Die K 2016 ist am Start Weltweit größte Kunststoffmesse öffnet am 19. Oktober ihre Hallen

Redakteur: Peter Königsreuther

Alle drei Jahre ist die große Zeit der weltgrößten, internationalen Kunststoffmesse K in Düsseldorf. Vom 19. bis 26. Oktober können Interessierte und Fachbesucher wirklich die komplette Welt aus Polymer 6 Co. erleben. Hier einige Hintergrundinformationen des Veranstalters, die aber nur wenige Himmelskörper am gesamten K-Firmament bedeuten.

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Countdown zur K 2016 - seit einigen Tagen herrscht in allen 19 Hallen des Düsseldorfer Messegeländes lebhafte Betriebsamkeit. Vom 19. bis 26. Oktober ist die K 2016 Treffpunkt der internationalen Kunststoff- und Kautschukindustrie. Mehr als 3200 Aussteller aus 61 Ländern, darunter alle namhaften Unternehmen der Branche, präsentieren ihre Produktneuheiten und machen die Messe damit zur weltweit bedeutendsten Plattform für Innovationen und Business. Rund 200.000 Fachleute aus aller Welt werden erwartet. Wie es beim Aufbau so zu geht, zeigen die folgenden Impressionen...
Countdown zur K 2016 - seit einigen Tagen herrscht in allen 19 Hallen des Düsseldorfer Messegeländes lebhafte Betriebsamkeit. Vom 19. bis 26. Oktober ist die K 2016 Treffpunkt der internationalen Kunststoff- und Kautschukindustrie. Mehr als 3200 Aussteller aus 61 Ländern, darunter alle namhaften Unternehmen der Branche, präsentieren ihre Produktneuheiten und machen die Messe damit zur weltweit bedeutendsten Plattform für Innovationen und Business. Rund 200.000 Fachleute aus aller Welt werden erwartet. Wie es beim Aufbau so zu geht, zeigen die folgenden Impressionen...
(Bild: Messe Düsseldorf)

Trotz der schwierigen wirtschaftlichen und politischen Situation, in der Russland sich aktuell befindet, sind die Aktivitäten in der Kunststoff- und Kautschukbranche keineswegs zum Erliegen gekommen. Es besteht weiterhin erheblicher Investitionsbedarf, vor allem bei der Herstellung von Konsumgütern, technischen Teilen und Verpackungen. Produktionsprozesse und Produktqualität in den russischen Betrieben werden optimiert, um Importe zu substituieren; westliche Technologien sind dabei weiterhin geschätzt. Die russische Regierung unterstützt die Initiativen der Unternehmen und bemüht sich um ein neuerliches Wirtschaftswachstum – so soll u.a. der neu gegründete Rat für strategische Entwicklung für die richtigen Weichenstellungen in Industrie und Handel sorgen. Auch nach Einschätzung des Internationalen Währungsfonds (IWF) befindet sich die russische Wirtschaft langsam auf dem Weg der Besserung.

Stabile Nachfrage in Russland

Auf eine positive Perspektive setzen auch die Aussteller der interplastica Moskau bei der 20. Internationalen Fachausstellung Kunststoffe und Kautschuk, dem führenden Branchentreffpunkt in der Region. Vom 24. bis 27. Januar 2017 wird die Messe erneut einen repräsentativen Überblick über die Angebotsbereiche Maschinen und Ausrüstungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie, Rohstoffe und Hilfsstoffe, Erzeugnisse aus Kunststoff und Kautschuk sowie Dienstleistungen bieten. Messe Düsseldorf und ihre Tochtergesellschaft OOO Messe Düsseldorf Moskau als Veranstalter verzeichnen eine stabile Nachfrage seitens russischer und internationaler Aussteller und rechnen mit der Teilnahme von mehr als 600 Ausstellern. Starke Beteiligungen sind aus dem Gastgeberland, zudem vor allem aus Deutschland, Italien und Österreich zu erwarten. Auch aus der Türkei

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Fachliches Rahmenprogramm

und dem Iran werden zahlreiche Anbieter vertreten sein. Sie werden im Moskauer Messegelände Krasnaya Presnya die Hallen 1, 2 und 8 belegen. Diese neue Hallenkonstellation bietet Ausstellern wie Besuchern optimale Bedingungen durch kurze Wege, gewährleistet gleichzeitig Wachstumsmöglichkeiten für zukünftige Veranstaltungen.

Das Angebot der Aussteller wird ergänzt durch ein fachliches Rahmenprogramm. Eines der Highlights wird dabei die Premiere der Sonderschau 3D fab+print Russia sein, in deren Mittelpunkt die stark wachsenden Bereiche Additive Fertigung und 3D-Druck stehen werden. Russische und internationale Experten werden Entwicklungen, Chancen und Herausforderungen der jungen Technologie diskutieren, Aussteller ihre innovativen Produkte und Lösungen präsentieren.

Bereits bewährt hat sich der „Meeting Point Raw Materials" auf der Polymer Plaza in der Messehalle 1. Dort werden Vorträge und Diskussionsrunden neue Entwicklungen in der Rohstoffproduktion, -anwendung und -verwertung thematisieren.

Digitales Design und Automatisierung

Zu den Trends, die die nordamerikanische Kunststoffindustrie prägen, gehören der verstärkte Einsatz moderner Software für digitales Design und Produktion sowie die zunehmende Automatisierung der Produktion. Aktuelle Entwicklungen verschaffen Unternehmen in der gesamten Produktionskette neue Möglichkeiten zur Optimierung der Betriebsabläufe, Verkürzung der Time-to-Market und Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit.

Zwar spielt Software schon seit Langem eine Rolle in der Produkt- und Formentwicklung, und die Automatisierung war von jeher eine Möglichkeit zur Steigerung der Produkteffizienz. Im Gegensatz zu früher bietet Design-Software heute jedoch häufig Hightech-Funktionen wie 3-D-Simulation und -Analyse oder sogar VR-Optionen (Virtuelle Realität). Diese Möglichkeiten unterstützen die Anwender bei der Entwicklung und schnellen Optimierung der Produzierbarkeit von Teilen und Formen, noch bevor Geld in den Stahlzuschnitt geflossen ist.

Roboterintegration ist Trend

Der Automatisierungstrend betrifft hauptsächlich Formhersteller, die immer preisgünstiger werdende Roboter in ihre Produktionslinien integrieren. Über viele Jahre waren Roboter große, spezialisierte Systeme, die teuer in der Anschaffung waren und Fachwissen für die Programmierung erforderten. Eine Art „Demokratisierung der Automatisierung“ hat inzwischen jedoch die Kosten vieler Roboter sinken lassen, sodass sie immer erschwinglicher werden. Auch die Programmierung wird einfacher – in vielen Fällen kann dies über ein Smartphone oder Tablet erfolgen. Ein weiterer großer Entwicklungsschritt sind so genannte „kollaborative Roboter“, die neben menschlichen Arbeitskräften sicher betrieben werden können und einfach zu programmieren sind.

Die Zuwächse bei Designsoftware und Robotertechnik werden durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Einer dieser Faktoren ist die digitale Revolution, die die Vernetzung von Maschinen und Daten innerhalb einer Fabrik fördert. Ein weiterer ist der zunehmende Einsatz moderner Materialien, die scheinbar widersprüchliche Eigenschaften zusammenführen, wie beispielsweise hohe Festigkeit und geringes Gewicht. Da das Potenzial dieser Materialien häufig nur mit unkonventionellen Designs ausgeschöpft werden kann, brauchen die Entwickler Software, mit der sie innovative Formen erstellen.

Nur sensible Roboter sind „echte“ Kumpels

Die meisten Roboter am Markt sind schnell und liefern reproduzierbare und gleichmäßige Ergebnisse. Und sie arbeiten aus Sicherheitsgründen getrennt vom Bedienpersonal. „Ein robuster Roboter, der sich schnell bewegen kann, ist nicht geeignet für die Arbeit neben Menschen“, sagt Sonny Morneault, U.S. National Sales Manager bei Wittmann Battenfeld. Die Firma verkauft Roboter und Primärausrüstungen wie Spritzgießmaschinen. Morneault sieht eine wachsende Nachfrage nach Robotern. Meist geht es dabei um Hilfssysteme zur Platzierung von Einsätzen in Formen oder die Etikettierung und Hochgeschwindigkeitsentnahme von Teilen.

Es gibt zudem einen Trend in Richtung kollaborative Roboter – leichte Plattformen für die Montage, Beladung und Entnahme sowie Verpackung, die sicher mit Menschen interagieren. Einige wenige Unternehmen stellen solche Roboter her. Zu ihnen gehört auch Rethink Robotics mit zwei Modellen, Baxter und Sawyer. Sie sind kostengünstig und leicht und werden programmiert, indem man ihnen Armbewegungen „beibringt“ und an einem Steuergerät die Eingabetaste drückt. Baxter verfügt über zwei Arme mit 7 Freiheitsgraden, Sawyer hat einen Arm mit 7 Freiheitsgraden. Beide können bis zu 4 kg heben.

Roboter werden vielseitiger

Die Roboter können von Mitarbeitern einfach durch das Werk gerollt werden. Zu den Funktionen gehören: Positionserkennung und automatische Einrichtung für Aufgaben; federgetriebene Aktuatoren zur Kraftregelung, Armsensoren, die den Federweg während der Bewegung messen und den Armmotor entsprechend anpassen, sowie Selbstprogrammierung. Sie haben zudem Sensoren, die erfassen, wenn ein Mitarbeiter ihnen zu nahe kommt – wenn das der Fall ist, wird der Roboterbetrieb gestoppt. Laut dem Unternehmen amortisieren sich die Roboter in der Regel binnen weniger Monate.

Herkömmliche Roboter werden vielseitiger. Ein von Morneault genannter Bereich ist das Sammeln und Übertragen von Produktionsdaten. Er merkt jedoch an, dass diese Technologie bei wenigen Kunden und dann auch nur für interne Zwecke zum Einsatz kommt.

Fortschritte bei Designsoftware und Robotertechnik sind nur ein kleiner Ausschnitt der aktuellen Aktivitäten in der nordamerikanischen Kunststoffindustrie. Ihre Wirkung und die Potenziale, die sie schaffen für Entwicklungen, sind jedoch erheblich. Diese Möglichkeiten, die auf der K 2016 präsentiert werden, sind möglicherweise der Grundstein für Produktivitätssteigerungen und Kosteneinsparungen, die in der Industrie auch zukünftig gefordert sein werden.

Design- und Formsimulation

Ein weiterer Anbieter von moderner Software ist Dassault Systèmes. Mit seinen 3-D-Simulationsprogrammen wie Catia, Material-Software wie Solidworks und Delmia, einem „Digital-Twin-Programm“ für den Bau von Produktionslinien, bietet Dassault integrierte Lösungen, die die Produktentwicklungszeit reduzieren – bei Solidworks zum Beispiel um 20 bis 50 %, sagt Lotfi Derbal, Senior Product Portfolio Manager.

Solidworks ermöglicht Simulationen, in denen Teile getestet und optimiert werden können, bevor in Formen und Produktion investiert wird. Bei der Formentwicklung können die Entwickler laut Derbal Kühlkanäle testen, Komponenten austarieren, das Fließverhalten in der Form überprüfen und die Teilequalität bewerten.

Was Programme können müssen

Catia bietet prozessorientierte 3-D-Simulationsprogramme, wie Fabrice Agnes, Engineering Portfolio Management Director bei Catia, erklärt. Dazu gehören Plastic Mechanical Designer, das schnelle Iterationen von Designs ermöglicht, Merkmale wie Gitter, Rippen, Verstärkungen und Bossen kompensiert und zeigt, wie Modifikationen sich auf Füll- und Fließvorgänge und andere Arbeitsschritte auswirken. Eine andere Anwendung, Mold and Tooling Designer, ermöglicht das Experimentieren mit Einsätzen, Ausstoßern, Kühlsystemen, Trennlinien, Trennebenen und anderen Formmerkmalen.

Eine aktuelle Entwicklung, die möglicherweise auf der K 2016 gezeigt wird, ist Functional Generative Designer: Die Software ermöglicht die Optimierung des Kühlsystems einer Form, egal ob sie durch herkömmliche Bearbeitung oder durch generative Fertigungsverfahren (3-D-Druck) hergestellt wird, um die Teileproduktion und -eigenschaften zu verbessern.

Verpacker nehmen`s leicht

Die Verpackung von morgen ist zielgruppenspezifisch, convenience-orientiert und intelligent.“ So stand es schon vor fünf Jahren im Verpackungsbranchenreport der IG Metall und IG Bergbau, Chemie, Energie. Daran wird sich auch in den kommenden Jahren nichts ändern. Denn in ihrem jüngsten Bericht „The Future of Global Packaging to 2020“ beschreibt die britische Smithers Pira, Leatherhead, wiederverschließbare Convenience-Verpackungen, verlängerte Haltbarkeiten, einfach zu öffnende Verpackungen und On-The-Go-Verpackungen weiterhin als die wichtigen Trendthemen einer insgesamt weiter wachsenden Branche. Bis 2020 soll der Weltmarkt laut Smithers Pira von 839 Mrd. USD im Jahr 2015 durchschnittlich um 3,5 % auf 998 Mrd. USD anwachsen. Die Dynamik im Verpackungsmarkt werde vor allem von Asien, aber auch von West- und Osteuropa befeuert, wobei Wachstumstreiber unter anderem die fortschreitende Urbanisierung und das Thema Nachhaltigkeit seien.

Verpackungen werden in fast allen Branchen benötigt, sie dienen in der Regel dem Produktschutz und erleichtern Lagerung und Transport, können aber auch am Point of Sale für eine Differenzierung sorgen und somit ein Verkaufsargument darstellen. Stetig wurden in der Vergangenheit die Verpackungslösungen den Marktforderungen und Kundenbedürfnissen angepasst. Beispiele hierfür sind glasklare, einzigartige Flaschen für Haushalts-, Körper- und Haarpflegeprodukte, hochwertige und brillante Kunststoff-Flakons für Parfüms, spezielle tiefgezogene Trays zur Aufnahme von Elektronikartikeln, die vor elektrostatischer Entladung schützen und per Roboter bestückt werden können, sowie faltbare Transportboxen oder Stretchfolien, die für die Ladungssicherung im Lkw sorgen, um nur einige zu nennen.

Kampf dem Verderb!

Besonders große Aufmerksamkeit und Marktbedeutung innerhalb der Verpackungsbranche genießt die Lebensmittelbranche. Denn allein in europäischen Ländern verderben immer noch rund 60 % der Lebensmittel, was durch sinnvolle Verpackungen deutlich reduziert werden könnte. Zumal laut einer Veröffentlichung der Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung (GVM) Produktschutz auch immer Klimaschutz ist, was wiederum ein gesellschaftspolitisch relevantes Thema ist. In der Regel ist der CO2-Ausstoß zur Erzeugung eines neuen Lebensmittels, weil das erste aufgrund eines mangelhaften Produktschutzes verdarb, deutlich größer als der CO2-Ausstoß zur Erzeugung einer geeigneten Verpackung, die das Verderben verhindert.

Die Verpackungsbranche boomt weiter – und mit ihr die Anforderungen, Möglichkeiten und innovativen Lösungen. Das breit gefächerte Spektrum lässt sich in einem Einzelbeitrag nicht erschöpfend abhandeln, weshalb im Folgenden ohne Anspruch auf Vollständigkeit einige Themen und Beispiele angesprochen werden.

Keimfreie Waren

Ein Thema, das immer wieder im Zusammenhang mit Kunststoffverpackungen genannt wird, ist die Gesundheit, wobei auch hier wiederum viele verschiedene Aspekte betrachtet werden. Selbstverständlich dient jede Schutzverpackung der Gesundheit des Konsumenten, indem sie das Lebensmittel vor jeglichen äußeren Einflüssen bewahrt. Gerade in der Getränkebranche geht der Trend dahin, gesundheitsfördernde Zusatzstoffe in Getränke zu geben, die einen besonderen Schutz benötigen. Ein Beispiel hierfür sind Obstsäfte mit hohen Vitamingehalten oder Sport- und Fitnessdrinks mit speziellen Nahrungsergänzungsmitteln. Um solche Getränke in Flaschen lange frisch zu halten, bietet sich die Plasmax-Technologie der KHS Plasmax GmbH aus Hamburg an. In einem Niederdruck-Plasmaverfahren lagert sich reines Siliziumoxid, also Glas, in einer etwa 50 nm dicken Schicht auf der Innenseite einer PET-Flasche ab. Das Getränk ist somit länger haltbar, vor Außeneinflüssen sowie Vitamine und Zusatzstoffe vor dem Entweichen geschützt. Im Gegensatz zum Konkurrenzprodukt Multi-Layer-Flasche ist die Plasmax-Technologie zwar etwas aufwändiger, die Materialkosten pro Flasche mit rund 1 Cent pro Flasche jedoch günstiger. Hauptvorteil des Plasmax-Verfahrens ist die Rezyklierbarkeit der Flasche, die zu 100 % gegeben ist.

UV-Schutz für Lebensmittel

Ein anderer Trend in der Getränkebranche geht zu gesunden Getränken mit stückigen Anteilen, beispielsweise Wasser mit Aloe-Vera-Stückchen oder Milch- und Joghurtgetränken mit Fruchtstücken. Hierfür sind nicht nur die passenden Flaschengeometrien gefragt, sondern auch Abfülltechnologien, die feste Partikel sauber und präzise dosieren können. Maschinenbauer wie die Krones AG in Neutraubling haben sich darauf eingestellt und bieten mit Dosaflex spezielle Dosiersysteme für stückige Füllgüter bis zu einer Größe von 3 mm x 3 mm x 3 mm mit einer Dosiergenauigkeit von ±0,3 % an. Apropos Milch- und Joghurtgetränke: Hier ist ein klarer Trend zu einem immer größeren Angebot zu beobachten. Da gerade Milchgetränke aber nur eine begrenzte Haltbarkeit haben, präsentiert Holland Colors NV aus Apeldoorn/Niederlande auf der K 2016 ihr neues Feststoff-Additiv Holcomer III, welches die Herstellung von PET-Monolayer-Verpackungslösungen für UHT-Milch ermöglicht, da es einen 100 %-igen Schutz vor UV-Strahlen und bis zu 99 % Schutz vor sichtbarem Licht bringt. Klarer Vorteil dieser Lösung ist der Monolayer-Aufbau, der besser zu rezyklieren ist als eine Multi-Layer-Lösung.

Jedes Jahr 2 % leichter ;-)

Besonders bedeutsam bleibt das Gewicht jeder Verpackungslösung. Hier ist in den letzten Jahren sehr viel passiert. Die Ideen und Einsparpotenziale sind vielfältig. Der Verzicht auf Umverpackungen, flexible anstelle halbstarrer oder starrer Verpackungen, neue Designs und die Reduktion der Wanddicken. So sind die Verpackungen im Zeitraum von 1991 bis 2013 insgesamt um 25 % leichter geworden. Allein im Jahr 2013 konnten durch Gewichtsreduktionen weltweit 1 Mio. t Kunststoffe eingespart werden – trotz gestiegener Ansprüche in Punkto Funktionalität. Um noch einmal das Beispiel PET-Flasche heranzuziehen: Es wurden nicht nur die Wanddicken reduziert, sondern auch das Boden-Design optimiert. Allein das neue Gewinde-Design spart rund 2 g Kunststoff pro Flasche ein. Zur Optimierung des Flaschenbodens entwickelte die türkische Creative Packaging Solutions Ltd. aus Balcova-Izmir das Mint-Tec-Verfahren, bei dem ein Stößel nach der Ausformung der Preform in dieselbe einfährt – und zwar ohne den Hals zu berühren – und den Boden wunschgemäß ausformt.

Recyclingfähigkeit schont Ressourcen

Die beispielhaft für Getränke genannten Trends gelten ebenso in nahezu allen übrigen Bereichen der Lebensmittelbranche. Gewichtsreduktion ist das immer erstgenannte Thema. Dies liegt natürlich daran, dass mit der Gewichtsreduktion eine Material- und damit eine Kostenersparnis verbunden ist. Das allein ist aber nicht der Grund. Immer vordergründiger, da sowohl von der Gesetzgebung als auch vom Konsumenten mehr und mehr gefordert, ist die Ressourcenschonung. Eng damit verbunden wiederum sind die Recyclingmöglichkeiten von Verpackungen. In Deutschland werden heute schon fast alle Haushaltsverpackungen verwertet, davon mit 56 % mehr als die Hälfte werkstofflich. Vor rund 20 Jahren waren es nur 3 %. Bei PET-Flaschen sieht die Quote deutlich besser aus, hier werden 98 % werkstofflich aufbereitet und in den Stoffkreislauf zurückgeführt, so dass heute jede Flasche schon zu rund 25 % aus Regranulaten besteht.

Folien dominieren Verpackungsmarkt

Mit über 40 % stellen Folien die häufigsten Kunststoffverpackungen dar, wobei sie vornehmlich für Lebensmittel, aber beispielsweise auch als Luftpolster- oder Stretchfolie zum Schutz von Gütern zum Einsatz kommen. Ganz klar geht der Trend bei Folienprodukten ebenfalls zu immer dünneren und immer funktionaleren Lösungen. Funktionalität kann durch eine entsprechende Additivierung erreicht werden, meist jedoch wird sie durch Mehrschichtigkeit erzeugt. So hat sich die Nachfrage nach immer mehr Schichten bis hin zu sogenannten Nano-Schicht-Aufbauten aus 33 Schichten und noch mehr immer weiter gesteigert. Heute sind 3- und 5-Schicht-Folien Standardprodukte, nicht zuletzt auch, um kostengünstigere Materialien in die Mittelschicht fahren zu können.

Hochleistung beim Materialsparen

Bei der Herstellung spritzgegossener Packmittel gehören die Themen Dickenreduktion und Materialeinsparungen genauso zu den Kernthemen wie Zykluszeitoptimierungen und Effizienzsteigerungen. Ganz deutlich wird dies auf der diesjährigen K, wenn beispielsweise die Schweizer Netstal Maschinen AG aus Näfels eine Hochleistungsspritzgießmaschine mit elektrischer Schließeinheit vorstellt, die pro Stunde über 43.000 Runddeckel mit einem Teilegewicht von 7 g herstellt. Schon lange gehört In-mould-Labeling (IML) zu den bekannten Dekorationsverfahren für Spritzgussartikel. Die Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH aus Schwaig zeigt mit ihrer El-Exis SP 200 die wohl schnellste Maschine zur Herstellung dekorierter Becher, die eine Zykluszeit von unter 2 s erreicht.

Dünner und leichter

Ein Verfahren, mit dem sich spritzgegossene Verpackungsartikel noch dünner und leichter machen lassen, ist die Spritzprägetechnik, die sich zunehmend in der Branche etabliert. Vom konventionellen Spritzgießen unterscheidet sich dieser Prozess dadurch, dass die Schwindung kompensiert wird, ohne in der Nachdruckphase zusätzliches Material einzuspritzen. Beim sogenannten ICM-Verfahren wird stattdessen ein Prägeprozess genutzt, also ein werkzeugseitiger Verdrängungsvorgang. So lassen sich Materialeinsparungen von bis zu 20 % erzielen. Netstal wird auf der Messe eine Margarineverpackung aus PP herstellen, die lediglich noch 10,7 g wiegt.

Auf geht`s!

Dieser geballte Bericht, der nur einige Aspekte der K 2016 beinhaltet, lässt einen Eindruck vom ganzen Spektrum der interessanten Kunststoffthemen, die in Düsseldorf gespielt werden nur erahnen. Was es davon und in Sachen Extrusion, Thermoforming, dem Blasformen oder der Kautschuk- und Composite sowie der Materialentwicklung alles zu entdecken gibt, sollte man sich auf jeden Fall mal vor Ort anschauen! Es ist sehr beeidruckend.

MM

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