3D-Druck: Prototyp Verpackung

Immer mehr Firmen, auch in der Verpackung, setzen auf additive Fertigungstechniken. Zum Prototypenbau oder aber, wenn schnell Formatteile benötigt werden, um Fabrikationsausfälle zu vermeiden.

Von der Weltöffentlichkeit anfangs kaum beachtet entwickelte der US-Ingenieur Chuck Hull bereits im Jahr 1984 einen 3D-Drucker. Im Unterschied zu abtragenden Methoden baute er bei seinem additiven Fertigungsverfahren Werkstücke erstmals Schicht für Schicht auf. Knapp 35 Jahre später hat sein Verfahren auch die Verpackungsindustrie revolutioniert. In kurzer Zeit gelingt es, Prototypen von Verpackungen oder optimierte Formteile für Verpackungsmaschinen herzustellen.

Design zum Anfassen

3D-Druck: Prototyp Verpackung
Metall gegen Kunststoff getauscht, d. h.
kein Verbiegen und Austausch des Hakens mehr
Quelle: Stratasys

Verpackungen können am Point of Sale über Wohl oder Wehe eines Produkts entscheiden.
Diesem Aspekt trägt die Pöppelmann GmbH & Co. KG aus dem niedersächsischen Lohne in zweierlei Hinsicht Rechnung. Im Geschäftsbereich Pöppelmann Famac arbeiten Entwickler nach dem Universal-Design-Konzept. Sie versuchen, Pro-dukte so zu gestalten, dass sie intuitiv nutzbar wer-den und eine gewisse Fehlertoleranz aufweisen. Das kann gerade im medizinisch-pharmazeutischen Bereich von entscheidender Bedeutung sein. Anschließend werden CAD-Daten innerhalb weniger Stunden zum Leben erweckt. Der hauseigene 3D-Drucker stellt Prototypen im Maßstab eins zu eins her, etwa für die Marktforschung.

Auf Basis seiner Technologie hat Pöppelmann Famac Verpackungen für Bullrich Salz, eines der ältesten Markenartikel Deutschlands, optimiert. Genau hier lag die Herausforderung. Experten haben die bei Anwendern vertraute Packung durch abgerundete Konturen behutsam modernisiert. Funktionale Verbesserungen, wie ein vorkonfektioniertes Bodenfach für Röhrchen, um Tabletten leichter einzustecken, kamen hinzu. "Mithilfe der Modellerstellung in 3D-Drucktechnologie sind wir zu einem überzeugenden Ergebnis gelangt, das insgesamt funktionaler, anwenderfreundlicher, optisch moderner und dennoch wiedererkennbar ist", so Engelbert Rechtien, Vertriebsleiter bei Pöppelmann Famac. "Mit unseren Prototypen zum Anfassen im 3D-Druckverfahren beschleunigen wir die Abstimmung mit unseren Kunden. Das spart Zeit und Kosten in der Entwicklungsphase."

Individuelle Werkzeuge aus dem Drucker

In Crailsheim entstehen dagegen per 3D-Druck individuelle Werkzeuge für unterschiedlichste Produkte. Marcus Schindler, Leiter der Teilefertigung bei Schubert Verpackungsmaschinen, schätzt das Verfahren aufgrund der Flexibilität und Individualität. "Heute werden bei uns viele Werkzeugkomponenten oder sogar ganze Werkzeuge im 3D-Druck-Verfahren hergestellt", berichtet der Experte. Dabei konzentriere man sich auf die Verarbeitung von Kunststoffen. Als Vorteile sieht er vor allem die Möglichkeit, Bauteile mit geringerem Gewicht mit optimierter Funktion bei kurzen Durchlaufzeiten herzustellen. Kunden profitierten letztlich von besseren Funk-tionen bei niedrigeren Kosten. Die Produktion wird immer rentabler - Schindler sieht vor allem Produktionen "on demand" als großen Trend.

Bauteile mit besonderen Eigenschaften

EOS setzt ebenfalls seit Jahren auf den 3D-Druck. Diese Fertigungsmethode findet unter anderem im Rapid Prototyping Verwendung, also beim Bau von Funktionsprototypen für Maschinen. Produktentwicklung und Markteinführung lassen sich dadurch entscheidend verkürzen. Hier bestimmt die Konstruktion die Fertigung - und nicht umgekehrt, wie folgendes Beispiel zeigt: Ein US-Lebensmittelhersteller plante, per Roboter abgepackte und gestapelte Cracker zu greifen und in unterschiedliche Kartons zu verpacken. Allerdings mussten die Greifarme ultraleicht sein. Handelsübliche Teile schieden deshalb aus. Mit dem System Formiga P 110 wurden funktionale Endkomponenten in kürzester Zeit aus Polyamiden hergestellt. 

Der Bedarf wächst. Mitte März eröffnete der Konzern ein neues Innovationszentrum in Düsseldorf, um Firmen mit Beratung und Schulung bei 3D-Druck-Projekten zu unterstützen. "Neue Bauteile für die additive Fertigung zu konstruieren und die anschließende Produktion zu planen sowie zu optimieren ist ein langer Prozess", sagt Dr. Bernd Reinarz von EOS. "Das Ziel ist klar, aber die Erfahrung dafür fehlt immer noch häufig in den Unternehmen unserer Kunden."

3D-Druck: Prototyp Verpackung
Ein per 3D-Druck hergestelltes, verstärktes Ersatzteil aus Kunststoff ersetzt die frühere Version aus Metall
Quelle: Stratasys

Ersatzteile auf Abruf

Eine ähnliche Strategie verfolgen die Stratasys GmbH und das Start-up Visual First. Ingenieure verwenden beim 3D-Druck den karbonfaserverstärkten Thermoplast FDM Nylon 12CF, um Metallteile aus Maschinen zu ersetzen. Unternehmen sparen sich teure Lager, da Ersatzteile auf Abruf hergestellt werden.

Bei der Chocolate Factory aus Rotterdam haben Bauteile aus dem Drucker ihren Härtetest bestanden. Der Süßwaren-Hersteller benötigt hakenförmige Metallteile, um verpackte Riegel auf ein Förderband zu heben. Das entsprechende Bauteil, eine Handanfertigung, muss dreimal pro Monat erneuert werden. "Dass das 3D-gedruckte Bauteil ein voller Erfolg ist, war sofort klar - es ist unmöglich, das Material zu verbiegen", berichtet Carl van de Rijzen, Geschäftsinhaber von Visual First. "Das Ersatzteil hielt allen Tests an der Ma-schine stand und mehrere Produktionsdurchläufe wurden ohne Zwischenfälle abgeschlossen. Die Fabrik erzielt nun einen höheren Produktionsdurchsatz, indem sie das Metall-Maschinenteil durch unsere 3D-gedruckte Version ersetzt hat."

Verpackungsmaschinen fragen nach

3D-Druck: Prototyp Verpackung
Der hauseigene 3D-Drucker stellt Proto-totypen im
Maßstab eins zu eins her, etwa für die Marktforschung
Quelle: Stratasys
Nadav Sella, Leiter der Business Unit Emerging Solutions bei Stratasys, spricht von einer "wachsenden Nachfrage nach 3D-gedruckten Produktionsteilen und Ersatzteilen für Industriemaschinen, insbesondere für Verpackungsmaschinen". Der Einsatz additiver Technologien spare nicht nur Zeit und Kosten bei der Herstellung, sondern leiste auch einen Beitrag zur Effizienz-steigerung. In diesem Zusammenhang nennt Sella Gewichtsein-sparungen sowie Verbesserungen beim Design und bei der Handhabbarkeit.
nach oben drucken RSS-Feed