Freie Formgebung von Verpackungen: Ist das möglich? Studie zu den Potentialen und Chancen des laserbasierten Thermoformens

Um den komplexen Anforderungen an eine flexible Produktionstechnik und Verpackungsprozesse gerecht zu werden ist ein Technologiesprung nötig, welcher am Fraunhofer IGCV im Rahmen der Studie "LaserForming" realisiert wurde. Insbesondere formgebundene Prozessschritte wie das Siegeln und Formen können diese Anforderungen derzeit nicht erfüllen. Der Einsatz von Lasertechnologie bietet an dieser Stelle neue Möglichkeiten, um dem aktuellen Trend zur Individualisierung zu begegnen und beispielsweise die flexible Produktion unterschiedlicher Produkte zu gewährleisten.

Die Lasertechnologie bietet die Vorteile einer freien Kontursteuerung und einer kraft- und kontaktlosen Energieübertragung. Diese Vorteile des Laserstrahls ermöglichten bereits neue, hochflexible Produktionstechnologien (z. B. selektives Laserschmelzen oder Laserstrahlschweißen). In der Verpackungstechnik wird mithilfe des laserbasierten Thermoformens zudem eine Materialeinsparung durch formloses, inkrementelles Erwärmen und Ausformen der Folie und damit die gezielte Beeinflussung der Wanddicken erreicht.

Am Fraunhofer IGCV wurden bereits erste Beispielprodukte mittels laserbasiertem Thermoformen hergestellt, sodass nun die Übertragbarkeit dieser Technologie in die Industrie überprüft werden kann. Des Weiteren erfolgte dazu eine technische sowie wirtschaftliche Potenzialbewertung der Lasertechnologie in der Verpackungstechnik, welche durch folgende Lösungsbausteine realisiert wurde:

  • Analyse Systematisierung
    Welche Geometrieelemente werden von herkömmlichen Verpackungen gefordert (Radien Stege etc.)?
  • Experimentelle Untersuchungen
    Welche Parameter und welche Dauer wird zum herstellen dieser Formen benötigt?
  • Potentialbewertung und Handlungsempfehlungen
    Wie hoch ist das technische Potenzial?
    Welche wirtschaftlichen Potenziale bietet das Verfahren?

Um den aktuellen Marktanforderungen gerecht zu werden, entsprechen die erzeugten Konturen und Geometrien den derzeit auf dem Markt vorhandenen Verpackungen. Deshalb wurden in der Studie vor allem solche Verpackungen berücksichtigt, welche von Mitgliedsunternehmen der Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV) zur Verfügung gestellt wurden.

Laserbasiertes Thermoformen Fraunhofer IGCV
© Fraunhofer IGCV / Bernd Müller
Laserbasiertes Thermoformen

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