Robot Công Nghiệp – Giải Pháp Tự Động Hóa Sản Xuất Hiện Đại

Gần như dây chuyền đóng chai nào khi đầu tư thiết bị mã hoá cũng đứng trước cùng một câu hỏi: mua máy in phun liên tục cho quen thuộc, hay lên hẳn máy khắc laser cho đỡ lo mực. Cái sai thường nằm ở chỗ người mua so hai công nghệ bằng giá máy, trong khi thứ quyết định lại là bề mặt cần in, tốc độ băng tải, môi trường xưởng và tổng tiền phải bỏ ra trong năm, bảy năm vận hành.

Hai công nghệ khác nhau từ gốc

Máy in phun liên tục (thường gọi tắt là CIJ) bơm mực thành một dòng liên tục qua vòi rất nhỏ. Một bộ rung áp điện chia dòng mực thành hàng chục nghìn giọt mỗi giây, mỗi giọt được tích điện theo vị trí cần in rồi đi qua điện trường lệch hướng để rơi đúng chỗ trên sản phẩm. Giọt không dùng đến được thu hồi về bình. Vì mực chứa dung môi bay hơi nhanh nên mã khô gần như tức thì, bám được cả bề mặt cong, ướt nhẹ hoặc trơn.

Máy khắc laser không đưa thêm vật liệu nào lên sản phẩm. Chùm tia được hai gương điện kế quét rất nhanh, làm biến đổi chính bề mặt: bóc lớp mực in sẵn trên nhãn, làm đổi màu lớp nhựa, hoặc khắc nhám bề mặt kim loại. Loại nguồn quyết định vật liệu nào khắc được. Nguồn CO2 hợp với giấy, nhãn, PET và thuỷ tinh; nguồn sợi quang hợp với kim loại và một số loại nhựa cứng; nguồn UV dùng cho nhựa khó như HDPE trắng khi cần mã rất nét mà không làm cháy.

Nói gọn: in phun là thêm mực lên bề mặt, laser là thay đổi bề mặt. Hầu hết khác biệt bên dưới đều bắt nguồn từ đây.

Chi phí đầu tư và chi phí vật tư theo năm

Máy in phun liên tục thường rẻ hơn laser khoảng hai đến ba lần ở giá mua. Nhưng từ ngày thứ hai trở đi nó bắt đầu tiêu mực, dung môi pha loãng, dung dịch rửa, bộ lọc và công bảo dưỡng định kỳ. Laser gần như không có vật tư tiêu hao, chỉ cần điện, thay lọc của bộ hút khói và thỉnh thoảng lau thấu kính.

Bảng dưới là ước tính cho một dây chuyền đóng chai nước chạy hai ca, in hai dòng gồm ngày sản xuất, hạn dùng và số lô. Số liệu chỉ để so thứ tự lớn nhỏ.

Điểm hoà vốn thường rơi vào năm thứ ba đến thứ năm. Nhà máy chạy ba ca, in nhiều dòng hoặc dùng mực đặc biệt đắt tiền sẽ hoà vốn sớm hơn. Ngược lại, xưởng nhỏ chạy một ca, chỉ in mỗi hạn dùng thì máy in phun vẫn là lựa chọn kinh tế hơn trong nhiều năm.

Có một khoản ít được tính: thời gian dừng dây chuyền. Một lần tắc vòi giữa ca có thể làm dừng cả dây chuyền nửa tiếng. Với dây chuyền 24.000 chai mỗi giờ, nửa tiếng dừng là mười hai nghìn chai không ra khỏi xưởng.

Bề mặt nào hợp công nghệ nào

• Chai PET trong: laser CO2 khắc được nhưng vết khắc trên nhựa trong khá mờ, khó đọc dưới ánh sáng yếu. Máy in phun với mực đen hoặc mực trắng cho mã rõ ràng hơn. Nếu in lên nhãn màng co bao quanh chai thì laser lại rất đẹp, vì nó bóc lớp mực nền để lộ chữ.
• Chai thuỷ tinh: laser CO2 khắc lên thuỷ tinh cho mã vĩnh viễn, nhưng phải chỉnh công suất cẩn thận để không tạo vết nứt vi mô, nhất là với chai chịu áp như bia và nước có ga. Nhiều nhà máy chọn in phun lên thuỷ tinh cho an toàn, hoặc khắc laser lên nhãn giấy thay vì lên thân chai.
• Lon nhôm: mã thường in ở đáy lon, nơi có lớp phủ và thường còn đọng nước sau khâu tiệt trùng. Máy in phun với mực chịu nước là lựa chọn phổ biến. Laser sợi quang khắc được nhôm nhưng tốc độ dây chuyền lon rất cao nên cần nguồn công suất lớn, chi phí tăng đáng kể.
• Nắp nhựa HDPE hoặc PP: in phun cho mã đậm, rõ. Laser CO2 trên nắp màu sáng thường cho mã nhạt; muốn đẹp phải dùng nắp có phụ gia nhạy laser hoặc chuyển sang nguồn UV.
• Thùng carton, màng co lốc: cả hai đều làm được, laser trên carton nâu cho mã khá đẹp và không tốn mực.

Cách chắc chắn nhất là gửi mẫu thật để in thử trên cả hai công nghệ, rồi đưa mẫu qua đúng các công đoạn phía sau: làm lạnh, lau, đóng thùng, vận chuyển. Mẫu nào còn đọc được sau cùng mới là mẫu đạt.

Tốc độ dây chuyền và số ký tự cần in

Máy in phun liên tục xử lý tốt tốc độ cao nếu mã ngắn. Một đầu in thông thường theo kịp băng tải vài trăm mét mỗi phút với một hai dòng chữ nhỏ. Khi cần in nhiều dòng hoặc chữ cao, tốc độ tối đa giảm theo, vì mỗi giọt vẫn phải đi qua đúng một vòi.

Với laser, giới hạn là thời gian gương quét hết nội dung trong lúc sản phẩm đi qua vùng khắc. Mã càng dài, công suất nguồn càng thấp thì càng dễ bị hụt. Một nguồn CO2 30W khắc thoải mái hai dòng ngày tháng ở tốc độ 20.000–30.000 chai mỗi giờ, nhưng thêm mã QR và vài dòng số lô thì có thể phải lên 60W hoặc giảm tốc băng tải. Hãy đưa nhà cung cấp đúng nội dung mã thật, kể cả mã truy xuất định in sau này.

Độ bền mã in và môi trường ẩm lạnh

Mã khắc laser là một phần của bề mặt nên không trôi, không bong, không bị cồn hay dầu làm nhoè. Mã in phun bền đến đâu phụ thuộc hoàn toàn vào loại mực và độ sạch bề mặt lúc in. Mực gốc MEK bám tốt trên nhựa và kim loại, nhưng gặp chai đang đọng hơi nước sau khâu chiết lạnh thì dễ bị bong.

Môi trường xưởng nước giải khát thường ẩm và lạnh, đặc biệt ở khu chiết rót. Điều này ảnh hưởng tới cả hai công nghệ theo cách khác nhau:

1. Chai đọng sương: cần thổi khí khô hoặc dùng mực chuyên cho bề mặt ẩm với máy in phun. Laser khắc qua lớp nước mỏng vẫn được nhưng năng lượng bị hấp thụ bớt, vết khắc nhạt hơn.
2. Nhiệt độ xưởng thấp: độ nhớt mực tăng khi lạnh, máy in phun phải có bộ bù độ nhớt tự động, nếu không chất lượng giọt sẽ trồi sụt theo ca.
3. Độ ẩm cao: ảnh hưởng tới mạch điện tử của cả hai loại, cần tủ máy có cấp bảo vệ phù hợp, thường từ IP55 trở lên cho khu rửa chai.
4. Bụi và khói: laser sinh khói khi khắc, bắt buộc có bộ hút lọc, nếu không thấu kính bám bẩn và công suất thực tế giảm dần.

Khi nào nên dùng cả hai

Không ít nhà máy đang chạy song song hai công nghệ trên cùng một dây chuyền, và đó thường là quyết định hợp lý chứ không phải lãng phí. Vài tình huống điển hình:

• Laser khắc ngày sản xuất lên nhãn chai vì khách hàng muốn mã sạch, không mùi dung môi; máy in phun in số lô lên đáy chai hoặc nắp, nơi laser cho mã nhạt.
• Laser đảm nhận dây chuyền chính chạy liên tục ba ca, còn máy in phun được giữ làm máy dự phòng, lắp sang khi laser bảo trì hoặc khi chạy một mặt hàng có bao bì khác.
• Máy in phun in lên chai, còn máy in nhiệt hoặc máy in phun nhiệt độ phân giải cao như dòng MI-TIJ in mã QR và mã thùng lên carton ở cuối dây chuyền.

Trước khi ký hợp đồng

Cuối cùng, đừng ký hợp đồng trước khi thấy mẫu in thật trên sản phẩm thật đã đi qua đủ công đoạn phía sau. Một buổi chạy thử trên dây chuyền tốn nửa ngày, còn một thiết bị chọn sai sẽ đi theo nhà máy nhiều năm.