Hochgeschwindigkeitsverpackung

Verpackungen sind ein wesentlicher Bestandteil in jeder Branche. Sie schützen Produkte, fördern die Kaufentscheidung und erleichtern Handhabung sowie Transport. Ein besonderer Typ von Verpackungen ist die Hochgeschwindigkeitsverpackung, die vor allem in der Industrie große Bedeutung hat. Im Bereich der Wellpappe spielt sie eine entscheidende Rolle. Neben dem physischen Schutz adressiert diese Art des Verpackens vor allem Prozessziele wie hohen Durchsatz, Reproduzierbarkeit und geringe Fehlerraten in kontinuierlichen oder getakteten Produktionsumgebungen. Sie unterstützt ein konsistentes Linienlayout, reduziert manuelle Eingriffe und ermöglicht stabile Materialflüsse bei planbaren Taktzeiten.

Definition: Was versteht man unter Hochgeschwindigkeitsverpackungen?

Unter Hochgeschwindigkeitsverpackungen versteht man das schnelle, prozesssichere Verpacken von Produkten in eine Umverpackung, einen Behälter oder eine Schutzfolie. Diese Art der Verpackung ist für industrielle Anwendungen optimiert, in denen hohe Stückzahlen in kurzer Zeit verpackt werden müssen. Insbesondere die Verpackung mit Wellpappe, die sowohl stabil als auch flexibel ist, wird häufig genutzt. Typischerweise umfasst der Prozess das Aufrichten, Bestücken, Fixieren, Verschließen und Kennzeichnen von Verpackungseinheiten bei hoher Linienleistung. Er wird durch automatisierte Zuführung, präzise Formatwechsel und inline durchgeführte Qualitätskontrollen charakterisiert. Ergänzend kommen Pufferkonzepte, Fehlteilmanagement und abgestimmte Schnittstellen zur innerbetrieblichen Logistik hinzu.

Abgrenzung: Hochgeschwindigkeitsverpackungen unterscheiden sich von manuellen oder halbautomatischen Lösungen durch die Kombination aus kurzer Taktzeit, stabiler Prozessfähigkeit (Cp/Cpk), geringer Rüstzeit und integrierter Prüftechnik. Während manuelle Abläufe stark bedienerabhängig sind, zielen Hochleistungsanlagen auf konstante Ausbringung und definierte Prozessfenster ab. Relevante Methoden sind unter anderem SMED für schnelle Formatwechsel, statistische Prozesskontrolle und eine durchgängige Datenerfassung zur Auswertung der Anlagenleistung.

Anwendungsbereiche von Hochgeschwindigkeitsverpackungen

Hochgeschwindigkeitsverpackungen finden ihren Einsatz hauptsächlich in industriellen Produktionsprozessen. Dazu gehören Bereiche wie Lebensmittelindustrie, Pharmaindustrie, Logistikzentren und viele andere. Aufgrund der gestiegenen Nachfrage und des Bedarfs an Effizienz hat die Bedeutung dieser Verpackungsform in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Sie wird ebenso in mehrstufigen Wertschöpfungsketten eingesetzt, in denen robuste Sekundär- und Tertiärverpackungen die Voraussetzung für reibungslose Transporte und automatische Weiterverarbeitung bilden.

Lebensmittel und Getränke: Sekundär- und Tertiärverpackung von Gebinden, Trays und Umkartons; hohe Anforderungen an Hygiene, Rückverfolgbarkeit und Temperaturfenster; stabile Kleb- und Verschlussqualität auch bei Feuchtigkeit.
Pharma und Medizintechnik: Serialisierung, Tamper-Evidence, validierte Prozesse (z. B. GMP-konforme Dokumentation), geringe Toleranzen und definierte Losgrößen; lückenlose Chargenverfolgung und Etikettenprüfung.
E-Commerce und Fulfillment: variable Formate, adressetikettierte Sendungen, Integration von Polster- und Fixierkomponenten, Minimierung von Füllvolumen; Right-Sizing und automatisches Vermessen von Packgütern.
Elektronik und Automotive: ESD-geeignete Einsätze, definierte Stoß- und Vibrationssicherheit, robuste Sekundärverpackungen für innerbetriebliche Logistik und Versand; Tray-Handling und Mehrwegkonzepte.
Kosmetik und Non-Food: hohe Ansprüche an Oberflächenqualität, Branding-taugliche Außenflächen, präzise Kanten und sichere Verschlusslösungen; kratzarme Führung empfindlicher Oberflächen.
Chemie und Haushaltswaren: flüssigkeitsdichte Auskleidungen, korrosionsarme Materialien, zuverlässige Kennzeichnung mit Gefahrstoffpiktogrammen; widerstandsfähige Außenverpackungen.
Frischelogistik und Tiefkühlkost: feuchtefeste Wellpappe, temperaturstabile Klebstoffe, schnelle Taktzeiten trotz kondensierender Umgebungen; sichere Palettierung für Kühlketten.

Technologie hinter Hochgeschwindigkeitsverpackungen

Für die Produktion von Hochgeschwindigkeitsverpackungen ist moderne und effiziente Technologie notwendig. Hochleistungsmaschinen und automatisierte Prozesse ermöglichen es, große Mengen an Gütern schnell und präzise zu verpacken. Präzision und Qualität sind dabei genauso wichtig wie Schnelligkeit, um die Waren sicher und bestmöglich zu schützen. Dazu zählen ein ergonomisches Maschinenlayout, klare Bedienoberflächen und eine wartungsarme Konstruktion, die Stillstandszeiten minimiert und eine hohe Verfügbarkeit unterstützt.

Zentrale Prozessschritte und Module

Zuführung und Vereinzeln: automatische Produktzuführung, Pufferstrecken, Vereinzelung mittels Greifer- oder Vakuumtechnik; Störteil-Detektion und ausfallsichere Ausschleusung.
Kartonaufrichten: Aufrichten von Zuschnitten oder vorkonfektionierten Zuschnitten; korrekte Rillnutpositionierung und sicherer Bodenverschluss (Heißleim oder Klebeband); Toleranzkompensation bei wechselnden Wellenarten.
Bestücken/Fixieren: form- oder kraftschlüssige Fixierung, Einlegen von Einsätzen, optionales Polstern für stoßempfindliche Güter; automatisierte Einleger, Zwischenlagen und Stabilisatoren.
Verschließen: Selbstklebestreifen, Heißleimauftrag, Umreifung oder Klebeband; kontrollierte Kompression zur Schonung von Rillungen; sensorische Überwachung von Anpressdruck und Aushärtung.
Kennzeichnen und Prüfen: Etikettieren, Druck (z. B. variable Daten), Gewichtskontrolle, Kamera- und Barcodelesung; Inline-Ausschleusung bei Fehlern und automatisierte Dokumentation.
Formatwechsel/SMED: werkzeuglose oder teilautomatisierte Umrüstung, Referenzfahrten, Rezeptverwaltung; kurze Anlaufphasen mit validierten Einstellungen.
Puffer- und Linienkopplung: dynamische Puffer, taktsynchrone Übergaben, geregelte Fördertechnik; Lastspitzenabgleich zwischen Vor- und Nachprozessen.

Maschinen- und Steuerungstechnik

Mechanik: servo-synchronisierte Achsen, formatvariable Greifer, präzise Führung von Wellpappzuschnitten zur Vermeidung von Quetschungen; verschleißarme Lagerstellen und zugängliche Wartungspunkte.
Steuerung/IT: SPS-basierte Steuerung, Schnittstellen zu MES/WMS, Datenerfassung für OEE, Anbindung an Linien- und Werksnetzwerke; standardisierte Protokolle und Rezeptdatensicherung.
Sensorik/Qualität: Lichtschranken, 3D-/2D-Kameras, Kraft-/Drucksensoren; Überwachung von Klebstoffauftrag, Verschlussqualität und Maßhaltigkeit; Trendanalysen zur frühzeitigen Störungserkennung.
HMI und Usability: bedienerfreundliche Visualisierung, klare Fehlermeldungen, geführte Rüstabläufe; rollenbasierte Zugriffsrechte und mehrsprachige Oberflächen.

Material- und Formatwahl

Wellpappe in E-, B- oder EB-Welle wird häufig eingesetzt. Relevante Eigenschaften sind Kantenstauchwiderstand (ECT), BCT des fertigen Packmittels, Feuchteverhalten und Oberflächenqualität. Rillung, Perforation, Öffnungshilfen und Klebestreifen müssen mit dem Takt der Anlage harmonieren, um Faserbrüche, Staub oder unvollständige Verschlüsse zu vermeiden. Passende Zuschnittgrößen und sauber definierte Toleranzen erleichtern das prozesssichere Aufrichten. Ebenso wichtig sind Klebstofftyp und Viskosität, Klebefenster, Papiergrammaturen sowie die Orientierung der Welle in Bezug auf Druck- und Biegebeanspruchung.

Leistungskennzahlen und Auslegung

Wesentliche Kennzahlen sind Taktzeit, Ausbringung pro Stunde, First-Pass-Yield, Ausschussquote, Stillstandszeiten sowie Rüstzeiten. Eine liniengerechte Auslegung berücksichtigt Produktgeometrie, Empfindlichkeit, Abmessungen der Zuschnitte und verfügbare Pufferkapazitäten. Ein praxisnaher Einstieg bietet der Praxisleitfaden zu standardisierten Abmessungen und Toleranzen. Ergänzend dienen OEE, MTBF und MTTR der kontinuierlichen Bewertung. Layout, Materialqualität, Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchte) und Bedienkonzept werden ganzheitlich betrachtet, um stabile Prozessfenster zu erreichen.

Vor- und Nachteile von Hochgeschwindigkeitsverpackungen

Die Vorteile von Hochgeschwindigkeitsverpackungen liegen auf der Hand. Sie ermöglichen es, hohe Mengen an Produkten zu verpacken. Zudem verbessern sie die Effizienz der Verpackungsprozesse und reduzieren die Produktionskosten erheblich. Die Nachteile sind hingegen eher gering. Ein möglicher Nachteil könnte sein, dass für diesen Produktionsprozess spezielles technisches Equipment benötigt wird, was hohe Anschaffungskosten verursachen könnte. Außerdem können bei hoher Geschwindigkeit gelegentlich Fehler auftreten, die dann zu Produktionsausfällen führen können. Ebenso erfordern komplexe Anlagen eine sorgfältige Qualifizierung, regelmäßige Wartung und geschulte Bediener, um die Prozessfähigkeit dauerhaft sicherzustellen.

Vorteile im Detail: hoher Durchsatz, konstante Qualität, reproduzierbare Prozesse, geringere Stückkosten bei mittleren bis großen Losgrößen, ergonomische Entlastung durch Automatisierung; bessere Planbarkeit und transparente Leistungsdaten.
Potenzielle Nachteile: höhere Investitionen, Abhängigkeit von Materialqualität (z. B. Rillgenauigkeit), Sensitivität gegenüber Maßabweichungen und Falzwiderständen, Schulungs- und Wartungsbedarf; mögliche Einschränkungen bei sehr häufigen Formatwechseln.
Risikominderung: qualifizierte Abnahme, stabile Materialfreigaben, vorbeugende Instandhaltung, vorausschauende Ersatzteilhaltung und standardisierte Formatwechsel; Pilotläufe, Materialtests und definierte Eskalationsroutinen.