Ur-/Umformtechniken/Tiefziehpackmittel

Aufgrund des zunehmenden Angebots an Konsumgütern und des sich verstärkenden globalen Handels gewinnen Verpackungen an Bedeutung. Während der Bedarf an Verpackungsmaterialien wächst, ist die Verfügbarkeit von fossilen Ressourcen zur Herstellung von Kunststoffen begrenzt. Die Umweltbelastungen (carbon footprint), die bei der Entsorgung petrochemischer Verpackungen häufig entstehen, machen den Einsatz rezyklierbarer oder nachwachsender Packstoffe notwendig. Der Packstoff Papier/Karton hat sich dabei in Form von flexiblen Packmitteln etabliert.

Die Technik des mehrdimensionalen plastischen Umformens von Papier und Karton im Ziehprozess ist seit langem grundsätzlich bekannt. Sie wird aber aufgrund der spezifischen Eigenschaften von Papier und Karton, sowie des unbefriedigenden Entwicklungsstands nur für wenig anspruchsvolle Formteile eingesetzt. Der Prozessablauf beim Ziehen von Karton ist in Abbildung 1 dargestellt und ähnelt dem klassischen Tiefziehen von Metallblech, das aus der Umformtechnik bekannt ist.

Am Institut für Verarbeitungsmaschinen und mobile Arbeitsmaschinen der TU Dresden konnte die Qualität der Ziehteile durch Untersuchung des Ziehprozesses und seiner Parameter deutlich gesteigert werden. Allerdings zeigten diese ersten Untersuchungen des Prozesses auch, dass die Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten tiefgezogener Packmittel nur durch die gleichzeitige Weiterentwicklung von Prozesstechnik und Material erfolgen kann.

Ziel des Forschungsprojekts ist es, die für die 3D Umformung entscheidenden Eigenschaften des Materials Karton zu ermitteln und durch einen in der Praxis prüfbaren Kennwert zu kennzeichnen. Daraus werden industriell umsetzbare Maßnahmen abgeleitet, mit deren Hilfe die Umformbarkeit von Karton deutlich verbessert werden kann. Dazu werden die Kompetenzen und Erfahrung des Instituts für Holz- und Papiertechnik der TU Dresden und der PTS-IZP genutzt. Damit soll die Basis für die Entwicklung neuer faserbasierter Ziehmaterialien geschaffen werden, um den Umformprozess Ziehen als attraktiven Prozessschritt bei der Herstellung komplexer dreidimensionaler Kartonverpackungen nutzen zu können.