Abfüllprozess

Die Anwendung von Wellpappe in der Produktionskette wird immer populärer – insbesondere bei der Lagerung und dem Transport von Waren. Einen entscheidenden Beitrag dazu liefert der Abfüllprozess. Im Zusammenspiel von Verpackungsdesign, Materialeigenschaften und automatisierten Anlagen ermöglicht er stabile Ladeeinheiten, materialeffiziente Packdichten und eine sichere Handhabung entlang der gesamten Supply Chain. Zudem unterstützt er Rückverfolgbarkeit durch einheitliche Kennzeichnungen und sorgt für reproduzierbare Produktqualität, auch bei hohen Stückzahlen.

Im industriellen Kontext verbindet der Abfüllprozess Fertigung, Intralogistik und Versand. Er umfasst das präzise Einbringen von Flüssigkeiten, Pulvern, Granulaten oder Stückgütern in passende Packmittel aus Faserstoffen. Ziel ist eine robuste, wirtschaftliche und normgerechte Vorbereitung der Produkte für Lagerung, Kommissionierung und Transport. Hierzu gehören die Auslegung von Verpackungsabmessungen, das Stabilisieren von Lasten im Karton sowie die Abstimmung von Material- und Prozessparametern, damit die Einheit den Anforderungen von Handling, Vibration und Stapeldruck standhält.

Definition: Was versteht man unter dem Abfüllprozess?

Unter dem Abfüllprozess versteht man den Ablauf, bei dem Waren in Verpackungen eingefüllt werden. Hierbei kann die Abfüllung automatisiert geschehen, was in der Regel in größeren Produktionsumgebungen der Fall ist. Es ist aber auch ein manueller Verpackungsprozess möglich, der häufig in kleineren Unternehmen oder für spezielle Waren Anwendung findet. Ergänzend kommen halbautomatische Lösungen zum Einsatz, wenn unterschiedliche Formate, mittlere Stückzahlen oder häufige Produktwechsel vorliegen.

Der Abfüllprozess umfasst typischerweise mehrere aufeinander abgestimmte Schritte: Bereitstellung und Aufrichten des Packmittels, Zuführung der Produkte, Dosieren beziehungsweise Portionieren, Einbringen und gegebenenfalls Verdichten, Verschließen, Kennzeichnen sowie die abschließende Prüfung. Er kann manuell, halbautomatisiert oder vollautomatisiert erfolgen, abhängig von Produktart, geforderter Taktzeit und Prozesssicherheit. Auch Hilfsmittel wie Inlays, Trays, Beutel-in-Box-Lösungen oder Polsterelemente können Bestandteil des Prozesses sein, um Produktschutz und Transportsicherheit zu erhöhen.

• Medien und Warenarten: flüssige, pastöse, pulvrige, körnige und stückige Güter
• Dosierprinzipien: volumetrisch, gravimetrisch, zeit- oder impulsgesteuert
• Qualitätssicherung: Kontrollwägung, Volumenprüfung, Sichtkontrolle, Dichtheitsprüfung

Zusätzlich spielen Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchte, Temperatur, Staubentwicklung und elektrostatische Aufladung eine Rolle, da sie sowohl das Füllgutverhalten als auch die Handhabung von Wellpappe und Einlagen beeinflussen. Für sensible Anwendungen – etwa Lebensmittel, Kosmetik oder Elektronik – gelten besondere Anforderungen an Hygiene, Sauberkeit und ESD-Schutz.

Funktionsweise des automatisierten Abfüllprozesses

Bei einem automatisierten Abfüllvorgang werden die Produkte mittels einer Vorrichtung in die Verpackungen eingefüllt. Der eigentliche Prozess kann dabei je nach Art der Ware stark variieren. Grundsätzlich ist jedoch der Ablauf folgender: Produkte kommen auf ein Förderband und werden anschließend automatisch in die vorgefertigten Verpackungen gefüllt. Ein anschließendes Verschließen der Verpackungen kann ebenso automatisiert erfolgen. Ergänzend werden Prozessdaten erfasst, um Füllprofile, Gewichte und Kennzeichnungen zu dokumentieren und die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Typische Stationen sind Zuführung und Vereinzelung, Füllgutförderung, Dosierung, Übergabe in das Packmittel, Inline-Kontrolle sowie das automatisierte Verschließen. Für Flüssigkeiten kommen häufig Ventil-, Kolben- oder Massedurchflussfüller mit Tropfschutz und Schaummanagement zum Einsatz. Pulver und Granulate werden oft über Schneckendosierer oder Vibrationsrinnen mit Staubabsaugung geführt. Stückgüter werden per Pick-and-Place, Schiebern oder Rutschen positionsgenau eingebracht. Antistatik-Maßnahmen, Abstreifer, Rüttelstationen oder Verdichtungshübe verbessern die Verteilung des Füllguts und reduzieren Hohlräume.

• Verschlussarten: Stecklaschen, Heißleim, Klebeband, Umreifung, Klammerung
• Kennzeichnung: Druck, Etikett, codierte Markierung zur Rückverfolgung
• Inline-Prüfung: Waage, Kamerasysteme, Füllstandssensorik

Das Formatmanagement spielt eine zentrale Rolle: Formatwechsel, Toleranzen des Packmittels und die Position der Einfüllöffnung beeinflussen Taktzeit, Ausschuss und Stabilität. Dazu sind weitere praxisnahe Details zu relevanten Abmessungen maßgeblich, um Zuführung, Greifer und Füllorgane sicher und reproduzierbar auszulegen. Ebenso wichtig sind Vorratsmagazine für Zuschnitte, die Qualität der Rillung und das Faltverhalten, damit sich Wellpappenverpackungen prozesssicher aufrichten und verschließen lassen.

Automatisierungsgrad und Linienintegration

Je nach Automatisierungsgrad werden Abfüller mit Kartonaufrichtern, Einlegern, Verschließern, Etikettierern, Kontrollwaagen und Palettierern verknüpft. Schnittstellen zu Steuerung, MES und Lagerverwaltungssystemen ermöglichen Formatdatensätze, Chargenrückverfolgung und eine durchgängige Linienüberwachung. Reinigungs- und Wartungskonzepte (z. B. trockene Reinigung bei Papierstaub, CIP/SIP bei Flüssigkeitskontakt in vorgeschalteten Bereichen) sichern die Anlagenverfügbarkeit.

Bedeutung des Abfüllprozesses für die Wellpappen-Industrie

Der Abfüllprozess spielt eine wesentliche Rolle in der Wellpappen-Industrie. Wellpappe ist aufgrund ihrer Eigenschaften wie Robustheit und Leichtigkeit eine hervorragende Wahl für die Lagerung und den Transport von Waren. Es wird daher zur Herstellung der Verpackungen für den Abfüllprozess eingesetzt. Dabei ist zu beachten, dass die Art und Qualität des verwendeten Materials maßgeblich beeinflussen, wie gut die Waren geschützt sind. Zusätzlich bestimmen Zuschnittgeometrie, Faltschachtelcode und Öffnungsdesign, wie schnell und sicher das Füllgut eingebracht werden kann.

Für reibungslose Abläufe müssen Packmittelmerkmale und Maschinenparameter zusammenpassen. Wellenart, Flächengewicht, Kantenstauchwiderstand und Verarbeitungsqualität (zum Beispiel Rillung, Perforation, Stanzbild) bestimmen, wie zuverlässig Kartonzuschnitte aufgerichtet, gegriffen, befüllt und verschlossen werden können. Eine stabile Geometrie begünstigt exakte Dosierung, minimiert Verklemmen und reduziert Füllgutverluste. Feuchteeinflüsse und Reibwerte sind ebenso zu berücksichtigen, insbesondere bei hohen Liniengeschwindigkeiten. Doppelwellen-Kombinationen (zum Beispiel BC oder EB) erhöhen die Tragfähigkeit, während Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen das Gleit- und Feuchteverhalten beeinflussen.

• Materialaspekte: E-, B- oder C-Welle, Recyclingfaseranteil, Oberflächenrauheit
• Prozessauslegung: Greiferflächen, Einlauftrichter, Führungselemente, Andruckkräfte
• Transportsicherheit: Formschluss, Polsterzonen, Energieaufnahme bei Stößen

Ergänzend spielen Prüfgrößen wie ECT (Kantenstauchwiderstand) und BCT (Kistendruckfestigkeit) eine Rolle, um die Stapelstabilität im Versand zu gewährleisten. Die Platzierung von Einlagen, Trennstegen und Produktfixierungen wird so gewählt, dass sie den Abfüllvorgang beschleunigen und gleichzeitig Beschädigungen verhindern.

Prozessparameter und typische Kennzahlen

Wesentliche Kenngrößen sind Füllgenauigkeit, Taktzeit, Ausschussquote, Verfügbarkeit der Anlage und Fehlerhäufigkeit beim Verschließen. Format- und Chargenwechsel beeinflussen Rüstzeiten und damit die Gesamteffektivität. Eine saubere Dokumentation der Dosierprofile und Prüfwerte unterstützt die Qualitätssicherung und erleichtert die Ursachenanalyse bei Abweichungen. Ergänzende Indikatoren sind OEE (Overall Equipment Effectiveness), MTBF und MTTR zur Bewertung von Zuverlässigkeit und Instandhaltungsbedarf. Statistische Prozessfähigkeit (zum Beispiel Cp/Cpk) gibt Aufschluss über die Stabilität der Dosierung.

• Füllgenauigkeit: Toleranzen je nach Produkt und Gebindevolumen
• Stabilität: Stapelfähigkeit und Kippmoment nach dem Verschließen
• Rüstaufwand: Wechselteile, Kalibrierung, Software-Parameter

Für Wellpappenverpackungen wirkt sich eine korrekte Auslegung der Rilltiefe, der Falzkräfte und der Klebenahtqualität direkt auf Verschlussfestigkeit und Maßhaltigkeit aus. Prüfpläne mit Stichproben, Kontrollwägungen und visuellen Checks reduzieren Nacharbeit und Reklamationen.

Häufige Fehlerquellen und Optimierungsansätze

Typische Abweichungen entstehen durch ungeeignete Packmittelabmessungen, schwankende Rohstoffqualitäten, unzureichende Greiferanpassung oder statische Aufladung bei Pulvern. Optimierungen umfassen passgenaue Einfülltrichter, antistatische Ausrüstung, angepasste Rüttelprofile, justierte Zuführgeschwindigkeiten sowie formatbezogene Greiferbacken. Ein strukturiertes Änderungsmanagement für Formatdatensätze senkt Ausschuss und verkürzt Anlaufzeiten nach Produktwechseln.

Schnittstellen und End-of-Line

Abfüllprozesse sind eng mit dem Aufrichten von Zuschnitten, dem Zuführen von Einlagen oder Trays sowie den End-of-Line-Schritten verknüpft. Dazu zählen das Etikettieren, Wiegen, automatische Sortieren, die Bildung versandfähiger Einheiten und das sichere Bereitstellen für Lager und Versand. Nachgelagerte Schritte wie Gruppieren, Kartonverschließen, Umreifen und Palettieren werden auf die Packmittelgeometrie abgestimmt; Ladeeinheiten erhalten Kantenschutz, Zwischenlagen oder Abdeckungen, um die Stabilität während Transport und Lagerung zu verbessern.

Vor- und Nachteile des Abfüllprozesses

Ein großer Vorteil des Abfüllprozesses ist die Zeitersparnis. Mit einer automatisierten Anlage können große Mengen an Waren in sehr kurzer Zeit verpackt werden. Zudem ist ein positiver Aspekt die gleichbleibende Qualität der Packvorgänge, unabhängig von der Dauer der Produktion. Allerdings entstehen auch hohe Kosten für die Anschaffung, Instandhaltung und Wartung der Maschinen. Weiterhin kann bei einer automatisierten Abfüllung die Flexibilität gegenüber verschiedenen Packformen und Wareneigenschaften nachteilig sein. Doch insgesamt gesehen bietet der Abfüllprozess für die meisten Unternehmen durch seine Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit einen großen Mehrwert. Zusätzlich zu berücksichtigen sind Energie- und Medienverbrauch, Schulungsaufwand für das Bedienpersonal sowie Anforderungen an Ersatzteilhaltung und vorbeugende Instandhaltung.

• Vorteile: reproduzierbare Qualität, reduzierte manuelle Fehler, geringere Produktverluste, hohe Prozesssicherheit
• Nachteile: Investitionsaufwand, Formatabhängigkeit, Schulungsbedarf, potenzielle Stillstandszeiten bei Störungen

Bei variantenreichen Programmen sind modulare Formatteile und schnelle Wechselmechanismen hilfreich. Für Kleinserien oder empfindliche Produkte kann eine teilautomatisierte Lösung die geeignete Balance aus Flexibilität und Prozessstabilität bieten.

Praxisaspekte: Sicherheit, Ergonomie und Hygiene

Schutzvorrichtungen, sichere Bewegungsräume und ergonomische Eingriffe sind bei manuellen und halbautomatischen Stationen wesentlich. Staub- oder Aerosolbildung wird über Absaugung und geschlossene Füllsysteme begrenzt. Reinigungskonzepte und zugängliche konstruktive Ausführung erleichtern Wartung und beugen Kontamination vor. Für Lebensmittel- und Pharmaanwendungen unterstützen Hygienedesign, definierte Reinigungsintervalle, dokumentierte Freigaben und eine klare Zonierung (reiner/unreiner Bereich) die Prozesshygiene. Lärmminderung, passende Greifhöhen und geringe Lasten verbessern die Ergonomie in der Bedienung.

Zusammenfassung:

• Abfüllprozesse sind entscheidend in der Produktion, bei denen Produkte in Verpackungen, einschließlich derer aus Wellpappe, eingefüllt werden.
• Diese Prozesse stellen eine enge Verbindung zur Qualitätssicherung dar, da durch genaue Dosierung von Füllmengen Produktstandards eingehalten werden.
• Zeitersparnis und Effizienzsteigerung sind weitere Vorteile, da automatisierte Abfüllprozesse Produktionsabläufe beschleunigen und Arbeitskräfte entlasten können.
• Die Eignung des Packmittels und präzise Formatparameter beeinflussen Taktzeit, Füllgenauigkeit und Stabilität der versandfertigen Einheit.
• Eine abgestimmte Kombination aus Materialeigenschaften, Dosiertechnik, Verschlussverfahren und Inline-Prüfung erhöht Prozesssicherheit und reduziert Ausschuss.
• Dokumentierte Parameter, geeignete Prüfpläne und eine passgenaue Packmittelgestaltung unterstützen reproduzierbare Ergebnisse über den gesamten Lebenszyklus der Verpackung.