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Master of Science in EngineeringBIBEBUVAVollautomatischer DropwatcherMechatronik / Drucktechnologie / Betreuer: Guido BucherExperte: Fritz BircherBeim Drucken mit Piezo Inkjet Druckköpfen werden durch die Bewegung eines Piezokristalls Tropfen einerFlüssigkeit an bestimmten Stellen auf ein Substrat geschossen. Das Einstellen der Eigenschaften von gedrucktenTropfen, wie z. B. Volumen oder Geschwindigkeit, wird heute in einem zeitintensiven, grösstenteilsmanuellen Prozess, mit Tropfenanalysesystemen, sogenannten Dropwatchern, realisiert. Ziel der Thesis istdie Realisierung eines vollautomatischen Dropwatchers, welcher den Zeit und Arbeitsaufwand für die Analyseund Einstellung von Inkjet Druckköpfen auf ein Minimum reduziert.Piezo Inkjet Druckköpfe undkonventionelle DropwatcherSystemeIndustrielle Piezo Inkjet Druckköpfehaben ca. zwischen 100 und5000 Düsen aus denen mit Frequenzenvon ca. 10 – 100 kHzTropfen mit einem nominellen Volumenvon ca. 1 – 100 Pikoliter(dies entspricht Tropfendurchmessernvon ca. 10 – 60 μm) gefeuertwerden können. Die wichtigstenParameter sind die elektrischePulsform und Frequenz, mit welcherder Aktor betrieben wird, dieDruckkopftemperatur sowie derDruck der Flüssigkeit in den Düsen(Meniskusdruck).Bei einem Inkjet Dropwatcher werdenunterschiedliche Parametersätzeeines Drucksystems eingestelltund die Eigenschaften derTropfen bei den jeweiligen Einstellungengemessen. Der Name«Dropwatcher» kommt daher, dassdie Tropfen im Flug fotografiert,und aus den Bildinformationenihre Eigenschaften bestimmt werden.Für die Analyse des Langzeitverhaltenseiner Flüssigkeit ineinem Druckkopf oder die Optimierungder Parameter, um bestimmteTropfeneigenschaften zuerreichen, müssen je nach AnforderungHunderte bis TausendeParametersätze getestet werden.Wird ein ungünstiger Parametersatzgetestet, können Düsen desDruckkopfes ausfallen und erstdurch eine Druckkopfwartung, wiez. B. spülen und abstreifen, wiederreanimiert werden. Bei den aufdem Markt erhältlichen Dropwatcher– Analysesystemen muss derBenutzer für jeden Parametersatzdie korrekte Funktion des Druckkopfeskontrollieren und falls notwendigeine Wartung durchführen,oder praktisch jeden Parametersatzdes Drucksystems manuelleinstellen.Realisierter vollautomatischerDropwatcherBei dem realisierten vollautomatischenDropwatcher werden sämtlicheParametersätze automatischeingestellt und getestet. Mit Hilfevon Bilderkennungsalgorithmenwerden die Messbilder anschliessendausgewertet und Fehler desDruckkopfes erkannt. Dies inKombination mit einem automatisiertenWartungssystem ermöglichtdie Analyse ohne dem Eingriffoder der Kontrolle durch einenBenutzer. Dadurch können einerseitsArbeitszeit und Kosten gespartwerden, andererseits könnenzeitaufwendige Messungenrund um die Uhr autonom ablaufenund so Ergebnisse früher gewonnenwerden. Das Design desDropwatchers ist so gewählt dasseinerseits eine hohe Kompatibilitätzu auf den Markt erhältlichenDruckköpfen gewährleistet wirdund andererseits ein Maximum anAnalysemöglichkeiten möglich ist.Die Programmierung der Bilderkennungund Komponenten desTeststandes wie Kamera, Druckkopfelektronik,Motor- und Prozessreglersowie der Referenzwaagesind mit dem ProgrammMatlab realisiert.Johannes Rennerjohannesrenner@gmx.atCAD Modell des vollautomatischen Dropwatchersti.bfh.ch31