DuraTech ist Vorreiter bei der UV-LED-Härtung für Leistung, Produktivität und Leistung

Über das Unternehmen

DuraTech Industries verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Bereitstellung von siebgedruckten dekorativen und funktionalen Kennzeichnungsprodukten für OEMs weltweit in den Bereichen Automobil, Computer, Elektronik, Industrie und Medizin. Zu den Produkten gehören In-Mold-Dekorierte (IMD) Artikel, In-Mold-Strukturelektronik (IMSE), Membranschalter, Metall-Namensschilder, gewölbte Produkte und Etiketten.

Das in den 1970er Jahren gegründete Unternehmen hat mittlerweile ein erfahrenes Team von über 300 Mitarbeitern aufgebaut. Mit seinem Hauptsitz und seiner wichtigsten Produktionsstätte in La Crosse, Wisconsin, beliefert DuraTech Kunden auf der ganzen Welt. Pat Tully, Projektmanager bei DuraTech, gibt einen kurzen Überblick über die Geschichte des Unternehmens: „DuraTech wurde 1977 tatsächlich in einer Garage gegründet. Als wir wuchsen, beschlossen wir, uns ausschließlich auf den Druck von Kunststoffen zu konzentrieren, und seitdem sind wir stetig gewachsen.“

„1998 erhielten wir unsere ISO 9002-Zertifizierung. Wir haben Digitaldruck und Flexodruck hinzugefügt und sind in die In-Mould-Dekoration eingestiegen. Um unseren Fortune-500-Kunden, den IBMs und den GE Medicals, lokalen Support bieten zu können, haben wir 2005 eine Einrichtung in Peking, China, eröffnet. Dort fertigen wir Grafiken und Benutzeroberflächenprodukte.”

„Wir haben unsere Fähigkeiten weiter ausgebaut und sind in die gedruckte Elektronik eingestiegen. Schließlich haben wir unsere gedruckte Elektronik mit unserer In-Mold-Dekoration verschmolzen … es war eine natürliche Ergänzung, in die In-Mold-Elektronik einzusteigen.”

„Wir sind der erste Lizenznehmer für TactoTek in Nordamerika für In-Mold-Strukturelektronik. Wir fertigen Formteile und Spezialprodukte für viele verschiedene Märkte. Unsere Hauptmärkte sind jedoch Haushaltsgeräte und medizinische Geräte, und wir bedienen auch einen Teil der Automobilbranche.“

Produktvielfalt

Die Breite der Produktpalette von DuraTech bedeutet, dass es für fast jeden Kundenbedarf ein bewährtes Produkt gibt, unterstützt von einem erfahrenen Designteam, das auf die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für spezifische Anforderungen spezialisiert ist. Dan Chandler, VP Manufacturing, gibt den Rahmen vor: „Alles, was Sie sich vorstellen können, was Sie bedrucken können, machen wir, von Polycarbonaten über Copolys und Polyester bis hin zu Glas, Metall und Vinyl … wenn es bedruckt werden kann, drucken wir darauf.“

Due Diligence und die Umstellung auf UV-LED

Der Prozess des Druckens und Aushärtens auf diesen komplexen Substraten ist anspruchsvoll, und das Produktionsteam von DuraTech ist bei der Einführung der UV-LED-Technologie vorsichtig vorgegangen und muss sich über deren Aushärtungseffizienz sicher sein, bevor ein solches System in die Hauptproduktion eingeführt wird. Sie haben die Entwicklung von UV-LED viele Jahre lang verfolgt und sie in ihrem eigenen Labor gründlich getestet, wie Jeff Busse, Leiter Technologie und Produktentwicklung, erklärt: „Wir beschäftigen uns seit 10 bis 15 Jahren mit LED-Einheiten, hatten in dieser Zeit viele verschiedene Einheiten mit unterschiedlichen Wellenlängen, wir haben sie in unsere Laboreinheiten in unserem Forschungs- und Entwicklungsbereich eingebaut, und als wir dann herausgefunden hatten, welche Einheiten dort funktionieren, brachten wir sie herein, stellten sie in unseren Produktionsbereich und probierten sie aus.“ Derselbe Prozess wurde vor der erfolgreichen Integration von fünf GEW LeoLED-Systemen in die Hauptproduktionslinien von DuraTech im Jahr 2023 befolgt.

Der äußerst anspruchsvolle Lebenszyklus vieler Produkte von DuraTech unterstreicht die Notwendigkeit, die richtige Wahl zu treffen, da ein außergewöhnlicher Aushärtungsgrad erforderlich ist, um äußerst langlebige Produkte herzustellen, die über ihre erforderliche Lebensdauer hinaus Leistung erbringen können. Dan Chandler erklärt: „Für bestimmte Kunden müssen wir einen sehr strengen Prozess durchlaufen und dann sagen: ‚Das ist es, was wir tun möchten‘ … und dann werden sie den Foltertests unterzogen, unter allen verschiedenen Bedingungen, indem sie es in ein Thermotron bei vielleicht -40 °C legen, es hohen Temperaturen aussetzen, es in Wasser eintauchen … es durchläuft einfach eine Reihe von Tests, aber wir haben uns wirklich Zeit gelassen und nach letztem Jahr mit dem Kauf von GEWs begonnen, und seitdem läuft es großartig.“

Umstellung auf UV-LED-Tinten

Bei der Betrachtung der LED-Systeme von GEW standen auch die Langzeitbeständigkeit und Leistung LED-härtbarer Tinten unter genauer Beobachtung. In Wirklichkeit war der Wechsel jedoch Routine, wie Busse erklärt: „LED-härtende Tinten funktionieren genauso gut wie die alten herkömmlichen UV-härtenden Tinten und Lösungsmitteltinten. Wir haben bei ihnen kaum einen Unterschied gesehen, und sie härten einfach viel schneller aus, und einige der Materialien, an denen wir arbeiten, sind dünne Materialien, bei denen die LED einfach nicht die Hitze hat, die andere Einheiten haben, und sie verformt, also macht sie alles, was wir wollen … und unser Haupttintenlieferant hat eine GEW-Einheit in seinem Labor aufgestellt, sodass sie bei Problemen mit der Aushärtung der Tinte in der Lage sind, das zu reproduzieren, was wir hier an der Linie machen. Wenn wir ihnen also sagen, dass wir es mit so viel Kraft heilen, können sie es dort unten tun, also ist es auf diese Weise eine Win-Win-Situation für uns.“

Mehrere Energieeinsparungen

Die herkömmlichen Wärmetrocknungssysteme, die durch UV-LED ersetzt werden, sind weitaus teurer im Betrieb und verlangsamen die Produktionszeit. Die Hitzetrocknung hat einen doppelten Nachteil: Sie ist energiehungrig und die dabei entstehende Abwärme muss in der Fabrikumgebung verwaltet werden. Durch die Umstellung auf UV-LED-Härtungssysteme wird eine sofortige Aushärtung erreicht, die Energiekosten werden drastisch gesenkt und unerwünschte Wärme wird eliminiert.

Chandler erklärt, wie dies sie dazu veranlasste, sich für LED zu entscheiden: „Uns wurde klar, wie viel mehr wir dadurch tatsächlich sparen würden, wenn es um Strom und HVAC geht … HVAC ist für uns von großer Bedeutung, weil der Betrieb einer Klimaanlage sehr, sehr teuer ist.“ Bei diesen Lampensystemen entstehen unglaublich viele Abgase, bei denen es sich um 100 % klimatisierte Luft handelt, die nach außen geleitet wird, was sehr kostspielig ist. Allein für diesen Raum verfügen wir also über etwa 120 Tonnen Klimaanlage. Sie können sich also vorstellen, GEW-Systeme einzubauen, ohne dass Luft nachgefüllt werden muss … nur die enormen Einsparungen durch Luftbehandlungsgeräte. Tatsächlich habe ich gerade ein Luftbehandlungsgerät mit 70 Tonnen gekauft, und ich glaube, wir rechnen mit etwa 170.000 US-Dollar. Es gibt so viele Vorteile, dass wir wahrscheinlich 50 % der Kosten eines Standardlampensystems zahlen, das war also wirklich riesig.“

Prozesskonsistenz

Er hebt auch die Prozessvorteile hervor, die sie mit UV-LED gefunden haben: „Nachhaltigkeit der Millijoule und Watt … Nummer eins.“ Im Moment haben Sie bei jedem unserer Lampensysteme, wenn Sie es wie ein IR-Lampensystem betrachten, am Anfang die perfekten Millijoule und Watt, und nach 20 Stunden oder 20 Minuten beginnt es bereits zu sinken, sodass es keine wirkliche Konstanz mehr gibt … also müssen Sie das jedes Mal messen, wenn Sie es betreiben. Wenn es um LED geht, ist es flach, und dann macht man die richtigen Studien darüber und weiß genau, wo man es je nach Tintensystem und je nach Materialtyp anbringen muss.“

Erhöhte Produktivität

Chandler fügt einen Kommentar zu den Auswirkungen von LED auf die Produktivität hinzu: „Eine andere Sache war die Nachhärtung: Wir haben hier wahrscheinlich 250 bis 300 Aufträge, die wir jede Woche bearbeiten, und bei einem guten Teil davon müssen wir, wenn sie gedruckt sind, tatsächlich 24 Stunden warten, bevor wir laminieren und mit unserem nächsten Prozess fortfahren können.“ Durch die Umstellung auf das LED-System von GEW wurde dies beseitigt, was uns, wie Sie wissen, nur dabei geholfen hat, unsere Kapazitäten zu steigern und unsere Vorlaufzeiten zu verkürzen.“

Maßgeschneiderte Lösungen für jede Linie

DuraTech verfügt im Werk La Crosse über eine Vielzahl von Produktionslinien mit jeweils unterschiedlichen Anforderungen an die UV-Härtung. GEW arbeitete bei der Gestaltung und Integration des UV-Systems für jedes Förderband eng mit dem technischen Team des Unternehmens zusammen, um sicherzustellen, dass für jede Linie die optimale Lösung entwickelt wird. Dazu gehörten Optionen wie Breitenwechsel und Höhenverstellung, wie Chandler beschreibt: „Wir haben uns für verschiedene Größen entschieden, wir haben drei Einheiten mit einer Breite von 30 Zoll, es handelt sich um eine durchgehende Lampe, und wir haben eine Lampe mit einer Breite von 42 Zoll und dann haben wir auch eine Lampe mit einer Breite von 50 Zoll.“ Die 50-Zoll-Presse passt auf eine unserer größeren Zylinderpressen, wo wir diese Breite benötigen, aber nicht immer, daher bietet GEW verschiedene Ebenen an, mit denen Sie sie betreiben können. Wenn ich es also auf Stufe eins laufen lasse, funktioniert nur der Mittelteil. Wenn ich breiter möchte, greifen die rechte und die linke Seite ineinander und dann nutze ich jetzt die volle Länge davon … wir lieben es. Die Höhenverstellung ist sehr benutzerfreundlich. Wir passen sie je nach Materialart und benötigter Leistung an, so dass sie bis zu einem Viertel Zoll tief und bis zu ein paar Zentimeter über dem Deck angebracht werden kann, aber es hängt alles von dem Material ab, das Sie dort durchbringen.“

Einfache Installation

Dank der präzisen Vorausplanung beider Parteien konnten die Installationen reibungslos und mit minimalen Produktionsunterbrechungen durchgeführt werden. Chandler kommentiert dazu: „Ich habe in den letzten 30 Jahren viele Installationen durchgeführt und diese war sehr, sehr schlüsselfertig. Wir kauften das Kühlsystem, wir kauften das LED-System und den Träger von GEW und sie arbeiteten mit unseren Herstellern zusammen und wir stellten den Rest her. Sie haben uns bei jedem einzelnen Teil geholfen und es war reibungslos und es ist selten, es ist sehr selten … also Hut ab vor GEW.“

Aktuelle und zukünftige Leistungsfähigkeit

Ein weiterer, weniger erwarteter Vorteil, den LED mit sich gebracht hat, ist die höhere Geschwindigkeit, mit der das Produkt ausgehärtet werden kann. DuraTech hat für alle fünf Installationen in die Hochleistungs-LeoLED-Lampenköpfe von GEW investiert, und die gelieferte Dosis und Bestrahlungsstärke ist für ihre aktuelle Arbeit mehr als ausreichend. Chandler erklärt, wie sie die Geschwindigkeit optimieren: „Wenn es darum geht, die Bestrahlungsstärke zu messen, verwenden wir EIT-Leistungspucks und Leistungskarten und führen eine vollständige Studie mit einer Vielzahl von Geschwindigkeiten und Vorschüben durch, von vielleicht 80 bis 200 Fuß, oder wir gehen tatsächlich von der Leistungsabgabe aus. Wenn Sie also diese beiden addieren und diese Mathematik zusammenrechnen, können Sie die Millijoule und Watt verwenden, um die Produktivität zu maximieren.“ So können Sie mit einem so großen Gerät so schnell wie möglich fahren. Sie können die Lampen auf die von Ihnen benötigte Leistung einstellen.“

Sie wollten ihr Unternehmen jedoch auch zukunftssicher machen und sicherstellen, dass es in der Lage ist, alle anfallenden Aufgaben in den kommenden Jahren zu bewältigen. Chandler kommentiert dazu: „Wir haben tatsächlich die größte Einheit gekauft, die GEW hat, und nur etwa 10 % der Arbeit werden wir tatsächlich mit 30 Watt betreiben … man weiß nie, was der nächste Kunde einem schenkt, denn es ist nie das Gleiche, alle Technologien ändern sich, die Tintensysteme ändern sich und wir müssen darauf vorbereitet sein, also haben wir den Ferrari gekauft und lassen ihn nur ab und zu mit Höchstgeschwindigkeit laufen, aber normalerweise rollen wir damit einfach nur dahin.“ Maschine, es ist großartig.“

Aus den Fehlern der Vergangenheit lernen

Trotz des Umfangs der Recherche und der gebotenen Sorgfalt, die in den Erwerb von Investitionsgütern investiert werden, ist es immer noch möglich, gelegentlich eine Fehleinschätzung zu begehen, wie Chandler veranschaulicht: „Ich würde sagen, wir haben uns wahrscheinlich zehn Jahre lang mit LED beschäftigt, und in diesen Jahren haben wir einige Käufe getätigt.“ Einer der ersten Anschaffungen war, weil es im Vergleich zu allen anderen LED-Systemen erschwinglich war… das ist der falsche Weg. Sie bekommen, wofür Sie bezahlen … Wir hatten Probleme mit dem Quarz und den durchgebrannten LEDs, mit dem Design und einfach mit dem technischen Support, der nicht da war … Jedes einzelne Teil dieses Kaufs war schrecklich, und sie konnten einfach nicht die Leistung erreichen, die das GEW erreichen konnte.“ 

Kapitalrendite

Um zu positiveren Dingen zu kommen, weist Chandler auf den jüngsten Kauf bei GEW hin: „Der ROI stellt sich sofort ein. In dem Moment, in dem wir die GEW-Systeme eingebaut haben, habe ich ein Switchback-System herausgenommen und einen 16-Zoll-Auspuff eingebaut, der so viel von meiner Luftmenge herausgesaugt hat.“ Das bedeutet sofortige Kosteneinsparungen, jetzt und heute. Produktfluss: Nach der 24-Stunden-Aushärtung ist es vorbei, ich kann das Produkt schneller durchbringen, unsere Kunden können ihr Produkt einen Tag früher sehen, als sie es normalerweise tun würden.“

Warum auf LED umsteigen?

Zusammenfassend gibt Chandler einen Überblick darüber, was die Umstellung auf LED für DuraTech erreicht hat: „Wissen Sie, wir müssen unsere Preise für unsere Kunden weiter senken, auch wenn die Vorräte steigen. Das sind also alle Einsparungen, über die ich gesprochen habe: die Klimaanlage, die Energieeinsparungen, die Qualität … einfach die Qualität des Produkts, keine Delaminierung.“ Das allein ist schon ein gewaltiger Treiber, um auf LED umzusteigen. Das war gewaltig.

„Wenn es einige unserer Konkurrenten gibt, die sich für das GEW-System interessieren, würde ich ihnen wärmstens empfehlen, sich an jemand anderen zu wenden … das ist unser Vorteil!“

Sehen Sie sich das DuraTech-Fallstudienvideo an

https://youtu.be/x1dHo2vJvvQ

Um mehr über GEWs leistungsstärkstes UV-LED-Härtungssystem der nächsten Generation, LeoLED2, zu erfahren, klicken Sie hier.