufuhr. Bei piezoelektrischen Düsen entstehen Überdruckimpulse durch spannungsgesteuerte kurzzeitige Ausdehnungen von Kristallen.

Nach dem Puls zieht sich die restliche Tinte zurück und die Kapillaren werden vom Tank wieder neu gefüllt.

Darüber hinaus beeinflussen weitere anspruchsvolle Technologien die Größe und Geschwindigkeit der Tropfen. Eine geschickte Anordnung und Überlagerung unterschiedlich großer, aus Grundfarben bestehender Tropfen, realisiert farbintensive detailreiche Drucke. Verschiedene Tintentypen kommen zur Anwendung. Sie basieren auf Lösungsmitteln oder Wasser. Bei Lebensmittelverpackungen wird oft elektromagnetische- oder UV-Strahlung eingesetzt, welche die Tinte fast vollständig austrocknet und keine flüchtigen Bestandteile zurücklässt. Dies erfordert in der Regel möglichst stark abgebundene Tinten, die keinerlei Lösungsmittel oder sonstige freie Bestandteile mehr besitzen. Um dies zu realisieren werden z.B. UV- oder Elektronenstrahl aushärtende Tinten verwendet, die aus verschiedenen Molekülen mit funktionellen Gruppen bestehen, die die Bindungseigenschaften der Tinte bestimmen. Das Druckverfahren kann somit für die erwähnten Druckanforderungen verwendet werden, bei denen keine Migration der Tintenbestandteile zulässig ist (z.B. Lebensmittelverpackungen).

DOD eignet sich besonders für hochauflösende, anspruchsvolle Bebilderung ausgehend von variablen digitalen Daten. Die Methodik findet sogar Anwendungen im 3D-Druckbereich und der Nanotechnik.

 

Fazit

Handliche Kunststoffkarten ermöglichen in vielen Bereichen eine kostengünstige automatisierte Kartenpersonalisierung.

Sie werden, abhängig von der zu fertigenden Stückzahl, autark oder extern bebildert und verwaltet. Besondere Sicherheitsstandards können durch digitale oder analoge Alleinstellungsmerkmale geschaffen und anhand dieser überprüft werden, während elektronische Bauelemente den Datentransfer mit diversen, frei kombinierbaren Technologien ermöglichen. Das DOD-Verfahren bedruckt diese Karten zuverlässig und zukunftsorientiert und ermöglicht ein schnelles und hochwertiges personailiseren von Karten. 

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