Da die Anforderungen an Converter und Folienhersteller immer größer werden, müssen Maschinen intelligenter werden.
Das ist die einfache Wahrheit, die den Kern der heutigen Verpackungsindustrie ausmacht. Verarbeiter flexibler Verpackungen und Folienhersteller sehen sich beispielsweise mit einer zunehmenden Komplexität in der Fertigung konfrontiert: neue nachhaltige und wärmeempfindlichere Substrate, strengere Vorschriften, wachsende Anforderungen an die Barriereeigenschaften sowie ein schrumpfender Pool an erfahrenen Bedienern. In diesem Umfeld wird die Maschinen- und Prozessautomatisierung immer notwendiger, um diese Komplexität zu bewältigen und gleichzeitig Produktivität, Qualität und Rentabilität aufrechtzuerhalten.
Nehmen wir zum Beispiel die Vakuummetallisierung, die seit Jahrzehnten eine wesentliche Schlüsseltechnologie für hochleistungsfähige flexible Verpackungen ist. Dabei wird eine extrem dünne Aluminiumschicht auf eine Folie wie PET, PP oder zunehmend auch auf PE-basierte Substrate aufgebracht. Diese winzige Metallmenge kann die Barriereeigenschaften der Folie drastisch verbessern – und so den notwendigen Schutz vor Sauerstoff, Feuchtigkeit und Licht bieten –, ohne das mit Aluminiumfolie verbundene zusätzliche Gewicht und die Dicke mit sich zu bringen.
Für bestimmte Produkte wie Snacks, Süßwaren, Kaffee und pulverförmige Lebensmittel ist die Vakuummetallisierung unerlässlich, um die Haltbarkeit, die Produktqualität und die Reduzierung von Lebensmittelabfällen zu verbessern. Doch in der modernen Verpackungsbranche verändert sich die Art und Weise, wie dieser wesentliche Bestandteil flexibler Verpackungen gehandhabt wird.
Die vier Trends, die eine neue Ära prägen
Bislang war die Vakuummetallisierung ein weitgehend manueller Prozess. Sie stützte sich stark auf qualifizierte Bediener, die die Folie und die Prozessparameter einstellten, die Aluminiumverdampfung visuell überwachten, die Beschichtungsqualität beurteilten und den Prozess kontinuierlich entsprechend anpassten.
Aktuelle Trends in der flexiblen Verpackungsindustrie erfordern jedoch den Übergang in eine neue Ära automatisierter Lösungen.
1. Der Mangel an qualifizierten Bedienern von Metallisierungsanlagen
Im gesamten Verpackungssektor berichten 95 % der Unternehmen von Schwierigkeiten bei der Einstellung qualifizierter Bediener und Techniker.
Da erfahrene Bediener in den Ruhestand treten, sehen sich Converter und Folienhersteller nicht nur mit einem schrumpfenden Fachkräftepool konfrontiert, sondern auch mit dem Verlust von jahrzehntelangem technischem Wissen und Fachkompetenz. Die Ausbildung erfahrener Bediener von Metallisierungsanlagen dauert Jahre – wenn einer in den Ruhestand geht oder das Unternehmen verlässt, kann dem Unternehmen umfangreiches Wissen und Erfahrung verloren gehen.
Für Converter und Folienhersteller besteht die Notwendigkeit, die Abhängigkeit von qualifizierten Bedienern zu verringern, die Produktion zu vereinfachen und dazu beizutragen, kritisches Prozesswissen zu bewahren.
2. Die Umsetzung von Nachhaltigkeitsvorschriften
Die Verpackungsindustrie bewegt sich in Richtung besser recycelbarer und aus einem einzigen Material bestehender flexibler Verpackungen. Die EU-Verordnung über Verpackungen und Verpackungsabfälle schreibt vor, dass Verpackungen ab 2030 die Anforderungen an die Recyclingfähigkeit erfüllen müssen, wobei danach Recyclingfähigkeitsstufen und schrittweise strengere Anforderungen gelten.
Dies setzt Verarbeiter unter Druck, von schwer recycelbaren Mehrkomponentenstrukturen abzuweichen, was für die Metallisierung eine interessante Herausforderung und Chance darstellt. Eine sehr dünne, vakuummetallisierte Aluminiumschicht kann bei leichten, recycelbaren Ein-Material-Hochbarriereverpackungen eine wichtige Rolle spielen.
Die Herausforderung für Verarbeiter besteht darin, dass Ein-Material-Verpackungen den Metallisierungsprozess weniger fehlertolerant machen, während sie gleichzeitig eine höhere Konsistenz und weniger Ausschuss benötigen – was die manuelle Prozesssteuerung zunehmend erschwert.
3. Die zunehmende Komplexität nachhaltiger Substrate
Da die Verpackungsindustrie zunehmend auf besser recycelbare Strukturen umstellt, müssen Converter und Folienhersteller immer dünnere und wärmeempfindlichere Substrate metallisieren.
Materialien wie BOPE, MDO-PE und andere neu aufkommende nachhaltige Folien können in der Verarbeitung größere Herausforderungen darstellen und erfordern eine strengere Kontrolle des Metallisierungsprozesses, um eine gleichbleibende Barrierewirkung zu gewährleisten und gleichzeitig thermische Schäden und Ausschuss zu minimieren.
Dies führt zu zusätzlicher Komplexität für das Bedienpersonal, da bereits geringfügige Abweichungen bei den Prozessbedingungen die Beschichtungsqualität, die Substratstabilität und die gesamte Produktionseffizienz beeinträchtigen können. Die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Qualität bei diesen immer anspruchsvolleren Materialien spricht für eine präzisere, automatisierte Prozesssteuerung.
4. Der Trend zu breiteren Metallisierungsanlagen mit höherer Produktivität
Da Metallisierungsanlagen immer breiter und produktiver werden, steigt die Anzahl der Prozessvariablen, die ein Bediener verwalten muss. Eine breite Metallisierungsanlage kann bis zu 60 Verdampfer umfassen. Traditionell überprüfen Bediener den Aluminiumbadstand in jedem Verdampfer visuell und passen die Leistung kontinuierlich an, um die richtige Verdampfungsrate aufrechtzuerhalten. Das bedeutet, dass die Maschinenleistung erheblich von der Erfahrung der bedienenden Person abhängen kann.
Dies erschwert eine gleichbleibende manuelle Steuerung zunehmend und spricht noch stärker für eine automatisierte Prozesssteuerung im geschlossenen Regelkreis.
Einbindung des Prozess-Know-hows in die Metallisierungsanlage
Da Hersteller flexibler Verpackungen zunehmend aufgefordert sind, komplexere Materialien nach strengeren Spezifikationen, mit weniger Ausschuss und weniger Fachkräften zu verarbeiten, geht es in der nächsten Phase vor allem um die Automatisierung des Prozesses.
Die Vakuum-Metallisierungsanlage BOBST EXPERT K5 spiegelt diesen Wandel wider: Sie verfügt über fortschrittliche Automatisierung und arbeitet weitgehend autonom, ohne dass Fachkräfte erforderlich sind. Die Metallisierungsanlage geht direkt auf die vier oben beschriebenen Trends ein und garantiert gleichzeitig eine verbesserte Produktivität, Konsistenz und Qualität.
Im Mittelpunkt der Entwicklung steht der KI-gestützte BOBST iMA (Intelligent Metallizing Assistant), der mithilfe hochauflösender Kameras den Aluminiumverdampfungsprozess überwacht und automatisch die Temperatur von bis zu 60 Verdampfern gleichzeitig regelt. Anstatt dass Bediener ständig die Aluminiumbecken beobachten und individuelle Anpassungen vornehmen müssen, übernimmt die Maschine selbst die Prozessüberwachung und -steuerung.
Dies gewinnt zunehmend an Bedeutung, da Converter und Folienhersteller zunehmend auf nachhaltigere, wärmeempfindliche Substrate mit höheren Barriereanforderungen umsteigen, bei denen eine präzise Prozesssteuerung unerlässlich ist, um die Qualität zu gewährleisten und den Ausschuss zu minimieren. Die BOBST EXPERT K5 reduziert die Optimierungslänge von 12,5 km auf 5 km pro Rolle und verringert große Fehler um 50 %, wodurch die Menge an Substratverlusten während der Produktion gesenkt wird. Schnelleres Vakuumpumpen verkürzt die Umrüstzeit, während Zustandsüberwachung, Prozessrückverfolgbarkeit und Fernunterstützung über BOBST Connect dazu beitragen sollen, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Fehlerbehebung weniger von der Verfügbarkeit von Fachpersonal an der Maschine abhängig zu machen. Niedrigere Verdampfertemperaturen und eine längere Lebensdauer des Verdampfers senken zudem die Energie- und Verbrauchsmaterialkosten.
Die Lösung kann Verarbeitern zudem dabei helfen, auf die sich wandelnde Materiallandschaft zu reagieren und auf besser recycelbare Strukturen umzustellen. Der EXPERT K5 ist für die Verarbeitung von BOPE, MDO-PE, CPP, Papier und wärmeempfindlichem BOPP sowie ultradünnen Folien wie 6-Mikrometer-BOPP ausgelegt. Dies ermöglicht es Verarbeitern, komplexere Materialien und Produktionsanforderungen zu bewältigen, ohne ihre Abhängigkeit von immer knapper werdendem Fachwissen zu erhöhen.
Die Zukunft der Prozessintelligenz
Die Entwicklung der Vakuummetallisierung spiegelt einen viel umfassenderen Wandel wider, der sich im gesamten Bereich der flexiblen Verpackungen vollzieht. Seit Jahrzehnten werden Verpackungsmaschinen immer schneller, breiter und mechanisch ausgefeilter. Der nächste Schritt besteht darin, den Prozess selbst intelligenter zu gestalten.
Anstatt sich auf einen erfahrenen Bediener zu verlassen, der den Prozess kontinuierlich beobachtet und Korrekturen vornimmt, kann die Automatisierung einen größeren Teil dieses Prozesswissens in die Maschine integrieren. Die Bediener können sich dann zunehmend auf die Überwachung und Optimierung konzentrieren.
Dies ist von Bedeutung, da der Druck auf die Converter voraussichtlich zunehmen wird. Verpackungsstrukturen werden sich weiterentwickeln, Nachhaltigkeitsanforderungen werden strenger, Produktionsportfolios fragmentierter und erfahrene technische Fachkräfte schwerer zu ersetzen sein. Der Wettbewerbsvorteil wird daher zunehmend in der Fähigkeit liegen, diese Komplexität zu bewältigen, ohne dass sie zu mehr Ausschuss oder höheren Kosten führt.
Die Automatisierung macht den heutigen Metallisierungsprozess produktiver. Sie trägt zudem dazu bei, die recycelbaren, aus einem einzigen Material bestehenden Barrierestrukturen von morgen skalierbar zu machen.
Die Anforderungen an Converter und Folienhersteller sind gestiegen. Doch die Metallisierungsanlage ist intelligenter geworden.