Com o crescimento do mercado de leitura entre pais e filhos, os pais estão se tornando cada vez mais exigentes quanto à qualidade da encadernação e à criatividade visual. O corte a matriz e a modelagem tridimensional tornaram-se as principais formas de atrair o interesse dos jovens leitores. A qualidade e a velocidade do corte a matriz são muito importantes para as empresas, pois afetam a velocidade de produção e a competitividade no mercado. Grandes máquinas de corte a matriz são os equipamentos mais importantes neste campo. São utilizados para fabricar uma grande variedade de produtos, incluindo livros infantis, livros comuns, cartões, cartões inteligentes, cartas de jogos e assim por diante. Também possuem três grandes vantagens que ajudam a superar o gargalo tradicional do corte e tornam a produção mais eficiente: um sistema de alimentação preciso, um dispositivo de coleta automático e uma função de remoção de resíduos em tempo real. Shenzhen, na China, é uma das principais áreas de produção de fabricação de equipamentos de impressão no mundo. Após mais de 20 anos de acumulação técnica, a empresa vendeu máquinas grandes de corte para mercados como Europa, Estados Unidos e Sudeste Asiático. A sua otimização direcionada dos parâmetros de desempenho é mais adequada às necessidades de produção diversificadas, de pequenos lotes e múltiplos lotes de livros infantis. Este artigo irá sistematicamente desconstruir a lógica fundamental das máquinas grandes de corte por meio da análise das dificuldades técnicas do processo de corte para livros infantis, do estabelecimento da lógica de definição dos parâmetros principais e da análise de casos reais, com o objetivo de melhorar a eficiência da produção e fornecer orientações técnicas práticas aos profissionais do setor.
O corte de livros infantis difere do corte de livros e revistas comuns com cortadores padrão. Existem três principais problemas técnicos que afetam diretamente a eficiência da produção e a taxa de aprovação dos produtos acabados. Esses problemas são causados pelo público-alvo e pelos requisitos de design. Primeiro, a estrutura em formas especiais exige um grau muito alto de precisão. As formas especiais dos livros infantis, como cantos arredondados, arcos, formatos de animais e recortes de cenários, precisam garantir que as bordas sejam lisas e isentas de rebarbas (para evitar ferir as mãos das crianças). Também é necessário garantir que o erro dimensional dos livros do mesmo lote seja controlado dentro de ±0,1 mm, especialmente na parte de encaixe dos livros pop-up, em que qualquer pequeno desvio de precisão pode levar à falha na montagem. Em segundo lugar, a compatibilidade de materiais é muito complexa, variando desde papel couché fino de 80 g para páginas internas até papel cartão de capa de 200 g e papelão couché de 350 g, chegando inclusive ao uso misto de materiais especiais, como papel texturizado e papel fluorescente. Isso significa que o equipamento de corte precisa ser capaz de adequar-se à resistência à tração e às características de corte de diferentes materiais. Terceiro, a estabilidade na produção em massa não é suficiente. Devido ao envelhecimento do mecanismo de alimentação de papel e à transmissão irregular de pressão, as máquinas convencionais de corte de pequeno e médio porte frequentemente provocam aumento na taxa de refugo. Especialmente na produção em massa com saída diária superior a 10.000 folhas, o número de paradas aumenta.
Ao desenvolver novas tecnologias principais e otimizar a estrutura, a máquina de corte grande resolveu os problemas industriais mencionados acima. O equipamento adota um sistema servo automático de alta frequência de 7,5 kW e é equipado com um sensor de posicionamento fotoelétrico importado, formando um controle em malha fechada, com precisão de alimentação de ±0,01 mm. O mecanismo de perfuração utiliza uma estrutura rígida fundida de uma só vez, o que evita a vibração da estrutura ao operar em alta velocidade e garante bordas lisas e sem rebarbas nos cortes especiais. Ao mesmo tempo, proporciona ao produto acabado um corte uniforme e uma textura única, tornando o livro mais sofisticado. Para resolver o problema de adaptação a diversos materiais, sua solução integrada e personalizada pode ajustar parâmetros como a folga entre os moldes de corte e a profundidade de perfuração por meio do sistema touch, de acordo com as características físicas de cada material. Isso significa que pode atender às necessidades de perfuração em diferentes áreas, como livros infantis e papel filtro industrial. Pode realmente alcançar múltiplas funções em uma única máquina, troca rápida de parâmetros e atender às necessidades de produção de pequenos lotes e grande variedade. Milhares de empresas produtivas em todo o mundo já testaram e verificaram o equipamento, e o sistema técnico maduro permite que o equipamento opere continuamente por 24 horas sob carga pesada. O corpo é feito de material de liga sólida e vem equipado com um sistema de lubrificação automática. A taxa média anual de falhas é inferior a 3%.
A configuração de parâmetros é a parte mais importante para fazer o máquina grande de corte a matriz obtenha o melhor desempenho. Para evitar a perda de eficiência causada por depuração cega, deve-se estabelecer um sistema lógico científico de "características do material-forma de corte-matching de parâmetros". O ajuste da pressão deve ser baseado na ideia de "passo a passo". O essencial é garantir que a espessura e o gradiente de densidade do papel sejam adequados. Por exemplo, a pressão para o papel convencional fino das páginas internas de livros infantis (80-120 g) deve ser mantida entre 8 e 10 MPa. Essa faixa de pressão garante que o corte seja plano e não danifique a fibra do papel; a capa em cartão grosso (300-400 g) precisa aumentar a pressão para 12-15 MPa devido à alta densidade do material, além de contar com o dispositivo de pré-aquecimento para amolecer a fibra do cartão e reduzir a resistência ao perfuramento; o material laminado necessita de um aumento de pressão de 10%-15% em relação ao valor básico, devido à diferença na força de ligação entre a camada laminada superficial e o papel, e deve-se garantir a pressão uniforme no layout mediante o aumento ou redução local do papel intercalar (como adicionar papel intercalar de 0,1 mm na junção laminada), evitando assim problemas de corte excessivo localizado ou esmagamento do papel.
A configuração de velocidade precisa ser alterada de acordo com a complexidade do corte e o tipo de material. O máquina grande de corte a matriz adota um sistema servo de 7,5 kW, que pode realizar regulação contínua de velocidade de 0-4500 folhas/hora. Isso significa que você pode obter a velocidade exata necessária de acordo com diferentes situações de produção. Para corte-die de páginas internas retangulares comuns sem entalhes, o modo de alta velocidade pode ser ajustado entre 3.000 e 3.500 folhas por hora. A bancada de trabalho em formato supergrande (alguns modelos podem atingir 1300×960 mm) permite processar vários layouts ao mesmo tempo, reduzindo o número de trocas de placas. Para formatos especiais e dobração fina (como a parte dobrável de um livro pop-up), a velocidade deve ser reduzida para 2.000 a 2.500 folhas/hora, garantindo que a profundidade da dobração seja uniforme e consistente, evitando rupturas durante a dobragem. Para corte-die de cartões com múltiplas páginas (como cartas de jogos anexadas a livros), a eficiência máxima pode ser aumentada para 4.000 folhas/hora, e a produção por turno pode alcançar 32.000 folhas. É muito importante garantir que a pressão da faca seja de pelo menos 3 mm no raio dos cantos arredondados e que a área vazada seja de pelo menos 10%.
Um fabricante europeu de livros ilustrados capa dura de médio porte (com uma capacidade anual de produção de 5 milhões de cópias) enfrenta há muito tempo três grandes problemas de produção: primeiro, a taxa de desperdício no corte de formas especiais das capas chega a 8%, e somente a perda de material ultrapassa 120.000 euros por ano; segundo, o estampagem a quente e o corte são realizados em dois processos distintos, exigindo a alocação de três trabalhadores adicionais para transferência, além de apresentar grande suscetibilidade a arranhões nas etapas intermediárias; terceiro, os produtos acabados precisam ser classificados manualmente, exigindo seis operários por turno, com eficiência de classificação de apenas 800 cópias/hora. No início de 2024, a empresa adotou uma solução integral baseada em uma máquina de grande escala de corte desenvolvida sob medida por uma empresa de equipamentos de Shenzhen, o que aumentou a eficiência produtiva em 40%, reduziu a taxa de refugo para 1,5% e diminuiu o custo de mão de obra por turno em 50%, alcançando um ciclo de retorno do investimento de apenas 11 meses. A principal ideia de projeto por trás dessa configuração possui grande relevância como referência para empresas de livros infantis.
De acordo com o tamanho da capa do livro ilustrado do cliente (320×240 mm), a solução selecionou uma máquina de corte em formato grande com dimensões de 1300×960 mm. A máquina pode cortar quatro folhas por vez (máquinas tradicionais só conseguem cortar duas), o que melhora a produção por unidade de tempo. A máquina está equipada com matrizes de corte em aço tungstênio, que podem ser personalizadas conforme o formato exclusivo dos livros infantis (o ângulo da lâmina adota um design com transição em arco circular), e possui um sistema servoalimentador de 7,5 kW. Para a forma especial de leão na capa do álbum laminado de 350 g, é pré-definida uma combinação de parâmetros com pressão de 14 MPa e velocidade de 2200 folhas/hora, sendo a posição de alimentação calibrada em tempo real por meio de sensor fotoelétrico, garantindo que o erro dimensional de cada lote de produtos seja controlado dentro de ±0,08 mm, realizando assim um corte sem rebarbas. O equipamento possui um módulo de estampagem de alta precisão e uma unidade independente de controle de temperatura, capaz de controlar a temperatura de estampagem por zonas. Os processos de estampagem e corte, anteriormente separados, agora são combinados em um único, reduzindo o tempo intermediário de transferência. A tecnologia avançada de comutação do equipamento garante a rapidez na troca e ajuste entre os dois processos.
Esta solução aproveita plenamente as vantagens da automação de grandes máquinas de corte. Possui um sistema inteligente de classificação e separação automática e um dispositivo de coleta de papel de produto acabado com modo duplo. Em atendimento aos requisitos de continuidade dos números das páginas internas, adota-se um modo de coleta sequencial em cadeia, com contagem fotoelétrica para garantir que os números das páginas de cada pilha não sejam misturados. Para diferentes formas de desenhos animados na capa, adota-se o modo de coleta por classificação com reconhecimento visual, separando e armazenando automaticamente cada tipo. A eficiência de separação aumentou para 2000 folhas/hora. O equipamento possui um sistema interno de remoção de resíduos com pressão negativa, que aspira em tempo real o material de borda gerado durante o corte e o encaminha à caixa de coleta. Também dispõe de função de alarme automático, que alerta o usuário para limpeza quando a caixa está cheia, reduzindo o tempo de limpeza após a parada. Esta solução reflete a principal vantagem da personalização integrada. A empresa personalizou a colocação do equipamento e o fluxo de materiais conforme o layout em formato de L da loja do cliente, permitindo uma conexão perfeita entre a prensa frontal e o encadernador traseiro. A distância de transporte dos materiais foi reduzida em 60%. Até outubro de 2024, o equipamento havia funcionado continuamente por nove meses, com uso pesado de 20 horas por dia, ocorrendo apenas duas falhas menores.
Em resumo, as cinco principais maneiras pelas quais grandes máquinas de corte a matriz são otimizados para serem mais adequados para o corte a matriz de livros infantis e podem ser resumidos da seguinte forma: Primeiro, o sistema de configuração precisa de parâmetros baseado nas características do material pode reduzir a taxa de sucata por meio da correspondência dinâmica de pressão e velocidade. Segundo, o design integrado do processo combina etapas relacionadas, como estampagem a quente, para reduzir perdas de circulação intermediárias. Terceiro, a adaptabilidade a múltiplos materiais com uma máquina multifuncional atende às necessidades de produção diversificada. Quarto, a otimização do pós-processamento com classificação automática e coleta personalizada melhora o nível de automação do processo. Quinto, o controle de alta precisão baseado no sistema servo de alta frequência garante a estabilidade da produção em massa. A principal vantagem competitiva das empresas de equipamentos de Shenzhen reside não apenas nos benefícios de desempenho dos produtos, mas também na pesquisa aprofundada sobre mercados estrangeiros. Por exemplo, elas estudam os estilos de design de livros infantis em diferentes regiões (como a Europa preferindo designs complexos com recortes vazados e o Sudeste Asiático preferindo papelão grosso), a fim de propor esquemas personalizados de configuração de equipamentos. Para clientes fora dos Estados Unidos, a empresa também criou uma equipe de suporte técnico 24 horas e está equipada com um sistema de diagnóstico remoto de falhas para ajudar a resolver problemas pós-venda. As duas garantias de tecnologia e serviço tornaram as máquinas de corte a matriz Dahe a ferramenta principal para fabricantes globais de livros infantis melhorarem sua produtividade. Isso também lhes fornece um meio de copiar tecnologia.
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