Zufuhrtechnik

Die Rolle der Zufuhrtechnik in der Produktion von Wellpapp-Verpackungen lässt sich nicht unterschätzen. Als essentieller Baustein ermöglicht sie einen reibungslosen Ablauf bei der Herstellung dieser vielseitigen und nachhaltigen Verpackungslösungen. Sie verbindet Materialbereitstellung, Transport und präzise Übergaben zwischen den Prozessschritten und stellt sicher, dass Wellpappe und Zuschnitte format- und lagegerecht ankommen. Dadurch werden Prozessstabilität, Wiederholgenauigkeit und die Verfügbarkeit der gesamten Linie maßgeblich unterstützt.

Sie sorgt für das exakte Vereinzeln, Ausrichten, Taktieren und Übergeben von Papierbahnen, Zuschnitten und Bauteilen an die nächstfolgenden Aggregate. Durch die harmonisierte Synchronisation von Bahnzug, Geschwindigkeit, Materialfluss und Rollenwechsel verhindert die Zufuhrtechnik Störungen, reduziert Ausschuss und stabilisiert die Prozessqualität über unterschiedliche Formate, Grammaturen und Feuchtewerte hinweg. Ergänzend greifen geschlossene Regelkreise (Closed Loop) und adaptive Regelstrategien auf Basis von Sensorwerten, um Schwankungen im Material oder in der Umgebung prozesssicher auszugleichen.

Kernpunkte sind dabei: konstante Materialbereitstellung, präzise Lagegenauigkeit, reproduzierbare Taktzeiten sowie die sichere Handhabung empfindlicher Oberflächen bei gleichzeitig hoher Liniengeschwindigkeit, ergänzt um minimierte Stillstandszeiten, saubere Übergabekanten und eine durchgängige Parameterdokumentation für die Qualitätssicherung.

Definition: Was versteht man unter Zufuhrtechnik?

Im Herzen der Produktion verwandelt die Zufuhrtechnik Rohstoffe in fertige Produkte. Als kritischer Teil des Produktionsprozesses beinhaltet diese Maschinerie das Abscheiden, Zuführen und Positionieren von Materialien. Insbesondere bei der Fertigung von Verpackungen aus Wellpappe hat die Zufuhrtechnik eine entscheidende Rolle inne, da sie den reibungslosen Transport der Wellpappe durch die Produktionsmaschinen sicherstellt. Sie umfasst mechanische, pneumatische und servoelektrische Teilfunktionen, die auf definierte Übergabepunkte, Toleranzen und Prozessfenster ausgelegt sind.

Im engeren Sinn umfasst Zufuhrtechnik alle Einrichtungen, die Materialfluss und Übergaben zwischen Prozessschritten herstellen: Rollenabwickler und Splicer, Bogenanleger, Vakuumförderer, Zuführbänder, Schuppenstrom-Bildner, Entstapler, seitliche und frontale Ausrichtungen, Pufferstrecken sowie Takt- und Übergabestationen. Ergänzt wird dies durch Sensorik zur Lageerkennung, Bahnzugregelung und Formatüberwachung. Hinzu kommen Schnittstellen zur Liniensteuerung, Rezeptverwaltung und Datenerfassung, um Formatwechsel sicher und schnell zu gestalten und produktionsrelevante Kennzahlen belastbar zu erfassen.

Abgrenzung zu Förder- und Handhabungstechnik

Zufuhrtechnik fokussiert auf die definierte, prozesssichere Bereitstellung und Positionierung von Material am Bearbeitungspunkt. Fördertechnik bewegt Material über Distanzen (Transport), während Handhabungstechnik gezielte Manipulationen wie Greifen, Drehen oder Wenden ausführt. In der Wellpappenverarbeitung fließen diese Bereiche häufig zusammen, dennoch bleibt das Ziel der Zufuhrtechnik die reproduzierbare, lagegenaue Übergabe im Takt der Maschine.

Typische Funktionen der Zufuhrtechnik

• Vereinzeln und Entstapeln: kontrolliertes Trennen von Bogen, Zuschnitten und Trays.
• Ausrichten und Positionieren: Kantenführung, Zentrierung und Winkeltreue vor der Übergabe.
• Takten und Synchronisieren: Angleichung an Liniengeschwindigkeit und Maschinentakt.
• Puffern und Zwischenlagern: Ausgleich kurzfristiger Takt- und Geschwindigkeitsunterschiede.
• Materialschonende Förderung: Vakuum-, Gurt- und Rollenfördertechnik mit angepasstem Anpressdruck.
• Prozessüberwachung: Erfassung von Lage, Geschwindigkeit, Bahnzug und Fehlerzuständen.
• Rüsten und Formatwechsel: reproduzierbares Umstellen auf neue Zuschnittgrößen und Wellenprofile.
• Sicherheit und Schutz: überwachte Schutzeinrichtungen, geregelte Stopp- und Anfahrstrategien.
• Reinigung und Ausschleusung: Abführung von Staub, Ausschleusen fehlerhafter Teile, Fremdkörpermanagement.

Einsatz von Zufuhrtechnik in der Wellpappenproduktion

In der Wellpappenproduktion spielt die Zufuhrtechnik eine zentrale Rolle, indem sie den Weg von der Papierrolle zur fertigen Wellpappe ebnet. Dabei steuert die Zufuhrtechnik den Fluss der Papierschichten durch die verschiedenen Maschinenkomponenten, darunter die Riffelwalzen im Singlefacer, das Leimwerk und die Kaschiermaschine, um schlussendlich Wellpappe zu produzieren. Sie gewährleistet, dass Decken- und Wellenbahn im richtigen Moment, mit korrekter Bahnspannung und in der erforderlichen Temperatur- und Feuchtebalance zusammengeführt werden.

Entlang der Prozesskette übernimmt sie die kontinuierliche Bereitstellung der Papierbahnen am Singlefacer, die stabile Bahnführung über Vorheizer und Feuchteregelung, das exakte Eintakten vor Leimwerk und Doppelfacer sowie die präzise Übergabe vor Querschneider und Stapelaggregat. Wesentlich sind eine konstante Bahnspannung, die saubere Kantenführung und präzise Abmessungen der Papierbahnen und Zuschnitte für maßhaltige Resultate im nachfolgenden Rillen, Schneiden und Falten. Dies gilt insbesondere bei wechselnden Wellenprofilen (z. B. B-, C- oder E-Welle), variierenden Grammaturen und unterschiedlichen Feuchtewerten, die das Förder- und Greifverhalten beeinflussen.

1. Rollenabwicklung und Spleißen: Non-Stop-Rollenwechsel ohne Linienstopp; Überwachung von Bahnzug und Klebestelle. Automatisierte Spleißsequenzen minimieren Versatz, optimieren Klebestellenqualität und dokumentieren die Parameter für Rückverfolgbarkeit.
2. Vorheizen und Konditionieren: an Grammatur und Feuchte angepasst, um Fasern prozesssicher formbar zu machen. Die gezielte Temperatur- und Feuchteregelung erhöht die Stabilität der Wellenbildung und reduziert Risse oder Delaminationen.
3. Bahnführung zum Singlefacer: präzises Eintreffen der Decken- und Wellenbahn im Leimspalt. Kantenführungen und Bahnzugregelungen halten Toleranzen ein und sichern die Registergenauigkeit für Folgeprozesse.
4. Transport zum Doppelfacer: synchronisierte Übergabe zur Vermeidung von Versatz und Wellenbruch. Vakuum- und Gurtförderer stabilisieren die Bahn auch bei hohen Geschwindigkeiten und wechselnden Breiten.
5. Querschneiden und Stapeln: taktgenaue Übergabe an den Querschneider, geordnete Stapelbildung für die Weiterverarbeitung. Optimierte Beschleunigungs- und Bremsprofile reduzieren Markierungen auf empfindlichen Oberflächen.

In nachgelagerten Prozessen wie Stanzen, Rillen, Kleben und Kaschieren sorgt die Zufuhrtechnik für lagegenaue Übergaben und saubere Zuführströme, damit Qualitätsmerkmale wie Kantenstabilität, Passgenauigkeit und planparallele Auflage reproduzierbar erreicht werden. Ergänzend sichern Pufferzonen das Entkoppeln einzelner Aggregate, wodurch kurzfristige Störungen nicht sofort zu Linienstillständen führen.

Qualitätssicherung und Inline-Messung

Inline-Kamerasysteme, Lichtschranken und Lasertriangulation messen Lage, Winkeltreue und Schnittqualität im Prozess. Abweichungen werden früh erkannt, Abstellmaßnahmen automatisch eingeleitet (z. B. Korrektur von Bahnzug, Feuchte oder Anpressdruck), und fehlerhafte Teile gezielt ausgeschleust. Dies verringert Ausschuss, verbessert die Reproduzierbarkeit und unterstützt eine kontinuierliche Prozessoptimierung.

Arten der Zufuhrtechnik in der Verpackungsbranche

In der Verpackungsindustrie sind verschiedene Formen der Zufuhrtechnik im Einsatz. Beispielsweise werden Zuführbänder genutzt, um Materialien von einer Stelle zur nächsten zu transportieren. Greif- und Sauganlagen hingegen kommen häufig bei der Handhabung von empfindlichen oder unförmigen Materialien zum Einsatz. Die spezifische Art der Zufuhrtechnik hängt stets von den Verarbeitungsanforderungen ab. Ergänzend werden Entstapler, Depalettierer, Schuppenstrom-Bildner sowie Pick-and-Place-Lösungen eingesetzt, die auf Taktzeiten, Teilegewichte und Oberflächeneigenschaften abgestimmt sind.

• Gurt- und Modulbandförderer: universell für Zuschnitte, Trays und flächige Güter; optional mit Stollen, Seitenführungen und Höhenverstellung. Oberflächen, Reibwerte und Bandmaterialien werden an Grammatur und Beschichtung angepasst.
• Rollenbahnen: robuste Lösungen für Stapel und Palettenzonen; angetrieben oder schwerkraftbasiert. Geeignet für gepufferte Übergaben und definierte Stopper-Strecken.
• Vakuumförderer und Saugbänder: sichere Fixierung dünner oder glatter Materialien bei hohen Geschwindigkeiten. Perforationsmuster und Unterdruck lassen sich materialschonend auf die Wellpappenqualität abstimmen.
• Greifer- und Saugkopf-Anleger: präzises Entstapeln und Vereinzeln bei kritischen Oberflächen oder empfindlichen Kanten. Greifkräfte und Düsenbilder werden so gewählt, dass Verformungen vermieden werden.
• Ketten- und Mitnehmerförderer: taktgenaue Zuführung in Stanz- und Faltprozesse mit definierter Positionalität. Referenzanschläge sichern die Wiederholgenauigkeit.
• Roboter-gestützte Zuführung: flexible Beschickung mit Formatwechsel per Rezept, geeignet für variierende Losgrößen. Bahnplanung und Greiferwechsel ermöglichen schnelle Umrüstungen.
• Puffer- und Weichensysteme: Ausgleich von Taktunterschieden, Bildung paralleler Materialströme und geordnete Reihenfolgehaltung. Dynamische Pufferstrategien stabilisieren die Linie bei Störungen.
• Linearschlitten und Servoachsen: präzise, synchronisierte Transfers mit hoher Wiederholgenauigkeit, insbesondere an Schnitt- und Klebestationen.

Sensorik, Steuerung und Digitalisierung

Moderne Zufuhrtechnik nutzt Sensorik (Lichtschranken, Kameras, Encoder, Kraft- und Vakuumsensoren) zur Lage- und Qualitätsüberwachung. Bahnzugregelungen, Kantenführungen und Antriebsachsen werden über zentrale Steuerungen koordiniert. Rezeptverwaltung ermöglicht schnelle Formatwechsel, während Zustandsüberwachung Verschleiß früh erkennt und Stillstände reduziert. Über standardisierte Schnittstellen (z. B. Echtzeit-Ethernet) werden Prozessdaten erfasst, visualisiert und für vorausschauende Instandhaltung sowie kontinuierliche Verbesserungsprozesse genutzt.

• Prozessparameter: Geschwindigkeit, Bahnzug, Anpressdruck, Temperatur und Feuchte. Ergänzend: Vibrationen, Unterdruckniveaus, Reibwerte und Beschleunigungsprofile.
• Qualitätsmetriken: Lagegenauigkeit, Winkeltreue, Schnittqualität, Ausschussquote. Zusätzlich: Registerhaltigkeit, Wellenbild-Integrität und Planlage.
• Betriebskennzahlen: Durchsatz, OEE, MTBF/MTTR, Rüstzeiten. Erweiternd: Energieverbrauch pro Einheit, Materialausnutzung und Stillstandsgründe nach Kategorien.

Vor- und Nachteile von Zufuhrtechnik

Hinsichtlich der Vorteile liefert die Zufuhrtechnik eine effiziente und präzise Handhabung von Materialien, was zu erhöhter Produktivität und Qualitätsverbesserungen führen kann. Außerdem sorgt sie in vielen Fällen für eine Reduzierung von Arbeitskräften und damit verbundenen Kosten. Im Gegenzug erfordert die Zufuhrtechnik jedoch eine erhebliche Anfangsinvestition. Auch sind systembedingte Leistungsgrenzen zu beachten sowie die teils hohen Kosten für Ausfallzeiten im Falle von Maschinenausfällen. Neben Investitionsaspekten spielen Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Bedienerschulung und die Einhaltung relevanter Normen eine zentrale Rolle im Lebenszyklus.

• Vorteile:
  • Konstante Produktionsflüsse, geringere Störanfälligkeit und reproduzierbare Qualität.
  • Reduktion manueller Eingriffe, verbesserte Ergonomie und geringeres Fehlerrisiko.
  • Schnelle Formatwechsel über Rezepte, Skalierbarkeit für unterschiedliche Materialstärken.
  • Nachvollziehbarkeit durch Sensorik und Protokollierung, erleichterte Qualitätssicherung.
  • Bessere Materialschonung durch abgestimmte Greif- und Förderkräfte, geringere Beschädigungsraten.
• Nachteile und Herausforderungen:
  • Investitions- und Integrationsaufwand, Platzbedarf und Komplexität der Steuerung.
  • Wartungs- und Ersatzteilmanagement, Verschleiß an Bändern, Saugern und Führungen.
  • Grenzen bei extremen Materialvarianten (sehr niedrige Grammaturen, hohe Steifigkeiten).
  • Produktionsrisiken bei Ausfällen; Notwendigkeit von Puffern und Bypass-Strategien.
  • Anforderungen an Sicherheitskonzepte, Schulung und standardisierte Prozesse im Betrieb.

Best Practices für Auslegung, Betrieb und Wartung

Für stabile Prozesse empfiehlt sich eine frühzeitige Abstimmung von Materialvarianten, Formatfenstern und Zielgeschwindigkeiten mit der Zufuhrtechnik. Tests mit kritischen Grammaturen und Oberflächen helfen, Greif- und Förderparameter zu verifizieren. Klare Rüstabläufe, gepflegte Rezepte und regelmäßige Kalibrierungen sichern die Wiederholgenauigkeit.

• Auslegung: Sicherheitsreserven bei Zug- und Antriebsleistungen, modulare Pufferkonzepte, ausreichend Zugänglichkeit für Wartung.
• Instandhaltung: zustandsbasierte Wartung auf Basis von Sensordaten, definierte Austauschzyklen für Verschleißteile, saubere Schmier- und Reinigungspläne.
• Prozessmanagement: kontinuierliches Monitoring relevanter Kennzahlen, strukturierte Störgrundanalyse und iterative Optimierung der Parameter.
• Arbeitssicherheit: validierte Schutz- und Stoppfunktionen, klare Betriebsarten und regelmäßige Unterweisungen.

Zusammenfassung:

• Zufuhrtechnik ist das System oder die Methode, mit der Waren, in diesem Fall Wellpappe, an die entsprechende Maschine oder Anlage zur weiteren Verarbeitung geliefert werden.
• Die Einsatzbereiche sind vielfältig, aber in Bezug auf Verpackungen aus Wellpappe ermöglicht eine effiziente Zufuhrtechnik eine schnelle, genaue und sichere Weiterverarbeitung des Materials in der Produktionslinie.
• Eine ausgefeilte Zufuhrtechnik hilft Unternehmen massiv dabei, Arbeitskosten zu reduzieren, menschliche Fehler zu minimieren und die Produktionsleistung zu steigern.
• Wesentliche Erfolgsfaktoren sind stabile Bahnführung, lagegenaue Übergaben, geeignete Puffer sowie eine an Material, Format und Prozessgeschwindigkeit angepasste Steuerung.
• Durch konsequente Überwachung relevanter Kennzahlen (Durchsatz, Ausschuss, Stillstände) lassen sich Engpässe identifizieren und Optimierungspotenziale systematisch heben.
• Die Kombination aus geeigneter Sensorik, robusten Antrieben und standardisierten Rüstprozessen erhöht die Reproduzierbarkeit und verbessert die Qualität im gesamten Wertstrom.