Qualitätssicherungssysteme: wichtige Bausteine zu mehr Nachhaltigkeit in der Verpackungsherstellung

In der Folien- und der Verpackungsbranche gewinnt das Thema Kreislaufwirtschaft seit Jahren an Bedeutung. Die Branche durchlebt einen radikalen Umbruch, der auch an Qualitätssicherungssysteme neue Anforderungen stellt. Doch inwiefern kann ein Systemlösungs-Anbieter wie BST eltromat dazu beitragen, die Ökobilanzen von Fertigungsprozessen in der Verpackungsherstellung zu verbessern.

Bahnlaufregelung, Registerregelung, Bahnbeobachtung, 100%-Inspektion und Farbmessung – gerade auch in der Herstellung flexibler Verpackungen minimieren Qualitätssicherungssysteme den Material- und Energieverbrauch sowie den Abfall. Sie verkürzen die Rüstprozesse und gewährleisten in der Produktion ein konstantes Qualitätsniveau.

Und sie lassen sich im Sinne von Industrie 4.0 prozessübergreifend mit vor- und nachgelagerten Produktionsschritten integrieren. Dabei ermöglichen Hersteller unterschiedlicher Bereiche den Austausch von Prozessdaten zwischen ihren Maschinen und Lösungen. Diese Integration eröffnet zusätzliche, bislang nicht gekannte Optionen für Effizienzsteigerungen in bahnverarbeitenden Industrien – und damit für mehr Nachhaltigkeit.

Mit all dem trägt die Qualitätssicherung in der Folien- und der Verpackungsbranche entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu verbesserten Ökobilanzen von Produktionsprozessen und Produkten bei.

Legislative Weichenstellungen treiben den Umbruch

Eine höhere Nachhaltigkeit industrieller Produktionsprozesse zählte in der jüngeren Vergangenheit auf praktisch allen Messen und Kongressen dieser Branchen zu den zentralen Themen. Insbesondere die Hersteller von flexiblen Kunststoff-Verpackungen sind unter enormen Druck geraten, die Umweltverträglichkeit ihrer Produkte drastisch zu steigern. Europaweit geben vor allem „Die Strategie für Kunststoffe in der Kreislaufwirtschaft“ der EU-Kommission von Anfang 2018 und die „Richtlinie (EU) 2018/852 zur Änderung der Richtlinie 94/62/EG über Verpackungen und Verpackungsabfälle“ die Richtung vor: Verpackungen sollen zu 100 % recycelbar, wiederverwertbar oder biologisch abbaubar sein. In Deutschland resultiert daraus das am Anfang 2019 in Kraft getretene deutsche Verpackungsgesetz (VerpackG).

Druck kommt auch von der Markenartikelindustrie. Sie fordert von den Herstellern flexibler Verpackungen, bis 2025 neuartige Lösungen zu liefern, die zu 100 % recycelbar, wiederverwendbar oder kompostierbar sind. Auf der Kunststoffmesse K 2019 in Düsseldorf wurden erstmals funktionale Monopolymermaterialien als Ersatz für die bei flexiblen Verpackungen bislang üblichen Multipolymer-Verbundstoffe gezeigt. Darüber hinaus wird intensiv an der Herstellung von Verpackungen aus recycelten Kunststoffen gearbeitet.

Die besondere Herausforderung in der Entwicklung und Herstellung der neuen Verpackungsmaterialien: Sie müssen nicht nur mit der Leistungsfähigkeit und optischen Qualität der bisherigen Materialien mithalten, sondern in ihrer Produktion eine gleich hohe Effizienz erlauben.

Neue Anforderungen an die Qualitätssicherung

Da die neuen Materialien einschließlich der Recyklate mit speziellen Eigenschaften aufwarten, stellen sie in der Qualitätssicherung zum Beispiel an die Bahnlaufregelung oder an die Oberflächen- und die Druckbildinspektion neue Anforderungen. BST eltromat deckt diese Anforderungen unter anderem mit angepassten Bahnlaufregelungen, Sensoren und Inspektionssystemen ab. Zum Beispiel kann es in der Herstellung neuartiger Verpackungsmaterialien notwendig sein Erfahrungen und Prozess Know-How zu sammeln, um die Beschichtungen der Rollen der Bahnlaufregelungen anzupassen.

Ein weiteres Beispiel sind die Digimarc Barcodes, die in der Verpackungsherstellung zunehmend Verwendung finden. Im Gegensatz zu den bisherigen ein- und zweidimensionalen Barcodes sind die Digimarcs Bestandteile des Verpackungsdesigns und damit für das menschliche Auge nicht ohne weiteres erkennbar. In aller Regel werden sie an vielen Stellen in das Artwork von Verpackungen integriert. Digimarcs können aus praktisch jedem Winkel und bei höchsten Maschinengeschwindigkeiten gelesen werden. Sie machen es auch möglich, Kunststoffverpackungen in Sortieranlagen von Recycling-Unternehmen automatisch auszuschleusen und der Wiederverwertung zuzuführen.

Auch die Digimarcs stellen neue Anforderungen an die Qualitätssicherung. BST eltromat löst diese mit seinen Lösungen iPQ-View für die digitale Bahnbeobachtung und iPQ-Check für die 100%-Inspektion. Beide Lösungen sind Module des iPQ-Centers von BST eltromat, das vier nahtlos integrierte High-end-Module für die Steuerung und Kontrolle der Qualität im Rollendruck umfasst und mit seiner Funktionalität praktisch alle Anforderungen des Marktes abdeckt.

Zudem kann innovative Sensorik einen Beitrag dazu leisten, den Materialeinsatz in der Herstellung flexibler Verpackungen zu minimieren. In Kürze wird BST eltromat Möglichkeiten präsentieren, wie sich mit Bahnlaufregelungen auch bei hohen Maschinengeschwindigkeiten noch mehr Material als bisher einsparen lässt. Egal, in welche Richtung sich die neuen Verpackungsmaterialien entwickeln: BST eltromat wird den Markt hier mit seinen Lösungen flexibel unterstützen.

Industrie 4.0 als Schlüssel zur prozessübergreifend höheren Nachhaltigkeit

Die Integration der verschiedenen Prozessschritte in der Herstellung und Weiterverarbeitung flexibler Materialien – von der Folienextrusion über den Druck bis hin zur Konfektionierung – eröffnet vielfältige Optionen, die Nachhaltigkeit zu erhöhen. BST eltromat ist bestrebt, Kunden bei der Vernetzung seiner Qualitätssicherungssysteme alle Möglichkeiten an die Hand zu geben. So wirkt das Unternehmen unter anderem in den OPC UA-Arbeitskreisen (Open Platform Communications Unified Architecture) des VDMA mit. Diese Schnittstelle soll die Vernetzung der verschiedenen Produktionssysteme standardisieren.

Auf den Messen und auf anderen Veranstaltungen des Jahres 2019 war Industrie 4.0 bei BST eltromat ein wichtiges Thema. Zum Beispiel zeigte das Unternehmen auf der K 2019 beim Circular Economy Forum des VDMA in der Session „Recyklate in Produkten“ in seiner Präsentation „Qualitätssicherung zugeschnitten auf Produkte aus Recyklaten“ auf, wie integrierte Prozesse die Herstellung innovativer Kunststoffmaterialien unterstützen.

2017 war BST eltromat an der Gründung des von Kampf Schneid- und Wickeltechnik initiierten Converting 4.0-Netzwerks beteiligt. Gemeinsam zeigten beide Unternehmen auf der K 2019 in einer Simulation das Zusammenspiel eines digitalen Linien- und Kontrastsensors CLS PRO 600 von BST eltromat mit einem Rollenschneider vom Typ ConSlitter und der integrativen Plattform the@vanced von Kampf Schneid- und Wickeltechnik. Die Integration ermöglicht das automatische Einrichten der Sensorik und der motorischen Messerachse des Rollenschneiders, was den Schneidprozess vereinfacht und die Einrichtezeiten signifikant verkürzt. Darüber schließt sie Fehlerquellen aus und vermeidet so Ausschuss. Ein konkretes Beispiel dafür, wie integrierte Prozesse mehr Nachhaltigkeit in der Verpackungsproduktion unterstützen.

Künstliche Intelligenz in der Fehlerklassifikation

Mitte November 2019 nahm BST eltromat am vierten Treffen des Converting 4.0-Netzwerks bei Windmöller & Hölscher in Lengerich teil. Auch hier wurde die Datenkommunikation über Prozessgrenzen hinaus thematisiert. BST eltromat zeigte auf, wie das Zusammenführen von Qualitätsdaten höhere Effizienz und Sicherheit sowie mehr Komfort und Nachhaltigkeit mit sich bringt – sofern die Informationen synchronisiert aufbereitet vorliegen. Zum Beispiel kann künstliche Intelligenz in Prozessanalysen großen Nutzen bei der Fehlerklassifikation mit sich bringen. Derzeit werden im Converting 4.0-Netzwerk Szenarien entwickelt, wie die Berücksichtigung weiterer Prozess- und Materialdaten zusätzlichen Mehrwert bringen kann. Auch hier verspricht die Zukunft spannend zu werden.

Noch ein Beispiel, wie Industrie 4.0 zur höheren Nachhaltigkeit in der Herstellung flexibler Verpackungen beitragen kann: Im Rahmen seiner Kooperation mit SeeOne Vision Technology, Hersteller von Oberflächeninspektionssystemen mit Sitz in Florenz in Italien, verknüpft BST eltromat zum Beispiel Informationen aus der Folienextrusion mit Qualitätsdaten aus dem Druckprozess. Die Systeme von SeeOne erkennen bei verschiedenen Materialien wie Folien, metallisierten Folien, Papier oder Karton Oberflächenfehler und klassifizieren diese mit Hilfe von künstlicher Intelligenz zum Beispiel als Löcher oder Einschlüsse, Insekten oder Schmutz. Die Erkenntnisse aus der Oberflächeninspektion können in Produktionsprozessen auf unterschiedliche Weise für Optimierungen genutzt werden.

Fließen die Qualitätsprotokolle beispielsweise in den iPQ-Workflow von BST eltromat ein, werden Fehler-Interpretationen über Prozessgrenzen hinweg möglich. Ein Beispiel: Erkennt die Qualitätssicherung in der Folienextrusion in einem bestimmten Laufmeterbereich Auffälligkeiten, werden diese im Qualitätsprotokoll festgehalten. Treten später im Druckprozess im selben Laufmeterbereich unerwünschte Effekte auf, kann erkennbar werden, dass die Ursache dafür in der Folienextrusion lag. [12970]