Thermoformverpackung

Wellpappe ist in der Welt der Verpackungen ein nicht zu unterschätzendes Material. Besonders ihre Flexibilität zeigt sich, wenn es um Thermoformverpackungen geht. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Verpackungstechnik, die in Verbindung mit Wellpappe innovative Lösungen für Unternehmen hervorbringt. In der Praxis werden tiefgezogene Schalen, Trays oder Blister häufig mit Umverpackungen aus Wellpappe kombiniert, um Sichtschutz, Polsterung und Stapelstabilität mit einer passgenauen Formaufnahme zu verbinden. So lassen sich empfindliche Produkte sicher fixieren, effizient transportieren und übersichtlich präsentieren. Zusätzlich können modulare Einsätze die Packdichte steigern, Transportschäden reduzieren und eine übersichtliche Kommissionierung im Lager oder an der Linie ermöglichen. Durch gezielte Abstimmung von Formteil, Wellpappen-Zuschnitt und Lagenbildung wird eine reproduzierbare Packqualität bei wechselnden Transport- und Klimabedingungen erreicht.

Definition: Was versteht man unter Thermoformverpackung?

Thermoformverpackungen sind Verpackungen, die durch ein spezielles Verfahren hergestellt werden. Dabei wird eine Kunststofffolie erhitzt und anschließend in eine spezifische Form gebracht. Nach dem Abkühlen behält der Kunststoff seine geformte Gestalt bei und bildet die Grundlage für eine formschlüssige Verpackung. Typische Bezeichnungen sind Blister, Klappblister, Trays, Schalen oder Tiefziehteile. Häufig verwendete Materialien sind PET/rPET, PP, PS oder biobasierte Folien; für höhere Barriereanforderungen kommen Verbundaufbauten mit Barriere-Schichten (z. B. EVOH) und versiegelbare Deckelfolien zum Einsatz. Die Materialwahl sowie Wandstärken werden anhand von Produktempfindlichkeit, benötigter Steifigkeit, Sichtanforderungen und regulatorischen Rahmenbedingungen festgelegt.

Synonyme wie Tiefziehverpackung, Formfolienverpackung oder Thermoformschale beschreiben denselben Grundansatz: eine thermisch verformte Folie mit produktspezifischer Geometrie. Es wird zwischen Dünnfolien-Thermoformen (Rollware, Inline-Prozess mit Stanzen und ggf. Versiegeln) und Dickfolien-Thermoformen (Plattenware, häufig für robuste Mehrwegtrays) unterschieden. Neben der reinen Formgebung ist die Versiegelung mit Deckelfolie, das Einbringen von Perforationen, Öffnungshilfen und die Integration von Funktionen wie Eurolochung oder Aufhängung wesentlicher Bestandteil der Systemauslegung.

Funktionsweise der Thermoformtechnik

Die Funktionsweise der Thermoformtechnik ist relativ einfach zu verstehen. Der zu formende Kunststoff wird durch eine Wärmequelle erhitzt, bis er formbar wird. Anschließend wird er über oder in eine Form gespannt und durch Luftdruck oder Vakuum in die gewünschte Form gebracht. Nach dem Abkühlen hat der Kunststoff die Gestalt der Form angenommen. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass jede beliebige Form hergestellt werden kann, die sich genau an das Produkt anpasst, das verpackt werden soll.

In der industriellen Anwendung unterscheidet man unter anderem Vakuumformen (Tiefziehen), Druckluftformen oder kombinierte Verfahren. Auf Rollenautomaten wird die Folie inline erhitzt, geformt, beschnitten und optional mit einer Deckelfolie versiegelt. Werkzeuggestaltung, Entformungsschrägen und definierte Kantenradien beeinflussen Passgenauigkeit, Stabilität und die Wiederholgenauigkeit in Serie. Prozessgrößen wie Temperaturprofile, Formunterdruck, Taktzeit und Kühlung bestimmen Zykluszeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.

Prozessvarianten und Werkzeuge

Je nach Geometrie kommen Vorstrecken und Plug-Assist-Formen zum Einsatz, um Material gleichmäßig zu verteilen und lokale Wanddicken zu steuern. Die sogenannte Ziehverhältnis-Betrachtung (Draw Ratio) hilft, kritische Zonen zu identifizieren und Materialanhäufungen oder Ausdünnungen zu vermeiden. Formen werden temperiert und mit Entlüftungen versehen, damit die Folie sauber anliegt und sich filigrane Konturen sauber abbilden. Das anschließende Trimmen erfolgt per Stanzwerkzeug, Messerschnitt oder Fräsen; Schnittspalt, Gratbildung und Kantenqualität wirken sich auf Bedienbarkeit, Dichtigkeit und Sicherheit aus. Für Rollenprozesse ist das Handling des Skelettgitters, die Optimierung des Nestings und die Reduktion von Verschnitt ein wichtiger Hebel für Materialeffizienz.

Prozessüberwachung umfasst die Kontrolle der Folientemperatur über Zonen, die Einstellung des Formunterdrucks, die Kühlleistung der Werkzeuge sowie die Synchronisation von Formen, Stanzen und optionalem Versiegeln. Inline-Messsysteme für Wandstärke und optische Oberflächenprüfung erhöhen die Prozessstabilität und führen zu geringeren Ausschussquoten.

Materialien und Barriereeigenschaften

Zur Auswahl stehen transparente oder eingefärbte Folien in unterschiedlichen Dicken. PET und rPET bieten gute Transparenz und Steifigkeit, PP zeigt vorteilhaftes Temperatur- und Chemikalienverhalten, PS ist gut verformbar und kosteneffizient, biobasierte Optionen können für spezifische Anwendungen relevant sein. Für Lebensmittel- und Pharmaprodukte sind Barrieren gegen Sauerstoff, Wasserdampf oder Aromen bedeutsam; hier werden koextrudierte Barriere-Schichten oder Siegelverbunde eingesetzt. Deckelfolien lassen sich peelfähig oder fest versiegelnd auslegen, je nach Öffnungsanforderung und gewünschter Tamper-Evidence.

Messgrößen und Konformität

Typische Kennwerte sind Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) und Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR), ergänzt um Temperaturbeständigkeit, Spannungsrissverhalten und Schlagzähigkeit. Additive wie UV-Blocker, Antistatikum oder Gleitmittel können das Eigenschaftsprofil anpassen. Für Lebensmittelkontakt gelten u. a. die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 und nationale Vorgaben; in der Medizintechnik sind validierte Prozesse, Biokompatibilität und Sterilisationskompatibilität (z. B. EO, Gamma) zu berücksichtigen. ESD-optimierte Formteile für Elektronik nutzen leitfähige oder ableitfähige Materialien, um Bauteile vor Ladungsschäden zu schützen. Der Einsatz von Rezyklat, insbesondere rPET, wird über Qualitätsklassen, Deklaration der Rezyklatanteile und Konstanz der Lieferchargen abgesichert.

Konstruktions- und Designdetails

Die Geometrie von Thermoformteilen richtet sich nach Abmessungen, Gewicht und Oberflächenempfindlichkeit des Füllguts. Funktionsrippen, Stege, Stapelnasen, Schnappkonturen und definierte Auflagepunkte erhöhen die Steifigkeit und unterstützen automatisierte Prozesse beim Befüllen. Öffnungshilfen wie Anfasslaschen, Eurolochungen oder Aufreißzonen erleichtern die Handhabung. Für Öffnungshilfen und Solltrennstellen kommen häufig fein abgestimmte Schnittbilder oder eine weiterführende Details zur Perforation von Öffnungshilfen und Abtrennlinien zum Einsatz, um Bedienbarkeit und Produktschutz auszubalancieren.

Gestaltungsrichtlinien in der Praxis

Entformungsschrägen von mindestens 3–5 Grad sowie definierte Mindestradien verbessern Prozesssicherheit und Lebensdauer der Werkzeuge. Gleichmäßige Wanddicken, gezielte Materialanhäufung an hochbelasteten Bereichen und klare Auflagepunkte verhindern Druckstellen am Produkt. Kennzeichnungen, Cavitätsnummern und Orientierungselemente erleichtern Qualitätssicherung und automatisiertes Pick-and-Place. Für die Stapelbarkeit sind Stapelstege sowie Passflächen entscheidend; Toleranzen sollten auf die Maßketten des Wellpappzuschnitts und die Anordnung im Karton abgestimmt werden. Bei versiegelten Anwendungen sind Siegelränder mit reproduzierbarer Breite und Topografie vorzusehen, um definierte Peelkräfte und Dichtigkeit zu erreichen.

Verbindung mit Wellpappe und Systemgedanke

In Kombination mit Wellpappe entstehen modulare Verpackungssysteme: Passgenaue Thermoformtrays fixieren Einzelteile, während eine Außenverpackung aus Wellpappe für Kennzeichnung, Stoßschutz und Stapelfähigkeit sorgt. Einsätze können auf Rastermaß und Lagenbildung ausgelegt werden, um die Raumausnutzung auf Transportmitteln zu optimieren. Das Zusammenspiel von Traygeometrie, Polsterzonen und Umverpackung reduziert Bewegungen im Karton und minimiert Beschädigungen.

Auslegung der Umverpackung

Die Auswahl der Wellpappqualität (Wellenart, ECT/BCT-Werte) wird auf Masse, Schwerpunktlage und Stapeldauer des Systems abgestimmt. Zusätzliche Einlagen, Abdeckblätter oder Abstandshalter dienen der Lastverteilung und schützen Funktionsbereiche der Thermoformteile. Stanzrillungen, Grifföffnungen und Codierungen unterstützen ergonomisches Handling. Klimabeständigkeit bei wechselnder relativer Luftfeuchte und die Kompatibilität mit automatisierten Abpackprozessen (z. B. Tray-in-Box) werden früh in der Entwicklung berücksichtigt. Für geschlossene Kreisläufe können robuste Mehrweg-Thermoformtrays mit Wellpapp-Schutzumkartons kombiniert werden, um Reparaturen, Reinigung und Rückführung zu vereinfachen.

Anwendungsgebiete von Thermoformverpackungen

Die Thermoformtechnik bietet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Besonders in der Lebensmittelindustrie sind Thermoformverpackungen häufig anzutreffen, etwa bei Fleisch- und Wurstwaren, Käse, Fertiggerichten oder Süßigkeiten. Aber auch im Non-Food-Bereich finden sie Verwendung, beispielsweise bei Werkzeugen, Spielwaren, Kosmetikartikeln und medizinischen Produkten.

Darüber hinaus sind Einsatzfelder in den Bereichen Elektronik (z. B. ESD-optimierte Trays für Leiterplatten oder Bauteile), Automotive (Kleinladungsträger-Einsätze für Komponenten), Labor und Pharmazie (sterile Blister, Diagnostiktrays) sowie Haushaltswaren verbreitet. Für Handel und Präsentation werden häufig Sichtblister und Klappverpackungen verwendet, die eine gute Warenpräsentation bei gleichzeitigem Manipulationsschutz ermöglichen.

Weitere Beispiele sind Obst- und Gemüseschalen, Backwarenverpackungen oder MAP-Anwendungen (Modified Atmosphere Packaging) mit barriereoptimierten Deckelfolien. In der Kaltkette dienen formstabile Schalen als Aufnahme für Produkte mit sensiblen Oberflächen, während in der Medizintechnik validierte Blister als Bestandteil steriler Barrieresysteme fungieren. Für Montage und Sequenzierung in der Industrie erlauben definierte Nestgeometrien wiederholgenaues Positionieren und minimieren Taktzeitverluste.

Vor- und Nachteile von Thermoformverpackungen

Die Verwendung von Thermoformverpackungen bringt verschiedene Vorteile mit sich. Sie bieten ein hohes Maß an Produktschutz, da sie sich exakt an die Form des verpackten Produkts anpassen. Dies gewährleistet einen sicheren Transport und schützt vor Beschädigungen. Zudem ermöglichen sie eine effiziente Raumnutzung und erleichtern das Stapeln.

Andererseits bringt die Herstellung von Thermoformverpackungen auch Nachteile mit sich. So ist der Energieverbrauch durch das Erhitzen des Kunststoffs relativ hoch. Darüber hinaus ist der Einsatz von Kunststoff wegen seiner Umweltauswirkungen umstritten. Dies betrifft sowohl den Verbrauch von Rohstoffen bei der Herstellung als auch die Entsorgung nach der Verwendung.

• Vorteile: hohe Formfreiheit, gute Produktfixierung, transparente Präsentation, Siegel- und Barriereoptionen, Eignung für automatisierte Befüllung und Dosierung.
• Nachteile: Werkzeugkosten und Anlaufzeiten, energieintensiver Prozess, Materialtrennung und Recyclingabhängigkeit von Monomaterial-Design, begrenzte Eignung für sehr kleine Stückzahlen.

Für die Bewertung im Einzelfall sind Gesamtbetriebskosten (Werkzeug, Rüstzeiten, Ausschuss, Materialpreis) gegenüber alternativen Lösungen zu betrachten. Monomaterial-Design erleichtert die sortenreine Erfassung, während Verbunde gezielte Barriere- oder Siegeleigenschaften bereitstellen. Rückbau- und Trennkonzepte, eindeutige Materialkennzeichnung sowie eine auf die Wellpappen-Umverpackung abgestimmte Stapelgeometrie erhöhen die Nutzbarkeit über den gesamten Lebenszyklus.

Qualitätssicherung und Prozesskontrolle

Relevante Prüfmerkmale sind Maßhaltigkeit, Planlage, Auflagepunkte und Stapelfunktion. Bei versiegelten Systemen werden Siegelnahtfestigkeit, Dichtigkeit und optische Kontrolle der Nahtzonen geprüft. Für sensible Anwendungen kommen zusätzlich Migrations- und Alterungstests zum Einsatz. Eine stabile Prozessführung mit dokumentierten Temperatur- und Druckprofilen unterstützt reproduzierbare Ergebnisse über die gesamte Serie.

Prüfmethoden und Normen

Nachhaltigkeitsaspekte und Entsorgung

Materialeffizienz beginnt bei der konstruktiven Auslegung: geringstmögliche Wandstärken, funktionsgerechte Stege und sortenreine Monomaterial-Lösungen fördern Recyclingfähigkeit. Der Einsatz von Rezyklat (z. B. rPET) kann je nach Anwendung und Kontaktanforderungen sinnvoll sein. Gut sichtbare Materialkennzeichnungen und trennbare Verbunde erleichtern die sortenreine Erfassung nach Gebrauch. In Kombination mit Wellpappe lassen sich Systeme entwickeln, die Masse, Schutz und Trennbarkeit ausbalancieren.

Design for Recycling

Eine reduzierte Bauteilkomplexität, klare Trennebenen und der Verzicht auf störende Additive verbessern die Kreislaufführung. Optimiertes Nesting senkt Verschnitt, während reduzierte Kopffreiheit im Tray das Packvolumen verringert und Transporte effizienter macht. Für Rücknahmekonzepte können Mehrwegtrays aus dickwandigem Material mit definierter Reinigung und Inspektion eingesetzt werden. Lifecycle-Betrachtungen berücksichtigen Materialeinsatz, Prozessenergie, Ausschussquoten und Transportwege, um ökologische und funktionale Zielgrößen in Einklang zu bringen.

Zusammenfassung:

• Thermoformverpackungen sind eine flexible und effektive Verpackungslösung, die durch Erhitzen und Formen von Kunststoff entsteht.
• Im Gegensatz zu Wellpappeverpackungen bieten sie eine verbesserte Produktpräsentation und besseren Schutz, was besonders für empfindliche Produkte von Vorteil ist.
• Obwohl sie nicht aus Wellpappe gefertigt sind, sind Thermoformverpackungen in Bezug auf Funktionalität und Effizienz eine interessante Alternative.
• Material- und Prozesswahl (z. B. PET/rPET, PP, Vakuumformen) bestimmen Steifigkeit, Barriere und Handhabung; konstruktive Details wie Rippen, Stapelnasen und Öffnungshilfen unterstützen Funktion und Bedienbarkeit.
• Im System mit Wellpappe lassen sich Transport, Lagerung und Präsentation kombinieren; passgenaue Einsätze steigern Raumausnutzung und Produktschutz.
• Ökologische Betrachtungen fokussieren auf Monomaterial-Design, Rezyklateinsatz und trennbare Verbunde, um die Wiederverwertbarkeit zu erhöhen.
• Qualitätssicherung umfasst Maßhaltigkeit, Siegelnahtprüfung und Dichtigkeitskontrollen; prozessseitig sichern stabile Temperatur- und Druckprofile gleichbleibende Ergebnisse.
• Eine sorgfältige Abstimmung zwischen Thermoformteil und Wellpappen-Umverpackung verbessert Stapelstabilität, Handling und die Effizienz entlang der Lieferkette.