Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks von Wellpappverpackungen durch virtuelle Produktentwicklung
Projektdurchführung
BFSV (Beratung-Forschung-Systemplanung-Verpackung) e. V.
Ulmenliet 20
21033 Hamburg
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Ziel dieses Forschungsprojektes war es, die Umweltauswirkungen im Herstellungsprozess von Faltschachteln aus Wellpappe zu reduzieren. Dies sollte durch die Digitalisierung des Entwicklungsprozesses erreicht werden. Hierdurch sollen auch die Kosten reduziert werden, in dem die Herstellung von Beanspruchungsgerechten Verpackungen beschleunigt und erleichtert wird.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst wurde ein Benchmark für Materialkennwerte von Papier und Wellpappe erstellt. Die Benchmark-Analyse umfasst die Materialeigenschaften von verschiedenen Wellpappenrohpapiersorten sowie Wellpappensorten. Dabei wurden Werte wie Flächengewicht, Biegesteifigkeit und Kantenstauchwiderstand ermittelt. Ein FEM-Simulationstool wurde entwickelt und auf Basis der Benchmark-Werte verifiziert sowie anhand realer Verpackungen validiert.
Ergebnisse und Diskussion
Aus dem Simulationstool wurde ein standalone COMSOL-Plugin entwickelt, welches grundlegende Wellpappen-Verpackungskonstruktionen (Fefco 0201) berechnen kann. Die Applikation kann so in etablierte 3D-CAD-Software integriert werden. Das Tool wurde mit Marktteilnehmern einem Praxistest unterzogen und erfolgreich überprüft. Die Integration in die CAD-Software ist noch nicht abgeschlossen.
Dadurch konnte der Technologiereifegrad der Softwarelösung von Level 3 (Nachweis der Funktionstüchtigkeit) auf Level 6 (Prototyp in Einsatzumgebung) erhöht werden.
Im weiteren Verlauf ist es geplant, unabhängig von einer Förderung die Integration in die CAD-Software umzusetzen. Die Praxistests sollen auf zusätzliche Marktteilnehmer ausgeweitet werden und Dienstleistungen basierend auf den Forschungsergebnissen sollen entwickelt werden. Dies umfasst beispielsweise die Messung von Papiereigenschaften, das Einpflegen der Messdaten in eine Datenbank zur Anwendung, so wie die Weiterentwicklung von 3D-CAD-Software durch Zugriff auf Materialkennwerte und deren FEM-Berechnung.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Der BFSV hat auf seiner Website die ersten Ergebnisse des Forschungsprojektes bereits veröffentlicht. Im Rahmen eines Blogeintrages wurden am 14.01.2025 erste Einblicke in die
Ergebnisse gewährt. (
https://bfsv.de/blog/tool-zur-fem-berechnung-von-faltschachteln/)
Auf der Transport-Schadenverhütungstagung des Gesamtverband der Deutschen Versicherungswirtschaft e.V. wurde das Tool interessierten Besuchern aus dem Bereich der Versichungswirtschaft unter dem Motto Die Verpackung von A Z vorgestellt. (Assekuradeure, Underwriter, Versicherungskaufmänner und -frauen, usw.) Ein wichtiger Aspekt der Forschung ist die Beanspruchungsgerechtigkeit der Verpackung. Die Tagung findet im September 2025 erneut statt. Die Ergebnisse werden dort erneut vorgestellt.
Bei den Seminaren des BFSV zu den Themen Verpackungen aus Wellpappe und Grundlagen Verpackung wurden die Forschungsergebnisse im März 2025 vorgestellt. Dies soll auch bei zukünftigen Seminaren stattfinden.
Fazit
Trotz der positiven Ergebnisse und der vielversprechenden Einsparungspotenziale gibt es einige kritische Aspekte zu berücksichtigen. Erstens wurden die Praxistests bisher nur mit einer begrenzten Anzahl von Marktteilnehmern durchgeführt. Um die allgemeine Anwendbarkeit und Effizienz des Simulationstools zu bestätigen, sind umfangreichere Tests mit einer größeren Anzahl von Unternehmen notwendig.
Zweitens kann die Integration des COMSOL-Plugins in bestehende 3D-CAD-Software könnte für einige Unternehmen technische und organisatorische Herausforderungen darstellen. Die Anpassung bestehender Systeme und Schulung der Mitarbeiter erfordert Zeit und Ressourcen, die nicht alle Unternehmen bereitstellen können.