Füllstand

Wenn es um Wellpappe und ihre Verwendung in der Verpackungsbranche geht, spielt der Füllstand eine zentrale Rolle. Er beeinflusst Schutzwirkung, Transportsicherheit, Materialeffizienz und den Umgang mit Hohlräumen. Als Steuergröße in der Packmittelkonstruktion entscheidet der Füllstand darüber, ob Produkte zuverlässig fixiert, Stöße abgefangen und Kantenlasten sicher übertragen werden. Darüber hinaus wirkt er sich direkt auf die Wirksamkeit von Polster- und Fixierlösungen, die Stapelstabilität im Lager sowie auf die Wirtschaftlichkeit im Versand aus. Ein konsistenter Füllstand senkt Ausschussquoten, erhöht die Prozesssicherheit und trägt zu einer reproduzierbaren Verpackungsqualität über Chargen hinweg bei.

Im Kontext des Wellpapp-Lexikons beschreibt dieser Beitrag den Füllstand präzise, grenzt ihn von verwandten Kennzahlen ab und zeigt auf, wie er gemessen, bewertet und in der Praxis optimiert wird. Damit lassen sich Bruch, Verformung und unnötiger Materialeinsatz reduzieren, während Prozessstabilität und gleichbleibende Qualität erreicht werden. Zusätzlich werden praxisnahe Zielkorridore, Einflussfaktoren und Prüfansätze dargestellt, um Planungs- und Fertigungsentscheidungen fundiert zu unterstützen.

Definition: Was versteht man unter Füllstand?

Der Füllstand ist ein kritischer Parameter, der angibt, wie viel von einem Behälter oder einer Verpackung durch das Produkt besetzt ist. In Bezug auf Wellpappe bezieht er sich auf das Volumen, das von dem in der Verpackung enthaltenen Produkt eingenommen wird. Optimale Verpackungsprozesse hängen stark von einem korrekten Füllstand ab. In der Verpackungstechnik wird der Füllstand häufig funktional betrachtet: Es geht nicht nur um die reine Volumenausnutzung, sondern auch darum, wie Lasten in die Struktur der Wellpappkonstruktion eingeleitet und über Kanten und Flächen sicher abgetragen werden.

Im engeren Sinn wird häufig der relative Füllstand (auch Füllgrad) verwendet: Er ist das Verhältnis aus Produktvolumen und Innenvolumen des Packmittels. Er kann als Prozentwert ausgedrückt werden. Ein angemessener Füllgrad sorgt dafür, dass Polster- und Fixiermaterialien wirksam arbeiten und Lasten über die Kanten der Kartonage abgeleitet werden. Neben dem volumetrischen Füllgrad wird in flachen Verpackungen teilweise auch mit einem flächenbezogenen Füllgrad gearbeitet, etwa wenn Auflageflächen, Konturen oder Einlagen eine größere Rolle spielen als das reine Volumen.

Für die rechnerische Bestimmung sind die Innenmaße der Kartonage maßgeblich. Weiterführend siehe Details zu Abmessungen in der Verpackungsplanung. Zusätzlich können produktionsbedingte Toleranzen, Formfreiheit des Packguts und das Volumen von Einsätzen (z. B. Inlays) berücksichtigt werden. In der Praxis hat sich außerdem der Begriff des „wirksamen Füllgrads“ etabliert, der die Wirkung von Polsterkörpern und Kompressionszonen (Knautschzonen) mit einbezieht.

Begriffliche Einordnung: In der Praxis werden teils auch Begriffe wie Füllgrad, Auslastung, Packungsdichte oder Hohlraumanteil verwendet. Während der Füllstand die Belegung beschreibt, kennzeichnet der Hohlraumanteil das verbleibende freie Volumen. Wichtig ist die Abgrenzung zur Füllhöhe (linearer Wert, zum Beispiel in Schachteln mit variabler Einfüllhöhe) und zur Dichtebetrachtung (Masse je Volumen), die insbesondere bei Schüttgütern eine Rolle spielt.

Formel und Einheit

Der relative Füllstand (Füllgrad) wird üblicherweise in Prozent angegeben und berechnet sich aus: Füllgrad = (Produktvolumen / Innenvolumen der Verpackung) × 100. Einheiten sind typischerweise mm³ oder cm³, in übergeordneten Betrachtungen auch Liter. Für vergleichbare Bewertungen sollten identische Bezugsgrößen (Innenmaßdefinition, Messpunkte, Toleranzen) verwendet werden.

Messmethoden für den Füllstand

Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des Füllstands in Wellpappverpackungen. Diese reichen von visuellen Kontrollen bis hin zu hochtechnologischen Sensoren. Sofortige Maßnahmen können ergriffen werden, falls Abweichungen vom idealen Füllstand festgestellt werden. Entscheidend ist die Eignung der Methode für Geometrie, Stückzahl und geforderte Prozessstabilität.

• Visuelle Prüfung und Lehren: Einfacher Check mittels Sichtkontrolle, Schablonen oder Fülllehren zur Beurteilung von Hohlräumen, Überstand oder Deckelspannung.
• Volumenbasierte Berechnung: Ermittlung aus Innenvolumen der Kartonage und Produktvolumen (inkl. Polsteranteil). Geeignet für Serien mit konstanten Maßen.
• Gewichts- und Dichteansatz: Bei Schüttgütern oder variabler Befüllung kann das Gewicht mit der Materialdichte verknüpft werden, um den Füllgrad abzuschätzen.
• Optische und 3D-Sensorik: Kameras oder Lichttaster erkennen überstehende Teile, Verzug oder ungleichmäßige Verteilung des Packguts.
• Inline-Prüfung: Stichproben oder 100-%-Kontrollen im Prozess, z. B. vor dem Verschließen, um Korrekturen (Polsterzugabe, Umverpackung) unmittelbar umzusetzen.
• Taktile Messung: Messuhren, Tiefenanschläge und definierte Prüfkörper zur objektiven Erfassung von Spiel, Auflage und Deckelspiel.
• Laserscans/3D-Profiling: Berührungslose Erfassung von Höhenprofilen zur Beurteilung von Füllhöhe, Ebenheit und Verteilung.
• Röntgen-/CT-Analyse (Labor): Für komplexe Sets mit Inlays; macht verdeckte Hohlräume sichtbar und unterstützt die Optimierung der Packungsdichte.
• Wiegetechnik mit Volumenreferenz: Kombination aus Checkweigher und Volumenmessung zur laufenden Überwachung bei variierender Befüllung.

Hinweis zur Genauigkeit: Die Wahl der Methode richtet sich nach Produktgeometrie, Stückzahl, Toleranzen und der geforderten Prozesssicherheit. Bei variierenden Produktmaßen sind dynamische Mess- oder Wiegesysteme vorteilhaft. Für seriennahe Freigaben sind Messsystemanalysen (Wiederhol- und Vergleichbarkeit) sinnvoll, um die Eignung der Prüfmittel abzusichern und Fehlinterpretationen zu vermeiden.

Einflussfaktoren und Zielwerte

• Produktcharakteristik: Formstabilität, Empfindlichkeit, Kantenlastverträglichkeit und Oberflächenanforderungen beeinflussen den notwendigen Freiraum und die Fixierung.
• Konstruktion des Packmittels: Innenvolumen, Faltlinien, Einlagen, Polster und die Stauchfestigkeit der Wellpappe bestimmen, wie viel freie Luft tolerierbar ist.
• Logistische Beanspruchung: Handlingshäufigkeit, Stapelhöhen, Transportdauer und Klimaschwankungen wirken sich auf den sinnvollen Füllgrad aus.
• Toleranzen: Produktions- und Maßtoleranzen bei Kartonage und Packgut erfordern Sicherheitsaufschläge, damit weder Überstand noch übermäßiger Hohlraum entsteht.
• Verschlussart: Deckelklappen, Klebung, Umreifung und Deckelspiel beeinflussen die Auflageflächen und damit die wirksame Lastübertragung.
• Klima und Feuchte: Relative Luftfeuchte reduziert die Steifigkeit der Wellpappe; bei hohen Belastungen können leicht höhere Füllgrade oder zusätzliche Fixierung sinnvoll sein.
• Mehrfachnutzung: Bei Wiederverwendung des Packmittels (Mehrweg) verändern Gebrauchsspuren und Setzerscheinungen die optimalen Füllgradfenster.

Orientierungswerte (anwendungsabhängig): Für formstabile Güter werden häufig Füllgrade im Bereich von etwa 70–90 % angestrebt. Bei empfindlichen Artikeln mit zusätzlicher Polsterung kann ein geringerer Füllgrad sinnvoll sein, um Dämpfungsmaterial wirksam zu platzieren. Diese Bereiche sind als Richtwerte zu verstehen und müssen praxisbezogen validiert werden. Für Schüttgüter hängt der Zielbereich zusätzlich von Korngröße, Fließverhalten und Transportbeanspruchung ab.

Bedeutung eines korrekten Füllstands in der Praxis

Ein angemessener Füllstand ist entscheidend für Effizienz und Sicherheit beim Transport und Schutz von Produkten in Wellpappverpackungen. Ein zu hoher Füllstand kann die Stabilität der Verpackung beeinträchtigen, während ein zu niedriger Füllstand zu unnötigem Leerraum führt. Richtig gewählt, erhöht der Füllstand die Packungsdichte, stabilisiert die Lastpfade und verbessert die Handhabung entlang der gesamten Lieferkette.

• Bei zu hohem Füllstand: Deckel steht unter Spannung, Verformungen an Kanten, eingeschränkte Lastübertragung, erhöhtes Risiko für Druckstellen am Produkt.
• Bei zu niedrigem Füllstand: Hohlräume begünstigen Bewegung, Stoßübertragung und Quetschungen; zusätzlicher Polsterbedarf und potenziell höhere Transportkosten durch ineffiziente Raumausnutzung.
• Qualität und Wiederholbarkeit: Konstante Füllgrade reduzieren Streuung in Fall- und Stauchprüfungen und erleichtern die Prozessfreigabe.
• Nachhaltigkeit: Bedarfsorientierte Volumennutzung verringert Lufttransport, spart Material und senkt die CO₂-relevante Logistiklast.
• Kostensicherheit: Stabilere Prozesse senken Nacharbeit, Reklamationen und Verpackungskosten über den Lebenszyklus.

Berechnung und kurzes Praxisbeispiel

Beispiel: Innenvolumen Kartonage 300 × 200 × 150 mm = 9.000.000 mm³ (≈ 9,0 l). Produktmaß 280 × 180 × 120 mm = 6.048.000 mm³ (≈ 6,048 l). Der Füllgrad beträgt ca. 67,2 %. Je nach Empfindlichkeit kann ergänzendes Polstermaterial die Lücke schließen und den wirksamen Füllstand funktional erhöhen. Werden mehrere identische Produkte kombiniert, ist neben der reinen Volumenaddition auch das Packmuster (Lage, Orientierung, Zwischenlagen) zu berücksichtigen.

1. Innenvolumen ermitteln (innen wirksame Maße der Kartonage).
2. Produktvolumen bestimmen (inkl. relevanter Anbauteile/Inlays).
3. Füllgrad berechnen und mit Zielkorridor vergleichen.
4. Gegebenenfalls Polster, Fixierungen oder Packmittelgröße anpassen.

Schüttgut-Variante: Masse des Inhalts ermitteln (z. B. 3,2 kg) und mithilfe der Schüttdichte (z. B. 0,55 g/cm³) das Volumen ableiten. Daraus lässt sich der Füllgrad gegenüber dem Innenvolumen berechnen. Setzverhalten und Rüttelbeanspruchung sind zusätzlich zu prüfen, da sie die Verteilung und somit den wirksamen Füllstand beeinflussen.

Praxishinweis: Bei Packmitteln mit variabler Einstecktiefe (z. B. durch zusätzliche Rillungen) kann der Füllstand über die Falthöhe feinjustiert werden. Dokumentierte Einstellwerte je Artikel sichern die Wiederholbarkeit.

Typische Abweichungen und Gegenmaßnahmen

• Überstand des Produkts: Größeres Packmittel wählen oder Konstruktion anpassen (z. B. zusätzliche Rillung); Gefahr von Deckeldeformation reduzieren.
• Übermäßige Hohlräume: Format anpassen, Polster gezielt einsetzen, Fixierlösungen nutzen; Bewegungsspiel minimieren.
• Uneinheitliche Befüllung: Prüfplan definieren, Stichproben erhöhen, Hilfsmittel (Lehren, Kameras) einführen.
• Schwankende Produktmaße: Toleranzfenster dokumentieren und Packmittel-Varianzen bereithalten.
• Deckelspannung/Einfallstellen: Auflageflächen erweitern (Inlay, Zwischenlage) und Füllgrad in den Zielkorridor bringen, um lokale Überlasten zu vermeiden.
• Seitenwandinstabilität: Stauchfestigkeit und Wellenart überprüfen, Kantenlastpfade verbessern, wirksame Polsterpositionen festlegen.
• Fehlausrichtung des Packguts: Fixier- oder Formeinlagen nutzen, um die Lage zu stabilisieren und den Hohlraumanteil reproduzierbar zu halten.

Vor- und Nachteile des Füllstands

Verantwortungsbewusster Umgang mit dem Füllstand bringt Vorteile sowohl für den Verpackungshersteller als auch für den Endverbraucher: Maximierte Ausnutzung des Verpackungsraums, verbesserte Produktsicherheit und optimierte Transporteffizienz gehören dazu. Im Gegenzug kann die Nichtbeachtung des idealen Füllstands in Wellpappverpackungen zu Problemen wie Beschädigungen oder Verschwendung führen. In Summe ist der Füllstand ein Stellhebel, der technische, ökologische und ökonomische Aspekte miteinander verbindet.

• Vorteile: bessere Lastverteilung, geringere Bewegung des Packguts, reduzierter Materialeinsatz durch zielgerichtete Polsterung, konsistente Testergebnisse.
• Nachteile bei Fehlanpassung: erhöhte Transportrisiken, ineffiziente Raumnutzung, unnötige Kosten durch Nachpolsterung oder Reklamationen.
• Neutralisationsmaßnahmen: Zielkorridore definieren, Prüfkonzepte aufsetzen, kontinuierliche Verbesserungszyklen (KVP) etablieren.

Normen, Prüfungen und Kennzahlen

Zur Validierung des gewählten Füllstands tragen standardisierte Prüfungen bei. Relevante Verfahren sind etwa Stauchversuche an Kartons (BCT), Kantenstauchprüfungen an Wellpapp-Proben (ECT) und Falltests. Diese Prüfungen zeigen, wie sich verschiedene Füllgradniveaus auf die Lastübertragung, die Energieaufnahme und den Schutz des Packguts auswirken. Ergänzend sind Klimaprüfungen sinnvoll, um das Verhalten bei veränderter Luftfeuchte und Temperatur zu bewerten.

Als Kennzahlen dienen neben dem Füllgrad der Hohlraumanteil, die Packungsdichte (Masse/Volumen) sowie Prozessfähigkeitskennwerte aus der Fertigung. Zusammen ermöglichen sie eine sachgerechte Auslegung und eine belastbare Freigabe.

Praxis-Tipps zur Optimierung des Füllstands

• Füllgrad-Korridor je Artikel definieren und in Arbeitsanweisungen verbindlich hinterlegen.
• Polster nicht flächig „auf Verdacht“, sondern gezielt zur Lastpfadunterstützung einsetzen.
• Einlagen und Rillungen so platzieren, dass Deckelflächen plan aufliegen und Kantenlast sicher übertragen wird.
• Mess- und Prüfmittel regelmäßig kalibrieren; Messunsicherheit in die Füllgradbewertung einbeziehen.
• Bei Serienänderungen (Produkt, Inlay, Material) eine erneute Verifikation von Füllstand und Schutzwirkung durchführen.

Checkliste für die Umsetzung

• Innenmaße, Toleranzen und wirksame Volumina eindeutig definieren.
• Produkteigenschaften (Steifigkeit, Empfindlichkeit) erfassen und in die Zielwerte übersetzen.
• Prüfpunkte festlegen: Wareneingang, vor Verschluss, Endkontrolle.
• Korrekturmaßnahmen dokumentieren: Polsterzugabe, Umverpackung, Formatwechsel.
• Ergebnisse aus Fall- und Stauchprüfungen mit Füllgradwerten verknüpfen und bewerten.

Zusammenfassung:

• Der Füllstand bezeichnet die Menge eines Inhalts, die sich in einem Behälter oder in diesem Fall in einer Verpackung befindet.
• In Bezug auf Verpackungen aus Wellpappe ist der Füllstand besonders wichtig, um sicherzustellen, dass die Produkte sicher und ohne Beschädigung transportiert werden können.
• Ein korrekter Füllstand kann dazu beitragen, dass Verpackungen aus Wellpappe ihre Stabilität und Schutzfunktion optimal erfüllen, was für den sicheren und effizienten Versand von Waren unerlässlich ist.
• Ermittlung und Steuerung erfolgen über geeignete Messmethoden (visuell, volumetrisch, sensorgestützt) und klar definierte Toleranzfenster.
• Abweichungen – zu hoch oder zu niedrig – sollten durch Anpassung von Format, Polsterung oder Fixierung gezielt korrigiert werden.
• Ein definierter Zielkorridor und valide Prüfungen (z. B. Stauch- und Falltests) unterstützen reproduzierbare Qualität und Prozessstabilität.
• Die Berücksichtigung von Klima, Verschlussart und Toleranzen führt zu praxistauglichen Füllgradlösungen entlang der gesamten Lieferkette.