Die Verpackungsentwicklung, die von der Definition der spezifischen Anforderungen über die Entwicklung geeigneter Konzepte bis hin zu Bemusterungen und schließlich zur Entscheidung für oder gegen eine bestimmte Packungsform reicht, ist ein komplexer Prozess. MULTIVAC bietet hierfür eine hohe Expertise — Projektleiter mit ausgeprägtem Fachwissen und umfassender Praxiserfahrung begleiten Unternehmen ganzheitlich vom Beginn bis zum erfolgreichen Abschluss eines Projektes.
Am Anfang steht immer das Produkt selbst. Denn in der Regel erfolgt die Verpackungsentwicklung losgelöst von der Produktentwicklung, entweder im Anschluss daran oder parallel dazu. In einem ersten Schritt werden gemeinsam mit dem Unternehmen die Anforderungen an die Verpackung definiert. Die zu klärenden Eigenschaften betreffen den Produktschutz, die Verpackungstechnologie, Kennzeichnung und Identifizierung sowie nachgelagerte Prozessschritte. Soll beispielsweise unter Schutzatmosphäre verpackt werden? Welche Öffnungshilfen sind notwendig, damit sich die Packungen schnell und leicht öffnen lassen? Wie werden sie weiter- und umverpackt, gelagert, transportiert?
In einem zweiten Arbeitsschritt erfolgt die Erstellung erster Konzepte, die sich in dieser Phase vor allem auf die Formgebung der Verpackung konzentrieren. Für diejenigen Konzepte, die den Anforderungen am ehesten entsprechen, wird oftmals ein Rapid Prototyping durchgeführt — dies ist eine wichtige Entscheidungshilfe für den Kunden und dient als Grundlage für die anschließenden Bemusterungen. Welche Verpackungsmaterialien bzw. Folien zum Einsatz kommen sollen, welche Dicke die Folien aufweisen und welchen Testverfahren die Muster anschließend unterzogen werden müssen, sind dabei nur einige der Parameter, die im Vorfeld festzulegen sind.
Tests und Bemusterungen
Die Testverfahren spiegeln üblicherweise die Rahmenbedingungen wider, denen das Produkt in seinem späteren Einsatz ausgesetzt ist. Sie umfassen Tests bezüglich der Stabilität der Packung, ihrer Siegelnahtfestigkeit, der Restfoliendicke bei tiefgezogenen Kavitäten, die Transport- und Lagerfähigkeit, den Alterungsprozess und natürlich die Sterilität. Darüber hinaus ist zu klären, welche Stückzahlen zur Erreichung repräsentativer Ergebnisse bemustert werden sollen. Im Normalfall werden bei einer solchen Bemusterung auch Originalprodukte oder Produkt-Dummies unter Nutzung der tatsächlichen Verpackungsmaterialien verpackt, um ein realistischeres Bild des Verpackungsprozesses und der endgültigen Packung zu erhalten. Bei Bedarf kann die Bemusterung sogar unter reellen Bedingungen, wie z.B. in Reinraumumgebung, erstellt werden.
Die Bemusterung selbst erfolgt auf Verpackungsmaschinen mit individuell für die entsprechenden Packungen entwickelten und produzierten Testwerkzeugen. Um einen direkten Vergleich zwischen unterschiedlichen Materialien und Packungsformen zu ermöglichen, können bei Bedarf unterschiedliche Tiefziehformen kombiniert und analysiert werden. Ein Teil der Tests wie zum Beispiel die Messung der Restfoliendicke in der Tiefziehform oder die Bewertung optischer Packungseigenschaften findet schon während der Bemusterung statt.
Die Analyse und Auswertung der Testreihen dient als Grundlage für die Entscheidung für oder wider das jeweilige Verpackungskonzept, wobei die Evaluierung der Tests und auch die Entscheidungsfindung meist mit Unterstützung durch die MULTIVAC-Experten, in Einzelfällen aber auch ohne sie stattfinden.
Welchen Nutzen hat der Kunde und ist das Konzept tragbar?
Oberstes Ziel der Verpackungsentwicklung ist, dass das zu verpackende Produkt während der gesamten Logistikkette optimal geschützt wird. Durch die Bemusterung von Packungen kann der Entwicklungsprozess beschleunigt werden, da sie insbesondere bei der Evaluierung des Packungskonzeptes sehr hilfreich ist.
Ebenfalls steht bei der Entwicklung einer optimal auf das jeweilige Produkt ausgelegten Verpackung auch stets ihre Machbarkeit im Blickfeld. Ziel sind Verpackungskonzepte, die für die industrielle Fertigung geeignet sind und sich unter Berücksichtigung aller Kosten effizient umsetzen lassen. Für einen effizienten Verpackungsprozess sind darüber hinaus auch die späteren Automatisierungsmöglichkeiten sowie Aspekte, die die Sekundärverpackung der Produkte berücksichtigen, entscheidend.
Die Resultate aus dem Bemusterungsprozess bilden die Basis für die Definition des endgültigen Packungsformats (anhand einer Einzelpackungszeichnung) und die Auslegung der neuen Verpackungsmaschine. Wie hoch sollen die Taktzahlen sein? Welcher Automatisierungsgrad ist gewünscht? Ist es mit Blick auf eine höhere Effizienz und einen verbesserten Produktschutz angebracht, auch die Zu- und Abführung von Produkten zu automatisieren? Welche Kennzeichnungslösung lässt sich in die Verpackungslinie einbinden, um gesetzliche Vorgaben hinsichtlich Identifikation, Fälschungssicherheit und Rückverfolgbarkeit umzusetzen?
Ist schließlich die individuell auf die Anforderungen ausgelegte Verpackungsmaschine bei MULTIVAC fertiggestellt, wird die Maschine im Werk bei dem sog. Factory Acceptance Test vom Kunden abgenommen. Da Originalverpackungen auf der Maschine hergestellt werden, kann sich der Kunde direkt von der Leistungsfähigkeit „seiner“ Maschine und dem erzielten Packungsergebnis überzeugen. Nach der Installation beim Kunden vor Ort steht dann der SAT, der Site Acceptance Test, an.
Verpackungsentwicklung ganz konkret
Im konkreten Fall bestand das Projektziel darin, Vials in mehreren Einheiten zu verpacken. Die Produkte sollten dabei sowohl stehend als auch liegend in ihrer Packung fixierbar sein. Die Anforderungen an die Verpackung wurden mit maximalem Produktschutz, technischer Machbarkeit, einfacher Handhabung und ressourcenschonender Herstellung resp. minimalem Abfall definiert. Die Evaluierung unterschiedlicher Verpackungskonzepte sollte durch die Gegenüberstellung von Tiefziehverpackung versus Trays erleichtert werden.
In der ersten Phase entwickelte MULTIVAC daher sechs Verpackungsformen, von denen vier bemustert wurden. Auf den Prüfstand kamen Packungsgrößen, Kosten sowie technische Eigenschaften (Transparenz der Folien u.a.). Dazu wurden unterschiedliche Materialkombinationen für die Unterfolie wie beispielsweise APET/PE in unterschiedlichen Dicken im Vergleich zu PETG bewertet. Bei Oberfolien waren es Materialien wie PA/PE im Vergleich zu OPA/PE.
Hinsichtlich des Produktschutzes wurden die Standfähigkeit der Packung und unterschiedliche Siegelnahtbreiten bemustert. Eine echte Herausforderung war es, einen gesunden Mittelweg zwischen leichter Handhabung und sicherer Fixierung der Produkte zu finden. Denn je leichter sich die Vials in die Packung einlegen und entnehmen lassen, umso schwächer ist die Fixierung in der Verpackung. In diesem Zusammenhang war zudem wichtig, Öffnungshilfen und Perforierbarkeit der Packungen zu untersuchen, denn die Mehrfach-Trays sollten auch einzeln zu öffnen sein.
Wie sich die Packungskonzepte schließlich technisch umsetzen lassen, ergaben die Auswertungen zur Produzierbarkeit. Hier wurden unter anderem unterschiedliche Formverfahren – Positivverformung versus Negativverformung – und deren Auswirkung auf die Packungsqualität analysiert. So konnte zum Beispiel durch den Einsatz größerer Radien bei den Formwerkzeugen die Tiefziehkavität besser und gleichmäßiger ausgeformt und die geforderte Restfoliendicke nach dem Ausformen in den Ecken der Folienform erreicht werden. Durch die optimale Formatauslegung ließ sich der Materialabfall bei der Packungsherstellung minimieren. Und für einen noch effizienteren Verpackungsprozess untersuchte MULTIVAC den Einsatz von Handhabungsmodulen für das automatisierte Beladen der Vials.
