Praxisnahe Lösungen für eine effiziente, kreislauffähige und digital unterstützte Verpackungsproduktion

Vom 7. bis 13. Mai 2026 präsentiert das Fraunhofer IVV auf der interpack in Düsseldorf am VDMA-Gemeinschaftsstand in Halle 4, Stand C54, integrierte Technologien für die Transformation der Verpackungsindustrie. Angesichts regulatorischer Anforderungen wie der PPWR, steigender Rezyklatquoten, schwankender Materialqualitäten, wachsender Dokumentationspflichten im Zuge der CSRD sowie zunehmendem Fachkräftemangel adressiert das Institut die gesamte Prozesskette – von der Materialentwicklung über die Verarbeitung bis hin zu datenbasierten Entscheidungs- Assistenzsystemen.

Patentierte Siegeltechnologie HIS

Im Stoffstrom Rezyklatmaterialien steht unter anderem die patentierte Siegeltechnologie HIS im Fokus. Das impulsgesteuerte Verfahren ermöglicht das zuverlässige Fügen von Monofolien bei deutlich reduziertem Energieeintrag. Im Vergleich zu konventionellen Wärmekontaktverfahren lassen sich bis zu 95 Prozent Energie einsparen. Durch die präzise Steuerung des thermischen Inputs eignet sich die Technologie insbesondere für Hochgeschwindigkeitsprozesse, temperatursensitive Füllgüter und Anwendungen mit engen Prozessfenstern. Gleichzeitig erhöht sich die Prozessstabilität bei variierenden Rezyklatqualitäten.

Testanlage MoTiV für die Neubewertung von Rezyklaten

Für die Bewertung und Integration von Rezyklaten in industrielle Prozesse hat das Fraunhofer IVV die modulare Entwicklungs- und Testanlage MoTiV etabliert. Sie ermöglicht eine systematische Analyse rheologischer und mechanischer Materialeigenschaften sowie die gezielte Variation von Prozessparametern und Werkzeuggeometrien. Prototypen können ab Losgröße eins realisiert und die gewonnenen Daten direkt in konkrete Maschineneinstellungen überführt werden. Damit wird die Brücke zwischen Materialentwicklung und Serienfertigung geschlossen – ein entscheidender Faktor bei steigenden Rezyklatanteilen und schwankenden Eingangsmaterialien.

Tiefziehfähige Barrierelacke

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf tiefziehfähigen Barrierelacken für recyclingfähige Monomaterialkonzepte auf Basis von PP und PET. Die entwickelten Systeme kombinieren hohe Barrierewirkung mit ausreichender Umformbarkeit im Tiefziehprozess und sind für den lebensmittelkonformen Einsatz von Rezyklaten geeignet. Produktschutz und Kreislauffähigkeit werden so ohne Einbußen bei Prozessfähigkeit oder Bauteilqualität zusammengeführt.

Kreislauffähige Verpackungslösungen: faserbasiert und funktional

Mit dem neu entwickelten Fügeverfahren Papure demonstriert das Fraunhofer IVV erstmals das stoffschlüssige Fügen von Papier ohne zusätzliche Kunststoffschichten oder Klebstoffe. Nach einer laserbasierten Vorbehandlung der Oberfläche erfolgt das Siegeln mittels eines speziell angepassten Wärmekontaktverfahrens. Das Ergebnis sind vollständig recycel- und kompostierbare Papierverpackungen mit prozesssicherer Siegelnaht. Damit wird eine technologische Lücke geschlossen, die bislang den breiten industriellen Einsatz rein faserbasierter Verpackungen limitiert hat.

Ergänzend präsentiert das Institut eine Reihe funktionaler Demonstratoren, darunter tiefgezogene Papierverpackungen mit integrierter Barrierebeschichtung, autonom trennende Multimaterialverpackungen, alternative Konzepte aus regionalen Moorpflanzen sowie faserbasierte Beutel mit funktionalen Barrieren. Diese Beispiele zeigen, wie sich Materialinnovation, Fügetechnologie und Recyclingfähigkeit systemisch verknüpfen lassen, um PPWR-konforme Lösungen zu realisieren.

Indirektes Metallisierungsverfahren

Für die Applikation ultradünner anorganischer Barriereschichten auf Papier und biobasierte Folien wurde ein indirektes Metallisierungsverfahren entwickelt. Eine speziell konzipierte Transferfolie dient als wiederverwendbarer Träger, von dem die Barriere auf das faserbasierte Substrat übertragen wird. Auf diese Weise lassen sich stabile und reproduzierbare Barriereeigenschaften auch auf unebenen Oberflächen erzielen. Die Rezyklierbarkeit und Biobasiertheit bleiben erhalten, da nur minimale Polymeranteile erforderlich sind. Zugleich ist das Verfahren mit bestehenden Anlagen kompatibel und vermeidet hohe Investitionskosten.

Digitales Wissensmanagement und Assistenzsysteme

Unter dem Leitmotiv „Ask your company’s chatbot“ stellt das Fraunhofer IVV ein digitales Wissensmanagementsystem vor, das implizites Prozesswissen systematisch erfasst und strukturiert. Mithilfe ingenieurpsychologischer Methoden werden Wissensinhalte, Entscheidungslogiken und Zusammenhänge modelliert und in einem unternehmensspezifischen Wiki mit integriertem Chatbot verfügbar gemacht. Gerade bei Personalfluktuation oder altersbedingten Austritten trägt dieses System zur Sicherung von Prozessstabilität und Qualität bei.

Mit dem Bedienerassistenzsystem imageSAM erweitert das Institut die digitale Prozessunterstützung um eine automatisierte optische Qualitätsüberwachung. Abweichungen im Produktionsprozess werden in Echtzeit erkannt, analysiert und mit hinterlegtem Anwendungswissen verknüpft. Bedienende erhalten konkrete, situationsbezogene Handlungsempfehlungen, sodass auch weniger erfahrenes Personal Maschineneinstellungen sicher vornehmen und Störungen effizient beheben kann.

Zur Qualifikation von Produktionspersonal wurden zudem VR-Trainingsumgebungen entwickelt, in denen Maschinenfunktionen, Prozesszusammenhänge und Störungsbehebungen unabhängig von der laufenden Produktion trainiert werden können. Ein integrierter Editor erlaubt die eigenständige Erstellung und Aktualisierung der Trainingsmodule ohne Programmierkenntnisse. Ziel ist eine nachhaltige Reduktion von Fehlbedienungen und Rüstzeiten bei gleichzeitiger Erhöhung der Handlungssicherheit.

Neues Datenerfassungssystem VERA

Mit dem Datenerfassungssystem VERA ermöglicht das Fraunhofer IVV eine hochauflösende Erhebung von Energie- und Ressourcenverbräuchen im Kontext realer Maschinenzustände. Verbrauchsdaten lassen sich pro Verpackung, Maschine oder Prozessschritt bis auf Sekundenebene zuordnen. Damit entstehen belastbare Grundlagen für Nachhaltigkeitsberichte im Rahmen der CSRD sowie für die gezielte Identifikation von Optimierungspotenzialen in der Produktion.

Ergänzend unterstützen simulationsbasierte Tools die Verpackungsentwicklung bei der Prognose von Produkthaltbarkeiten. Bereits kleine Änderungen an Material, Foliendicke oder Design können sich signifikant auf Barrierewirkung und Haltbarkeit auswirken. Durch virtuelle Szenarienanalysen lassen sich unterschiedliche Auslegungsvarianten bewerten, noch bevor Materialien industriell gefertigt werden. Auf diese Weise können Produktschutz, Materialeinsatz und Kunststoffreduktion fundiert ausbalanciert und Entwicklungszyklen deutlich verkürzt werden.

Fazit

Mit diesem integrierten Technologieportfolio zeigt das Fraunhofer IVV auf der interpack 2026 praxisnahe Lösungen für eine ressourceneffiziente, kreislauffähige und digital unterstützte Verpackungsproduktion. Der ganzheitliche Ansatz verbindet Materialkompetenz, Prozesstechnik und Datenintelligenz und liefert damit konkrete Werkzeuge für die industrielle Umsetzung nachhaltiger Verpackungskonzepte.