“十三五”时期印刷装备科技成就与未来发展走向

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2020年新冠肺炎疫情在世界各国蔓延。随后,世界各国经济普遍下滑,经济出现空前倒退,防疫和复工复产在相互矛盾的条件下艰难推进。我国是新冠肺炎疫情最早大规模暴发的国家,因制度优势及防疫措施的落实,疫情的扩散与蔓延很快得到控制,国民经济开始止跌回升。随后,上海全印展按计划成功举办,上海进口博览会、广州进出口交易会也随即开展,展会从线下到线上全面展开。2020年第三季度经济取得增长4.9%的好成绩,为世界经济复苏起到引领作用,也为明年新的发展时期创造了良好的开端。

印刷产业在国际经济环境不确定的背景下,还受到当代信息技术创新对传统产业带来的强大和持续的冲击,传统印刷设备产业持续改造升级,印刷设备的数字化、智能化、环保化创新,以及适应多品种、小批量、个性化的制造方式将成为未来的发展方向,包装印刷业仍然是行业发展的主要动力。

一、装备市场发展现状

国内印刷设备市场仍然呈现良性发展的态势。传统印刷设备出现一升、二平、三降、四增长的市场状况。一升是柔性版印刷设备自给率大幅提高,层叠式、机组式、卫星式柔性版印刷设备大幅增长,进口逐年下降,尤其是大幅面卫星式柔性版印刷设备市场销售情况良好,这种设备不仅广泛用于包装印刷市场,也开始向书刊印刷领域进军,并实现了向发达国家出口;用于包装印刷的凹版印刷机,更新换代平稳进行,有机挥发物零排放的凹版印刷机出现增长的趋势。二平是较大批量教科书印刷设备仍保持较好的市场前景,产品技术指标和质量实现较快升级,一些用户配备了商业卷筒纸印刷机替代单张纸多色印刷机配备。三降是报刊印刷设备,由于信息获取渠道的不断拓展,市场需求大幅下降,另外,面向商业印刷的单张纸多色印刷机曾年销售量超过1 200台,然而随着印刷企业技术改造升级、国外品牌企业在我国建厂,销售量不断下降,一些企业陷入困境,甚至出现转产歇业。四增长指印后加工设备如切纸生产线、书刊精装线、自动覆面机、自动机组式模切烫印机、纸盒制作设备等,已经完全满足市场的需求,并创出优异的出口成绩。

 

当今数字印刷市场已经呈现快速增长的趋势,国内提供的设备品种和质量及占比不断提高,如计算机直接制版机(平版、柔性版、凸版、网版)、书刊数字印刷机、标签数字印刷机、广告数字喷墨印刷机、激光雕刻模切机制造领域已经有大批企业进入该领域。数字印刷设备的技术瓶颈突破也开始看到曙光,一家苏州企业已经开始批量制造喷墨头等零部件。

 

印刷设备发展的另一项主要标志反映在设备进出口规模。“十三五”规划初期,高端印刷设备主要依赖进口,贸易呈现较大逆差,逆差额超过10亿美元;随后,进口逐年下降,出口快速增长,并在2019年达到进出口贸易顺差近5亿美元,也达到出口额的最大值,这反映了我国印刷设备制造业的快速发展和科技水平的提高,见图1。

 

二、“十三五”时期印刷装备科技发展成就

 

随着改革开放政策的进一步放开,印刷设备制造业在这个发展阶段进入创新活跃期,落后产能开始退出市场,企业创新活力得到加强,一批创新产品开始涌现。

 

1.传统印刷设备制造持续升级

2017年北京国际印刷技术展览会上,杭州科雷机电工业有限公司发布EZCOLOR一键印刷、无须调整、品质达到国际标准的新技术。该技术无须数字打样、通过CTP精确制版、打孔、清洗,就实现了墨泵直接供墨完成印刷。印刷品需要墨量可直接由印刷专家提供专家库提取,从而使过版纸下降到5~10张,节约油墨量10%,按印刷成本计算出的最小起印数量,可以降低到200张以内,从而使胶印设备能够适应快速印刷的需求。2020年杭州科雷的传统胶印设备升级产品亮相全印展,创新亮点是全球首创EZC丽神智能放墨3.0版,将传统胶印模拟放墨升级为数字智能放墨,开创胶印设备数字化升级的先河,见图2。

 

上海高斯图文曾展出一台卷筒纸印刷机机组,主要展示数字输墨装置的结构创新。胶印机高端输墨装置是墨色遥控系统,这种装置通过伺服电机驱动琴键式墨斗上的墨刀片来控制输墨量,从而达到墨色遥控的目的。数字式输墨装置采用喷墨头喷墨输墨,从而达到在整个印刷幅面内的墨量可控,实现真正的输墨数字化。这款输墨装置使用高精度、低扭矩、直线型齿轮泵输送,并达到独立的数字控制,实现精确计量油墨脉冲,系统通过改变数字脉冲输出完全可预测油墨量。根据图像密度改变油墨流量,系统的精度可实现以0.1%的增量调整油墨流量,能够更好地控制较小图像。这种数字供墨系统已经应用于M600商业卷筒纸胶印机。

2.数字化产品升级换代

杭州科雷推出的雷霸全自动高速直接制版机(见图3),创新点为双光鼓的组合系统,可以实现 高速制版、超大容量供版,从而做到无人值守、智能制版,实现制版过程自动化。

 

戴怀勒印刷机械(上海)有限公司推出了LaserClean网纹辊激光清洗机,环保、快速地帮助客户解决清洗网纹辊的困扰。

 

深圳润天智公司推出最新一代数字标签印刷机——彩神j-330,无须制版,准备时间短,且包括柔印、数字、烫印、模切、排废等多项功能,还集合了收放卷张力控制、纠偏、除尘、电晕等预处理功能,实现了从印刷到印后一体化全自动生产。该设备采用工业级喷墨压电喷头,可印刷0.02~0.5 mm厚度的标签材料,从换卷到印刷仅需要4 min。

 

方正电子首次推出的方正桀鹰P4400C高速彩色喷墨数字印刷机,稳定最高印刷速度达100 m/min,与传统印刷的平衡点为4 000册,印刷质量1 200 dpi,四色套印精度±0.08 mm,适用于铜版纸、胶版纸和特种印刷材料,适用高端水性颜料墨水,色彩还原性好。随后,其产品逐步升级为高效率数字印刷设备。

 

京瓷办公信息系统(中国)有限公司为全球领先的打印设备品牌商,其业务范围包括喷墨头制造,最近推出新品TASKalfaPro15000c彩色喷墨数字印刷系统,采用自有的精密技术打印头,每分钟可打印150页A4单页纸,月负荷量可达100万张。

 

3.民营企业技术创新活跃

“十三五”期间,众多优质民营企业集中展现智能化、绿色化、个性化的技术创新产品。中德集团作为民族印后的“联合舰队”,在国内乃至世界印后领域快速成长,集团旗下的天岑华威、浙江华岳、浙江劲豹、浙江正润四家优秀企业,经过长期在印后领域不断深耕,在自动化、数字化领域不断拓展民族印后品牌市场效应。

 

上海天岑研发的新产品KF-518PRO数字UV冷烫机、RFM-106MCY型全自动高速立式热刀覆膜机等系列覆膜机设备取得较好进展。RFM-106MCY型覆膜机采用专利技术——第八代热刀分切,分切精准、速工,实现了智能化、自动化的全新升级,采用多个伺服电机,大幅提升了覆膜精度和生产效率,提高了产能,降低了劳动强度。该设备主要适用于PET膜的覆膜,特别针对高档酒类、化妆品类、食品药品类的精美包装覆膜。

 

浙江华岳以50余项各类国家级专利为基础,推出的自动翻转机和全新CIP4智能拼版裁切系统等多款自主创新设备,可为企业大幅节省人工,快速提高生产效率。全自动翻转机配备了高效伺服电机和减速机,采用触摸屏,实现了自动化纸堆旋转操作,同时配合增强型的液压系统,大幅提高了纸堆操作工效。全新CIP4智能拼版裁切系统可自动解析JDF、PDF等各种不规则拼版文件,自动生成裁切品图形,避免裁切误差。该设备还具备网络连接功能,并支持扫描二维码以调取程序的操作,大大方便了自动化操作。

 

浙江劲豹自主研发的JB-106AS智能伺服全自动丝网印刷机,无论是在自动化还是个性化方面都是当今纸塑精品包装设备,可广泛应用于陶瓷及玻璃花纸、纺织品转移、金属标牌、塑料薄膜开关、电子电器相关组件等行业。该设备采用多个伺服电机分别驱动飞达、输送、滚筒、网框,通过自动化控制确保几个功能单元的同步性,不仅淘汰了大量的机械传动零部件,也大大提高了印刷机械的刚度,减少了由于机械传动带来的误差,提高了印刷质量和机械效率,提高了生产自动化水平,改善了生产环境。

 

浙江正润自主创新的RB380全自动纸盒成型机是全新推出的双工位纸盒成型机,采用三视觉影像定位系统,定位精度更高、成型速度更快,伺服与气动控制结构可实现数字化快速调节,以及独创的纸板预堆装置、不停机输送纸板、自动集中供油系统。全自动封面一体机CMD540包括CE标准安全罩壳、全新的面纸飞达、气动压力调节、异形包边技术、伺服电机产品快速翻转、贴内衬下吸式送板飞达等创新功能。

 

2020年初,北京贞亨利民公司接到欧洲客户订购一台低架收纸、UV印刷固化并带有氮气保护装置的单张纸凹印机订单,并要求三个月内完成交货。公司克服各种困难,按时完成生产任务并及时向国外企业交货。这台设备的试制成功,也为企业开创了一条生产无臭氧污染的环保设备的新路。同年全印展期间,该企业还成功向非洲客户提供一台单凹机产品。

 

4.适时进军公共卫生领域

印刷设备制造业在疫情防控物资生产中也作出了贡献。一些企业利用行业在复合、裁切、模切的优势,在医用口罩生产线、M95口罩生产线、测温器领域得到新的拓展机会,复工复产也在有条不紊地进行。印后设备制造的领军企业天津长荣集团以上市公司的企业责任和担当,利用自身高端智能制造优势和产业链协同资源,仅用15天就实现了首条口罩生产线的顺利交付。同时,长荣集团迅速决策组建成立长荣健康科技有限公司,快速投入一次性医用口罩产品生产设备的开发及生产。长荣健康筹建以来,在企业标准制定、洁净厂房建设、产品性能要求等方面不断创新,为有序生产抗疫防护物资提供了积极有效的保障,也助力自产的一次性医用口罩用最短时间试产成功,并获得一批医用口罩生产线订单,拓展了企业设备制造的新领域。

 

5.自主创新取得巨大进展

“十三五”时期自主技术创新取得了很大进展。经过全国印刷机械标准化技术委员会和全行业的共同努力,2019年印刷机械行业已有现行标准140项,其中国家标准29项,行业标准111项,几乎涵盖印刷机械行业的全部产品。“十三五”时期数字化产品标准取得明显进展,现行标准先后发布有关宽幅面喷绘机、数字直接制版机的5项国家标准;发布数字喷码机、陶瓷砖喷墨印刷机、宽幅喷绘机测试图3项行业标准,为创新数字化标准制定奠定了基础。

 

“十三五”时期企业专利创新活跃,仅2019年重点企业专利合计2 743项,同比2018年增长12.3%;发明专利721项,同比增长12.3%;发明专利授权382项,同比增长6.1%。其中,发明创新仍处于快速增长期,专利创新支撑企业产品和技术发展的提升,尤其发展强劲的重点企业专利拥有量增长迅速。2019年天津长荣的专利拥有量651项,同比增长7.96%,发明专利同比增长9.26%。陕西北人的专利拥有量390项,同比增长20.4%,发明专利增长15.66%,发明专利授权增长23.68%。西安航天华阳专利拥有量246项,同比增长2.5%,发明专利同比增长10.34%。无论专利拥有总量还是发明专利和发明专利授权,这三家企业都牢牢占据前三的位置,带动企业和行业的不断发展。

三、未来发展的技术走向

2021年我国将开启国民经济发展“十四五”规划,党的十九届五中全会已经确定未来五年的发展目标,我国还将完成第一个百年发展目标,印刷工业将展现科技发展目标的新动向。

 

1.数字化提升仍是发展的主旋律

印刷信息数字化的发展目标,应该是大力发展数字化印刷装备制造,突破数字印刷机的发展瓶颈,创新研发数字印刷的关键技术,包括激光扫描、激光模切雕刻、激光制版和喷墨头零部件实现国产化,使国产数字印刷机在快速印刷、办公印刷以及个性、可变及短版印刷领域占有一席之地。印刷信息数字化传递是印刷装备的创新点之一,设备必须设置网络接收和数字化接口,从而实现从桌面系统、制版、印刷和后续设备的数字化传递,做到信息共享和网络传递,并形成有章可循的标准规范,提高制造企业的数字化设备制造水平。数字化还贯穿整个制造过程,进一步推进数控技术的广泛应用。其中包括数控机床、复合数控机床、加工中心机床、柔性加工系统、计算机控制的立体库和与加工设备的数字连接,适当配备机械手或机器人,减少操作人员,不断提高自动化制造水平。

 

2.智能化发展仍在路上

印刷智能化的发展目标,应该广泛应用计算机技术、网络技术、数控技术和智能元器件,提高设备的自动化水平,以降低设备的人工成本和体力劳动强度。在有条件的情况下,积极采用机器人替代人工的繁重劳动(包括制造过程),甚至建设无人现场值守的无人车间,实现制造过程的自动化。

 

印刷包装设备要实现自动换版、自动清洗、自动穿纸、自动上卷筒纸、自动套准、自动清废、自动润滑、自动废张清除和自动监控等功能,做到自动识别。广泛采用智能化元件,包括数控系统(闭环、半闭环和开环)、伺服电机和步进电机、滚珠丝杠、智能传感器(包括温度、时间、压力、速度、位置、监测、故障、防护等传感装置)、谐波传动、目标监控、机器视觉、触摸屏、故障显示等。

 

3.加快绿色印刷设备的创新

印刷设备环保化的发展目标,应该积极推行免化学处理印版制作、无水胶印技术,这项措施的实施,不但节约了水资源,还克服了污水排放污染环境问题。广泛采用水性油墨、植物油墨、LED油墨和UV油墨等新型油墨,克服污染物的气体排放,至少含有苯溶剂的高挥发油墨必须经过治理后达标排放要求。节约资源也间接减少了污染物的排放,因此节能减排、节约资源和降低消耗也是装备制造业环保化的发展方向。数字印刷(静电印刷、电磁印刷和喷墨印刷)可以节约照相制版的资源和人工产生的浪费,降低印刷包装加工的制作成本。柔性版印刷、变频调速、独立驱动技术、冷烫印技术、LED和LEC低能量烘干技术、EB电子束烘干技术、智能墨泵输墨技术、循环经济技术的推广应用,不但可以实现节约钢材、有色金属等资源,还节约了电力,实现水和资源的循环利用,提高了资源的综合利用水平。

 

4.包装装备仍是发展的龙头

在新的发展时期,大规模印刷产品集中在教科书印刷和包装印刷,而包装印刷具有较高的增长率,因此包装印刷设备前景广阔。包装印刷的环境保护和绿色印刷包装设备创新开发,将成为印刷包装业和设备制造企业发展的主旋律。新型环保印刷包装设备的创新开发应在首先考虑之列。数字化技术已经渗透到经济发展各个领域,传统印刷包装产品的印前、印刷和印后三阶段划分已被数字化技术所串联;网络化又将印刷包装产品从接单到交付与企业内部的流程相连接,形成整体的计算机管理和作业网络,装备制造要适应现代信息技术的发展。

 

因此,被数字化所连接的印刷包装产品制作的三个阶段应该被看成是一个统一的系统,由环保化、数字化、网络化、智能化、自动化技术进行贯穿和连接,这是未来发展的方向。

 

5.满足国内循环的同时,继续扩大出口

2020年1—9月,国内印刷品、印刷设备、印刷器材进出口总额为145.77亿美元,与去年同期相比下降21.2%。其中,印刷设备进出口额27.20亿美元,同比下降16.6%,印刷设备进口额12.42亿美元,同比下降16.7%;印刷设备出口额14.78亿美元,同比下降16.6%。同期,国内印刷品及印刷设备,器材进出口贸易顺差为78.45亿美元,同比下降29.0%。第三季度进出口下降幅度比第二季度进一步收窄,进出口形势继续转好。2019年印刷设备、器材进口额24.18亿美元,同比增长4.0%;出口额32.41亿美元,同比增长11.1%;进出口贸易顺差8.23亿美元,同比增长111.0%,其在国外市场的竞争力可见一斑。我国印刷设备制造业制造能力庞大,在满足国内需求的同时,完全有能力面向国际市场。多年来出口顺差已经表明,出口还会快速增长,这是行业发展的动力之一,也是行业深耕细作的结果,只要世界疫情得到缓解,我国出口形势还将进一步提升。

 

新的发展阶段即将开启,第一个百年目标即将实现,第二个百年目标在向我们招手。印刷工业发展的新征程在催马奋进,科技创新在砥砺奋进。时不我待,未来的印刷产业尤其装备制造业一定会走向高端!

 (本文刊载于《印刷杂志》202101期)

2021年3月15日 09:54
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