EP2393661A1 - Verfahren zur herstellung von rasterwalzen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von rasterwalzen

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EP2393661A1
EP2393661A1 EP10702994A EP10702994A EP2393661A1 EP 2393661 A1 EP2393661 A1 EP 2393661A1 EP 10702994 A EP10702994 A EP 10702994A EP 10702994 A EP10702994 A EP 10702994A EP 2393661 A1 EP2393661 A1 EP 2393661A1
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EP
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laser
engraving
pulse
roller
anilox
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EP10702994A
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Heribert Wille
Roland Winter
Andreas Tillmann
Günter Fuchs
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/02—Engraving; Heads therefor
    • B41C1/04—Engraving; Heads therefor using heads controlled by an electric information signal
    • B41C1/05—Heat-generating engraving heads, e.g. laser beam, electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N7/00—Shells for rollers of printing machines
    • B41N7/06—Shells for rollers of printing machines for inking rollers

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of anilox rollers, in particular z.
  • anilox rollers those that are used under the name "anilox rollers" in so-called short inking units of offset printing machines to take in conjunction with a doctor blade or a chambered doctor blade paint from a paint reservoir and to promote more rollers in the direction of the printing plate.
  • anilox rolls are also used in coating plants to meter the amount of paint to be applied and, in addition to offset printing, are also used in other printing processes, such as flexographic printing or in the corresponding machines, for example
  • the etching process has been structured by etching or mechanically engraved by a stylus penetrating into the soft copper skin on a steel roll body, and recently engraved with laser tools as described, for example, in the article "Universal Anilox Rolls for the Printing Press" the magazine “Flexo and Gravure Printing", Issue 2, 2004.
  • the anilox rollers intended for use in anilox inking units are usually provided on the surface with a hard ceramic layer for the purpose of longer service life.
  • problems occur. Often, after a relatively short lifetime, streaks appear in the print image due to the fact that ceramic particles detach from the anilox roller, jam against the cutting edge of the doctor blade and then generate grooves on the roller surface. The reason for this lies in the manufacturing process of laser engraving. Because there were previously used thermal YAG laser or CO 2 laser whose laser pulses partially evaporate material from the wells produced by them, but partly also drive out in the molten state, in which case the material on both sides of the generated depression as a "mountain" precipitates on the surface.
  • Sand grinding passes with a finer diamond abrasive to the desired surface roughness (EP 0 396 114 B1). After each second grinding pass was Measure the roughness and scoop volume of the roller to ensure that the grinding process does not "overrun" the desired optimum, which is a complex process that is difficult to reproduce and takes a long time to complete.
  • the recesses in the laser engraving are produced by a repetitively operated short-pulse laser, wherein in each case a plurality of laser pulses are used to work out the depression in the cross-sectional profile.
  • Pulse repetition rates do not concentrate in the laser pulses.
  • the lasers used according to the invention preferably fiber lasers or disk lasers, deliver laser pulses in the range between 20 picoseconds and 200 nanoseconds and average laser powers in the range between 10 watts to several 100 watts. It is important that the used short-pulse laser provides sufficient energy density to optimally use the built-in light energy for ablation of the material to be processed.
  • the incoming material on the average power must be large enough to ablate, for example, in the case of anilox rolls having a ceramics surface with a pick-up volume of typically 3 cm 3 is at least 0.5 cm 3 ceramic material per hour. Because otherwise the processing time for the laser engraving of a roller would be unacceptably long or the simultaneous use of multiple lasers, the plant technical effort will be too large.
  • a suitable for the processing of anilox rollers short pulse laser generates z.
  • Anilox inking in anilox inking customary Well depths readily reach, wherein for working out the cross-sectional profile in each case a plurality of laser pulses be placed one behind the other, typically 5 to 100 laser pulses depending on the width and depth of the wells or Haschuren.
  • Wells with relatively smooth clean flanks can be produced with this number of pulses and, incidentally, the cross-sectional flank shape of the wells or hafors can be influenced in such a way that, compared to the other methods mentioned at the beginning, one is responsible for the ink release / acceptance behavior of the wells good geometry yields.
  • the anilox roller is then engraved in several passes, so that the cross-sectional shape is worked out in several superimposed layers by the laser pulses.
  • the pulse repetition rate of the laser is several 100,000 kHz.
  • an anilox roller for a 35/50 cm printing unit can be engraved within a few hours at speeds between 100 and 1,000 rpm.
  • the laser engraving is followed by a finishing step and / or a cleaning step, for. B. in the same clamping of the roller as in the previous laser engraving itself, wherein the finishing step or cleaning step, however, can also be done manually, for example, by polishing or wiping the lasered rollers z. B. with a cleaning agent, either still in the set or after it was taken out of the clamping.
  • cleaning the roll in an ultrasonic bath may be sufficient, and in some cases, such a finishing step may be completely eliminated.
  • Example 1 a) Was provided with a bearing journal steel roller ST52 with a cylinder length L of 560 mm and a diameter D of 180 mm of the cylinder jacket. This turned into shape roll body was then provided in a plasma spraying on the cylinder jacket with a chromium oxide layer with a thickness of 0.275 mm.
  • This system contains a repetitively operated ytterbium fiber laser with a pulse duration of 130 ns at a repetition rate of 500 kHz.
  • the average power of the laser was 150 W, it delivered a pulse peak power of
  • the hafs are said to extend over the cylinder surface at a line of 90 L / cm in a variety of steep spirals.
  • the pulsing of the laser was very synchronized with the speed of the roller.
  • the speed was set from 150 W to 750 rpm in consideration of the maximum pulse repetition frequency of 500 kHz and the average power of the laser, in order to achieve the required width and depth of the hurdles.
  • 6 pulses resulted over the cross section of the Haschur, with which the cross-sectional shape was machined out of the material, before the pulses in the region of the web between the Haschuren each short interrupted, d. H. there 2 laser pulses were suppressed.
  • the advance of the laser unit along the cylinder axis was 5 ⁇ m per revolution of the roll, i. H. at the set speed of 750 rpm, the engraving process over the cylinder length L of 560 millimeters took about 2.4 hours.
  • the thus structured anilox roll was then subjected to a second finishing step.
  • the engraved surface was in two overflows with a 4000 grain honing stone with a lower contact pressure of about 1 bar at a speed of 200 rev / min, at a feed rate of 600 mm / min. smoothed.
  • roller thus treated could then be installed in the printing unit of a sheet-fed offset printing machine type SM52 and provide there as anilox anilox roll their service.
  • the roller speed was reduced to 250 rpm, and the axial feed rate was increased to 7.5 ⁇ m / rev at otherwise identical settings for the laser.
  • the roller speed was reduced to 250 rpm, and the axial feed rate was increased to 7.5 ⁇ m / rev at otherwise identical settings for the laser.
  • the structured anilox roll was not honed again but polished manually for about 10 minutes.
  • the thus obtained anilox roll had comparable good properties to those of Example 1.

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Abstract

Rasterwalzen für Anilox-Farbwerke werden durch einen Kurzpulslaser graviert, wobei die Querschnittsform der gravierten Näpfchen oder Haschuren durch mehrere Pulse des repetierend betriebenen Lasers herausgearbeitet wird. Die Pulsenergie und mittlere Leistung des Lasers sind so ausgewählt bzw. eingestellt, dass mindestens 0,5 cm3 Material/Stunde ablauert werden. Anschließend wird die Oberfläche der Walze durch einen mechanischen Finishing-Schritt geglättet oder gereinigt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Rasterwalzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rasterwalzen insbesondere z. B. solche, die unter dem Namen „Anilox- Walzen" in sogenannten Kurzfarbwerken von Offsetdruckmaschinen dazu benutzt werden, um in Verbindung mit einem Rakelmesser bzw. einem Kammerrakel Farbe aus einem Farbreservoir zu entnehmen und über weitere Walzen in Richtung auf die Druckplatte zu befördern. Rasterwalzen werden jedoch auch in Lackwerken verwendet, um die aufzutragende Lackmenge zu dosieren und finden neben dem Offsetdruck auch bei anderen Druckverfahren wie z. B. dem Flexodruck bzw. in den entsprechenden Maschinen Anwendung. Es ist bereits bekannt, Rasterwalzen, die in der Vergangenheit mit Hilfe von Ätz-Prozessen strukturiert oder mechanisch durch einen in die weiche Kupferhaut auf einem Walzenkörper aus Stahl eindringenden Stichel graviert wurden, neuerdings auch mit Laserwerkzeugen zu gravieren. Ein solches Verfahren wird beispielsweise beschrieben in dem Artikel „Universelle Rasterwalzen für die Druckmaschine", erschienen in der Zeitschrift „Flexo- und Tiefdruck", Ausgabe 2, 2004.
Heute werden die für den Einsatz in Anilox-Farbwerken vorgesehenen Rasterwalzen zum Zwecke der höheren Standzeit oberflächlich üblicherweise mit einer harten Keramikschicht versehen. Bei der Lasergravur derartiger Walzen treten jedoch Probleme auf. Oft zeigen sich schon nach relativ kurzer Standzeit Streifen im Druckbild, die dadurch herrühren, dass sich Keramikteilchen von der Rasterwalze lösen, sich an der Schneide des Rakelmessers verklemmen und dann Riefen an der Walzenoberfläche erzeugen. Die Ursache dafür liegt in dem Herstellprozess der Lasergravur. Denn dort wurden bisher thermische YAG-Laser oder CO2-Laser verwendet, deren Laserpulse Material aus den von ihnen erzeugten Vertiefungen teils verdampfen, teils aber auch im schmelzflüssigen Zustand heraustreiben, wobei sich dann das Material zu beiden Seiten der erzeugten Vertiefung als „Berg" an der Oberfläche niederschlägt.
Da nun außerdem die zu gravierenden Näpfchen bzw. Haschuren bei sich drehender Walze in Umfangsrichtung (d. h. im Querschnittsprofil) mit einem einzigen relativ lang dauernden, energiereichen Laserpuls auf einmal herausgetrieben werden und, soweit es sich um langgestreckte Näpfchen oder Haschuren handelt, diese in Längsrichtung durch mehrfach nebeneinander gesetzte Vertiefungen erzeugt wurden, nämlich immer dann, wenn die Walze sich um ca. eine Umdrehung weitergedreht hat, ergeben sich bei diesem Produktionsprozess entlang der Haschuren verlaufende einzelne Schuppen aus aufgeschmolzenem Keramikmaterial. Diese haften auch nicht sonderlich gut aneinander bzw. an der Walzenoberfläche und werden deshalb leicht durch das Rakelmesser im
Druckbetrieb ausgebrochen, wodurch dann die Riefen in der Walzenoberfläche entstehen, die zu den vorgeschilderten Streifen im Druckbild führen können. Zur Lösung dieses Problems ist schon vorgeschlagen worden, die Oberfläche der Keramikwalze nach dem Lasergravieren nochmals mit einem Laser bis knapp unter die Schmelztemperatur zu erwärmen, um dadurch Risse und Poren zu schließen und die Oberfläche zu verdichten, wie das in der EP 1 967 381 A2 beschrieben ist. Hierdurch lässt sich zwar die Standzeit der Rasterwalzen verlängern, es verlängert sich jedoch auch der Herstellprozess, denn durch diesen zusätzlichen Schritt des Überschmelzens bzw. Zusinterns der Oberfläche wird noch einmal erhebliche zusätzliche Zeit benötigt. Insgesamt dauert das Gravieren nach diesem Verfahren etwa 10 bis 12 Stunden für eine Rasterwalze mit einem Durchmesser von 180 Millimeter und einer Länge von 560 Millimeter.
Weiterhin ist vorgeschlagen worden, zur Lösung des beschriebenen Problems die Pulsform der verwendeten Laser so einzustellen, dass nach einem intensiven ersten Laserpuls sofort ein zweiter weniger intensiver Puls folgt, durch den dann die durch den ersten Laserpuls erzeugten Vertiefungen und die dazwischen verbleibenden Stege geglättet und gehärtet werden sollen. Dieses unter dem Namen „Ultramelf-Technologie bekannte Verfahren ist beispielsweise beschrieben in der Zeitschrift „Deutscher Drucker" Nr. 44 vom 29.11.2001. Auch mit diesem Verfahren lässt sich die Standzeit der lasergravierten Rasterwalzen zwar verbessern, aber immer noch nicht in ausreichende Größenordnungen treiben. Gewünscht wird beispielsweise eine Standzeit von bis zu 50 Mio. Umdrehungen bevor die Rasterwalze ausgetauscht und wieder aufgearbeitet wird.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, das neben den durch einen CO2-Laser gravierten Näpfchen aufgeschmolzene Material anschließend in einer Vielzahl von
Schleifdurchgängen mit einem feineren Diamant-Schleifmittel bis zur gewünschten Rautiefe abzuschleifen (EP 0 396 114 Bl). Nach jedem zweiten Schleifdurchgang wurde die Rautiefe und das SchöpfVolumen der Walze gemessen, um sicherzustellen, dass durch den Schleifprozess das gewünschte Optimum nicht „überfahren" wird. Dies ist ein aufwändiger Prozess, der schwierig zu reproduzieren ist und viel Zeit kostet.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Herstellprozess für das Lasergravieren von Rasterwalzen mit keramischer Oberfläche anzugeben, mit dem sich hohe Standzeiten für die Walzen erzielen lassen, ohne dass sich dadurch der Herstellprozess selbst drastisch verlängert.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Gemäß der Erfindung werden die Vertiefungen beim Lasergravieren durch einen repetierend betriebenen Kurzpulslaser erzeugt, wobei jeweils mehrere Laserpulse eingesetzt werden, um die Vertiefung im Querschnittsprofil herauszuarbeiten.
Es wird hier also zum Herstellen von Rasterwalzen auf an sich bekannte Kurzpulslaser zurückgegriffen. Diese Laser liefern Lichtimpulse sehr kurzer Dauer im Bereich von wenigen hundert Nanosekunden oder darunter und erzeugen in einem kleinen Fokusbereich sehr hohe Energiedichten, aufgrund derer das abzutragende Material im
Wesentlichen ablauert wird bzw. verdampft und sich nicht oder nur in einem sehr geringen Umfange auf den Stegen niederschlägt, auf denen das Rakelmesser gleitet.
Wie sich herausgestellt hat, haftet das ablauerte Material auf den Stegen einer Rasterwalze in einer Weise an, dass diese verbleibenden Reste durch einen kurzen, wenig aufwändigen Finishing- Vorgang, beispielsweise durch Honen, Läppen oder Polieren, oder durch einen Reinigungsvorgang ohne Ausbrüche entfernt werden können. Ein manuelles Überpolieren bzw. Wegwischen von Rückständen von der auf die beschriebene Weise mit dem Kurzpulslaser gravierten Walze ist bereits ausreichend, um dort eine überaus glatte und beständige Oberfläche zu erzeugen, auf der das Rakelmesser gleitet. Die Verwendung von ultrakurzen Laserpulsen im Femtosekundenbereich zur Mikrostrukturierung von Materialien ist zwar an sich bekannt und z. B. in den physikalischen Blättern 55 (1999, Nr. 6 auf Seite 41 in dem Artikel von Nolte, Momma, Chichkov und Welling) beschrieben. Die Herstellung von Rasterwalzen für die Farbwerke von Druckmaschinen ist dort jedoch nicht als Anwendungsfeld genannt und die bei der Herstellung von solchen Rasterwalzen auftretenden Probleme und deren Beseitigung auch nicht beschrieben. Femtosekundenlaser sind derzeit auch nicht in der Lage, die bei Rasterwalzen benötigten Materialmengen in einer für das Gravieren akzeptablen Bearbeitungszeit von wenigen Stunden zu ablaueren. Denn die Energiedichten und Energiemengen, die dafür benötigt werden, lassen sich bei derzeit möglichen
Pulsrepetitionsraten nicht in den Laserpulsen konzentrieren. Die gemäß der Erfindung eingesetzten Laser, vorzugsweise Faser-Laser oder Scheibenlaser, liefern Laserpulse im Bereich zwischen 20 Picosekunden und 200 Nanosekunden und mittlere Laserleistungen im Bereich zwischen 10 Watt bis mehrere 100 Watt. Wichtig ist, dass der eingesetzte Kurzpulslaser eine ausreichende Energiedichte liefert, um die eingebaute Lichtenergie optimal zur Ablation des zu bearbeitenden Materials einzusetzen. Darüber hinaus muss die am Material ankommende mittlere Leistung groß genug sein, um beispielsweise im Falle von Rasterwalzen mit einer Keramikoberfläche mit einem Schöpfvolumen von typisch 3 cm3 mindestens 0,5 cm3 Keramikmaterial pro Stunde abzutragen. Denn anderenfalls würde die Bearbeitungszeit für die Lasergravur einer Walze unzulässig lang werden oder beim gleichzeitigen Einsatz mehrerer Laser der anlagentechnische Aufwand zu groß werden.
Ein für die Bearbeitung von Rasterwalzen geeigneter Kurzpulslaser erzeugt z. B. Laserstrahlpulse bei einer Wellenlänge von 1065nm mit einer Pulsdauer, die zweckmäßig unter 200 Nanosekunden liegt, vorzugsweise zwischen 100 und 150 Nanosekunden. Unterhalb einer Pulsdauer von 200 Nanosekunden hat es sich gezeigt, dass in Keramikmaterial erzeugte thermische Beiträge zur Materialablation gering genug sind und kein Aufschmelzen größeren Ausmaßes an den Rändern der zu gravierenden Näpfchen erzeugen. Mit einer Pulsspitzenleistung von 2 bis 6 Kilowatt lassen sich die bei
Rasterwalzen in Anilox-Farbwerken üblichen Näpfchentiefen ohne weiteres erreichen, wobei zur Herausarbeitung des Querschnittsprofils jeweils mehrere Laserpulse hintereinander gesetzt werden, typischerweise je nach Breite und Tiefe der Näpfchen oder Haschuren 5 bis 100 Laserpulse. Mit dieser Pulszahl können Vertiefungen mit relativ glatten sauberen Flanken erzeugt werden und lässt sich im Übrigen auch die Querschnitts- Flankenform der Näpfchen bzw. Haschuren so beeinflussen, dass sich im Vergleich zu den anderen eingangs genannten Verfahren eine für das Farbabgabe-/-annahmeverhalten der Näpfchen gut geeignete Geometrie ergibt. Gegebenenfalls wird die Rasterwalze dann in mehreren Durchläufen graviert, so dass die Querschnittsform in mehreren übereinander liegenden Schichten durch die Laserpulse herausgearbeitet wird. Die Pulsrepetitionsrate des Lasers liegt bei mehreren 100.000 kHz. Auf diese Weise lässt sich bei Drehzahlen zwischen 100 und 1.000 U/min eine Rasterwalze für ein Druckwerk im Format 35/50 cm innerhalb von wenigen Stunden gravieren. Zweckmäßig ist es, wenn sich an die Lasergravur ein Finishing- Schritt und/oder ein Reinigungsschritt anschließt, z. B. in der gleichen Aufspannung der Walze wie beim vorausgehenden Lasergravieren selbst, wobei der Finishing-Schritt oder Reinigungsschritt jedoch auch manuell erfolgen kann, beispielsweise durch Überpolieren oder Abwischen der gelaserten Walzen z. B. mit einem Reinigungsmittel, entweder noch in der Aufspannung oder, nachdem sie aus der Aufspannung herausgenommen wurde. Auch das Reinigen der Walze in einem Ultraschallbad kann ausreichend sein und in manchen Fällen kann ein solcher Finishing- Schritt auch ganz entfallen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Beispiel 1 : a) Bereitgestellt wurde ein mit Lagerzapfen versehener Walzenkörper aus Stahl ST52 mit einer Zylinderlänge L von 560 mm und einem Durchmesser D von 180 mm des Zylindermantels. Dieser in Form gedrehte Walzenkörper wurde anschließend in einer Plasmaspritzanlage der auf dem Zylindermantel mit einer Chromoxidschicht mit einer Stärke von 0,275 mm versehen.
b) Anschließend wurde die Zylinderoberfläche mit Hilfe einer keramikgebundenen Diamantschleifscheibe mit einer Toleranz von 0,01mm auf Zylinderform geschliffen. Schließlich wurde die Zylinderoberfläche in drei Überläufen in einer Honmaschine bei 200 U/min, und einem Vorschub von 200 mm/min, mit einer Anpresskraft von 2,5 bar geglättet. Hierbei wurde ein Honstein mit einer Körnung von 2000 verwendet. Die so behandelte Zylinderoberfläche besaß daraufhin eine Rauheit von Rz = 1 ,9 μm.
Danach wurde der so behandelte Walzenkörper in eine Laserbearbeitungsanlage gebracht. Diese Anlage enthält einen repetierend betriebenen Ytterbium-Faserlaser mit einer Pulsdauer von 130 ns bei einer Puls wiederholrate von 500 kHz. Die mittlere Leistung des Lasers betrug 150 W, er lieferte eine Pulsspitzenleistung von
2,5 kW. Auf diese Werte wurde er eingestellt, um auf der Zylinderoberfläche Haschuren mit einer mittleren Tiefe von 20 μm und einer mittleren Breite von 90 μm bei einer Stegbreite von 20 ca. μm über eine Länge von 520 Millimeter zu gravieren.
Die Haschuren sollen sich bei einer Lineatur von 90 L/cm in einer Vielzahl von steilen Spiralen über die Zylinderoberfläche erstrecken. Da der Graviervorgang jedoch bei schneller Drehung des Werkstücks in Umfangsrichtung erfolgt, war das Pulsen des Lasers sehr genau mit der Drehzahl der Walze zu synchronisieren. Die Drehzahl wurde in Anbetracht der maximalen Pulswiederholfrequenz von 500 kHz und der mittleren Leistung des Lasers von 150 W auf 750 U/min, eingestellt, um die benötigte Breite und Tiefe der Haschuren zu erzielen. Hierbei ergaben sich jeweils 6 Pulse über den Querschnitt der Haschur, mit denen die Querschnittsform aus dem Material herausgearbeitet wurde, bevor das Pulsen im Bereich des Stegs zwischen den Haschuren jeweils kurz unterbrochen wurde, d. h. dort 2 Laserpulse unterdrückt wurden.
Der Vorschub der Lasereinheit entlang der Zylinderachse betrug 5 μm pro Umdrehung der Walze, d. h. bei der eingestellten Drehzahl von 750 U/min, dauerte der Graviervorgang über die Zylinderlänge L von 560 Millimeter ca. 2,4 Stunden.
In dieser Zeit wurden in der zu gravierenden Fläche von 0,3 m2 etwa 1 ,5 cm abgetragen. Anschließend wurde die Walze mit den gleichen Einstellungen nochmals in einem zweiten Durchlauf graviert, um auf die gewünschte mittlere Tiefe der Haschuren von 20 μm zu kommen. In der Summe ergab das dann einen Materialabtrag von 3 cm3 während einer Gesamtbearbeitungszeit von 4,8 Stunden für das Gravieren.
d) Die so strukturierte Rasterwalze wurde anschließend einem zweiten Finishing- Schritt unterzogen. Hierbei wurde die gravierte Oberfläche in zwei Überläufen mit einem Honstein der Körnung 4000 mit einer geringeren Anpresskraft von etwa 1 bar mit einer Drehzahl von 200 U/min, bei einem Vorschub von 600 mm/min. geglättet.
Die so behandelte Walze konnte anschließend in das Druckwerk einer Bogenoffsetdruckmaschine des Typs SM52 eingebaut werden und dort als Anilox- Rasterwalze ihren Dienst versehen. Der gesamte Bearbeitungsprozess von der Keramikbeschichtung bis zum abschließenden Finishing-Prozess dauerte 5,5
Stunden.
Beispiel 2:
Hier wurde im Vergleich zum Herstellungsprozess nach Beispiel 1 der Fertigungsschritt b) folgendermaßen geändert: Das Honen erfolgte mit einem Honstein der Körnung 4000 in vier Überläufen mit einer Anpresskraft von 1,5 bar. Die so behandelte Zylinderoberfläche besaß daraufhin eine Rauheit von Rz = 1,5 μm.
Beim anschließenden Lasergravieren wurde bei sonst gleichen Einstellungen für den Laser die Drehzahl der Walze auf 250 U/min, verringert und der axiale Vorschub auf 7,5 μm/Umdrehung erhöht. Es ergaben sich bereits bei einem einfachen Überstreichen der Walzenoberfläche ausreichend saubere Haschuren mit einer durchschnittlichen Tiefe von ca. 20 μm, so dass auf ein nochmaliges Gravieren verzichtet werden konnte.
Nach der Lasergravur (Schritt c)) wurde die strukturierte Rasterwalze nicht nochmals gehont sondern manuell ca. 10 Minuten lang poliert. Die so erhaltene Rasterwalze hatte vergleichbar gute Eigenschaften wie die nach Beispiel 1.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Rasterwalzen (für Druckmaschinen) mittels Lasergravur, bei dem in Walzen, die eine keramische Oberfläche besitzen können, durch Materialabtrag mit Hilfe von Laserstrahlung Vertiefungen wie z. B. Näpfchen oder Haschuren eingebracht werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- die Vertiefungen werden durch einen repetierend betriebenen Kurzpulslaser erzeugt, wobei jeweils mehrere Laserpulse eingesetzt werden, um eine Vertiefung im Querschnittsprofil herauszuarbeiten,
- der Kurzpulslaser wird so ausgewählt bzw. eingestellt, dass er mindestens 500 mm3 Material pro Stunde von der Walzenoberfläche ablatiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Walzenoberfläche anschließend durch einen mechanischen Finishing-Schritt geglättet und/oder gereinigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Finishing-Schritt und/oder Reinigungsschritt in der gleichen Aufspannung der Walze wie beim vorausgehenden Schritt des Lasergravierens erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Finishing-Schritt und/oder Reinigungsschritt manuell erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Reinigungsschritt in einem Ultraschallbad erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der für die Gravur benutzte Laser ein Faserlaser ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der für die Gravur benutzte Laser Strahlungspulse mit einer Pulsdauer im Bereich unterhalb von 200 ns erzeugt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der für die Gravur benutzte Laser eine Pulsspitzenleistung von mindestens 2 kW und eine mittlere Leistung von mindestens 80 Watt liefert.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Pulsrepetitionsrate zwischen 100 und 1000 kHz, vorzugsweise bei oder in der Nähe von 500 kHz, liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Laserpulse zur Herausarbeitung des Querschnittsprofϊls der Vertiefungen zwischen 5 und 100, vorzugsweise zwischen 10 und 50, liegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Bearbeitung einer Walze mit einem metallischen Kern und einem keramischen Mantel.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei die Keramikschicht Chromdioxid ist, das auf einem metallischen Walzenkörper aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft, aufgesputtert oder durch ein Plasmaspritzverfahren aufgetragen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei vor der Lasergravur der Walze auf dem Mantel eines metallischen Walzenkörpers eine keramische Schicht aufgetragen wird und die Keramikoberfläche rund geschliffen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Walze durch den Schleifprozess eine Zylinderform mit einer Toleranz von < 0,01 mm erhält.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die geschliffene Oberfläche vor der Lasergravur durch einen ersten Finishing- Schritt so geglättet wird, dass die mittlere Rauheit der Oberfläche Rz < 2 μm beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Walzen mit keramischer Oberfläche vor dem Verfahrensschritt der Lasergravur in Form geschliffen und danach ohne einen weiteren Finishing-Schritt graviert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Walzenoberfläche beim Gravieren durch die Laserstrahlung zur Herausarbeitung der Form oder Tiefe des Querschnittsprofils mehrfach überstrichen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Finishing-Schritt um eines oder mehrere der folgenden Verfahren handelt: Honen, Läppen, Polieren.
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