Tiefdruckbenetzung

Pauline Brumm zu Gast bei KIT-Podcast "Modellansatz"

12.01.2022

Der funktionale Druck stellt höhere Qualitätsanforderungen als klassische Verfahren. So müssen die häufig ultradünn gedruckten Schichten geschlossen, fehlerfrei und von konstanter Schichtdicke sein. Ein häufiger Druckfehler ist hier jedoch das sogenannte „Viscous Fingering“, eine hochdynamische Grenzflächeninstabilität bei der Fluidübertragung, die sich in Form von faszinierenden, verästelten Strukturen in der gedruckten Schicht bemerkbar macht. Es bedarf einer detaillierten Modellvorstellung des Druckprozesses, um klassische Verfahren aus dem grafischen Druck für den funktionalen Druck nutzbar zu machen. Im Podcast spricht Gudrun Thäter mit SFB-Mitarbeiterin Pauline Brumm über Benetzung im Tiefdruck.

Ein häufiger Druckfehler ist das sogenannte „Viscous Fingering“, eine hochdynamische Grenzflächeninstabilität bei der Fluidübertragung, die sich in Form von faszinierenden, verästelten, fingerartigen Strukturen in der gedruckten Schicht bemerkbar macht.

In ihrer Forschung untersucht Frau Brumm diese verästelten Strukturen im Tiefdruck, um sie besser zu verstehen und um den Druckfehler in Zukunft zu verhindern oder für spezielle Anwendungen nutzbar zu machen. Beim Tiefdruck wird die Farbe über gravierte Näpfchen in einem Druckzylinder übertragen. Die Näpfchen liegen vertieft und sind nur wenige zehn Mikrometer groß. Beim Kontakt mit dem zu bedruckenden Substrat (Papier, Folie, Glas…) wird die Druckfarbe unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit aus den Näpfchen herausgesaugt. Es kommt zur Zwangsbenetzung des Substrats.

Mit Stokes-Gleichungen kann man Parametermodelle herleiten, welche das Skalierungsverhalten der verästelten, gedruckten Strukturen beschreiben. Zum Beispiel skaliert der dominante Abstand der gedruckten Strukturen mit der Druckgeschwindigkeit hoch minus ein Halb (Sauer et al. 2015), welches dem 60 Jahre alten Skalengesetz von Saffman und Taylor (1958) entspricht. Mit Experimenten können diese Modelle bestätigt oder widerlegt werden.

Mit Modellen wird die Welt um uns beschrieben und durch mathematische Methoden analysiert, simuliert oder optimiert. Der Podcast „Modellansatz“ des KIT ist eine Gesprächsreihe mit Forscher*innen, Wissenschaftler*innen und Lehrenden über ihre Passion – die Mathematik. In Folge 244 stellt sich die SFB-Mitarbeiterin Pauline Brumm den Fragen von PD Dr. Gudrun Thäter, die am KIT-Institut für Angewandte und Numerische Mathematik forscht.

Podcast „Modellansatz“ 244: Tiefdruckbenetzung