VON
Katharina Haerle
IN
Druckverfahren und ihre Entstehung im Überblick
Bereits seit über 7000 Jahren nutzen die Menschen Druckverfahren, angefangen mit den Rollsiegeln und Stempeln des alten Mesopotamiens und dem Holztafeldruck der Chinesen. Darauf aufbauend entwickelte Bi Sheng 1040 in China den ersten Buchdruck, der 1450 von Johannes Gutenberg weiterentwickelt wurde und der Öffentlichkeit zugänglich machte. Im 18. und 19. Jahrhundert wurden die Lithografie und die Elektrofotografie erfunden und heute werden Verfahren wie der Flexo-, Offset- und Digitaldruck im großen Stil genutzt. Wie die verschiedenen Druckverfahren miteinander zusammenhängen und wie sie sich bis heute weiterentwickelt haben, lesen Sie hier.
Die Geschichte der Druckverfahren
Die Tradition der analogen Druckverfahren wie der Sieb- und Durchdruck oder Hoch- und Tiefdruck reicht über 7.000 Jahre zurück. So fand man in Gräbern im alten Ägypten Ziegel mit aufgedruckten Inschriften. In Athen entdeckte man alte Landkarten, die in dünne Kupferplatten eingraviert waren. Die Römer stempelten Tongeschirr, um den Namen des Erzeugers und ihren Zweck festzuhalten – ein Vorläufer der ersten Etiketten.
Druck mit Rollsiegeln und Holztafeln
Die ersten Druckvorlagen lassen sich auf etwa 3400 v. Chr. zurückdatieren und stammen aus Mesopotamien. Damals wurde mit Stempelsiegeln und Rollsiegeln gedruckt, die aus Stein oder Schmuckstein wie Onyx, Lapislazuli oder Achat bestanden.
Dazu wurden Schriftzeichen und Symbole auf die äußere Fläche des Siegels eingraviert. Rollte man das Siegel über feuchten Ton, wurden die eingravierten Zeichen eingedrückt. Stempel und Rollsiegel nutzte man vor allen Dingen, um abgeschlossene Verträge zu bestätigen.
Um 770 wurde dann in China der Holztafeldruck, auch Blockdruck genannt, erfunden. Dabei wurde das zu druckende Motiv in einen Holzblock geschnitzt. Es entstanden erhabene Linien, die das Motiv widerspiegelten. Die Linien wurden eingefärbt und auf Papier aufgedruckt, wodurch ein Abdruck des Originalbildes entstand. Das Verfahren wurde bis zur Erfindung des Buchdrucks durch Gutenberg angewendet.
Der erste Buchdruck
Heute ist allgemein bekannt, dass Gutenberg im 15. Jahrhundert den Buchdruck erfunden hat – zumindest in der westlichen Welt. Denn in China hatte Bi Sheng bereits um 1040 die ersten beweglichen Lettern aus Ton erschaffen. Dabei saßen die zu druckenden Zeichen jeweils einzeln erhöht auf einer Platte aus Ton. Diese Tonplatten wurden Lettern genannt und konnten innerhalb eines Eisenrahmens beliebig zusammengesetzt werden.
Eine Paste aus Wachs und Harz, die beim Erhitzen Klebeeigenschaften entwickelte, wurde auf die Rückseite der Lettern aufgetragen und hielt sie zusammen. Nun hatte man einen Stempel. Dieser konnte mit Farbe benetzt und auf Papier aufgedrückt werden. Durch erneutes Erhitzen des Stempels wurde die Paste wieder gelöst und die Lettern ließen sich neu zusammensetzen.
Das Prinzip der Tonlettern löste in Asien zwar nicht den Holztafeldruck als gängiges Druckverfahren ab, diente aber der westlichen Welt als Grundlage für weitere Forschungen in diesem Bereich.
Gutenbergs Buchdruck
Johannes Gutenberg entwickelte 1450 schließlich Bi Shengs Prinzip der beweglichen Lettern weiter und machte es alltagstauglich. Die Lettern bestanden nun aus einer Legierung aus Zinn, Blei und Antimon. Sie enthielten Klein- und Großbuchstaben, Satzzeichen, Ligaturen und Abkürzungen. Die Einzelelemente konnten durch Hohlformen schnell und einheitlich hergestellt werden. Die Lettern wurden für den Druck zu einem Druckstock zusammengefügt und in die Druckerpresse eingespannt.
Der obere Teil der Presse bestand aus einer Spindel, an der eine Metallplatte befestigt war. Der untere Teil war der Druckstock, auf den das Papier aufgelegt wurde. Durch Drehen der Spindel senkte sich die Metallplatte auf den unteren Teil der Presse ab. Aufgrund des Drucks, den die Metallplatte auf den Druckstock ausübte, wurde die Farbe der Lettern auf das Papier übertragen. Mit Hilfe der Presse und der Hohlformen konnten nun schneller und einfacher Buchkopien hergestellt werden. Die Kopien waren zudem länger haltbar als vorherige Druckerzeugnisse, da Gutenberg Farben auf Ölbasis verwendete.
Der Hoch- und Tiefdruck heute
Das Rollsiegel, der Holztafeldruck und der Buchdruck sind Vorläufer der heutigen Hoch- und Tiefdruckverfahren. Beim Hochdruckverfahren wurden die Lettern aus Ton im Laufe der Zeit durch sogenannte Klischees ersetzt und bestehen heute aus Zink, Kupfer, Kunststoff oder Photopolymer.
Die Druckplatte, die sich aus den Klischees zusammensetzt, befindet sich auf einem Zylinder und wird im Druckprozess mit Farbe bestrichen. Dann wird das Bild mithilfe des Gegendrucks von einem zweiten Zylinder auf den Bedruckstoff übertragen, der zwischen den beiden Zylindern hindurchläuft. Der Flexodruck ist das am weitesten verbreitete Hochdruckverfahren. Hier werden flexible Gummiklischees eingesetzt, die sich auch an schwer bedruckbare Stoffe wie Folien oder Servietten anpassen können.
Beim Tiefdruckverfahren wird, anders als beim Hochdruckverfahren, das zu druckende Motiv vertieft in die Druckplatten eingefräst und dann mit Farbe für den Druck gefüllt, die überflüssige Farbe wird mit einer Gummirakel abgezogen. Heute wird in diesem Bereich vor allen Dingen der Tampondruck genutzt, bei dem ein elastischer Gummitampon die Farbe von der Druckplatte aufnimmt und auf den Bedruckstoff aufstempelt. Mit diesem Verfahren können gerade dreidimensionale Gegenstände einfach bedruckt werden.
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Die Entwicklung des Flach- und Durchdrucks
Im 18. Jahrhundert erfand der Münchner Alois Senefelder die Lithografie, auch Steindruck genannt, die das Prinzip der Abstoßung von Wasser und Fett nutzt. Anders als bei den bisherigen Druckverfahren liegen dabei die druckenden und die nicht druckenden Stellen des Motivs auf einer Ebene. Es handelt sich somit um ein Flachdruckverfahren.
Senefelder trug mit fetthaltiger Tusche das zu druckende Motiv auf eine Steinplatte auf. Die bildfreien Stellen bearbeitete er dann mit einer sauren Lösung, die bewirkte, dass die Platte an diesen Stellen Wasser aufnehmen konnte. Beide Substanzen zogen nach der Bearbeitung in den Stein ein und blieben auch nach dem Abwaschen bestehen. Wurde die Platte nun mit Wasser und anschließend mit fetthaltiger Farbe bestrichen, nahmen die tuschierten Stellen der Platte die Farbe auf, während die mit Säure bearbeiteten Flächen die Farbe abwiesen, da das zuvor dort aufgenommene Wasser das Fett der Farbe abstieß. Nun konnte das Bild auf Papier abgedruckt werden.
Die Nutzung des Flachdrucks heute
Der Offsetdruck basiert auf dem Flachdruckverfahren von Senefeld und wird oft in der Druckbranche eingesetzt. Heute bestehen die Druckplatten aus Aluminium und haben wasserfreundliche Eigenschaften. Das Druckmotiv wird auf die Platte belichtet, die dadurch an diesen Stellen zugleich wasserabstoßend und farbfreundlich wird.
Im Druckprozess wird die Platte nun zuerst mit Wasser benetzt, das sich auf der unbehandelten Aluminiumplatte absetzt. Weil sich Wasser und Öl abstoßen, setzt sich anschließend die aufgetragene Farbe nur auf den belichteten, wasserfreien Stellen ab. Über ein Gummituch wird die Druckfarbe dann von der Druckplatte aufgenommen und anschließend auf den Bedruckstoff übertragen.
Da die Druckplatte durch den Zwischenschritt nicht direkt mit dem Bedruckstoff in Kontakt kommt, handelt es sich um ein indirektes Druckverfahren. Daher auch der Begriff „offset“, was so viel wie „versetzt“ bedeutet. Die Produktion sowie Wartung der Klischees sind aufwendig und teuer, weswegen das Verfahren nur für hohe Auflagen eingesetzt wird. Diese können mit dem Offset dafür schnell und kostengünstig bedruckt werden.
Arbeit mit Schablonen: Der Durchdruck
Das Prinzip des Durchdrucks, auch Siebdruck genannt, entstand etwa im 6. Jahrhundert in Japan und China. Dort wurden Papierschablonen zur Gestaltung von Textilien genutzt, über die Farbe gestrichen und auf den Bedruckstoff aufgetragen wurde.
Im 18. Jahrhundert entwickelte sich das Verfahren weiter zum Vorläufer des heutigen Durchdrucks. So wurden in Japan Siebe aus Seidenfäden und Haaren verwendet, um den Farbauftrag auf die Textilien durch die feinen Lücken besser regulieren zu können. In Europa wurde das Prinzip dann verbessert und 1907 patentiert.
Heute bestehen die Siebe, auch Schablonen genannt, aus Kunstfasergewebe mit Maschen, um die Farbe durchzulassen. Das Bildmotiv wird fotografisch oder bei künstlerischen Arbeiten manchmal auch von Hand aufgebracht. Da das Verfahren ohne Druck auskommt, können gerade druckempfindliche und plastische Gegenstände einfach bedruckt werden. Hauptsächlich wird das Verfahren aber in der Textilbranche zum Bedrucken von Kleidung verwendet.
Der Digitaldruck als Nachfahre der analogen Druckverfahren
Neben den analogen Druckverfahren gibt es heute noch das Digitaldruckverfahren. Es ist mittlerweile in der Druckbranche am weitesten verbreitet. Die Druckvorlage wird dabei digital erstellt und an den Drucker geschickt, der das Motiv mithilfe von verschiedenen Techniken auf den Bedruckstoff überträgt. Der Vorteil: Es muss nicht teuer und zeitintensiv eine physische Druckplatte hergestellt werden. Das bedeutet, dass sich damit auch kleine Auflagen kostengünstig und qualitativ hochwertig drucken lassen. Anders als die analogen Druckverfahren existiert der Digitaldruck dabei erst seit 85 Jahren (Stand 2023) in Digitaldruckereien.
Die Erfindung der Elektrofotografie und des ersten Kopierers
1938 entwickelte der Amerikaner Chester F. Carlson zusammen mit dem Österreicher Otto Kornei die Xerografie, damals noch Elektro(foto)grafie genannt. Sie funktioniert nach dem Prinzip der Anziehung von positiven und negativen Ladungen. Die Platte mit dem Druckmotiv wird mithilfe von Lichteinstrahlung durch Laser aufgeladen. An den geladenen Stellen setzt sich dann der Toner ab und das Motiv kann abgedruckt werden.
Das Prinzip der Elektrografie wurde 1949 von der Xerox Corporation mit dem ersten kommerziellen Kopierer, dem „Model A“, vermarktet. Für eine Kopie musste der Benutzer hier 39 Arbeitsschritte ausführen. 1959 brachte die Firma das „Model 914“ heraus, den ersten vollautomatischen Kopierer. Durch die Verzahnung der Grundlagenforschung und der Technologievermarktung wurde dann der erste kommerzielle Laserdrucker durch das Unternehmen Palo Alto Research (PARC) konstruiert und 1976 kam der erste kommerziell erhältliche Laserdrucker auf den Markt.
Die Anwendung des Digitaldrucks
Beim Digitaldruck werden die Druckdaten elektronisch direkt an die Maschinen vermittelt und es werden keine Druckplatten mehr gebraucht. Der Vorteil besteht darin, dass so jeder Bogen individuell bedruckt werden kann, solange das gewünschte Produkt per Digitalisat realisiert werden kann. Man spricht dabei auch von Non Impact Printing, NIP, da es sich um berührungsloses Drucken handelt.
Man unterscheidet bei den Druckern grundsätzlich zwischen zwei Arten: Tintenstrahldrucker (Inkjet) spritzen mit Tintentröpfchen Zeile für Zeile das Druckmotiv auf das Papier. Bei Laserdruckern wird das Bild als Ganzes mithilfe von elektrisch aufgeladenem Tonerpulver erstellt.
Mit dem Digitaldruck können auch kleine Auflagen problemlos und kostengünstig gedruckt werden, er wird bei Publikationen in geringen Stückzahlen oder individuellen Werbemitteln angewendet. In der Verpackungsbranche lassen sich damit die Kartons nach Maß herstellen, die individuell auf das beinhaltete Produkt abgestimmt sind und immer mehr im Online-Versandhandel verwendet werden.
Fazit
Vom Hoch- und Tiefdruck mit den längsten Drucktraditionen über die Lithografie und Elektrografie hin bis zum Digitaldruck entwickelten sich die Druckverfahren immer weiter. Heute wird hauptsächlich der Offset- und der Digitaldruck genutzt. Aber damit ist der Fortschritt in der Druckbranche noch lange nicht am Ende angelangt. Stattdessen wird vor allem im Bereich des Digitaldrucks immer weiter geforscht und neue Techniken werden konstruiert. Auch wenn das Digitaldruckverfahren noch keine lange Geschichte hat, entwickelt es sich mit Erfindungen wie dem 3D-Druck und Verbindungen zwischen IT- und Produktionstechnologien rasant weiter und eignet sich super für Etiketten im Digitaldruck. Und mittlerweile gibt es sogar eine Maschine, die die beiden meist genutzten Druckverfahren miteinander verbindet, nämlich das digitale Offset-Bogendruckverfahren.
