Fertigungstechnik

Im Bereich der Verpackungsherstellung spielt die Fertigungstechnik von Wellpappe eine zentrale Rolle. Als widerstandsfähiges, leichtes und kosteneffizientes Verpackungsmaterial wird Wellpappe in unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Die spezielle Fertigungstechnik dieser Wellkartonagen ermöglicht eine hohe Produktvarianz und maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Verpackungsanforderungen. Sie umfasst den gesamten Prozess von der Auswahl und Konditionierung der Rohpapiere über die Wellenerzeugung und Kaschierung bis hin zur Weiterverarbeitung, Bedruckung, Konfektionierung und Qualitätssicherung. Durch kontrollierte Prozessparameter wie Temperatur, Feuchte, Leimauftrag, Bahnzug und Geschwindigkeit lassen sich mechanische Kennwerte (z. B. ECT, BCT) gezielt beeinflussen, sodass stabile, funktionsgerechte und ressourcenschonende Verpackungslösungen entstehen. Ergänzend tragen die Abstimmung von Maschinengeschwindigkeit, Arbeitsbreite und Rüststrategie, der Einsatz von Inline-Messtechnik (Feuchte, Temperatur, Planlage) sowie ein konsequentes Energiemanagement zur Reproduzierbarkeit und Effizienz des Herstellungsprozesses bei.

Definition: Was versteht man unter der Fertigungstechnik?

Unter der Fertigungstechnik versteht man die unterschiedlichen Prozesse und Verfahren, die zur Herstellung eines Produktes eingesetzt werden. In Bezug auf Wellpappe umfasst dies die Schritte der Wellenerzeugung, Kaschierung und endgültigen Verarbeitung zum fertigen Verpackungsprodukt. Im erweiterten Sinn gehören ebenso die Materialauswahl (Grammaturen, Faserqualität, Wellenprofile), die Prozessführung (Temperatur- und Feuchtesteuerung, Leimviskosität, Pressdruck), die Weiterverarbeitung (Rillen, Stanzen, Perforieren, Kleben, Heften) sowie Druckverfahren (Preprint, Postprint, Digitaldruck) und die systematische Qualitätssicherung dazu. Ziel ist die reproduzierbare Herstellung von Wellpappenverbunden mit definierten Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Planlage, Maßhaltigkeit und Verarbeitbarkeit. Dazu zählt auch die durchgängige Datenerfassung zur Prozessanalyse, um Schwankungen zu minimieren und stabile Produktionsfenster zu sichern.

• Materialebene: Decken- und Wellenpapiere, Rezyklatanteile, Grammaturen, Oberflächenqualitäten.
• Prozessebene: Wellenerzeugung am Corrugator, Leimauftrag auf Stärkebasis, Trocknung und Verkleben.
• Weiterverarbeitung: Schneiden, Trimmen, Rillen, Stanzen, Perforieren, Kleben, Heften, Falten.
• Druck und Markierung: Flexo-Postprint, Offset-/Preprint, Digitaldruck, Barcodes und Kennzeichnungen.
• Qualitätssicherung: Prüfungen wie ECT, BCT, Berstfestigkeit, Klebefestigkeit (Pin Adhesion), Feuchtegehalt.
• Intralogistik und Planung: Rollenlager, Spleißen, Stapelbildung, Auftragsreihenfolge, Materialflusssteuerung.
• Ressourceneffizienz: Energie- und Wärmerückgewinnung, Ausschussreduktion, Kreislauffähigkeit von Rohpapieren.

Der Prozess der Wellpappenherstellung

Zu Beginn der Wellpappenproduktion steht die Wellenerzeugung. Bei diesem Vorgang wird das Papier durch eine Wellmaschine (Corrugator) geführt und mithilfe von Wärme und Feuchtigkeit gewellt. Durch den anschließenden Kaschierungsprozess wird die jeweilige Wellpappe mit einer oder mehreren Deckschichten versehen, wodurch die Wellstruktur stabilisiert und die Festigkeit der Wellpappe erhöht wird. Schließlich werden die Wellpappenbögen durch Schneide- und Falzmaschinen in die gewünschte Form gebracht und bei Bedarf durch verschiedene Drucktechniken bedruckt. Ergänzend dazu erfolgt die Weiterverarbeitung durch Rillen und Stanzen, um Faltlinien, Ausstanzungen und Öffnungshilfen zu erzeugen, bevor das Material zu Zuschnitten, Faltkartons oder komplexeren Konstruktionen konfektioniert wird. Typische Prozessschritte umfassen Preheater-Einstellungen (Umschlingungswinkel), Leimküche mit definierter Viskosität, die Steuerung von Bahnzug und Pressdruck im Double Facer sowie die kontrollierte Abkühlung zur Sicherung der Planlage.

Rohpapiere und Konditionierung

Decken- und Wellenpapiere werden hinsichtlich Feuchte und Temperatur konditioniert, um Planlage, Verklebbarkeit und Prozessstabilität sicherzustellen. Typische Feuchtebereiche liegen im einstelligen Prozentbereich; gleichmäßige Klimatisierung reduziert Verzug und Dickenstreuungen. Für konstante Ergebnisse werden Grammaturen, Faserorientierung und Oberflächenleimung der Papiere auf das Zielprofil abgestimmt. Eine präzise Lagerhaltung (klimatisierte Rollenlager, ausreichende Akklimatisierungszeiten) verhindert Spannungen, die sich später als Längs- oder Querwellen, Kantenbrüche oder Klebefehler zeigen könnten.

Wellenerzeugung und Kaschierung

Auf dem Single Facer wird das Wellenpapier über Riffelwalzen geformt und mit Stärkeleim an ein Deckenpapier geklebt (einseitige Wellpappe). Im Double Facer wird der Verbund mit einer zweiten Decke zu einwelliger Wellpappe ergänzt. Für höhere Anforderungen werden mehrere Lagen (z. B. BC- oder EB-Welle) aufgebaut. Präziser Leimauftrag, Pressdruck und Trocknung bestimmen Klebefestigkeit, Stapelstabilität und Planlauf. Einflussgrößen sind u. a. Walzentemperaturen, Wrap-Winkel an den Vorwärmern, Leimformulierung (Feststoffgehalt, Gelpunkt), Penetrationstiefe in die Papierporen sowie die Druck- und Temperaturverteilung im Heißtisch des Double Facers. Eine gleichmäßige Bahnspannung verhindert Mikroquetschungen und Wellenbruch.

Wellenprofile und Verbundaufbauten

• Feinwellen (E, F): gute Druckqualität, E-Commerce- und Retail-Verpackungen, kleinere Zuschnitte.
• B-/C-Welle: universell für Transportaufgaben, ausgewogenes Verhältnis aus Polsterwirkung und Festigkeit.
• Doppelwelle (EB, BC): erhöhte Kantenstauch- und Stapelfestigkeit für schwerere Güter und anspruchsvollere Logistikprofile.
• Großwelle (A): ausgeprägte Polsterwirkung bei empfindlichen Gütern, jedoch höhere Materialdicke.
• Mikrowellen (F, G) im Pre-/Postprint: sehr gute Bedruckbarkeit und feine Konturen für Displays und Präsentationsverpackungen.

Weiterverarbeitung, Zuschnitt und Veredelung

Nach dem Längs- und Querschnitt (Trimming, Rotationsschneider) folgen Rillung, Falzung, Perforation und Stanzung. Je nach Geometrie kommen Flachbett- oder Rotationsstanzen zum Einsatz. Öffnungshilfen, Belüftungen oder Sollrissstellen werden über Mikro- und Makroperforationen realisiert; vertiefende Informationen liefern die technische Grundlagen und Anwendungen der Perforation im Überblick. Zusätzlich sind Oberflächenbehandlungen (z. B. Dispersionslacke) und funktionale Elemente wie Einstecklaschen, Einlagen oder Sichtfenster möglich. Toleranzmanagement bei Schnitt-, Rill- und Stanzpositionen ist wesentlich für passgenaues Falten und zuverlässige Automatisierung.

Druck- und Kennzeichnungsverfahren

Für funktionale und gestalterische Anforderungen werden Flexo-Postprint (auch Inliner), Offset-Preprint (vorgedruckte Decken) oder digital-basierte Verfahren eingesetzt. Auswahlkriterien sind Auflage, Motivkomplexität, Flächenbedeckung, Tonwertumfang und Rüstkosten. Farbmanagement, Rasterwahl und Anilox-Spezifikation beeinflussen das Druckbild ebenso wie die Papieroberfläche. Variable Daten, Codierungen, Piktogramme und Tracking-Elemente unterstützen Rückverfolgbarkeit und effiziente Distribution. Trocknung, Farbviskosität und Substratfeuchte werden aufeinander abgestimmt, um Wellenbruch, Durchschlagen oder Set-Off zu vermeiden.

Konfektionierung und Endbearbeitung

Klebung (Kaltleim, Heißleim), Heftung und Faltung erzeugen versandfertige Zuschnitte und Faltkartons. Automatisierte Falt-/Klebemaschinen sichern Maßhaltigkeit und hohe Durchsätze; Palettierung und Bündelung schließen den Prozess ab. Konstruktionsvarianten wie Automatikboden (Crash-Lock), Vier- und Sechspunktklebung oder integrierte Einsteckmechanismen reduzieren Packzeiten. Inline-Kamerakontrollen prüfen Klebelagen, Laschenpositionen und Codierungen zur Sicherung einer gleichbleibenden Verarbeitungsqualität.

Qualitätssicherung und Prüfgrößen

• ECT (Edge Crush Test): Kantenstauchwiderstand des Wellpappenverbunds.
• BCT (Box Compression Test): Stapeldruckfestigkeit der fertigen Schachtel.
• Berstfestigkeit und Durchstoßwiderstand: Widerstand gegen punktuelle Belastungen.
• Klebefestigkeit (Pin Adhesion): Qualität der Leimfuge zwischen Welle und Decke.
• Planlage, Rillgüte und Maßhaltigkeit: entscheidend für störungsfreie Weiterverarbeitung und Passgenauigkeit.
• Cobb-Aufnahme und Feuchtegehalt: Wasseraufnahmeverhalten und klimabedingte Eigenschaftsänderungen.
• Oberflächen- und Druckbildprüfung: Tonwert, Kantenqualität, Registerhaltigkeit, Farbabrieb.
• Klimaprüfungen: Verhalten unter definierten Temperatur- und Feuchteprofilen zur Bewertung der Gebrauchstauglichkeit.

Prozessdaten, Toleranzen und Abmessungen

Die Fertigungstechnik umfasst die präzise Steuerung von Bahnzug, Bahnlauf und Schnittpositionen. Toleranzen für Längen, Breiten, Rillabstände und Materialdicken werden über regelmäßige Stichproben und Inline-Sensorik überwacht. Eine klare Definition von Abmessungen, Grenzmaßen und zulässigen Abweichungen bildet die Grundlage für reproduzierbare Verpackungspassungen, effiziente Klebeprozesse sowie störungsarme Abfüll- und Konfektionierlinien. Datenintegrität (Chargenverfolgung, Rezepturverwaltung, Wartungsintervalle) unterstützt die Stabilität des gesamten Produktionssystems.

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz

Die Herstellung von Wellpappe profitiert von geschlossenen Rohstoffkreisläufen, optimierten Leimrezepturen auf Stärkebasis, Wärmerückgewinnung aus dem Heißtisch und einem energieeffizienten Betrieb der Aggregate. Durch Reduktion von Ausschuss (z. B. über bessere Auftragsreihenfolgen, stabile Klimaführung, vorausschauende Wartung) werden Materialeinsatz und Emissionen reduziert. Verpackungskonstruktionen, die das Verhältnis von Festigkeit zu Masse verbessern, tragen zusätzlich zur Ressourcenschonung über den gesamten Lebenszyklus bei.

Arbeitssicherheit und Ergonomie

Zu einer robusten Fertigungstechnik gehören sichere Bedienkonzepte, staub- und lärmreduzierte Arbeitsplätze sowie Schutzvorrichtungen an Einzugsbereichen. Ergonomische Rollenwechsel, automatisierte Zuführungen, klare Kennzeichnungen und Schulungen senken das Risiko von Fehlbedienungen und Stillständen. Sauberkeit, Ordnung und gelebte Wartungsroutinen wirken sich unmittelbar auf Prozesssicherheit und Qualität aus.

Typische Fehlerbilder und Abhilfe

Wiederkehrende Fehlermuster sind Verzug (Warp), unzureichende Pin Adhesion, Washboarding, gequetschte Wellen, Delamination oder ungleichmäßige Rillgüte. Gegenmaßnahmen umfassen die Anpassung der Feuchteführung, Korrektur des Leimauftrags und der Pressdrücke, Optimierung der Vorwärmer-Einstellungen, Wechsel auf geeignete Papierqualitäten sowie die konsequente Überwachung von Temperaturprofilen und Bahnzügen. Eine strukturierte Ursachenanalyse (z. B. Ishikawa, 5-Why) unterstützt nachhaltige Prozessverbesserungen.

Anwendungsbeispiele in der Praxis

Wellpappe findet in vielen Bereichen der Verpackungsindustrie Anwendung. Sie wird sowohl für den Transport von Gütern als auch für Verpackungen im Einzelhandel genutzt. Durch die Herstellungsprozesse können Verpackungen in unterschiedlichen Größen und Formen produziert werden, wodurch sie für eine Vielzahl an Produkten geeignet sind. Zudem ermöglicht der Druck auf Wellpappe auch die Umsetzung von Marketingmaßnahmen direkt auf der Verpackung. In der Praxis reicht das Spektrum von standardisierten Faltkartons für den Versand über produktindividuelle Zuschnitte mit Einlagen bis zu Displays und Schutzkonstruktionen für empfindliche Waren. Ergänzend kommen temperaturgeführte Außenverpackungen mit geeigneten Einlagen, produktspezifische Trays, Schiebeschachteln sowie modulare Systemverpackungen zum Einsatz, die eine effiziente Kommissionierung und automatisierte Endverpackung unterstützen.

• Transport und Distribution: ein- und doppelwellige Konstruktionen für Konsumgüter, Ersatzteile, Lebensmittel-Outside-Packs.
• Handel und E-Commerce: optimierte Versandverpackungen mit Aufreißhilfen, Wiederverschluss und integrierter Polsterfunktion.
• Industrie und Technik: passgenaue Einlagen, Abstands- und Kantenschutz, Mehrkomponenten-Verpackungslösungen.
• Präsentation am POS: bedruckte Trays, Thekendisplays und Regalverpackungen mit hoher Form- und Farbkonstanz.
• Frischelogistik und Agrarprodukte: belüftete Obst- und Gemüseschalen, stapelstabile Transportverpackungen mit Feuchtepuffer.
• Pharma und Kosmetik (Sekundärverpackungen): präzise Zuschnitte mit Kennzeichnungen für Rückverfolgbarkeit und Handling.

Vor- und Nachteile der Fertigungstechnik

Die Fertigungstechnik von Wellpappe bringt sowohl Vorteile als auch Nachteile mit sich. Zu den Vorteilen zählen vor allem die hohe Flexibilität und die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses. So können durch die mit der Fertigungstechnik einhergehenden Anpassungsmöglichkeiten individuelle Kundenwünsche realisiert und sowohl kleine als auch große Stückzahlen kosteneffizient produziert werden. Zudem ist Wellpappe ein nachhaltiges Verpackungsmaterial, da sie aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und problemlos recycelt werden kann. Nachteilig kann die aufwendige Logistik der Wellpappenerzeugung sein, da diese einen hohen Raum- und Energieaufwand erfordert. Zudem können die Eigenschaften der Wellpappe, wie zum Beispiel ihre Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, die Anwendung in bestimmten Bereichen einschränken. Ergänzend ist zu beachten, dass bestimmte Belastungsprofile (Dauerfeuchte, sehr hohe Punktlasten) Grenzen setzen und eine sorgfältige Auslegung der Konstruktion und des Verbunds erforderlich ist. Verbesserte Prozessdaten, stabile Klimaführung und geeignete Papierqualitäten reduzieren diese Effekte und erweitern das Einsatzspektrum.

• Vorteile: geringes Eigengewicht, gute Polsterwirkung, hohe Anpassbarkeit durch verschiedene Wellenprofile, effiziente Produktion von Klein- bis Großserien, Kreislauffähigkeit durch etablierte Altpapierströme, gute Bedruckbarkeit im Post- und Preprint.
• Potenzielle Nachteile: Feuchteempfindlichkeit und damit verbundene Festigkeitsverluste, Platzbedarf und Energieeinsatz der Anlagen, begrenzte Dauerfestigkeit unter extremer Klimabelastung, Toleranzen bei Dicken- und Planlagestabilität, mögliche Einschränkungen bei sehr kleinen Radien und feinen Detailkonturen.
• Technische Gegenmaßnahmen: optimierte Klimaführung, geeignete Papierqualitäten und Grammaturen, verbesserte Leimrezepturen, angepasste Rill- und Stanzgeometrien, doppelwellige Verbünde für höhere Beanspruchung, gezielte Konstruktion zur Lastpfadführung und Kantenstabilisierung.
• Prozessorganisation: vorausschauende Wartung, strukturierte Auftragsreihenfolge, reduzierte Rüstzeiten und Nutzung von Prozessdaten zur kontinuierlichen Verbesserung.

Zusammenfassung:

• Fertigungstechnik bezieht sich auf die Methoden und Prozesse, die zum Erstellen von Produkten aus Rohmaterialien eingesetzt werden, einschließlich der Herstellung von Verpackungen aus Wellpappe.
• Durch moderne Fertigungstechniken können Wellpappenverpackungen in vielen verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden, um den individuellen Bedürfnissen von Unternehmen gerecht zu werden.
• Die Verbesserung der Fertigungstechnik ermöglicht eine effizientere und kostengünstigere Produktion von Wellpappenverpackungen, was zu geringeren Kosten und besserer Qualität für die Verbraucher führt.
• Entscheidend sind abgestimmte Prozessparameter (Feuchte, Temperatur, Leimauftrag, Bahnzug) und die Wahl passender Wellenprofile (E, B, C, EB, BC) zur Erreichung der geforderten mechanischen Kennwerte.
• Qualitätssicherung mittels ECT, BCT, Klebefestigkeit und Planlagenkontrolle gewährleistet reproduzierbare Eigenschaften und eine störungsfreie Weiterverarbeitung.
• Grenzen ergeben sich vor allem bei Feuchte- und Klimabelastung; geeignete Material- und Konstruktionsauswahl sowie kontrollierte Prozesse minimieren diese Effekte.
• Durchgängige Datennutzung, klare Toleranzvorgaben und eine prozesssichere Konfektionierung erhöhen Maßhaltigkeit, Verfügbarkeit und Lieferzuverlässigkeit.
• Ressourceneffizienz, Wärmerückgewinnung und Ausschussreduktion stärken die ökologische und ökonomische Leistungsfähigkeit des gesamten Herstellungsprozesses.