Dieser Zusammenhang prägt die Verpackungsindustrie. Hersteller flexibler Verpackungen und Folienproduzenten stehen vor zunehmend komplexen Fertigungsaufgaben: Neue, auf Nachhaltigkeit ausgerichtete und häufig temperaturempfindlichere Substrate, strengere regulatorische Vorgaben, steigende Anforderungen an die Barrierewirkung und ein sinkendes Angebot an erfahrenen Maschinenbedienern verändern die Produktion. Maschinen- und Prozessautomatisierung werden deshalb immer wichtiger, um diese Komplexität zu beherrschen und zugleich Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit zu sichern.
Ein Beispiel ist die Vakuummetallisierung, die seit Jahrzehnten eine Schlüsseltechnologie für leistungsfähige flexible Verpackungen ist. Dabei wird eine extrem dünne Aluminiumschicht auf ein Substrat aufgedampft, beispielsweise auf PET-, PP- oder zunehmend auch PE-basierte Folien. Bereits diese geringe Metallmenge kann die Barrierewirkung der Folie erheblich verbessern und den erforderlichen Schutz vor Sauerstoff, Feuchtigkeit und Licht bieten – ohne das Gewicht und die Dicke einer Aluminiumfolie.
Bei Produkten wie Snacks, Süßwaren, Kaffee oder pulverförmigen Lebensmitteln leistet die Vakuummetallisierung einen wichtigen Beitrag zu längerer Haltbarkeit, zum Erhalt der Produktqualität und zur Verringerung von Lebensmittelverlusten. Wie dieser für viele flexible Verpackungen wesentliche Prozess gesteuert wird, verändert sich jedoch.
Vier Entwicklungen prägen den Wandel
Bislang war die Vakuummetallisierung stark von manuellen Eingriffen geprägt. Erfahrene Bediener mussten die Einstellungen für das jeweilige Substrat und die Prozessparameter festlegen, die Aluminiumverdampfung visuell überwachen, die Beschichtungsqualität beurteilen und den Prozess laufend nachregeln.
Aktuelle Entwicklungen in der flexiblen Verpackungsindustrie machen stärker automatisierte Lösungen erforderlich.
- Erfahrene Bediener werden knapp
In der Verpackungsbranche berichten 95 Prozent der Unternehmen von Schwierigkeiten, qualifizierte Maschinenbediener und Techniker zu finden.
Wenn erfahrene Mitarbeiter in den Ruhestand gehen, verkleinert sich nicht nur der verfügbare Fachkräftepool. Den Unternehmen droht auch der Verlust von technischem Wissen, das über Jahrzehnte gewachsen ist. Die erforderliche Erfahrung für die sichere Bedienung einer Metallisierungsanlage entsteht über Jahre. Verlässt eine solche Fachkraft den Betrieb, kann entsprechend viel Prozesswissen verloren gehen.
Verarbeiter und Folienhersteller müssen deshalb ihre Abhängigkeit von einzelnen Spezialisten verringern, die Produktion vereinfachen und entscheidendes Prozesswissen im Unternehmen sichern.
- Nachhaltigkeitsvorgaben verändern Verpackungsstrukturen
Die Verpackungsindustrie entwickelt zunehmend recyclingfähige flexible Verpackungen und Monomaterialstrukturen. Die EU-Verpackungsverordnung PPWR sieht ab 2030 Anforderungen an die Recyclingfähigkeit vor. Dazu gehören Leistungsstufen für die Recyclingfähigkeit und im weiteren Verlauf zunehmend strengere Vorgaben.
Für Verarbeiter wächst damit der Druck, schwer recycelbare Mehrmaterialverbunde zu ersetzen. Für die Metallisierung ergeben sich daraus sowohl Herausforderungen als auch Chancen: Eine sehr dünne, im Vakuum aufgedampfte Aluminiumschicht kann einen wichtigen Beitrag zu leichten, recyclingfähigen Monomaterialverpackungen mit hoher Barrierewirkung leisten.
Allerdings können solche Materialstrukturen das Prozessfenster bei der Metallisierung verengen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an eine gleichmäßige Beschichtung und geringe Materialverluste. Eine manuelle Prozessführung wird unter diesen Bedingungen anspruchsvoller.
- Neue Substrate stellen höhere Anforderungen an den Prozess
Mit dem Übergang zu recyclingfähigen Verpackungsstrukturen müssen Verarbeiter und Folienhersteller zunehmend dünnere und temperaturempfindlichere Substrate metallisieren.
Materialien wie biaxial orientiertes Polyethylen (BOPE), in Maschinenrichtung orientiertes Polyethylen (MDO-PE) und weitere neue Folien für nachhaltigere Verpackungskonzepte können schwieriger zu verarbeiten sein. Sie erfordern eine präzisere Prozessführung, um eine gleichmäßige Barrierewirkung zu erzielen und zugleich thermische Schädigungen und Ausschuss zu begrenzen.
Für die Bediener erhöht sich dadurch die Komplexität. Schon geringe Schwankungen der Prozessbedingungen können die Beschichtungsqualität, die Substratstabilität und die Produktionseffizienz beeinträchtigen. Die geforderte gleichbleibende Qualität bei anspruchsvolleren Materialien spricht deshalb für eine präzisere, automatisierte Prozessregelung.
- Breitere Anlagen erhöhen den Regelungsaufwand
Mit zunehmender Arbeitsbreite und Produktivität der Metallisierungsanlagen wächst auch die Zahl der Prozessgrößen, die ein Bediener überwachen muss. Eine breite Anlage kann mit bis zu 60 Verdampfern ausgestattet sein. Üblicherweise kontrollieren die Bediener das Aluminiumschmelzbad in jedem Verdampferschiffchen visuell und passen die Leistung fortlaufend an, um die erforderliche Verdampfungsrate aufrechtzuerhalten. Die Anlagenleistung hängt damit in erheblichem Maß von der Erfahrung des Bedienpersonals ab.
Eine gleichmäßige manuelle Prozessführung wird unter diesen Bedingungen zunehmend schwierig. Auch dies spricht für eine automatisierte Regelung im geschlossenen Regelkreis.
Prozesswissen in der Anlage verankern
Anspruchsvollere Materialien, engere Spezifikationen, weniger Ausschuss und weniger verfügbare Fachkräfte: Unter diesen Bedingungen führt der nächste Entwicklungsschritt zu einer stärkeren Automatisierung des Metallisierungsprozesses.
Die Vakuummetallisierungsanlage Bobst Expert K5 steht beispielhaft für diesen Wandel. Mit umfassenden Automatisierungsfunktionen soll sie weitgehend autonom arbeiten und die Abhängigkeit von spezialisierten Bedienern verringern. Nach Angaben von BOBST adressiert sie die vier beschriebenen Entwicklungen und verbessert Produktivität, Prozesskonstanz und Qualität.
Eine zentrale Funktion übernimmt dabei der KI-gestützte Bobst iMA (Intelligent Metallizing Assistant). Hochauflösende Kameras überwachen die Aluminiumverdampfung; das System regelt gleichzeitig die Temperatur von bis zu 60 Verdampfern. Die kontinuierliche Beobachtung der Schmelzbäder und die einzelnen Korrekturen übernimmt damit die Anlage.
Das gewinnt insbesondere bei temperaturempfindlichen Substraten für nachhaltigere Verpackungsstrukturen an Bedeutung, die zugleich eine hohe Barrierewirkung erreichen müssen. Hier ist eine präzise Prozessführung entscheidend, um die Qualität zu sichern und Materialverluste zu begrenzen.
Laut Bobst verkürzt die Expert K5 die zur Prozessoptimierung benötigte Bahnlänge je Rolle von 12,5 auf 5 Kilometer und reduziert die Zahl größerer Beschichtungsfehler um 50 Prozent. Dadurch sinkt der Materialverlust während der Produktion. Ein schnelleres Evakuieren verkürzt die Auftragswechsel. Zustandsüberwachung, die Nachverfolgbarkeit von Prozessdaten und Fernunterstützung über Bobst Connect sollen Stillstände verringern und die Fehlersuche erleichtern – auch wenn die erforderliche Fachkompetenz nicht unmittelbar an der Maschine verfügbar ist. Niedrigere Verdampfertemperaturen und längere Standzeiten der Verdampferschiffchen sollen zudem die Energie- und Verbrauchsmaterialkosten senken.
Die Anlage ist auch auf das veränderte Materialspektrum ausgelegt. Die Expert K5 verarbeitet nach Herstellerangaben BOPE, MDO-PE, CPP, Papier und temperaturempfindliches BOPP sowie ultradünne Folien wie BOPP mit einer Dicke von 6 µm. Verarbeiter sollen damit anspruchsvollere Materialien und Produktionsanforderungen bewältigen können, ohne ihre Abhängigkeit von zunehmend knappen Spezialisten zu erhöhen.
Der nächste Schritt: intelligente Prozessführung
Die Entwicklung der Vakuummetallisierung ist Teil eines umfassenderen Wandels in der Herstellung flexibler Verpackungen. Über Jahrzehnte wurden Verpackungsmaschinen schneller, breiter und mechanisch ausgefeilter. Der nächste Schritt besteht darin, die Prozessführung selbst intelligenter zu gestalten.
Automatisierung überführt einen größeren Teil des Erfahrungswissens in die Maschine. Erfahrene Bediener müssen den Prozess dadurch seltener fortlaufend beobachten und manuell korrigieren. Stattdessen können sie sich stärker auf die übergeordnete Überwachung und Optimierung konzentrieren.
Das ist relevant, weil der Druck auf Verarbeiter voraussichtlich weiter zunehmen wird. Verpackungsstrukturen entwickeln sich weiter, Nachhaltigkeitsanforderungen steigen, das Auftragsspektrum wird kleinteiliger und erfahrene technische Fachkräfte lassen sich schwerer ersetzen. Zum Wettbewerbsvorteil wird deshalb zunehmend die Fähigkeit, diese Komplexität zu beherrschen, ohne dass Ausschuss und Kosten im gleichen Maß wachsen.
Automatisierung kann die heutige Metallisierung produktiver machen. Zugleich schafft sie Voraussetzungen dafür, recyclingfähige Monomaterialstrukturen mit hoher Barrierewirkung im industriellen Maßstab herzustellen.
Die Anforderungen an Verarbeiter und Folienhersteller steigen. Mit einer stärker automatisierten Prozessführung entwickeln sich auch die Metallisierungsanlagen weiter.
