Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Effiziente und verlässliche Unterstützung bei der Bewertung des Verarbeitungsverhaltens flexibler Kunststoffe
Die Anforderungen des neuen VerpackG stellen Packmittelhersteller vor große Herausforderungen. Um die Recyclingfähigkeit ihrer Produkte zu gewährleisten, ist der Einsatz neuer Materialien, wie etwa sog. Monofolien nötig. Gleichzeitig müssen die geforderten Qualitätskriterien eingehalten werden. Viele recyclingfähige Materialien haben jedoch andere, häufig ungünstigere Verarbeitungseigenschaften als die bisher verwendeten Materialien. Die Evaluation, welche Materialien im vorhandenen Maschinenpark eingesetzt werden können und wie die Prozesse den Materialeigenschaften entsprechend angepasst werden müssen, ist sehr aufwendig und erfolgt aktuell häufig nach dem Trial-and-Error-Prinzip.
Im Forschungsprojekt wird nun eine komplexe Bewertungsmethode für das Bahnlauf- und Thermoformverhalten von flexiblen Packstoffen entwickelt, mit deren Hilfe Unternehmen zukünftig effizient und zuverlässig bei Materialsubstitutionen, Prozessumstellungen und Prozessoptimierungen unterstützt werden können.
Als Eingangskriterien werden dafür die zu verarbeitenden Materialien, die gewünschte herzustellende Verpackung und die zu berücksichtigenden Verarbeitungsprozesse definiert, als Zielgrößen dienen Qualitätskriterien bzw. Prozessanforderungen. Nach Durchlauf des Benchmarkings können daraus Entscheidungskriterien zusammengefasst und konkrete Handlungsempfehlungen entwickelt werden. Die Beziehungen zwischen den Eingangs- und Zielkriterien werden anhand von experimentellen Untersuchungen und statistischen Analysen quantifiziert. Durch die im »Technikum »Verarbeitungstechnologien« zur Verfügung stehenden Verarbeitungsanlagen im Labormaßstab wird die Prozessnähe der Versuchsdurchführungen gewährleistet.
Gesenktes Investitionsrisiko bei Materialsubstitutionen
Lokal ansässigen Unternehmen wird mit dem Testzentrum eine Einrichtung zur Verfügung stehen, in der sie Materialien hinsichtlich ihrer Eignung speziell für ihre individuellen technologischen und produktspezifischen Anforderungen bewerten lassen können. Umfangreiche Analyseverfahren liefern dabei anwendungsbezogene Erkenntnisse zur Prozesssicherheit und anderen relevanten Qualitätskriterien und damit eine verlässliche Grundlage für wirtschaftliche und strategische Entscheidungen.
Ganzheitliches, prozessübergreifendes Bewertungstool für industrielle Verarbeitungsprozesse
Bei der Herstellung von Verpackungen durchlaufen Packstoffe multiple Prozessschritte, wie etwa Lagerungs-, Bahnlauf-, Form- und Fügeprozesse. Dabei können die Parameter der einzelnen Prozessschritte einen signifikanten Einfluss auf andere zu durchlaufende Prozesse haben. So kann sich zum Beispiel die Feuchtigkeitsaufnahme der Packstoffe bei der Lagerung massiv auf alle folgenden Prozesse auswirken. Ziel des Projektes ist daher auch, die neue Bewertungsmethode so zu konzipieren, dass eine Kombination mit anderen Bewertungskonzepten für das Verarbeitungsverhalten möglich ist. Dadurch wird die Grundlage für die Entwicklung eines ganzheitlichen Evaluierungstools geschaffen, dass die zusammenhängenden Prozessschritte des gesamten Herstellungsprozesses berücksichtigt. Das ermöglicht, das optimale Prozessfenster für den spezifischen Anwendungsfall unter Berücksichtigung aller relevanten verfahrenstechnischen und technologischen Bedingungen zu ermitteln.
Das Testzentrum zur multikriteriellen Evaluierung der Verarbeitbarkeit neuartiger Materialien ist ein weiterer Schritt zum Erreichen dieses Ziels. Im Rahmen eines bereits erfolgreich abgeschlossenen Projektvorhabens wurde zuvor ein innovatives Benchmarksystem für unterschiedliche Siegel- und Schweißprozesse entwickelt und auch hier ein entsprechendes »Test- und Bildungszentrum für Fügeprozesse« etabliert.
Projektlaufzeit: 12/2019 - 2/2022