Verpackungsvalidierung

Durch neue Technologien, belastbare Prüfnormen und moderne Produktionsverfahren hat die Wellpapp-Verpackungsindustrie eine methodische Möglichkeit etabliert, die Eignung und Leistungsfähigkeit eines kompletten Packmittelsystems nachvollziehbar zu belegen: die Verpackungsvalidierung. Sie ist ein strukturierter, dokumentierter Prozess, mit dem nachgewiesen wird, dass eine konstruktiv ausgelegte und korrekt hergestellte Transport- oder Versandlösung das Packgut über den gesamten Lebenszyklus hinweg angemessen schützt – von der Konzeption über die Fertigung bis zur realen Distribution. So lassen sich Schäden, Reklamationen und unnötige Materialeinsätze reduzieren und eine konsistente Qualität im täglichen Einsatz absichern.

Im Mittelpunkt stehen dabei realitätsnahe Prüfungen und die eindeutige Definition von Akzeptanzkriterien. Relevante Einflussgrößen wie Stapeldruck, Schwingungen, Stöße, Klimawechsel, Handlingsprozesse und die Interaktion mit Füll- und Polstermaterialien werden berücksichtigt. Das Ergebnis ist ein faktenbasierter Nachweis, dass das gewählte System die festgelegten Anforderungen reproduzierbar erfüllt.

Definition: Was versteht man unter Verpackungsvalidierung?

Unter Verpackungsvalidierung versteht man den formalisierten Nachweis, dass ein konkretes Verpackungssystem – bestehend aus Kartonage, Zusätzen wie Einlagen, Klebebändern oder Umreifungen sowie definierten Prozessen der Konfektionierung – die spezifizierten Anforderungen an Qualität, Sicherheit und Schutzwirkung erfüllt. Der Nachweis erfolgt über geplante Tests, Prüfungen und Qualitätskontrollen, die vorab mit messbaren Kriterien hinterlegt werden. Wichtige Faktoren in diesem Prozess sind unter anderem Beständigkeit, Haltbarkeit, Dichtigkeit (wo relevant) und die Schutzleistung gegenüber mechanischen, klimatischen und logistischen Belastungen.

Abzugrenzen ist die Validierung (Eignungsnachweis unter vorgesehenen Einsatzbedingungen) von der Verifizierung (Überprüfung, ob das System gemäß Spezifikation hergestellt wurde). Beides ist komplementär: Erst die Kombination aus spezifikationskonformer Herstellung und bestandenen Eignungsprüfungen belegt eine zuverlässige Leistungsfähigkeit.

Zur Definition gehört darüber hinaus ein risikobasierter Ansatz: Auf Basis einer Gefährdungs- und Risikoanalyse (z. B. für Bruch, Verformung, Feuchteaufnahme, Kantenstauchung, Durchstoß) werden Prüfintensität und Prüfumfang festgelegt. Die Dokumentation umfasst Zielgrößen, Toleranzen, Freigabekriterien, Stichprobenpläne, Rückverfolgbarkeit von Chargen und den Umgang mit Abweichungen inklusive Korrektur- und Vorbeugemaßnahmen.

Relevanz der Verpackungsvalidierung in der Wellpapp-Industrie

Die Industrie der Wellpappe hat die Bedeutung einer gründlichen Validierung erkannt, um gleichbleibende Qualität und eine zur Anwendung passende Eignung ihrer Lösungen zu sichern. Wellpapp-Systeme sind leichten, aber häufig wechselnden Belastungen ausgesetzt: wechselnde Klimabedingungen entlang der Lieferkette, mehrstufiges Handling, Stapellasten im Lager, Transportvibrationen sowie Fall- und Stoßereignisse im KEP-Umfeld. Eine belastbare Validierung übersetzt diese realen Szenarien in planbare Prüfabläufe.

Entsprechend ist der Validierungsprozess zu einem festen Bestandteil der Entwicklung und Serienüberführung geworden. Er minimiert das Risiko von Transportschäden, senkt Ausschuss- und Rücksendequoten, unterstützt eine materialeffiziente Auslegung und schafft die Basis für reproduzierbare Prozesse in der Verpackungslinie. Branchenspezifische Anforderungen – etwa empfindliche Elektronik, mechanisch sensible Komponenten oder robuste Konsumgüter – lassen sich gezielt adressieren, indem Prüfprofile an die tatsächliche Logistikkette angepasst werden.

Besonders relevant ist die Abbildung von Klimaeinflüssen: Relative Luftfeuchte und Temperatur beeinflussen die Druck- und Stauchfestigkeit von Wellpappe, das Kriechverhalten unter Langzeitlast und die Haftung von Klebebändern. Auch eilige KEP-Sendungen mit hoher Fall- und Stoßfrequenz unterscheiden sich deutlich von palettierten, gebündelten Versendungen – die Validierung trägt diesen Unterschieden Rechnung.

Normen, Standards und Rahmenbedingungen

Zur Strukturierung von Prüfplänen werden häufig international etablierte Normen und Richtlinien herangezogen. Dazu zählen beispielsweise generische Transportprüfungen, normierte Fall- und Vibrationsverfahren sowie klimatische Konditionierungen gemäß gängigen DIN-, EN- oder ISO-Standards. Ebenso werden standardisierte Profile für Paketversand und palettierte Transporte genutzt, um praxisnahe Belastungskollektive abzubilden. Diese Referenzen dienen als Leitplanken; die konkrete Ausgestaltung erfolgt dennoch anwendungs- und produktspezifisch.

Ablauf einer Verpackungsvalidierung

Der Validierungsprozess startet bereits bei der Konzeption und setzt sich über die Prototypenphase bis zur Serienfertigung fort. Er umfasst eine Abfolge aufeinander abgestimmter Schritte, die sich in der Praxis in drei Phasen gliedern und optional um eine vorgelagerte Designqualifizierung ergänzt werden:

1. Installationsqualifizierung (IQ): Nachweis, dass die erforderlichen Mittel (Werkzeuge, Maschinen, Prüfmittel) vorhanden, korrekt installiert und qualifiziert sind. Dazu zählen zum Beispiel Freigaben für Stanzwerkzeuge, Klebe- und Verschlussprozesse sowie kalibrierte Prüfgeräte.
2. Funktionsqualifizierung (OQ): Prüfung, ob das System innerhalb definierter Prozessfenster zuverlässig funktioniert. Typische Inhalte sind Toleranzstudien, Ermittlung robuster Prozessparameter (z. B. Falt- und Verklebebedingungen) und Vorprüfungen an Mustern.
3. Leistungsqualifizierung (PQ): Nachweis der Leistungsfähigkeit unter repräsentativen Einsatzbedingungen. Hierzu zählen transportnahe Prüfungen (z. B. Schwingungen, Fall, Druck, Klimawechsel) an seriennahen Mustern bzw. Losen.

Die Prüfungen selbst decken unterschiedliche Belastungsarten ab. Dazu gehören Drucktests (z. B. Stapeldruck und Box Compression), Stoß- und Falltests (freie Fallhöhe, Kanten- und Flächenfall), Schwingungs- und Transporttests (stochastisch oder sinusförmig), Klima- und Feuchtigkeitstests (Konditionierung bei definierten Temperatur-/Feuchteprofilen), Durchstoß- und Perforationsprüfungen sowie Prüfungen zur Kantenstauchfestigkeit (ECT) und Flachstauchfestigkeit (FCT). Je nach Anwendung werden zusätzlich Prüfungen zur Verschlussfestigkeit, Klebebandhaftung oder zum Verhalten von Füll- und Polstersystemen durchgeführt.

Zentral sind eindeutige Spezifikationen und Abnahmekriterien. Sie beschreiben Materialqualitäten, Toleranzen, zulässige Beschädigungsgrade, Prüfpläne und statistische Anforderungen (z. B. Stichprobengrößen, Konfidenzniveaus). Dazu gehören auch praxisnahe Vorgaben für Praxisnahe Hinweise zu präzisen Abmessungen und Toleranzen, damit die Passform zum Packgut sowie zu Ladehilfsmitteln in der Logistikkette gesichert ist.

Typische Prüfmethoden und Kenngrößen

• Mechanische Kennwerte: ECT (Kantenstauchwiderstand), BCT (Druckfestigkeit des aufgerichteten Gebindes), FCT (Flachstauchwiderstand), Durchstoßarbeit.
• Transport- und Handlingprüfungen: Sturz- und Kippprüfungen, Vibrationsprofile, Stoßtests (z. B. Neigewagen), Klemmbelastungen, Gurt-/Umreifungseinflüsse.
• Klimatische Einflüsse: Konditionierung bei standardisierten Temperatur- und Feuchtewerten sowie Zyklen zur Simulation jahreszeitlicher Schwankungen.
• Prozess- und Verschlussprüfungen: Haftfestigkeit von Klebebändern, Klebenahtfestigkeit, Faltqualität, Etikettenhaftung, Abriebfestigkeit von Aufdrucken.
• Dokumentation und Statistik: Prüfberichte, Rückverfolgbarkeit der Muster, AQL-Regelungen, Prozessfähigkeit (z. B. Cpk), Festlegung von Annahme-/Ablehnkriterien.

Ergänzende Prüf- und Materialkennwerte

Ergänzend können RCT/SCT (Kurzsäulenstauch- bzw. Kurzzeitstauchwerte), Cobb-Aufnahme (Wasseraufnahme), Biege- bzw. Steifigkeitsprüfungen, Perforations- und Rillqualitätsmessungen sowie Langzeit-Stapeldruckversuche zur Bewertung des Kriechverhaltens herangezogen werden. Für Polster- und Hohlraumfüllungen sind Druckverformungsrest, Rückstellverhalten, Dämpfungsgrade und Interaktion mit der Wellpappe relevant.

Designqualifizierung (DQ) und Prüfsequenz

Die optional vorgeschaltete DQ verifiziert, dass Konstruktion, Werkstoffe und Dimensionierung plausibel sind. Dazu gehören CAD-basierte Falt- und Einlegekonzepte, Palettier- und Ladeplanprüfungen sowie Modulschnittstellen (z. B. zu gängigen Ladehilfsmitteln). Eine sinnvolle Prüfsequenz bildet reale Abläufe ab: erst Klimakonditionierung, dann Fall- und Stoßbelastungen, anschließend Schwingungen und zuletzt Stapeldruck – jeweils mit definierten Zwischeninspektionen.

Datenbasis und Logistikprofile

Die Ableitung von Prüfprofilen profitiert von aufgezeichneten Feldmessungen (Stoß-/Vibrationslogger, Feuchte-/Temperaturprofile, Handlingereignisse). Aus solchen Datensätzen lassen sich stochastische Vibrationsspektren, typische Fallhöhen, Klemmdrücke und Dauerlasten ableiten, die im Labor realistisch nachgebildet werden. So entsteht eine belastbare Verbindung zwischen Feldrealität und Prüfraum.

Praxisbeispiele

Beispielsweise erfordern empfindliche Elektronikbaugruppen in der KEP-Distribution höhere Sturzprüf-Fallhöhen und eine robuste Polsterabstimmung, während voluminöse, palettierte Konsumgüter stärker über Langzeit-Stapeldruck und Vibrationsbelastungen abzusichern sind. Für feuchteempfindliche Güter steht die Klimakonditionierung mit nachgelagerten Festigkeitsprüfungen im Mittelpunkt, um Feuchteeinfluss und Festigkeitsabfall korrekt zu berücksichtigen.

Re-Validierung und Änderungsmanagement

Veränderungen an Materialien, Werkzeugen, Layouts oder Prozessparametern können das Verhalten des Systems beeinflussen. Daher werden Trigger für Re-Validierungen definiert, etwa bei neuen Lieferanten, geänderter Wellenkombination, anderen Füllstoffen oder neuen Versandprofilen. So bleibt der Nachweis der Eignung aktuell und belastbar.

Ein strukturiertes Änderungsmanagement beinhaltet die Bewertung der Auswirkungsbreite (z. B. mittels Risikomatrix oder FMEA-Ansatz), die Festlegung von Stichproben und Testtiefe sowie die lückenlose Dokumentation von Freigaben. Kleinere Änderungen können über gerichtete Vergleichstests (A/B) abgesichert werden, während wesentliche Modifikationen vollständige PQ-Sequenzen erfordern.

Vor- und Nachteile von Verpackungsvalidierung

Der große Vorteil der Verpackungsvalidierung liegt in der Sicherstellung reproduzierbarer Qualität und einer zur Anwendung passenden Schutzwirkung. Sie senkt das Risiko transportschadensbedingter Kosten, unterstützt eine effiziente Materialauslegung und liefert objektive Entscheidungsgrundlagen für die Auswahl von Konstruktionen und Prozessparametern.

• Vorteile: geringere Schadenquoten, stabilere Prozesse auf der Verpackungslinie, nachvollziehbare Dokumentation, bessere Planbarkeit bei Serienanläufen, faktenbasierte Optimierung von Materialeinsatz und Schutzleistung.
• Herausforderungen: zusätzlicher Planungs- und Testaufwand, Kosten für Prüfmittel und externe Tests, Erfordernis statistischer Absicherung und kontinuierlicher Pflege der Dokumentation.

Unterm Strich schafft der Validierungsprozess Transparenz: Er macht Annahmen messbar und zeigt, wo Reserven oder Risiken liegen. Das erleichtert auch die Kommunikation entlang der Lieferkette – vom Konstrukteur über die Fertigung bis zur Logistik.

Best Practices für die Umsetzung in der Praxis

Bewährt haben sich klare Lasten-/Pflichtenhefte, eine frühzeitige Einbindung von Konstruktion, Qualitätssicherung und Logistik, standardisierte Prüfpläne mit definierten Prüfspezifikationen sowie die konsequente Prüfmittelüberwachung (Kalibrierintervalle, Rückführbarkeit). Ebenso wichtig sind eindeutige Musterkennzeichnungen, Chargenrückverfolgbarkeit und saubere Umgebungsbedingungen im Prüfraum (Klimastabilität, Probenkonditionierung).

Ein iterativer Ansatz – Design anpassen, erneut testen, Ergebnisse statistisch bewerten – erhöht die Robustheit. Parallelrechnungen (z. B. BCT-Abschätzungen auf Basis ECT, Geometrie und Feuchte) können helfen, Prüfpläne zielgerichtet zu verdichten und unnötige Iterationsschleifen zu vermeiden.

Dokumentation, Kennzeichnung und Nachweisführung

Zur vollständigen Nachweisführung gehören Prüfpläne, Protokolle, Fotos, Messwerte, Kalibrierzertifikate, Freigabevermerke, Versionsstände sowie eine klare Zuordnung der Ergebnisse zu Zeichnungen und Spezifikationen. Ein konsistentes Änderungswesen stellt sicher, dass der gültige Stand eindeutig ist und dass Abweichungen mit Maßnahmen hinterlegt werden. Für Serienstabilität sind zudem Regelprüfungen und Stichprobenkontrollen hilfreich.

Schlussbetrachtung: Verpackungsvalidierung als Bestandteil der Qualitätssicherung

Abschließend lässt sich festhalten, dass die Verpackungsvalidierung ein zentraler Baustein des Qualitätsmanagements für Wellpapp-Lösungen ist. Sie verbindet konstruktive Auslegung mit realitätsnahen Prüfungen und klaren Akzeptanzkriterien. Trotz des zusätzlichen Aufwands liefert sie einen belastbaren Nachweis, dass die Endprodukte den definierten Anforderungen und den Erwartungen an Schutz und Funktion entsprechen.

Als kontinuierlicher Prozess – inklusive Re-Validierungen bei Änderungen – trägt sie wesentlich dazu bei, Fehlerrisiken zu senken, die Eignung für konkrete Logistikprofile zu sichern und eine konsistente Produktqualität über den gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten.

Zusammenfassung:

• Verpackungsvalidierung ist ein dokumentierter Eignungsnachweis für komplette Verpackungssysteme. Geprüft wird, ob Stabilität, Haltbarkeit und Schutzleistung unter realistischen Bedingungen gewährleistet sind.
• Im Kontext von Wellpappe ist die Validierung besonders relevant, weil die Materialeigenschaften stark von Klima, Feuchte und mechanischer Beanspruchung beeinflusst werden. Der Prozess stellt sicher, dass festgelegte Anforderungen konsistent erfüllt werden.
• Durch die Validierung lassen sich Risiken – etwa Schäden am Packgut durch unzureichende Auslegung – minimieren und Reklamationen vermeiden. Das erhöht die Zufriedenheit der Abnehmer und stabilisiert Prozesse.
• Der Ablauf umfasst typischerweise Installations-, Funktions- und Leistungsqualifizierung, ergänzt durch klare Spezifikationen, Prüfpläne und statistische Akzeptanzkriterien.
• Typische Prüfungen sind Druck-, Fall- und Vibrationsprüfungen sowie Klimakonditionierungen; wichtige Kenngrößen sind u. a. ECT, BCT und FCT.
• Re-Validierungen bei material- oder prozessbedingten Änderungen halten den Nachweis aktuell und sichern die Übertragbarkeit auf neue Einsatzbedingungen.
• Eine saubere Dokumentation, überwachte Prüfmittel und ein risikobasierter Ansatz erhöhen die Aussagekraft der Ergebnisse und erleichtern die Freigabe in die Serie.
• Praxisnahe Prüfprofile, abgeleitet aus realen Logistikketten, verbinden Laborprüfungen mit Feldbedingungen und verbessern die Übertragbarkeit der Resultate.