Füllhöhenkontrolle

In der Welt der Wellpappe sind Qualitätskontrollen entscheidend. Ein wichtiger Aspekt davon ist die Kontrolle der Füllhöhe. Diese Prüfung findet statt, um sicherzustellen, dass jede Wellpappe-Verpackung korrekt und konsistent gefüllt ist. Die Füllhöhe ist ein entscheidendes Qualitätsmerkmal und beeinflusst die Kundenzufriedenheit sowie den wirtschaftlichen Erfolg von Wellstar-Packaging GmbH maßgeblich. Sie dient der Einhaltung definierter Toleranzen, verhindert Über- und Unterfüllungen und reduziert Ausschuss, Nacharbeit und Reklamationen. Zudem ermöglicht sie eine nachvollziehbare Dokumentation im Rahmen von Qualitätsmanagement und Produktsicherheit. Darüber hinaus trägt sie zu stabilen Packprozessen, passgenauer Ausnutzung des Innenraums und reproduzierbaren Abschlusskräften beim Verschließen der Kartons bei. Eine sauber implementierte Füllstandskontrolle wirkt als Frühwarnsystem für Prozessdrifts, erleichtert die Ursachenanalyse und unterstützt die kontinuierliche Verbesserung entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Verpackung.

Definition: Was versteht man unter Füllhöhenkontrolle?

Unter Füllhöhenkontrolle versteht man das präzise Messen und Überwachen der Füllstandshöhe von Gütern in Wellpappe-Verpackungen. Dies gewährleistet, dass jedes Produkt denselben Inhalt hat und die Verpackungsaufgabe erfüllt wird. Dieser Prozess ist in der Lage, Abweichungen zu erkennen und zu melden, sodass schnell Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können. Im engeren Sinn umfasst die Füllhöhenkontrolle die Bestimmung des Füllniveaus (Füllgrad) im Verhältnis zur vorgesehenen Sollhöhe; im weiteren Sinn schließt sie Grenzwertdefinition, Toleranzmanagement, Kalibrierung der Messmittel sowie die lückenlose Protokollierung der Prüfergebnisse ein. Abhängig vom Prozess kann die Prüfung inline (100%-Kontrolle), end-of-line oder stichprobenbasiert erfolgen. Ergänzend gehören die Festlegung repräsentativer Referenzmuster (Null-, Grenz- und Gutmuster), die Definition von Annahme- und Eingreifgrenzen sowie die Eignungsnachweise der Messsysteme (z. B. Messsystemanalyse) zur fachlichen Ausgestaltung. In der Praxis werden Füllhöhen in Millimetern, Prozent des Nutzvolumens oder als Headspace in Millimetern über der Produktoberfläche dokumentiert.

Anwendungsbereiche der Füllhöhenkontrolle

Die Füllhöhenkontrolle findet ihren Einsatz in den verschiedensten Branchen. Sie ist insbesondere in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der pharmazeutischen Industrie unverzichtbar. Aber auch in der Elektronik-, Kosmetik- und chemischen Industrie ist sie vielen Prozessen zugeordnet. In all diesen Bereichen und weiteren Anwendungsfeldern übernimmt sie bedeutende Funktionen und sorgt für die Einhaltung von Sicherheits- und Qualitätsanforderungen. Typische Beispiele sind: Pulver, Granulate oder Flüssigkeiten in Beuteln und Dosen, die in Versandkartons aus Wellpappe konfektioniert werden; empfindliche Produkte mit Einlagen, bei denen ein definierter Headspace (Restfreiraum) für Polsterung und Verschlussmechanik notwendig ist; sowie Sets und Kits, die nur bei exaktem Füllstand transportsicher und stapelstabil bleiben. Weitere Praxisfälle sind Shelf-Ready-Packungen (SRP) und Trays, bei denen der Füllgrad die Öffnungs- und Entnahmefreundlichkeit bestimmt, sowie Versandkartons mit variabler Rillung, deren Verschlusshöhe durch die tatsächlich eingebrachte Füllmenge vorgegeben wird.

In Fulfillment- und E-Commerce-Prozessen unterstützt die Füllhöhenkontrolle die Gleichmäßigkeit von Packmengen, verhindert Leergut im Karton, optimiert die Ausnutzung des Innenraums und trägt zu planbaren Transportgewichten bei. In regulierten Umgebungen (z. B. Arzneimittel, Tiernahrung, Nahrungsergänzung) dient sie der Absicherung gegen Unterdosierung, der Erfüllung rechtlicher Vorgaben und der Nachverfolgbarkeit über Chargen und Lose hinweg. Auch temperatur- oder feuchteempfindliche Produkte profitieren, weil bei definiertem Füllstand Polster- und Isoliermaterialien zuverlässig wirken und die Stapelstabilität in der Lieferkette erhalten bleibt.

Funktionsweise von Füllhöhenkontrollen

Mit einem System der Füllhöhenkontrolle können über- oder unterfüllte Verpackungen aus dem Produktionsprozess ausgeschlossen werden. Die spezielle Technologie ermöglicht es, die Füllhöhe präzise zu messen und dabei sogar kleinste Unterschiede festzustellen. Beispielsweise kann eine genaue und zuverlässige Messung mittels optischer Sensoren, Ultraschallsensoren oder Durchflussmesser erreicht werden. Ergänzend kommen kamerabasierte Systeme (2D/3D), Laserscanner, kapazitive Verfahren, Gewichtskontrolle (Checkweigher) oder – bei opaken Behältern – Röntgen- bzw. Mikrowellenmessungen zum Einsatz. Die Wahl der Methode richtet sich nach Produktbeschaffenheit (transparent, schäumend, leitfähig), Liniengeschwindigkeit, geforderter Genauigkeit und zugänglicher Messposition im Packprozess. Moderne Systeme koppeln Messwerte mit Rezepturen (Formatdaten, Kartonabmessungen, Einlagen) und nutzen Regelkreise zur automatischen Nachjustierung der Abfüllaggregate, um Drifts frühzeitig zu kompensieren.

Messmethoden im Überblick

• Optische Sensorik (Lichtschranken, Laser, Kamera): berührungslos, schnell, geeignet für transparente oder homogene Oberflächen; empfindlich gegenüber Staub, Glanz und Umgebungslicht. 3D-Verfahren (Triangulation, Time-of-Flight) erfassen zusätzlich Topografie und Neigung der Oberfläche.
• Ultraschall: robust gegenüber Farbe und Transparenz, misst auch bei leicht schäumenden Medien; begrenzte Auflösung bei sehr kleinen Höhenänderungen. Geeignet für Beutel, Schalen und inhomogene Produktoberflächen.
• Durchfluss- und Zeitmessung: indirekte Bestimmung der Füllhöhe über zugeführte Menge/Volumenstrom; erfordert stabile Viskosität und genaue Abfüllparameter. Ideal, wenn die Geometrie konstant ist und Dosierorgane exakt arbeiten.
• Gewichtskontrolle: universell einsetzbar, besonders nach dem Verschließen; indirekt, da Füllhöhe aus Masse abgeleitet wird (Dichte erforderlich). Gut zur 100%-Kontrolle und zur Verifizierung von Stichprobenmessungen.
• Spezialverfahren (Kapazitiv, Röntgen, Mikrowelle): für opake Behälter oder inhomogene Produkte; höherer Aufwand und Validierungsbedarf. Liefert robuste Ergebnisse, wenn Sichtprüfung nicht möglich ist.
• Kombinierte Systeme: Fusion aus Bildverarbeitung und Wägung zur Plausibilisierung; reduziert Fehlklassifikationen und erhöht Prozessfähigkeit in variantenreichen Verpackungslinien.

Einflussgrößen, Toleranzen und Kalibrierung

Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit hängen u. a. von Temperatur, Vibrationen, Materialeigenschaften (Schaumbildung, Partikelgröße), der Geometrie des Behälters und der Position des Sensors ab. Toleranzen werden aus Produktspezifikation, Prozessfähigkeit und Verschlussbedarf abgeleitet. Regelmäßige Kalibrierungen, Prüfmittelüberwachung und Messsystemanalysen (z. B. Wiederhol- und Vergleichbarkeitsstudien) sichern die Verlässlichkeit der Ergebnisse. Die einzustellende Füllhöhe steht stets im Verhältnis zu den Innenmaßen des Packmittels; weiterführende Hinweise zu praxisgerechten Abmessungen und zulässigen Toleranzen im Prozess. Ergänzend ist die Berücksichtigung der Messunsicherheit wesentlich, um Warn- und Eingreifgrenzen sachgerecht festzulegen. Ein sauberes Referenzieren gegen Kalibrierstandards, die Pflege von Kalibrierscheinen und die Dokumentation von Driftverhalten erhöhen die Nachvollziehbarkeit und Auditfestigkeit.

Prozessintegration und Auswertung

• Inline-Prüfung mit automatischer Ausschleusung fehlerhafter Einheiten und akustisch/optischer Alarmierung.
• End-of-Line-Kontrolle zur Bestätigung der Losfreigabe und zur Dokumentation im Chargenprotokoll.
• Stichprobenpläne nach definierter Prüfintensität, ergänzt durch statistische Prozesskontrolle (SPC) mit Regelkarten und Trendanalysen.
• Rückverfolgbarkeit durch Verknüpfung von Messwerten mit Zeit, Linie, Format, Charge und Bediener.
• Rückkopplung der Messwerte an Dosier- oder Abfüllparameter zur automatischen Nachregelung (Closed-Loop-Steuerung) und zur Stabilisierung der Zielhöhe.
• Kennzahlen wie Cp/Cpk, ppm-Anteile außerhalb Toleranz, OEE-Einflüsse und First-Pass-Yield zur Bewertung der Prozessfähigkeit und zur Priorisierung von Verbesserungsmaßnahmen.

Vor- und Nachteile von Füllhöhenkontrolle

Die Füllhöhenkontrolle bietet zahlreiche Vorteile, kann aber auch einige Herausforderungen mit sich bringen. Zum einen ermöglicht sie eine konsistente Qualität und steigert somit das Vertrauen der Kunden in die Produkte. Sie vermeidet Produktverluste und spart damit Kosten. Aus rechtlicher Sicht sorgt sie zudem für die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben und minimiert das Risiko von Strafen. Aber sie kann auch Nachteile haben. Die Installation und Wartung der Geräte für die Füllhöhenkontrolle kann zum Beispiel hohe Kosten verursachen. Zudem kann es technische Herausforderungen geben, besonders bei unförmigen Produkten oder bei der Arbeit mit verschiedenen Produkttypen. In variantenreichen Verpackungslinien sind zusätzlich klare Rüstprozesse, definierte Prüfsequenzen und eine sorgfältige Schulung der Bedienenden erforderlich, um Fehlinterpretationen zu vermeiden und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

• Vorteile: Einheitliche Füllgrade, weniger Ausschuss und Nacharbeit, reproduzierbare Qualität, dokumentierte Konformität, stabile Packprozesse, optimierte Ausnutzung des Innenraums und zuverlässig schließende Kartons. Verbesserte Rückverfolgbarkeit, belastbare Audit-Trails, geringere Transportschäden durch konsistente Packdichte.
• Herausforderungen: Investitions- und Betriebskosten, Formatwechsel und Umrüstzeiten, Sensitivität gegenüber Umgebungseinflüssen, notwendige Schulung des Personals sowie regelmäßige Kalibrier- und Reinigungszyklen. Zusätzlich: Validierungsaufwand bei Spezialverfahren, Datenpflege und das Beherrschen von Mischartikeln in Kits.

Einsatz bei Wellstar-Packaging GmbH

Bei Wellstar-Packaging GmbH ist die Füllhöhenkontrolle ein integraler Bestandteil der Produktionskette. Mit aktueller Technik sorgt das Unternehmen dafür, dass die Qualität stets den hohen Anforderungen entspricht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der stetigen Weiterentwicklung und Verbesserung der Verfahren, um noch präzisere Kontrollen und damit ein optimales Produkt für den Kunden sicherzustellen. Dazu gehören fest definierte Prüfpläne je Artikel, die Zuordnung geeigneter Messmethoden, klare Grenzmuster für Über- und Unterfüllung, automatische Ausschleusung, lückenlose Protokollierung sowie regelmäßige Prüfmittelüberwachung. Die Füllhöhenkontrolle ist prozessnah in das Verpacken integriert, sodass Headspace, Verschluss und Stapelstabilität zuverlässig gewährleistet werden. Ergänzt wird dies durch strukturierte Schulungen, dokumentierte Freigabestufen bei Formatwechseln und standardisierte Eskalationspfade bei Abweichungen.

Zusammenarbeit mit Zulieferern und Partnern

Eine wirksame Füllhöhenkontrolle ist nicht nur auf das eigene Unternehmen beschränkt. Wellstar-Packaging GmbH arbeitet eng mit Zulieferern und Partnern zusammen, um sicherzustellen, dass auch diese hohe Qualitätsstandards einhalten. Mit gezielten Schulungen und regelmäßiger Kommunikation wird sichergestellt, dass alle Beteiligten die Bedeutung einer genauen Füllhöhenkontrolle verstehen und umsetzen. Ergänzend werden Spezifikationen abgestimmt, Erstmusterprüfberichte validiert, Prüfpläne synchronisiert und Audits durchgeführt. So bleiben Messverfahren, Toleranzen und Prüfintervalle über die gesamte Lieferkette hinweg konsistent. Ferner werden Schnittstellenbeschreibungen, Datenformate für Messwertübertragung und Kalibrierscheine ausgetauscht, um durchgängige Rückverfolgbarkeit und eindeutige Interpretation der Messergebnisse zu gewährleisten.

Normen, Richtlinien und Kennzahlen

Je nach Produktkategorie sind Vorgaben aus dem Mess- und Eichwesen sowie branchenspezifische Standards zu berücksichtigen. Dazu zählen u. a. das Mess- und Eichgesetz (MessEG), die Mess- und Eichverordnung (MessEV) und – für Fertigpackungen – europäische Regelungen zur Menge in Fertigverpackungen. Qualitätsmanagementsysteme (z. B. ISO 9001) sowie anerkannte Standards für Lebensmittel- oder Verpackungsbetriebe (z. B. IFS- und BRCGS-Anforderungen) fordern nachvollziehbare Prüfprozesse, regelmäßige Kalibrierung und dokumentierte Wirksamkeitsnachweise. Für die Leistungsbewertung eignen sich Kennzahlen wie Cp/Cpk, GRR-Anteile aus Messsystemanalysen, Ausschleusraten, Fehlklassenquoten und Trendkennzahlen aus Regelkarten.

Typische Fehlerbilder und Abhilfemaßnahmen

• Schwankende Füllhöhe durch Viskositätsänderungen: Temperaturführung stabilisieren, Dosierparameter adaptiv regeln, Vorversuche zur Viskositätsbandbreite.
• Fehlklassifikationen bei glänzenden Oberflächen: Polarisationsfilter, Schattenfugen, 3D-Verfahren oder Sensorausrichtung optimieren.
• Abweichungen durch Kartongeometrie: Innenmaße und Rillung berücksichtigen, Formatteile prüfen, Einlagenlagen fixieren.
• Drift nach Formatwechsel: Referenzmessung erzwingen, Rezept sauber laden, Freigabecheckliste nutzen.
• Messwertsprünge durch Vibration: Sensor entkoppeln, Messzeitfenster mitteln, Bandgeschwindigkeit und Takt harmonisieren.

Praxisempfehlungen und Best Practices

• Klar definierte Toleranzfenster in Bezug auf Innenmaß, Headspace und Verschlussbedarf je Artikel.
• Standardisierte Prüfpläne mit Stichprobenhäufigkeit, Messpunkten, Annahmekriterien und Dokumentationsanforderungen.
• Kombination aus 100%-Inline-Prüfung und verifizierender Stichprobe zur Absicherung der Messergebnisse.
• Regelmäßige Schulung der Bedienenden zu Einflussgrößen, Fehlerbildern und korrektem Umgang mit Grenzmustern.
• Messdaten zentral erfassen, visualisieren und für Ursachenanalysen sowie präventive Instandhaltung nutzen.

Digitalisierung und Datenanalyse

Durch die digitale Erfassung von Füllhöhen entstehen umfassende Datensätze, die für SPC, Regelkarten, Trendanalysen und Frühwarnindikatoren genutzt werden. Ereignis- und Chargenbezogene Audit-Trails unterstützen Rückrufe und Abweichungsanalysen. Schnittstellen zu Liniensteuerung, Etikettierung und Lagerverwaltung ermöglichen eine konsistente Verknüpfung von Formatdaten, Kartonabmessungen und Füllgrad. Edge- und Cloud-Auswertungen helfen, Prozessfähigkeit langfristig zu stabilisieren und Verbesserungsmaßnahmen datenbasiert zu priorisieren.

Bezug zu Wellpappe, Abmessungen und Headspace

Die Füllhöhe steht in direktem Bezug zu den Innenmaßen von Wellpappkartons, zu Rillungen und zu Einlagen. Fertigungstoleranzen der Wellpappe, Feuchte- und Klimaverhalten sowie die Kompressibilität von Polstermaterial beeinflussen die wirksame Füllstandshöhe. Ein passend definiertes Headspace-Fenster stellt sicher, dass Verschlüsse spannungsarm greifen, ohne den Karton zu überdehnen, und dass die Stapelstabilität erhalten bleibt. In der Praxis werden Sollhöhen so gewählt, dass Polsterwege, Verschlusskräfte, Kennzeichnungspositionen und automatisierte Fördersysteme zuverlässig zusammenwirken.

Zusammenfassung:

• Füllhöhenkontrolle ist ein entscheidendes Element im Verpackungsprozess, insbesondere bei Produkten, die in Verpackungen aus Wellpappe geliefert werden.
• Die Kontrolle ermöglicht eine genaue Überwachung der Produktmenge in jeder Verpackung, um sicherzustellen, dass die Verpackungsrichtlinien eingehalten werden und keine Über- oder Unterfüllung stattfindet.
• Die Integration einer effizienten Füllhöhenkontrolle in den Produktionsprozess kann zur Kostenersparnis beitragen und gleichzeitig die Qualität und Produktsicherheit erhöhen.
• Geeignete Messmethoden (optisch, Ultraschall, Durchfluss, Gewicht) werden abhängig von Produkt und Prozess gewählt und regelmäßig kalibriert.
• Dokumentation, statistische Auswertung und Rückverfolgbarkeit sichern die Nachweisführung und unterstützen die kontinuierliche Verbesserung.
• Ein klarer Bezug zu Innenmaßen, Headspace und Kartongeometrie stellt sicher, dass Verschluss, Polsterung und Stapelstabilität in Wellpappe-Verpackungen zuverlässig funktionieren.