Druckverfahren: Die wichtigsten Techniken
Die Entwicklung von Techniken, mit deren Hilfe Texte, Grafiken und Bilder auf Papier gebracht werden konnten, verlief, grob gesehen, in drei Stufen. Gutenbergs Erfindung der Handpresse hatte bis ins 17. Jahrhundert Bestand. Sie wurde um 1800 vom maschinellen Schnellpressen- und Rotationsdruck abgelöst — der gängigen Drucktechnik bis in die Siebzigerjahre des 20. Jahrhunderts. In Zukunft werden verstärkt elektronische Verfahren zum Einsatz kommen.
Die Drucktechnik gliedert sich in die Fertigungsschritte Druckvorstufe (Herstellung der Druckform), Druck und buchbinderische Weiterverarbeitung. Im Wesentlichen werden vier Druckverfahren unterschieden: Hochdruck (die druckenden Teile sind erhaben), Tiefdruck (die druckenden Teile liegen vertieft), Flachdruck (druckende und nicht druckende Teile liegen auf einer Ebene) und Siebdruck (die Druckform besteht aus einem farbdurchlässigen Material).
Ein weiteres Klassifikationsmerkmal sind die unterschiedlichen Funktionsprinzipien der Druckmaschinen.Der Tiegel, nach dessen Prinzip schon Gutenbergs Presse funktionierte, druckt Fläche gegen Fläche. Die Zylinderflachformpresse — auch als Schnellpresse bezeichnet — druckt Fläche gegen Zylinder und die Rotationsdruckmaschine arbeitet nach dem Prinzip Zylinder gegen Zylinder.
Die Druckformherstellung
Bevor mit dem eigentlichen Druckvorgang begonnen werden kann, muss eine Druckform hergestellt werden. Diese Druckform enthält alle Informationen der Text- oder Bildvorlage, wie Schrift, Linien, Flächen oder Rasterpunkte, als druckende und nichtdruckende Teile. Sie kann je nach Druckverfahren von Hand, auf elektromechanischem oder fotomechanischem Weg hergestellt werden.
Die zwei wesentlichen Schritte zur fertigen Druckform sind die Seiten- und die Bogenmontage. Bei der Seitenmontage wird das Aussehen einer fertigen Druckseite festgelegt, Text und Bilder werden also in der gewünschten Anordnung auf einer Seite verteilt. Während der langen Ära des Bleisatzes wurde in einem rein manuellen Vorgang die spätere Druckplatte erstellt. Erst durch den Fotosatz wurde es möglich, den Text einer Seite bereits vorher elektronisch und seit der Laserbelichtung auch die Text- und Bildfilme zu umbrechen. Nach der Seitenmontage erfolgt die Bogenmontage, bei der die Einzelseiten standgerecht montiert, also so angeordnet werden, dass nach dem Drucken und Falzen des Papierbogens die richtige Reihenfolge entsteht. Diese Anordnung, das Ausschießschema, wird zum einen bestimmt von der Anzahl der Seiten, die in einem Druckvorgang auf einen Bogen gedruckt werden sollen (üblicherweise 8, 16 oder 32 Seiten), zum anderen von der Art des Falzens. Das Analogon der Bleisatzära zur Bogenmontage, wie sie heute mit den Filmen vorgenommen wird, bestand darin, dass die Seiten beim Schließen der Druckform »auf Stand« gebracht wurden.
Hochdruck
Der Hoch- oder Buchdruck ist das älteste Druckverfahren auf Basis der Gutenberg'schen Erfindungen. Bis in die Mitte der 1970er-Jahre war der Hochdruck weltweit das dominierende Druckverfahren für alle erdenklichen Drucksachen, bis er durch den Offsetdruck weitgehend ersetzt wurde. 1994 etwa betrug der Anteil des Hochdrucks an der Produktion der Druckindustrie in Deutschland nur noch 19 Prozent. Vereinzelt wird Hochdruck noch im Bereich der Zeitungsproduktion eingesetzt.
Kennzeichen des Hochdrucks ist, dass die druckenden Elemente (Schrift, Bildstellen) höher liegen als die nicht druckenden Elemente (Innenräume der Schrift, Wort- und Zeilenabstände). Beim Einfärben der Druckform durch die Farbauftragswalzen nehmen die auf gleicher Höhe liegenden druckenden Teile die Druckfarbe an, die durch Druck auf das Papier übertragen wird. Der Anpressdruck verursacht auf der Vorderseite des Papiers eine leichte Prägung und auf der Rückseite ein mehr oder minder starkes Relief. Dieses Phänomen wird als Schattierung bezeichnet und gilt neben dem Quetschrand, der sich in den Randzonen der Rasterpunkte bei Abbildungen und an den Rändern der Buchstaben bildet, als typisches Erkennungsmerkmal des Hochdrucks.
Tiefdruck
Dieses Druckverfahren hat sich aus den alten künstlerischen Techniken Kupferstich, Radierung und Heliogravüre entwickelt. Kennzeichen des Tiefdrucks ist, dass die druckenden Teile als Vertiefungen — Näpfchen — in die Druckform eingelassen sind. Diese Näpfchen nehmen je nach ihrer Größe und Tiefe eine unterschiedliche Farbmenge auf, wobei die Dicke der Farbschicht nach dem Druck den Tonwertabstufungen der Vorlage entspricht. Überschüssige Farbe wird mit der Rakel, einer fein geschliffenen Stahlleiste, von der Druckform »abgerakelt«. Nach diesem Werkzeug wird der Tiefdruck auch als Rakeltiefdruck bezeichnet.
Im modernen Tiefdruck wird ausschließlich mit niederviskosen (also dünnflüssigen) Farben gearbeitet, die sich aus Farbmittel, Bindekörper, Lösemittel und Hilfsmittel zusammensetzen. Für jede Farbe wird ein separates Druckwerk benötigt. Als Lösungsmittel kommt häufig Toluol zum Einsatz, weil es mehrere Vorzüge gegenüber anderen Substanzen aufweist: Es lässt sich effizient rückgewinnen und recyceln, der für die Trocknung erforderliche Energieaufwand ist vergleichsweise gering und es steht in großen Mengen preiswert zur Verfügung.
Beim Drucken läuft der auswechselbare Formzylinder in einer Farbmulde, in der er mit einer dünnen Farbschicht vollständig überzogen wird. Die Farbe kann alternativ auch mit Plüschwalzen oder durch Sprühsysteme aufgebracht werden. Sie setzt sich in die unterschiedlich großen und tiefen Näpfchen und auf der Zylinderoberfläche, den nichtdruckenden Stellen, ab. Mit einer Rakel wird die Druckform unmittelbar vor der Druckzone von überschüssiger Farbe gesäubert, und zwar so perfekt, dass sich auf den nichtdruckenden Stellen anschließend keinerlei Farbe mehr befindet. Die Funktionsweise ist mit der eines Scheibenwischers vergleichbar. Der Druckzylinder, der Presseur, drückt den Bedruckstoff — meistens Papier — an den eingefärbten Formzylinder. In modernen Tiefdruckmaschinen wird die Farbübertragung durch drei Elektroden pro Druckwerk elektrostatisch unterstützt. Die erste Elektrode am Einlauf des Papiers in das Druckwerk stellt ein neutrales Spannungsverhältnis her. Die zweite Elektrode, die Ladeelektrode, ist über dem mit einer speziellen Beschichtung versehenen Presseur angeordnet. Sie sorgt für eine elektrische Spannung zwischen Formzylinder und Bedruckstoff beziehungsweise Presseur. Dadurch wird eine bessere Entleerung der Näpfchen und ein damit verbundenes besseres Druckergebnis erreicht. Die dritte Elektrode neutralisiert diese Spannung am Ausgang des Druckwerks wieder.
Nach dem Druck wird die Papierbahn durch eine große beheizte Trockenkammer geführt. Große Luftmengen, durch ein Gebläse umgewälzt, werden über Düsen auf die Papierbahn geblasen. Die mit Lösungsmitteln angereicherte Luft wird durch eine Rückgewinnungsanlage geführt. Der Druck muss vor der Auslage völlig trocken und lösungsmittelfrei sein. Die Trocknungswege sind in ihrer Länge an die Verdunstungsgeschwindigkeit angepasst.
Im Tiefdruck werden überwiegend Rollen-Rotationsmaschinen eingesetzt. In diesem Druckverfahren sind für den Schön- und Widerdruck jeweils eigene Druckwerke pro Farbe erforderlich. Die Länge dieser Maschinen von etwa 50 Metern ist deshalb im Vergleich zum Bogendruck (mit Tiegel- oder Schnellpressen) gigantisch, ihre Höhe beträgt etwa zwölf Meter. Dabei werden je nach Rollenbreite einfachbreite bis 80 Zentimeter, eineinhalbfache bis 130 Zentimeter, doppeltbreite bis etwa 200 Zentimeter und überbreite Maschinen bis 360 Zentimeter Rollenbreite gebaut. Es werden Zylinderdrehzahlen bis 45 000 Umdrehungen pro Stunde gefahren und pro Sekunde laufen zwölf Meter Papierbahn durch die Maschine. Rund 180 Meter Papier befinden sich von der Abrollung bis zum Falzapparat innerhalb der Maschine. Die Einrichtzeit beträgt vier bis fünf Stunden. Gesteuert werden diese Maschinen mit modernster Leitstandtechnik.
Der Tiefdruck ist ein sehr gutes Bilderdruckverfahren. Durch die tiefen- und größenvariablen Näpfchen werden unterschiedliche Farbmengen aufgenommen, und die entstehenden Farbschichtdicken entsprechen den Tonwertabstufungen der Vorlage. Eine im Tiefdruck gedruckte Abbildung kommt daher der Halbtonvorlagenqualität sehr nahe. Abbildungsreiche Druckobjekte wie Illustrierte, Zeitschriften, Versandhauskataloge und Prospekte sind vorwiegend Tiefdruckerzeugnisse. Dunkle Bildpartien lassen sich in diesem Verfahren mit den Farben Cyan, Magenta und Yellow befriedigend wiedergeben, während man zum Beispiel im Flachdruck noch zusätzlich Schwarz benötigt. Die Zahl der zu druckenden Exemplare (die Auflagenhöhe) muss aufgrund der im Vergleich zum Flachdruck teureren Formherstellung hoch sein, damit die Kosten pro Exemplar akzeptabel sind. Da im Tiefdruck auch auf minderen Papieren sehr gute Druckqualität erreicht wird und die Druckformzylinder eine längere Lebensdauer als beispielsweise Offsetdruckplatten haben, eignet sich diese Drucktechnik hervorragend für Massenauflagen.
Nachteilig wirkt sich aus, dass zur Rakelführung sowohl Bild als auch Schrift gerastert werden müssen, was bezüglich der Schrift zu einem eingeschränkten Druckergebnis führt. Deshalb ist der Tiefdruck beispielsweise für den Druck von Büchern eher ungeeignet.
Eine große Rolle spielt der Tiefdruck im Bereich des Verpackungsdrucks. Hier kommen weniger Rotations- als Bogendruckmaschinen zum Einsatz. Kunststoff-, Klarsicht- und Metallfolien können auf diese Weise gut und kostengünstig in großen Auflagen bedruckt werden.
Flachdruck
Das dritte klassische Druckverfahren ist der Flachdruck, bei dem sich druckende und nichtdruckende Elemente auf einer Ebene befinden. Grundlage des Flachdrucks ist das gegensätzliche physikalisch-chemische Verhalten der druckenden Bereiche (farbannehmend und feuchtigkeitsabweisend) und der nichtdruckenden Bereiche (feuchtigkeitsannehmend und farbabweisend). Da die Druckfarbe fetthaltige Bindemittel enthält, setzt sie sich nur in den Teilen der Druckplatte ab, die Fett aufnehmen können. Überall dort, wo sich Feuchtigkeit befindet, wird keine Farbe angenommen. Wie diese Bereiche auf die Druckplatte aufgebracht werden, wurde bereits am Beispiel der Druckformherstellung gezeigt.
Der von Alois Senefelder 1796 vorgestellte Steindruck war die Grundlage für die Entwicklung des heute wohl wichtigsten Druckverfahrens überhaupt, des Offsetdrucks. Der Name leitet sich von dem englischen »to set off« (absetzen) ab: Die Farbe wird von der Druckplatte erst auf ein Gummituch »abgesetzt« und dann in einem zweiten Schritt auf das Papier übertragen. Unabhängig voneinander konzipierten die Amerikaner Ira W. Rubel und Caspar Hermann 1905 die erste Offsetdruckmaschine; die erste deutsche Bogenoffset-Druckmaschine wurde 1907 gebaut.
Der Offsetdruck eignet sich zur Herstellung von Druckerzeugnissen aller Art. Vor allem die Konstruktion von Mehrfarbendruckmaschinen förderte die Herstellung farbiger Werbeprospekte und Verpackungen. In Verbindung mit dem Fotosatz ist die Offsettechnik heute zum bevorzugten Druckverfahren bei der Herstellung von Tageszeitungen geworden.
Siebdruck
Der Siebdruck ist ein Durchdruckverfahren, das heißt, die Druckfarbe wird mit einer Rakel durch ein feinmaschiges Sieb gedrückt und gelangt so auf den Bedruckstoff. Nachdem der Siebdruck erstmals im 19. Jahrhundert für die Vervielfältigung von Texten und Bildern eine gewisse Bedeutung erlangt hatte, wurde er erst wieder in den Fünfzigerjahren des 20. Jahrhunderts vermehrt angewandt. Diese Technik eignet sich vor allem gut für das Bedrucken so spezieller Materialien wie Metall, Holz, Glas, Kunststoff oder Textilien, bei denen — sei es wegen der Oberflächenbeschaffenheit oder der Form des Bedruckstoffes oder auch der besonderen Anforderungen an die Farbe — andere Drucktechniken versagen. Ein bekanntes Beispiel ist das in letzter Zeit in Mode gekommene Bedrucken von T-Shirts oder Kaffeetassen.
Die Zukunft hat schon begonnen: der Digitaldruck
Mit dem Digitaldruck hat sich eine neue Technik im grafischen Gewerbe etabliert, die die klassischen Druckverfahren ergänzt und erweitert. Die zunehmend benötigten Special-Interest-Produkte in immer geringeren Auflagen können mit dieser Technik wirtschaftlich und schnell hergestellt werden. Da Text- und Bildinformationen als digitale Daten vorliegen und direkt in den Computer der Druckmaschine eingespeist werden, entfällt die aufwendige konventionelle Druckformherstellung vor dem Druck. Unterschieden werden heute zwei Digitaldruckverfahren.
Bei dem Verfahren, das als »Computer to Press« bezeichnet wird, werden die digitalen Daten in der Druckmaschine zu einer Druckform umgesetzt, die nicht löschbar ist, also kein Drucken von wechselnden Inhalten erlaubt; sollen die zu druckenden Inhalte verändert werden, muss eine neue Druckform erstellt werden. Da dies aber jederzeit ohne großen Material- und Personalaufwand möglich ist, spielt die Neuerstellung wirtschaftlich keine große Rolle. Der anschließende Druck kann mit normalen Farben in der Offsettechnik ausgeführt werden.
Bei der Computer-to-Print-Technik wird keine permanente Druckform erstellt, sondern es wird entweder ein Zwischenträger oder aber das Papier direkt digital beschrieben. Wechselnde Inhalte bereiten bei diesem Verfahren keine Probleme, eine geänderte Seite kann jederzeit ohne Aufwand neu gedruckt werden. Vier unterschiedliche physikalische Prinzipien bilden die Grundlage für die am häufigsten eingesetzten Computer-to-Print-Druckmaschinen: die Elektrofotografie, das Inkjet-, das Thermosublimations- und das Thermotransferprinzip. Die drei Letztgenannten bilden die Basis für die weit verbreiteten Tintenstrahl- und Thermodrucker. Ihnen ist gemeinsam, dass sie das Papier direkt beschreiben. Laserdrucker oder Laserbelichter dagegen arbeiten — ähnlich wie Fotokopierer — elektrofotografisch, sie benötigen einen Zwischenträger für die Daten, die Fototrommel.
Digitaldruckmaschinen, die sich durch Peripheriegeräte zu Digitaldrucksystemen ausbauen lassen und die in Kombination mit Verarbeitungsmaschinen falzen, zusammentragen und binden können, haben sich — vor allem aus Kostengründen — zahlenmäßig am Markt noch nicht durchsetzen können. Die wirtschaftliche Druckleistung liegt ungefähr im Bereich von bis 1000 Exemplaren. Das erfordert täglich eine nicht unbeträchtliche Zahl solcher Kleinauflagen, damit diese Maschinen sich amortisieren. Auch ist die Druckqualität derzeit noch nicht mit der hohen Offsetqualität vergleichbar. Ein weiteres aus dem Englischen übernommenes Stichwort in diesem Zusammenhang ist »Printing on Demand«, also »Drucken auf Anfrage« oder »Drucken bei Bedarf«, ein Ansinnen, das ohne Digitaldrucksysteme gar nicht formuliert werden könnte. Die Entwicklung schreitet weiter voran und der Digitaldruck wird sich zukünftig neben den konventionellen Druckverfahren behaupten, eigene Märkte erschließen und sie bedienen.
Prof. Hans-Heinrich Ruta
Grundlegende Informationen finden Sie unter:
Reproduktionstechnik: Wie kommt das Bild ins Buch?
Literatur:
Heinold, Ehrhardt: Bücher und Büchermacher. Was man von Verlagen und Verlegern wissen sollte. Heidelberg 21988.
Informationen übertragen und drucken. Lehr- und Arbeitsbuch für das Berufsfeld Drucktechnik, herausgegeben von Roland Golpon. Itzehoe 131998.
Janzin, Marion / Güntner, Joachim: Das Buch vom Buch. 5000 Jahre Buchgeschichte. Hannover 1995.
Laufer, Bernhard: Laufer, Bernhard: Basiswissen Satz, Druck, Papier. Düsseldorf 1984 und 21988.
Leutert, Armin: Allgemeine Fachkunde der Drucktechnik. Fach- und Lehrbuch. Baden 111993.
Stiebner, Erhardt D.: Bruckmann's Handbuch der Drucktechnik. München 51992.
Stiebner, Erhardt D., u. a.: Drucktechnik heute. Ein Leitfaden. München 21994.
Teschner, Helmut: Fachwörterbuch für visuelle Kommunikation und Drucktechnik, nach Stichwörtern A-Z geordnet. Thun u. a. 21995.
Teschner, Helmut: Offsetdrucktechnik. Informationsverarbeitung, Technologien und Werkstoffe in der Druckindustrie. Fellbach 91995.
Tiefdruck. Grundlagen und Verfahrensschritte der modernen Tiefdrucktechnik, herausgegeben von Bernd Ollech. Frankfurt am Main 21993.