Simulation ermöglicht es, Produkte und Prozesse schon weit vor Fertigungsstart gründlich zu überprüfen. Das ist an sich keine neue Erkenntnis und die Technologie wird auch bereits breitflächig genutzt, dennoch nutzen viele Unternehmen bisher nur Teilbereiche. In Zusammenarbeit mit den Verpackungsmaschinenspezialisten von WestRock zeigt Dassault Systèmes auf der Hannover Messe, wie die Simulation den gesamten Produktentwicklungsprozess begleitet und nicht nur dabei hilft, Produkte besser sondern auch die Fertigung flexibler und Erst- und Zweitverpackungen wirklich “shelf-ready” zu machen.
Ganz grundsätzlich sind es die Anforderung an Verpackungen selbst, mit denen Hersteller schnelldrehender Konsumgüter auch auf die weiteren Glieder entlang des Wertstroms zukommen, also beispielsweise auf den Maschinenhersteller. So haben Verpackungen viele Funktionen zu erfüllen: Zunächst müssen sie den Inhalt schützen – während des Transports auf einer Palette genauso wie im Supermarkt und wenn der Kunde das Produkt nach Hause transportiert. Zudem soll die Verpackung preiswert und materialsparend sein, das Produkt im Ladenregal verkaufsfördernd präsentieren und nicht zuletzt so funktionieren, dass der Konsument gerne wieder zu diesem Produkt greift. Und die Lösung für diese Anforderungen heißt Simulation – sowohl der Erst- und Zweitverpackung wie auch des Verpackungsprozesses und der Umrüstung. Mit Hilfe der digitalen Überprüfung lässt sich sicherstellen, dass der gewohnte Qualitätsstandard gehalten wird und auch die Umrüstung der Maschine keine bösen Überraschungen bereithält.
Die 3DEXPERIENCE Plattform bietet eine ganze Reihe von Simulationswerkzeugen, die die gesamte Prozesskette einer Verpackung vom Design über die Fertigung bis zu Transport und Präsentation im Supermarkt abdeckt. Der Prozess beginnt beim Design der Verpackung, indem der Verpackungsdesigner und sein technisches Gegenstück aus der Produktentwicklung eng zusammenarbeiten. Beide arbeiten idealerweise mit dem gleichen Datenstand, wie das mit den Anwendungen der 3DEXPERIENCE Plattform möglich ist, um mit geringstmöglichem Aufwand zusätzliche Visualisierungen und Festigkeitsanalysen durchzuführen. So sind die Entwickler in der Lage, das Aussehen und das Verhalten ständig parallel zum Produktentstehungsprozess zu analysieren und ein optimales Ergebnis zu erzielen.
Bei der Gestaltung von Primary und Secondary Packaging – also der Produktverpackung und der Umverpackung – ermöglichet CATIA LIVE RENDERING unter anderem, das virtuelle Produkt in seiner späteren Umgebung im Regal zu zeigen – inklusive der Mitbewerber-Packungen und fotorealistisch. Dies hilft, ein Design zu finden, das sich positiv aus der Masse heraushebt.
Die visuelle Simulation kann viele ganz praktische Fragen beantworten: Ist das Logo auch noch sichtbar, wenn der Käufer die Griffschlitze der Umverpackung herabgedrückt hat? Wie wirken mehrere Packungen nebeneinander im Zusammenspiel? Hebt sich die Sonderverpackung genug von der Standardversion ab? Wird trotz Sonderpackung das Corporate Design transportiert? All diese Fragen werden dank der fotorealistischen Darstellung sicher geklärt.
Parallel zum Design läuft die Konstruktion und Optimierung der physikalischen Gestalt der Verpackung. Auch hier hilft Simulation, in diesem Fall Finite Element-Analyse bei der Beantwortung von Fragen wie: Wie läuft der Prozess bei der Befüllung der Erstverpackung oder wenn diese möglichst effizient in eine regalfertige Zweitverpackung, also die Sales-Kit-Unit gepackt wird oder wie verhalten sich viele Verpackungen wenn sie auf der Palette transportiert werden? Wird die Verpackung durch das Wrappen der Palette – also das Einpacken in Schrumpffolie – beschädigt? Übersteht auch die unterste Verpackung einer Palette die Schläge beim Transport im LKW? Was passiert bei einer Notbremsung? Und kann die Verpackung das Produkt schützen, wenn der Kunde die Packung beim Entnehmen aus dem Regal fallen lässt? Und – wichtig für die Wirtschaftlichkeit – sind die Wandstärken aller Elemente optimal, so dass bei ausreichender Stabilität möglichst wenig Material verbraucht wird?
Weiter geht es im Prozess mit der Analyse des Abfüll- und Verpackungsprozesses. Welche Gestaltungsoptionen machen welche Umrüstungen in der Verpackungslinie notwendig? Lohnt sich ein komplexerer Umbau, wenn dafür eine besonders spektakuläre Verpackung gestaltet werden kann? Ist der Prozess auch mit der neuen Verpackung sicher und zuverlässig – lässt sich das Produkt ebenso schnell in eine Flasche füllen, verhaken sich die Flaschen auf dem Förderband? Bietet es sich an, einen Sondergreifer mit additiven Technologien zu fertigen, der besonders leicht ist und deshalb höhere Taktzahlen ermöglicht?
Die 3DEXPERIENCE Plattform ermöglicht es, den Verpackungsprozess mit Hilfe des Behavioural Modeling und der Line Flow Simulation physikalisch exakt zu simulieren. Auf der Hannover Messe wird gezeigt, wie von Bosch Rexroth gelieferte Verhaltensbibliotheken eine realistische Simulation der Anlage ermöglichen. So lassen sich potentielle Probleme tatsächlich schon am virtuellen Modell erkennen, beispielsweise wenn sich Flaschen durch eine Sondergestaltung auf dem Fließband ineinander verhaken und der Fluss durch die Anlage behindert wird.
Schließlich folgt die virtuelle Umrüstung und Inbetriebnahme. Jeder Schritt der Umrüstung lässt sich am digitalen Modell simulieren und analysieren. So können Probleme im Vorhinein erkannt werden, beispielsweise dass Teile nicht passen, Schläuche zu kurz sind, Bauteile mit anderen Teilen der Anlage kollidieren oder aus Platzgründen nicht montiert werden können. Auch die Anpassung der Steuerungen, Sensoren und Aktoren können mit Hilfe der Lösungen von Dassault Systèmes geplant und die Monteure am virtuellen Modell geschult werden.
Die Durchgängigkeit aller Daten in der 3DEXPERIENCE Plattform ist – das zeigt die Dassault Systèmes-Präsentation auf der Hannover Messe – die Grundvoraussetzung für eine extrem flexible Verpackungsgestaltung und -fertigung. Mit Hilfe der Softwarelösung sind auch kleinere und mittelständische Unternehmen in der Lage, solche hochentwickelten Technologien zu nutzen und die Vorteile für sich zu genießen. Besuchen Sie uns in der Digital Factory in Halle 6 an Stand K30 und lassen Sie sich gerne auch per Guided Tour durch den Prozess führen!
