Kodak desarrolla un nuevo diseño de cabezal de impresión en 1/3 del tiempo
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Cuando Eastman Kodak Company ingresó al mercado de la impresión por inyección de tinta, la empresa no tuvo tiempo qué perder.
Kodak planeó incursionar en el negocio utilizando tintas premium basadas en pigmentos para proporcionar impresiones fotográficas con colores vivos que duran toda la vida y reducen sustancialmente los costes de tinta al incorporar el cabezal de impresión a la impresora en lugar de acoplarlo al cartucho de tinta de repuesto. Estos avances requirieron el desarrollo de un cabezal de impresión totalmente nuevo.
La experiencia de la industria les ha llevado a darse cuenta de que normalmente se tarda de 8 a 10 años desarrollar una tecnología de impresora de inyección de tinta completamente nueva. Los investigadores de Kodak reconocieron que para cumplir con las limitaciones de tiempo del proyecto, necesitaban un software de simulación muy preciso y un método sistemático para optimizar su diseño.
Usando los experimentos diseñados por FLOW-3D y D-optimal (DOE), los investigadores de Kodak completaron la tarea en solo tres años.
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Tinta innovadora conduce a nueva línea de impresoras
Una innovación clave que dio forma a la línea de impresoras EASYSHARE de Kodak fue el desarrollo de una tinta a base de pigmento que proporciona el mismo nivel de brillo que las tintas a base de colorantes, pero que dura mucho más. Los ingenieros de Kodak necesitaban desarrollar un cabezal de impresión que pudiera entregar esta nueva tinta con precisión en el papel y otros medios, a la vez que proporciona una vida útil mucho más larga que los cabezales de impresión existentes.
Proyector de simulación: Modelo de burbuja homogénea
Los ingenieros de Kodak simularon con precisión la operación del cabezal de impresión con FLOW-3D, que incorpora un modelo de burbuja homogénea que combina la formación de la burbuja de vapor con el flujo de fluido y calor.
Una fuente de calor dentro de la pila de película delgada se transporta a la tinta por conducción dentro de la estructura sólida y por transferencia de calor en el interfaz fluido / sólido. La burbuja de vapor se forma explosivamente una vez que se alcanza la temperatura de sobrecalentamiento en el fluido. Se supone que la burbuja tiene presión y temperatura homogéneas, cuya dinámica se rige por la ecuación de Clapeyron para el vapor.
El intercambio de masa y calor en la interfase vapor / líquido continúa a medida que la burbuja se expande, con el flujo de masa determinado a partir de la teoría cinética. La tensión superficial y las fuerzas viscosas también se incluyen en las simulaciones.
La representación adecuada de las fuerzas y flujos en el modelo depende del seguimiento preciso de la superficie libre, que se logra mediante el empleo de la metodología TruVOF y es una parte importante de los cálculos.
Diseño de experimentos
Al usar DOE para conducir CFD, los investigadores de Kodak pudieron optimizar el diseño del cabezal de impresión en considerablemente menos tiempo que sus competidores.
Las ventajas de la simulación fueron especialmente evidentes al final del proyecto cuando los investigadores descubrieron una formulación de tinta más óptima para uno de los colores. La tinta se reformuló rápidamente para capitalizar estas ventajas. Pero, ¿sería necesario dedicar un año o más a rediseñar el cabezal de impresión? Afortunadamente, los investigadores de Kodak ya habían realizado estudios de sensibilidad sobre las propiedades de la tinta, por lo que, sin ejecutar una simulación adicional, determinaron rápidamente que el diseño actual del cabezal de impresión funcionaría correctamente.
La familia de impresoras EASYSHARE se lanzó por lo tanto solo tres años después de que se inició el proyecto, en aproximadamente un tercio del tiempo requerido para traer nueva tecnología de inyección de tinta al mercado.
