Con el crecimiento del mercado de lectura entre padres e hijos, los padres están volviéndose cada vez más exigentes respecto a la calidad del encuadernado y la creatividad visual. El troquelado y el modelado tridimensional se han convertido en las formas principales para captar el interés de los jóvenes lectores. La calidad y velocidad del troquelado son muy importantes para las empresas, ya que afectan la velocidad de producción y la competitividad en el mercado. Máquinas grandes de troquelado son los equipos más importantes en este campo. Se utilizan para fabricar una amplia variedad de productos, incluyendo libros infantiles, libros comunes, tarjetas, tarjetas inteligentes, tarjetas de juego, y así sucesivamente. También cuentan con tres grandes ventajas que ayudan a superar el cuello de botella tradicional del troquelado y hacen que la producción sea más eficiente: un sistema de alimentación preciso, un dispositivo de recolección automático y una función de eliminación de residuos en tiempo real. Shenzhen, China, es una de las principales zonas de producción mundial para la fabricación de equipos de impresión. Tras más de 20 años de acumulación técnica, la empresa ha vendido máquinas grandes de troquelado a mercados como Europa, Estados Unidos y el sudeste asiático. Su optimización dirigida de parámetros de rendimiento es más adecuada para las necesidades de producción diversificadas, de pequeños lotes y múltiples series de libros infantiles. Este artículo desmontará sistemáticamente la lógica fundamental de las máquinas grandes de troquelado mediante el análisis de las dificultades técnicas del troquelado para libros infantiles, el establecimiento de la lógica de configuración de parámetros clave y el análisis de casos reales, con el fin de mejorar la eficiencia de producción y ofrecer orientación técnica práctica a los profesionales del sector.
El troquelado de libros infantiles es diferente del corte de libros y publicaciones periódicas comunes con troqueles estándar. Existen tres problemas técnicos principales que afectan directamente la eficiencia de producción y la tasa de aprobación de los productos terminados. Estos problemas son causados por el público objetivo y los requisitos de diseño. Primero, la estructura de formas especiales requiere un grado de precisión muy alto. Las formas especiales de los libros infantiles, como esquinas redondeadas, arcos, figuras de animales y recortes de escenas, deben garantizar que los bordes sean suaves y libres de rebabas (para evitar rasguños en las manos de los niños). También es necesario asegurar que el error de tamaño de un mismo lote de libros se controle dentro de ±0,1 mm, especialmente en la parte de ensamblaje de los libros pop-up, donde una mínima desviación en la precisión puede provocar fallos de montaje. En segundo lugar, la compatibilidad de materiales es muy compleja, desde papel couché fino de 80 g para páginas interiores hasta cartulina de tapa de 200 g o cartón couché de 350 g, e incluso el uso combinado de materiales especiales como papel táctil y papel fluorescente. Esto significa que el equipo de troquelado debe ser capaz de adaptarse a la resistencia a la tracción y a las características de corte de diferentes materiales. Tercero, la estabilidad en la producción masiva no es suficiente. Debido al envejecimiento del mecanismo de alimentación de papel y a la transmisión desigual de presión, las máquinas troqueladoras tradicionales de pequeño y mediano tamaño suelen provocar un aumento en la tasa de desperdicio. Especialmente en producciones masivas con una salida diaria superior a 10.000 hojas, aumenta el número de paradas.
Al desarrollar nuevas tecnologías centrales y optimizar la estructura, la máquina troqueladora de gran tamaño ha resuelto los problemas industriales mencionados anteriormente. El equipo adopta un sistema servo automático de alta frecuencia de 7,5 kW y está equipado con un sensor de posicionamiento fotoeléctrico importado para formar un control en bucle cerrado, logrando una precisión de alimentación de ±0,01 mm. El mecanismo de punzonado utiliza un bastidor rígido fundido de una sola pieza, lo que evita el movimiento del bastidor al trabajar a alta velocidad y garantiza que los bordes del troquelado de formas especiales sean lisos y libres de rebabas. Al mismo tiempo, proporciona al producto terminado un corte uniforme y una textura única, haciendo que el libro se vea más elegante. Para resolver el problema de adaptación a diversos materiales, su solución integral personalizada integrada permite ajustar parámetros como la separación entre moldes de corte y la profundidad de punzonado mediante el sistema táctil, según las características físicas de cada material. Esto significa que puede satisfacer las necesidades de punzonado en diferentes campos, como libros infantiles y papel filtro industrial. Puede lograr verdaderamente múltiples usos en una sola máquina, cambio rápido de parámetros y satisfacer las necesidades de producción de lotes pequeños y variedades múltiples. Miles de empresas productoras en todo el mundo han probado y verificado el equipo, y el sistema técnico maduro permite que el equipo funcione continuamente durante 24 horas bajo carga pesada. El cuerpo está fabricado en material de aleación sólida y equipado con un sistema de lubricación automática. La tasa media anual de fallos es inferior al 3%.
El ajuste de parámetros es la parte más importante para realizar el máquina grande de troquelado obtenga el mejor rendimiento. Para evitar la pérdida de eficiencia causada por la depuración ciega, se debe establecer un sistema lógico científico de "características del material-forma de troquelado-coincidencia de parámetros". La configuración de presión debe basarse en la idea de "paso a paso". Lo fundamental es asegurar que el grosor y el gradiente de densidad del papel sean adecuados. Por ejemplo, la presión del papel convencional para páginas interiores de libros infantiles finos (80-120 g) debe mantenerse entre 8 y 10 MPa. Este rango de presión garantiza que el corte sea plano y no dañe la fibra del papel; la tapa de cartón grueso (300-400 g) necesita aumentar la presión hasta 12-15 MPa debido a la alta densidad del material, y debe cooperar con el dispositivo de precalentamiento para ablandar la fibra del cartón y reducir la resistencia al punzonado; el material laminado requiere un aumento de presión del 10%-15% sobre el valor base debido a la diferencia en la fuerza de adhesión entre la capa superficial laminada y el papel, y debe asegurar una presión uniforme en el diseño mediante el aumento o disminución local del papel de forro (por ejemplo, añadiendo un papel de forro de 0,1 mm en la unión laminada) para evitar problemas de corte excesivo local o aplastamiento del papel.
La configuración de velocidad debe cambiarse según la complejidad del troquelado y el tipo de material. El máquina grande de troquelado adopta un sistema servo de 7,5 kW, que puede realizar una regulación continua de velocidad de 0-4500 hojas/hora. Esto significa que puede obtener la velocidad exacta que necesite según diferentes situaciones de producción. Para el troquelado de páginas interiores rectangulares normales sin indentación, se puede establecer el modo de alta velocidad entre 3.000 y 3.500 hojas por hora. La plataforma de trabajo de formato súper grande (algunos modelos pueden alcanzar 1300×960 mm) puede procesar múltiples diseños a la vez, reduciendo así el número de cambios de plancha. Para formas especiales y plegado fino (como la parte plegable de un libro pop-up), la velocidad debe reducirse a entre 2.000 y 2.500 hojas por hora para garantizar que la profundidad del plegado sea uniforme y constante, evitando roturas durante el plegado. Para el troquelado de tarjetas multipágina (por ejemplo, tarjetas de juego adjuntas a libros), la eficiencia máxima puede aumentar hasta 4.000 hojas por hora, y la producción por turno puede alcanzar las 32.000 hojas. Es muy importante asegurar que la presión de la cuchilla sea de al menos 3 mm en el radio de las esquinas redondeadas y que el área hueca sea al menos del 10%.
Un fabricante europeo de libros ilustrados en tapa dura de tamaño mediano (con una capacidad de producción anual de 5 millones de ejemplares) ha enfrentado durante mucho tiempo tres grandes problemas de producción: primero, la tasa de desperdicio en el troquelado de cubiertas de formas especiales es tan alta como el 8 %, y solo la pérdida de material supera los 120.000 euros al año; segundo, el estampado en caliente y el troquelado se realizan en dos procesos separados, requiriendo configurar tres trabajadores adicionales para la transferencia, y la superficie es propensa a arañazos en las etapas intermedias; tercero, los productos terminados requieren clasificación manual, necesitándose 6 trabajadores por turno, con una eficiencia de clasificación de solo 800 ejemplares/hora. A principios de 2024, la empresa adoptó una solución integral a gran escala de una máquina troqueladora personalizada por una empresa de equipos de Shenzhen, lo que aumentó la eficiencia de producción en un 40 %, redujo la tasa de desechos al 1,5 % y disminuyó el costo laboral por turno en un 50 %, logrando un período de retorno de la inversión de solo 11 meses. La idea principal detrás del diseño del esquema tiene una gran relevancia referencial para las empresas de libros infantiles.
Según el tamaño de la portada del libro ilustrado del cliente (320×240 mm), el esquema seleccionó una máquina troqueladora de gran formato con un tamaño de 1300×960 mm. La máquina puede troquelar hojas individuales en formato cuádruple (las máquinas tradicionales solo pueden troquelar en doble formato), lo que mejora la producción por unidad de tiempo. La máquina está equipada con troqueles de acero de tungsteno, que se pueden personalizar según la forma única de los libros infantiles (el ángulo de la cuchilla adopta un diseño de transición en arco circular), y cuenta con un sistema servo de alimentación de 7,5 kW. Para la forma especial de león de la portada del álbum laminado de 350 g, se predetermina una combinación de parámetros de 14 MPa de presión y 2200 hojas/hora de velocidad, y la posición de alimentación se calibra en tiempo real mediante un sensor fotoeléctrico de posicionamiento, asegurando que el error dimensional de cada lote de productos se controle dentro de ±0,08 mm, logrando un troquelado sin rebabas. El equipo dispone de un módulo de estampado en caliente de alta precisión y una unidad independiente de control de temperatura, capaz de controlar la temperatura de estampado por zonas. Los procesos de estampado en caliente y troquelado, anteriormente separados, ahora se combinan en uno solo, reduciendo el tiempo intermedio de transferencia. La avanzada tecnología de conmutación del equipo garantiza tiempos reducidos de cambio y ajuste entre ambos procesos.
Esta solución aprovecha plenamente las ventajas de automatización de las grandes máquinas troqueladoras. Cuenta con un sistema inteligente de clasificación y clasificación automática, así como un dispositivo de recogida de papel de producto terminado con doble modo. En respuesta a los requisitos de continuidad de los números de página de las páginas interiores, se adopta un modo de recogida secuencial en cadena y un conteo fotoeléctrico para garantizar que los números de página de cada pila no se mezclen. Para diferentes formas de dibujos animados en la portada, se adopta un modo de clasificación por reconocimiento visual que los separa y almacena automáticamente. La eficiencia de clasificación aumenta hasta 2000 hojas/hora. El equipo incorpora un sistema de eliminación de residuos por presión negativa, que puede succionar en tiempo real el material sobrante generado durante el troquelado y enviarlo a la caja de recogida. También dispone de una función de alarma automática que avisa al usuario para limpiarla cuando la caja está llena, reduciendo así el tiempo de limpieza tras la parada. Esta solución refleja la principal ventaja de la personalización integrada. La empresa del equipo personalizó la colocación del equipo y el flujo de materiales para adaptarse a la disposición en forma de L de la tienda del cliente, permitiendo así una conexión perfecta entre la prensa delantera y la encuadernadora trasera. La distancia de transporte de los materiales se ha reducido en un 60 %. Hasta octubre de 2024, el equipo ha estado funcionando ininterrumpidamente durante nueve meses, con un uso intensivo de 20 horas diarias. Solo se produjeron dos fallos menores.
En resumen, las cinco formas principales en que máquinas grandes de troquelado están optimizados para ser más adecuados para el troquelado de libros infantiles y se pueden resumir de la siguiente manera: Primero, el sistema de configuración precisa de parámetros basado en las características del material puede reducir la tasa de desperdicio mediante la combinación dinámica de presión y velocidad. Segundo, el diseño integrado del proceso combina operaciones relacionadas, como el estampado en caliente, para reducir las pérdidas por circulación intermedia. Tercero, la adaptabilidad a múltiples materiales con una máquina multifuncional satisface las necesidades de una producción diversificada. Cuarto, la optimización del postprocesamiento mediante clasificación automática y recogida personalizada mejora el nivel de automatización del proceso. Quinto, el control de alta precisión basado en el sistema servo de alta frecuencia garantiza la estabilidad en la producción masiva. La ventaja competitiva principal de las empresas fabricantes de equipos en Shenzhen no radica solo en las ventajas del rendimiento del producto, sino también en la investigación profunda sobre los mercados extranjeros. Por ejemplo, analizan los estilos de diseño de libros infantiles en distintas regiones (como la preferencia europea por diseños complejos con huecos y la preferencia del sudeste asiático por cartón grueso) para proponer esquemas personalizados de configuración de equipos. Para clientes fuera de Estados Unidos, la empresa ha establecido un equipo de soporte técnico las 24 horas y está equipado con un sistema de diagnóstico remoto de fallos para ayudar a resolver problemas posventa. Las dos garantías de tecnología y servicio han convertido a las máquinas troqueladoras Dahe en la herramienta principal para que los fabricantes globales de libros infantiles mejoren su productividad. También les proporciona un medio para replicar tecnología.
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