Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Verarbeitungsprozesse und Maschinenparametrierung
für die Verpackungsherstellung
Erhöhen Sie die Wirtschaftlichkeit Ihrer Verarbeitungsprozesse
Die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmabranche hängt von der Umsetzung der Kundeninteressen in Produkten und deren technischer Produktion ab. Ineffiziente Entwicklungsprozesse und Produktionsstörungen reduzieren die Wirtschaftlichkeit. Dies gilt insbesondere für klein- und mittelständische Unternehmen in Deutschland. Seit über 20 Jahren beschäftigen wir uns mit der Forschung für Verpackungsprozesse und haben eine umfangreiche Expertise im Bereich der Entwicklung und Optimierung von Verpackungsprozessen aufgebaut.
Unser Fokus liegt auf Verarbeitungsprozessen für Folien oder Papieranwendungen auf Schlauchbeutelmaschinen, dem Umformen (z. B. Thermoform- oder Tiefziehverfahren) sowie dem Siegeln und Schneiden. Unser Know-how, unsere Labor- und Sensorausstattung sowie langjährige Erfahrungen versetzen uns in die Lage, die Gesamtanlageneffektivität zu bestimmen, Produktionsstörungen zu identifizieren und Optimierungsvorschläge zu erarbeiten und umzusetzen. Darüber hinaus entwickeln wir neuartige Produktions- und Prozesskonzepte und testen diese in unseren Technika. Unser Netzwerk aus verschiedenen Unternehmen der Wertschöpfungskette – von Materialherstellern, Unternehmen des Werkzeug- und Maschinenbaus bis hin zum Produzenten – gewährleistet eine Entwicklung des Prozesses von der Idee bis hin zur Serienproduktion. Darüber hinaus unterstützen wir unsere Partner dabei, Ihre eigenen Entwicklungen in unserem Reallabor zu testen.
Unsere Kompetenzen bringen wir in gemeinsame Projekte mit unseren Kooperationspartnern ein, mit dem Ziel, spezifische und konkrete Lösungen für deren Anwendungen zu erarbeiten.
Profitieren Sie von unserer Expertise und nutzen Sie unser Reallabor mit einzigartigen Versuchsständen!
Optimierung von Prozessen
Sie suchen nach Möglichkeiten, die Effizienz Ihrer Produktionsprozesse zu steigern?
In Forschungsprojekten mit unseren Partnern optimieren wir Verarbeitungs- und Verpackungsprozesse. Dabei berücksichtigen wir insbesondere die Wechselwirkungen zwischen Material, Maschine und Packgut. Um geeignete Lösungen zu finden, beschäftigen wir uns mit Fragen der technologischen Umsetzung, der Materialauswahl, der Maschinenparametrierung und der Interaktion mit dem Maschinenbedienenden.
Basierend auf unserem Know-how und unserer langjährigen Erfahrung ermitteln wir für Ihren Anwendungsfall die Wechselwirkungen zwischen den Einflussfaktoren und den angestrebten Qualitätskriterien. Für verschiedene erfolgversprechende Lösungsansätze: Werkstoffauswahl, Werkzeuggestaltung, Technologie und Maschinenparametrierung untersuchen wir das Optimierungspotenzial. Unsere zahlreichen, flexiblen Laborversuchsstände ermöglichen es uns, die jeweiligen Verarbeitungsbereiche der Material-Prozess-Werkzeug-Kombination für die Verarbeitungsschritte Formen, Siegeln, Schneiden, Folienführung zu bestimmen.
Die ermittelten Prozessfenster, Wechselwirkungen und Optimierungen helfen Ihnen, die Wirtschaftlichkeit Ihrer Prozesse zu verbessern. Je nach Fragestellung stellen wir Ihnen auch alternative Verpackungstechnologien vor. Gleichzeitig unterstützen wir Sie bei der Ermittlung einer geeigneten Maschinenparametrierung oder bei der Übertragung bekannter Maschineneinstellungen auf alternative Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen.
Wir finden die optimale Konfiguration Ihrer Verarbeitungs- und Verpackungsprozesse, Sie steigern Ihre Produktionseffizienz!
Verbesserung der Produktionsstabilität
Wiederkehrende Störungen beim Betrieb Ihrer Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen sowie erhöhter Ausschuss reduzieren Ihre Planungssicherheit und erhöhen Ihre Produktionskosten?
Wir identifizieren für Sie die Ursachen der Produktionsstörungen, schlagen Lösungen zu deren Beseitigung vor und begleiten deren Umsetzung.
Zur Analyse und Lösungsfindung kombinieren wir unsere umfangreiche Messtechnik mit unserem Know-how aus zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten. Mit unserem Datenerfassungstool »VERA« können wir den Einfluss von Störungen auf die Verfügbarkeit mit hoher Genauigkeit erfassen. Das Wissen unserer Mitarbeitenden ermöglicht eine umfangreiche Wechselwirkungsanalyse der Produktionsbedingungen, um die Ursache der Störung abzuleiten. Darüber hinaus besitzen wir verschiedene Temperatur-, Kraft- und Drucksensoren zur Messung der vorliegenden Randbedingungen an Ihren Anlagen. Anhand dieser Daten können Szenarien numerisch oder experimentell in unserem Technikum simuliert werden, um auch für komplexe Störungen Lösungen zu finden oder diese vorab zu testen. So können kritische Prozessschritte identifiziert und der Einfluss von Prozess- und Materialschwankungen auf die Produktionsstabilität bestimmt werden. Dabei stellen wir sicher, dass die Beeinträchtigung Ihres Produktionsprozesses so gering wie möglich gehalten wird.
Wir identifizieren die Ursachen Ihrer Produktionsstörungen und begleiten Sie bei der Umsetzung nachhaltiger Lösungen.
Dass sich dieses Know-how weit über die klassische Verpackungstechnik hinaus anwenden lässt, zeigt ein Projekt aus der Brennstoffzellenfertigung.
Forschungsprojekt BiPoLog: Handling system for high-rate bipolar plate logistics
Brennstoffzellen-Stacks lassen sich nur dann kostengünstig fertigen, wenn die gesamte Produktionskette hohe Durchsatzraten erzielt. Besonders anspruchsvoll ist der Transport zwischen Bipolarplattenfertigung und Stacking-Prozess, denn die Produktionsszenarien variieren stark – von einer durchgängigen Fertigungslinie unter einem Dach bis hin zu räumlich vollständig getrennten Standorten. In einem Konsortium sächsischer KMU haben wir unsere Expertise für schnelllaufende Verpackungsprozesse für empfindliche Produkte eingebracht.
Das Technologieforschungsprojekt wird von der Sächsischen Aufbaubank gefördert und ist dem Wasserstofftechnologiecluster „HZwo" zugeordnet. Ziel ist eine störungsfreie, anforderungsgerechte Verkettung zwischen Plattenherstellung und Zellenfertigung. Entwickelt wurden Lösungsansätze, die vier wichtige Schritte verbinden: Entnahme-Handling, temporäre Lagerung, Transport und Ausgabe-Handling zweiteiliger Bipolarplatten (BIPs).
Drei unterschiedliche robotergestützte Konzepte entstanden, von denen jedes als Demonstrator umgesetzt und erfolgreich validiert wurde. Die quantitative Zielstellung von 100 zweiteiligen BIPs pro Minute konnte annähernd erreicht werden.
Schnelllaufende Verarbeitungsprozesse – für sensitive Produkte!
Entwicklung von Verarbeitungsprozessen
Sie müssen Ihren Prozess erweitern oder sind auf der Suche nach einem geeigneten Verpackungsprozess für Ihre Anwendung?
In verschiedenen Projekten unterstützen wir unsere Kunden bei der Lösung ihrer Fragestellungen. So konnten wir einen funktionalen Laborbeutel, einen Umformprozess für Conformable Electronic, Siegelprozesse für Papieranwendungen und vieles mehr entwickeln. Gerne unterstützen wir Sie bei der Erarbeitung einer Prozesslösung für Ihre Anwendung.
Ausgehend von Ihrer Zielsetzung gliedern wir die Entwicklung in konkrete Projektschritte. Wir unterstützen Sie von der Idee über Technology Readiness Level (TRL) 1 bis zur Umsetzung in die Serienproduktion (TRL 8). Aufgrund unserer Forschungsprojekte kennen wir den aktuellen Stand von Forschung und Technik und bringen diesen zusammen mit unserer Erfahrung in Entwicklungsprojekte ein.
Wir beherrschen eine Vielzahl experimenteller und numerische Methoden, um Entwicklungen zielgerichtet voranzutreiben. Auf unseren Versuchsständen können wir industrienahe Situationen nachstellen und Entwicklungen im Labormaßstab testen. So können wir unterschiedliche Szenarien im industriellen Umfeld effizient analysieren und dank modernster Messtechnik fundierte, datengestützte Entscheidungen treffen. Zudem fertigen wir Kleinserien zu Testzwecken direkt in unserem Labor an.
Dank unseres weitreichenden Netzwerks verfügen wir über wertvolle Kontakte zu Material- und Technologielieferanten, Maschinenbauern sowie Produzenten. Dieses Netzwerk hilft uns dabei, die passenden Partner zu finden, die Sie zuverlässig bei der Umsetzung Ihrer Projekte begleiten.
Darüber hinaus begleiten wir die Skalierung Ihrer Entwicklung vom Labor bis in die industrielle Praxis. Mit unserer Expertise sichern Sie den Aufbau auf fundiertem Wissen und nutzen so das volle Potenzial Ihrer Zielsetzung.
Zielgerichtet entwickeln wir Ihre Verpackungsprozesse weiter und erschließen das Potenzial Ihrer Ideen.
Prototypenentwicklung im Reallabor
Sie sind auf der Suche nach einer Möglichkeit, Ihre Lösungen für Verpackungsmaschinen und -prozesse in Kleinserien zu testen und weiterzuentwickeln?
Wir bieten Ihnen ein umfangreiches Technikum bestehend aus innovativen Laborversuchsständen und erweiterten Industrieanlagen. Diese ermöglichen Ihnen, Entwicklungen unter realen Bedingungen zu testen und Potenziale frühzeitig zu erkennen.
In unserem Reallabor stehen Ihnen modernste Verpackungstechnologien zur Verfügung: eine horizontale und eine vertikale Schlauchbeutelmaschine, eine Modellanlage für tiefgezogene Verpackungen (MotiV) sowie diverse Siegelanlagen, die auf verschiedenen Technologien basieren, darunter Wärmekontakt-, Ultraschall-, Impuls-, Induktions- und Hochfrequenzsiegeln. Zusätzlich nutzen wir verschiedene Temperatur-, Kraft- und Drucksensoren, um die Prozesse präzise zu überwachen. Mit unserer Messtechnik bestimmen wir die Qualität Ihrer Verpackungen genau und verlässlich. Der besondere Vorteil unseres Reallabors besteht darin, dass wir typische Herausforderungen aus der Industrie realistisch nachstellen können. So simulieren wir gezielt Szenarien wie Verschmutzungen auf der Folie, Faltenbildung oder Produktablagerungen und prüfen systematisch die Funktionalität Ihrer Verpackungslösungen. Nutzen Sie unser Technikum, um Ihren Entwicklungsprozess effizienter zu gestalten. Geltende Produktions-Regularien aus der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie können zunächt außer Acht gelassen werden, um sich ganz auf die Optimierung Ihrer Verpackungen zu konzentrieren.
Bringen Sie Ihre Ideen in die Produktion – wir unterstützen Sie in unserem Reallabor!
Simulation zur Prozessentwicklung
Sie kommen mit experimentellen Versuchen an Ihre Grenzen. Sie würden gerne frühzeitig die optimale Entwicklungslösung für Ihre Verpackung, Verarbeitungsprozesse und -maschinen identifizieren oder den Entwicklungsprozess beschleunigen?
Wir haben langjährige Erfahrungen in der Simulation der Wechselwirkung Material, Maschine und Verarbeitungsprozesse, z. B. beim Thermoformen, Siegeln und Ziehen. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und Wissenschaft sowie eigenständig arbeiten wir kontinuierlich daran, unsere Simulationsmethoden zu optimieren, bestehende Limitierungen aufzulösen und Grenzen der Machbarkeit neu zu definieren.
Dafür arbeiten wir mit kommerziellen Simulationsprogrammen wie ANSYS und LSDyna, begleiten aber auch die Entwicklung von neuen Softwarelösungen im Bereich der Verarbeitung von Kunststoffen und Papieren. Wir verfügen dadurch über Kenntnisse sowohl über etablierte als auch neuartige Lösungsansätze und ein breites Netzwerk an Forschungs- und Industrieunternehmen.
Mithilfe unseres Prüfequipments im Labor können wir Materialien in Abhängigkeit von industrierelevanten Einflussgrößen wie beispielsweise Temperatur und Feuchtigkeit charakterisieren. Unser umfassend ausgestattetes und leistungsstarkes Technikumverfügt über verschiedene Ersatzversuchsstände sowie industrienahe Maschinen in Kombination mit hochauflösender Messtechnik, wie beispielsweise High-Speed-Kamera und Infrarotkamera. Das erlaubt uns eine detaillierte Validierung von Prozessen und Prozessschritten. Unsere erfahrenen Ingenieure entwickeln zudem Ersatzversuchsstände, die präzise auf Ihre spezifische Anwendungsaufgabe abgestimmt sind.
So erstellen wir maßgeschneiderte Simulationsmodelle und -methoden, die Ihnen helfen, vorausschauende und effiziente Entscheidungen zu treffen. Dadurch vermeiden Sie langwierige Entwicklungsphasen, die sonst oft im Trial-and-Error-Verfahren stattfinden.