Drupa:Transformación digital de la impresión industrial

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Autor: Ron Gilboa

Ron Gilboa BRDirector del servicio de asesoramiento sobre producción e impresión industrial de InfoTrends y trabaja en el ámbito de la imagen y la impresión digital desde 1980. Los conocimientos y la experiencia de Ron abarcan varios segmentos de la industria de la comunicación gráfica, como la impresión comercial, editorial y transaccional, la rotulación y los gráficos de exposición, así como del sector de la impresión industrial, como los envases, la decoración y la impresión funcional. Muchos de estos segmentos están adoptando la tecnología digital a pasos agigantados. Ron es un experto en transformar estas tendencias en estrategias de mercado aplicables a partir del estudio de la industria y las previsiones. Además, escribe con regularidad para revistas especializadas y participa en eventos del sector sobre segmentos emergentes del campo de las artes gráficas.

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha buscado maneras de embellecer el entorno y enriquecer su vida con la ayuda de la decoración. Las personas han usado jeroglíficos decorativos, pinturas y palabras escritas en blanco y negro o color para ilustrar su estilo de vida o bien con un propósito funcional. (Por ejemplo, el color verde significa «adelante».) Innovadores de todo el mundo buscan siempre maneras de colocar materiales decorativos y funcionales en los objetos y las superficies de nuestro día a día. Algunos de estos diseños están concebidos para transmitir un mensaje, mientras que otros están pensados para crear un efecto visual impactante o mejorar su utilidad. Todo empezó con la xilografía en papel y tejidos, hasta que llegó la invención que lo cambió todo en 1440: la imprenta con tipos móviles de Gutenberg.

Desde que Gutenberg revolucionó la impresión hace 575 años, este proceso de fabricación se ha desarrollado hasta convertirse en una técnica de deposición precisa de colorantes o materiales para numerosas aplicaciones gráficas e industriales. Las tecnologías de artes gráficas han evolucionado para producir contenido impreso que se usa para compartir información, hacer publicidad, educar e imprimir diversos documentos de uso común. Por su parte, la impresión industrial sirve para embellecer numerosas superficies de nuestro día a día, como envases de productos o elementos decorativos, o para producir materiales funcionales para la industria electrónica, por ejemplo. Las aplicaciones de impresión industrial se han producido tradicionalmente con diversas técnicas de impresión analógica, como el offset, el huecograbado, la flexografía y la serigrafía. La gama de aplicaciones es enorme, desde tejidos hasta cerámica, pasando por suelos, laminados, vidrio, madera, interruptores de membrana, componentes electrónicos impresos, envases e incluso materiales biomédicos.

Efectos de la personalización masiva

El motor de estos avances fue la necesidad de producir en serie elementos impresos como los libros o los bienes de consumo envasados que las grandes marcas comercializan a gran escala. Artículos como las prendas de ropa, los laminados decorativos, los azulejos cerámicos y los envases de productos llegaron a los consumidores gracias a los procesos y las tecnologías de producción masiva. Pese a que la fabricación en masa disminuye el precio unitario, requiere una gran inversión en capacidad productiva, así como una cadena de suministro adecuada para gestionar la entrada y salida de materiales y bienes.

Según nuestros cálculos, la producción masiva mundial de productos decorativos representa menos de medio billón de dólares en artículos fabricados.

Sin embargo, el deseo cada vez mayor de personalizar lo que nos rodea, junto con las innovaciones incesantes en los ámbitos de las ciencias de los materiales y la tecnología de deposición digital de materiales, es uno de los factores principales que impulsan la transición de la producción masiva a la personalización en masa. Esta transición ofrece tanto a consumidores como a responsables de compras los medios para personalizar el entorno con imágenes de marca o superficies decorativas que reflejen su gusto y sensibilidad visual. Hoy en día, las impresiones digitales se usan cada vez más para hacer posible la personalización masiva, al tiempo que proporcionan otras ventajas, como la eficacia operativa de la producción y la reducción de los efectos sobre el medio ambiente.

Impresión industrial en la era digital

Hace una generación, la impresión digital apareció con una serie de tecnologías que permitían adoptar nuevos procesos de producción integrados y personalizar productos. Aunque estos primeros avances eran prometedores, a menudo resultaban caros y no proporcionaban una calidad aceptable para el usuario final. Una de estas tecnologías primerizas era la impresión por inyección de tinta. Durante muchos años, los equipos de impresión por inyección de tinta, como las tecnologías de gota a demanda y de inyección de tinta continua, se las vieron y se las desearon para penetrar en los mercados, ya que eran caras, tenían problemas de fiabilidad y ofrecían un abanico limitado de materiales y tintas. Estos factores restringían la gama de aplicaciones que podían producirse.

En las últimas dos décadas, avances tecnológicos en los materiales y los cabezales de impresión han permitido sacar al mercado varios productos que han transformado la dinámica del sector para permitir la personalización masiva de productos gráficos mediante la tecnología de inyección de tinta. Además, estos cambios ahora están llegando a la producción industrial. En esencia, estas soluciones por inyección de tinta permiten a los fabricantes producir artículos de calidad y al mismo tiempo beneficiarse de las ventajas operativas de la impresión digital.

No obstante, por muy importante que sea la eficacia operativa, es solo uno de los factores que potencia el crecimiento en el mercado. La capacidad de fabricar series cortas de productos de manera rentable está democratizando el proceso creativo. En un mercado en que la impresión necesita menos preparación y los inventarios se están reduciendo de manera considerable, las marcas y los diseñadores tienen libertad para probar nuevos productos, materiales y tecnologías de fabricación que no necesitan una inversión tan elevada como los productos fabricados de forma masiva. Con el impulso de internet, estos productos generan demanda de una serie de aplicaciones que antes no estaban al alcance de los consumidores y las empresas que venden a otras empresas. Estas oportunidades, generadas por el mercado y complementadas por las ventajas operativas, pueden potenciar el crecimiento rentable de empresas pequeñas y grandes.

Panorama industrial

La tecnología de impresión abarca un abanico amplio de sectores, como la comunicación gráfica, los envases, la impresión decorativa y la impresión funcional. Estos mercados tienen en común la necesidad de depositar una serie de materiales, como aglomerantes de tinta y sustancias funcionales, en diversos tipos de superficies, como hojas de papel u objetos impresos en 3D. Es habitual que las tecnologías salten de un mercado a otro. Así, una tecnología desarrollada en un principio para un segmento concreto empieza a usarse en otro y se modifica para adaptarse a los requisitos específicos de éste. Aunque la revolución digital ha seguido varios caminos, de momento el más habitual es el de la comunicación gráfica. En este segmento, la impresión digital a demanda está bien asentada, con más de mil millones de impresiones A4 al año. El uso de la tecnología ahora está extendiéndose a segmentos industriales como el envasado, la impresión decorativa y la impresión funcional.

Para conocer mejor las tendencias que afectan a los distintos segmentos, veamos una breve descripción de los mismos y algunos ejemplos que ilustran la gama de soluciones disponibles.

Packaging

Xaar-010El sector de los envases y embalajes es una industria gigante con unos ingresos relacionados de 368 mil millones de euros en todo el mundo según estudios sectoriales de 2014 de InfoTrends. Las aplicaciones van desde sencillas cajas de cartón ondulado marrones hasta etiquetas galardonadas para productos de gama alta. En los últimos años, se han desarrollado mucho las soluciones de impresión digital en color electrofotográficas y de inyección de tinta. Éstas representaron un volumen de producción de alrededor de mil millones de metros cuadrados en 2014, que se prevé que alcance los dos millones de metros cuadrados en 2019, lo que supone una tasa de crecimiento compuesto anual del 23%. Gracias a la nueva generación de impresoras por inyección de tinta, el mercado ahora abarca las cajas plegables, los envases flexibles, el cartón ondulado y la impresión directa sobre envases. Estos equipos no solo sirven para producir pruebas, sino que forman parte de líneas de producción totalmente integradas. Existen proveedores importantes que ofrecen soluciones para producir material de caras para cartón ondulado o imprimir cajas y expositores de cartón ondulado en formato plano, con velocidades que superan los 200 m/min.

La impresión directa sobre envases es otro ejemplo de tecnología emergente en la que las artes gráficas, la innovación y los proveedores se dan la mano para atender ‒como nunca hasta ahora‒ la demanda de impresión personalizada. Pensemos por ejemplo en una conocida marca de cerveza que ofrece botellas personalizadas con impresión digital y vinculadas a una campaña de realidad aumentada. No es que sea un concepto completamente nuevo, salvo por el hecho de que se trata de una gran empresa que puede realizarlo a escala industrial. 

Impresión decorativa

La impresión decorativa es un segmento de mercado grandioso con aplicaciones que están aprovechando las ventajas de la impresión digital. Además, su gran volumen de producción digital ‒en torno a los nueve mil millones de metros cuadrados‒ está aumentando a pasos agigantados. Aunque en este segmento haya muchas más aplicaciones, en este artículo nos centraremos en la cerámica, los tejidos, los laminados y la madera, la decoración de paredes y el vidrio, que son las que lideran la transición digital.

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Cerámica

El mercado de los azulejos cerámicos es enorme: según un informe de InfoTile, en 2014 se produjeron más de doce mil millones de metros cuadrados de azulejos en todo el mundo. En este segmento, tradicionalmente se han utilizado prensas rotativas para imprimir tintas decorativas sobre los azulejos antes de cocerlos, lo que permitía obtener un producto rentable que podía competir con la permanencia de la piedra natural. No obstante, el uso de cilindros de impresión rotativos tiene inconvenientes: la repetición de motivos es limitada y los cambios resultan muy caros. Como la impresión digital acorta muchísimo el ciclo de comercialización, permite los cambios de diseño y reduce la necesidad de preparación, ya domina la mayor parte de la producción de azulejos de Europa y está expandiéndose rápidamente en China. Además, la tecnología digital permite llevar a cabo impresión dimensional en fases posteriores de cocido para agregar textura a la capa decorativa.

Tejidos

La impresión textil es un mercado muy grande con una larga tradición en países como Italia, Turquía, India, Japón, Corea y China. Los tejidos impresos representaron un volumen de más de 35 mil millones de metros cuadrados en 2014 según el informe «Digital Textile Forecast» de InfoTrends. Esta cifra corresponde a la producción con máquinas serigráficas o prensas rotativas, pero el uso de impresoras digitales está creciendo a gran velocidad. Esta industria única lleva creando diseños deslumbrantes desde que se usaron las primeras matrices de madera grabada para estampar tejidos. Se ha progresado mucho desde entonces, y hoy en día la tecnología predominante para producir tejidos a gran escala es la serigrafía rotativa. Ahora que pueden usarse tintas especiales con una gama amplia de fibras tanto naturales como sintéticas, es posible crear productos rentables con colores brillantes y diseños llamativos.

La necesidad cada vez mayor de mejorar la eficacia operativa y el deseo de ofrecer diseños innovadores a los clientes son dos de los factores principales que han marcado la evolución de este mercado. Desde principios de la década de 1990, los proveedores de soluciones de inyección de tinta han intentado conseguir que esta tecnología se adaptara a las necesidades de los fabricantes textiles. En estos últimos años, la impresión por inyección de tinta se ha expandido rápidamente en empresas grandes y pequeñas del sector textil. Se prevé que la impresión digital textil alcance una tasa de crecimiento compuesto anual de más del 30% ‒más de 3.200 millones de metros cuadrados‒ en 2019 según el informe «Digital Textile Forecast» de InfoTrends. Este crecimiento tan rápido se debe a la reducción de la necesidad de preparación, la disminución de costes de la producción respetuosa con el medio ambiente y la democratización de los diseños, que permiten a las marcas penetrar en mercados nuevos con rapidez y eficacia.

Madera y laminados

Los sectores de la construcción y el mobiliario llevan décadas utilizando papeles y laminados impresos con fines decorativos. Con un abanico amplísimo de diseños que imitan la madera natural, la piedra y otros patrones gráficos, los laminados son una alternativa económica a los materiales naturales. En algunos casos, incluso, se prefiere el laminado porque dura más. El proceso es el siguiente: se imprimen papeles decorativos con prensas de huecograbado y luego se convierten en laminados mediante varios procesos. Esta industria produce digitalmente más de 300 millones de metros cuadrados al año según el informe «Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace» de InfoTrends de 2014. La presión para producir laminados personalizados o en tiradas cortas está incrementando la demanda de equipos de gama media e industriales capaces de imprimir volúmenes equiparables a los de las prensas de huecograbado tradicionales.

Muchos proveedores importantes de laminados y papel decorativo (como Schattdecor, WilsonArt o Formica) ahora ofrecen productos que dan respuesta a la demanda de mayor personalización y libertad de diseño. Esta tendencia llega tras muchos años de producir con mucho éxito suelos de laminado y molduras decorativas para el sector de la construcción. Siguiendo la estela de las tecnologías de impresión de laminados, han aparecido otras soluciones de impresión directa en diversos soportes, como la fibra de madera de densidad media (MDF), el contrachapado o la madera natural. Estos materiales, que no necesitan contracolarse, sirven para añadir una superficie decorativa a diversas aplicaciones domésticas y comerciales.

Decoración de paredes

Las personas han decorado las paredes de sus hogares desde que en la antigua China se usaba para embellecer las estancias de los palacios. En 1481, el rey Luis XI de Francia encargó papel pintado para sus aposentos reales. El artista Jean Bourdichon pintó cincuenta rollos de papel con ángeles sobre un fondo azul porque el rey Luis cambiaba de castillo con frecuencia. La decoración de paredes ha evolucionado mucho y hoy en día es un elemento habitual del interiorismo de muchos domicilios y edificios comerciales. Para producirlo, se han usado diversas técnicas, como la impresión planográfica, el offset, la flexografía y el huecograbado. El sector produce unos 52 millones de metros cuadrados al año según el informe «Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace» de InfoTrends de 2014.

Por su parte, los sistemas de impresión digital en gran formato han dado lugar a numerosas soluciones innovadoras de comunicación gráfica en diversos sectores, que con el tiempo también han penetrado en el segmento de la decoración de paredes. Otro elemento destacable es la tinta de impresión digital (p. ej., la tinta de látex y la tinta UV flexible), cuyos avances ya permiten imprimir sobre soportes estándares que cumplen las normativas de salud pública y seguridad. Aplicaciones como murales y rollos de papel pintado con los mejores gráficos son cada vez más comunes y hay numerosos proveedores.

Vidrio

El vidrio decorativo ha adornado nuestras ciudades durante siglos en catedrales, palacios y otros edificios públicos y privados. Las aplicaciones del vidrio van desde vidrieras emplomadas hasta cristales serigrafiados, para promocionar una marca, fomentar la expresión artística o servir de rótulo. El mercado del vidrio plano, que factura más de 64.000 millones de euros al año, está comenzando a adoptar la impresión digital para expandirse. Gracias al desarrollo de cabezales de impresión por inyección de tinta que pueden imprimir tintas cerámicas sobre vidrio, varios sectores están usando la impresión digital para producir vidrio decorativo duradero en aplicaciones arquitectónicas e industriales.

Impresión funcional

En la impresión funcional, a una superficie se le imprime tinta u otro material para darle una función. Se usan tecnologías piezoeléctricas o de gota continua para hacer posible la deposición de diversas clases de material. Las aplicaciones incluyen interruptores de membrana, componentes electrónicos impresos, impresión 3D y otras innovaciones de tamaño diminuto como las nanopartículas, que se están expandiendo en los ámbitos farmacéutico y biomédico. Veamos algunos de los avances que se están llevando a cabo en estas aplicaciones. En este sentido, existen varias tecnologías de deposición muy interesantes, pero pertenecen a ámbitos muy especializados dentro del campo de la biología.

Interruptores de membrana

Según la American Society for Testing and Materials (ASTM), un interruptor de membrana es «un interruptor en el que al menos un contacto está colocado sobre un soporte flexible, o compuesto de un material como éste». Los soportes flexibles suelen imprimirse sobre tereftalato de polietileno, que se usa como material portador. Los interruptores de membrana son de uso habitual en electrodomésticos, instrumental médico, videojuegos, teléfonos móviles y juguetes.

Las tecnologías de impresión se usan habitualmente para producir la capa gráfica, así como parte de los circuitos en los que se emplean tintas conductivas. Los avances en la tecnología de impresión digital UV ‒como las tintas flexibles y el secado por leds (diodos emisores de luz)‒ están ampliando el abanico de aplicaciones de los interruptores de membrana y los materiales portadores, que ahora incluyen soportes flexibles que pueden secarse con menos energía y calor. En algunas aplicaciones de gran volumen, la tecnología de secado por haz de electrones permite depositar y secar materiales delicados. En todos estos casos, la impresión personalizada y en tiradas cortas puede ocupar el lugar de la serigrafía y la flexografía.

Impresión en 3D

La industria de la impresión tridimensional es un sector enorme con muchas tecnologías, aplicaciones, materiales, precios y soluciones. Entre las tecnologías de impresión 3D actuales, se hallan la inyección de aglutinante, el procesamiento digital de la luz, la fusión por haz de electrones, la fabricación de filamentos fundidos, la inyección de material, el laminado por deposición selectiva, la sinterización selectiva por láser y la estereolitografía. Todas tienen sus pros y sus contras, y es probable que esta lista siga creciendo, ya que cada vez son más los proveedores que entran en este sector. El mercado se divide en tres categorías de productos: industrial, profesional y personal. Algunas aplicaciones habituales de las impresoras 3D son los prototipos, los moldes, los troqueles y también objetos listos para usarse. Casi todas las industrias utilizan estas aplicaciones para producir objetos, que van desde los productos diminutos para investigación hasta piezas de aviones. El sector está evolucionando con rapidez y no pasa un día sin que nos cuenten un nuevo avance que hace posible otra aplicación interesante. El atractivo de la impresión 3D está en sus ventajas: pocas mermas, ciclo de comercialización corto y posibilidad de producir diseños propios.

Electrónica impresa

En la electrónica impresa, se emplean técnicas de impresión tradicional para producir dispositivos eléctricos en diversos soportes. Los circuitos eléctricos se han impreso mediante serigrafía, flexografía, huecograbado y litografía offset durante muchos años, y con inyección de tinta también desde hace unos años. Las tintas, funcionales desde el punto de vista eléctrico, se depositan en el soporte para crear dispositivos activos o pasivos, como resistencias o transistores de película delgada. La electrónica impresa se emplea en pantallas flexibles, etiquetas inteligentes, pósters decorativos/animados y ropa deportiva.

Un ejemplo en el que la tecnología digital se está postulando como alternativa a soluciones más complejas y caras es la creación de componentes de pantallas con leds orgánicos (OLED).

La impresión digital de pantallas está a la vanguardia de la innovación. No obstante, la deposición digital de materiales funcionales lleva desarrollándose desde principios de la década de 1990 y hoy en día se emplea en varias aplicaciones, como las etiquetas RFID (identificación por radiofrecuencia), los tejidos inteligentes y muchos otros elementos eléctricos impresos. Con todo, técnicas de impresión tradicional como la flexografía y la fotolitografía aún se usan para producir grandes volúmenes de componentes eléctricos impresos. Por lo tanto, es un sector con muchas posibilidades de crecimiento para los proveedores de impresión especializados.

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