Wichtige Trends und Entwicklungen in der Verpackungsmaschinenindustrie: Chinas Wachstum und globale Innovation

Die Fertigungsindustrie ist eine der wichtigsten Basisindustrien Chinas und bildet die Grundlage der Fertigung. Sie ist die Muttermaschine vieler Maschinenbauindustrien, und ihr Entwicklungsstand steht in direktem Zusammenhang mit der Produktionskapazität und Fertigungsgenauigkeit der Fertigungsindustrie, die wiederum den Entwicklungsstand des nationalen Maschinenbaus und der gesamten Fertigungsindustrie beeinflusst. Sie ist der Grundträger fortschrittlicher Fertigungstechnologien, und Qualität, Aktualisierungsgeschwindigkeit, Marktanpassungsfähigkeit und Produktionseffizienz mechanischer Produkte hängen maßgeblich von ihrer Effizienz ab. Daher spielt die Fertigungsindustrie eine entscheidende Rolle für die wirtschaftliche Entwicklung eines Landes. China ist das Land mit der höchsten Produktionsleistung weltweit. Laut Statistiken des Verbands der Deutschen Industrie (VDW) aus dem Jahr 2000 belegte China weltweit den fünften Platz unter den wichtigsten Produktionsländern. Auf dem internationalen Markt ist die Konkurrenz jedoch noch relativ gering: Selbst auf dem Inlandsmarkt ist die Situation schwierig: Einerseits besteht eine große Nachfrage nach verschiedenen Produkten auf dem Inlandsmarkt, andererseits herrscht ein starker inländischer Stagnationsdruck, und ausländische Produkte überschwemmen den Markt.

Klassifizierung und Funktion von Verpackungen

Es gibt viele Klassifizierungsmethoden für Verpackungen. Je nach Verbreitungsgebiet der Verpackungsprodukte unterscheidet man zwischen Industrieverpackungen und gewerblichen Produktverpackungen. Je nach Verpackungsform unterscheidet man zwischen Innen- und Außenverpackungen. Darüber hinaus kann eine Klassifizierung nach der Art der Verpackungsmaterialien oder -behälter sowie nach der Bezeichnung des Verpackungsgegenstands erfolgen. Eine Klassifizierung nach der Verpackungsform ist sinnvoll. Innenverpackungen sind eine grundlegende Verpackungsstruktur, zu der auch Direktverpackungen und Zwischenverpackungen gehören. Direktverpackungen sind Verpackungsformen, bei denen Produkte direkt mithilfe von Verpackungsmaterialien oder -behältern umhüllt oder befüllt werden: Das Verpackungsmaterial oder der Behälter hat direkten Kontakt mit dem Verpackungsgegenstand und stellt die kleinste Verpackungseinheit dar. Bei der Direktverpackung müssen Verpackungsmaterialien oder -behälter ausgewählt, Verpackungsprozesse entwickelt und Verpackungsmaschinen und -anlagen entsprechend den physikalischen Eigenschaften des Verpackungsgegenstands und den Verpackungsanforderungen ausgewählt oder konstruiert werden. Zwischenverpackungen sind Verpackungsformen, bei denen eine bestimmte Anzahl direkt verpackter Produkte zusammengefasst und anschließend erneut verpackt wird. Beispiele hierfür sind das Verpacken von Artikeln in Kartons nach dem Abfüllen oder Eintüten; Streifenverpackungen nach dem Verpacken von Zigarettenschachteln; Die Verpackung von Zahnpastaartikeln erfolgt nach dem Tubenverschließen und Versiegeln.

Mit der Diversifizierung der Verbraucherbedürfnisse, insbesondere mit der Entwicklung von Supermärkten, gewinnt die Innenverpackung zunehmend an Bedeutung. Die Nachfrage nach Maschinen und Geräten zur Herstellung von Innenverpackungen ist in der Verpackungsbranche am höchsten. Eine Außenverpackung ist eine Verpackungsstruktur, bei der eine bestimmte Menge an Produkten nach der Innenverpackung in Verpackungskartons geschnitten wird. Heutzutage werden für die Verpackung häufig Kartons aus Wellpappe verwendet. Der Hauptzweck der Innenverpackung besteht darin, den Verkauf zu fördern und den Verbrauchern eine praktische Handhabung zu bieten. Beim Verpackungsdesign muss neben der Sicherstellung der Material- und Mengenanforderungen des Verpackungsinhalts auch die Verpackungsdekoration eine wichtige Rolle spielen. Der Hauptzweck der Außenverpackung besteht darin, Sicherheit für Umlauf, Lagerung und Transport zu bieten, wofür eine starke und robuste Verpackung erforderlich ist.

Verpackung ist eine Schutzmaßnahme für das verpackte Material und dient in erster Linie dazu, den Gebrauchswert des Produkts zu erhalten. Daher sollte bei der Verpackung auch auf die Bequemlichkeit von Transport, Be- und Entladen, Lagerung und Verkauf von im Umlauf befindlichen Artikeln geachtet werden. Darüber hinaus spielt die Dekoration der Verpackung auch eine Rolle bei der Verschönerung, Werbung und dem Verkauf. Die Verpackungsverarbeitung ist die letzte Phase der Produktherstellung und ein wichtiges Bindeglied, das bei der Verbesserung des Warenwerts von Produkten nicht vernachlässigt werden darf.

Entwicklungsrichtung von Verpackungsmaschinen

Derzeit sind die USA, Deutschland, Japan, Italien und Großbritannien die Länder mit einem hohen Anteil an Verpackungs- und Maschinenbau im Ausland. Deutschlands Verpackungsmaschinen nehmen in Design, Fertigung und technischer Leistung eine führende Position ein. Im Jahr 2002 erreichte der Produktionswert deutscher Verpackungsmaschinen 3,4 Milliarden Euro, wovon 771 Millionen Tonnen exportiert wurden. In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Verpackungs- und Maschinenbauausrüstung in diesen Ländern neue Trends gezeigt.

Neue Trends im Verpackungsmaschinenbau in Deutschland

Deutschland zählt neben den USA, Japan und Italien zu den wichtigsten Ländern im Verpackungsmaschinenbau. Wir nehmen eine führende Position in der Entwicklung, Herstellung und technischen Leistung von Verpackungsmaschinen ein. Die Entwicklung deutscher Verpackungsmaschinen basiert auf Marktforschungs- und Analyseergebnissen und zielt darauf ab, die Bedürfnisse von Kunden, insbesondere Großunternehmen, zu erfüllen. Um den Kundenanforderungen gerecht zu werden, haben deutsche Verpackungsmaschinenhersteller und Entwicklungsabteilungen verschiedene Maßnahmen ergriffen:

(1) Der Grad der Prozessautomatisierung nimmt zu, um die Produktivität und die Flexibilität der Anlagen zu verbessern. Ein Roboterarm führt komplexe Bewegungen aus. Während des Betriebs führt der Roboterarm unter der Kontrolle einer computergesteuerten Kamera zur Erfassung und Überwachung von Informationen die vorgeschriebenen Aktionen gemäß den Computeranweisungen aus, um die Qualität der Verpackung sicherzustellen.

(2) Verbessern Sie die Produktionseffizienz, senken Sie die Produktionskosten und erfüllen Sie die Produktionsanforderungen optimal. Deutsche Verpackungsmaschinen sind bekannt für ihre Expertise in der Abfüll- und Verpackungstechnik für Getränke und Bier. Diese zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit, Komplettausstattung, hohen Automatisierungsgrad und hohe Zuverlässigkeit aus. Die Getränkeabfüllgeschwindigkeit beträgt bis zu 120.000 Flaschen/h, die Verpackungsgeschwindigkeit der Kleinbeutelverpackungsmaschine bis zu 900 Beutel/min.

(3) Integration von Produktions- und Verpackungsmaschinen. Viele Produkte müssen nach der Produktion direkt verpackt werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern. Die in Deutschland produzierten Schokoladenproduktions- und Verpackungsanlagen werden systemgesteuert. Der Schlüssel zur Integration beider Maschinen liegt in der Lösung des Problems der Anpassung der Produktionskapazität.

(4) Anpassung an Produktänderungen mit hoher Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. Aufgrund des harten Wettbewerbs auf dem Markt werden die Zyklen für Produktaktualisierungen und -ersetzungen immer kürzer. Wenn sich die Kosmetikproduktion alle drei Jahre oder sogar vierteljährlich ändert und das Produktionsvolumen groß ist, ist eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Verpackungsmaschinen erforderlich, damit ihre Lebensdauer deutlich länger ist als die Lebensdauer des Produkts, um den wirtschaftlichen Anforderungen gerecht zu werden.

(5) Der weit verbreitete Einsatz von Computersimulations-Designtechniken. Mit der kontinuierlichen Beschleunigung der Entwicklung neuer Produkte wird die Computersimulations-Designtechnologie im deutschen Verpackungsmaschinendesign weit verbreitet eingesetzt, wodurch der Entwicklungs- und Designzyklus von Verpackungsmaschinen erheblich verkürzt wird.

Bei der Konstruktion von Verpackungsmaschinen sollte nicht nur Wert auf Leistungsfähigkeit und Effizienz gelegt werden, sondern auch auf die Wirtschaftlichkeit. Die sogenannte Wirtschaftlichkeit bezieht sich nicht ausschließlich auf die Kosten der mechanischen Ausrüstung selbst, sondern vor allem auf die Betriebskosten, da die Abschreibung der Ausrüstung nur 61 bis 81 Tonnen der Kosten ausmacht und der Rest die Betriebskosten sind.

Entwicklungsstand und Trends bei inländischen Verpackungsmaschinen

Die Verpackungsmaschinenindustrie in China entstand in den 1970er Jahren und entwickelte sich Ende der 1980er und Mitte der 1990er Jahre rasant. Sie hat sich zu einer der zehn größten Branchen der Maschinenbauindustrie entwickelt und sowohl hinsichtlich der Produktion als auch der Vielfalt bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Diese Erfolge haben die rasante Entwicklung der chinesischen Verpackungsindustrie stark unterstützt.

China ist heute eines der weltweit größten Industrieproduktions- und -verbrauchsländer für Verpackungsmaschinen. Die Bedeutung von Verpackungsmaschinen beschränkt sich nicht nur auf die materielle Bedeutung des Produkts selbst, sondern umfasst drei Bedeutungsebenen: formale Produkte, unsichtbare Produkte und erweiterte Produkte. Formale Produkte beziehen sich auf die spezifische Form und Grundfunktionen der Verpackungsmaschine selbst; unsichtbare Produkte beziehen sich auf den tatsächlichen Nutzen, den die Verpackungsmaschine dem Benutzer bietet; erweiterte Produkte beziehen sich auf die Qualitätssicherung, die Benutzeranleitung und den Kundendienst der Verpackungsmaschine. Die Konstruktion von Verpackungsmaschinen sollte daher Folgendes umfassen: Marktforschung, schematische Konstruktion, Strukturkonstruktion und Konstruktionszeichnungen, Erstellung der Bedienungsanleitung und Kundendienstplan usw.

Die Hauptkategorien des Verpackungsmaschinendesigns umfassen: Vermessungs- und Kartierungsimitationsdesign, Entwicklungsdesign, Verbesserungsdesign und Seriendesign. Die Produktionskapazität einer Bierabfüllanlage liegt zwischen 16.000 und 40.000 Flaschen pro Stunde, und die Anzahl der Füllventilpositionen in der Abfüllmaschine reicht von 48, 60, 90 bis 120, was zum Seriendesign gehört. Die Gestaltung des Übergangs von einer regulären Bierabfüllanlage zu einer Fassbierabfüllanlage fällt in die Kategorie Verbesserungs- und Entwicklungsdesign. Für Verpackungsmaschinen mit mittlerer bis niedriger Geschwindigkeit können wir derzeit unabhängige Konstruktionen durchführen.

Hochgeschwindigkeitsverpackungsmaschinen, insbesondere einige moderne Modelle, werden für die inländische und Serienentwicklung meist von ähnlichen ausländischen Modellen übernommen und kopiert. Der Hauptgrund dafür ist: (1) Die meisten Konstrukteure beherrschen moderne Konstruktionsmethoden wie die dynamische Konstruktionstheorie und -methoden für Hochgeschwindigkeitsverpackungsmaschinen nicht wirklich und sind nicht in der Lage, Probleme wie die dynamische Genauigkeitsanalyse von Mechanismen unter Hochgeschwindigkeitsbedingungen zu simulieren und zu lösen. (2) Die Integration von Industrie, Wissenschaft und Forschung ist nicht eng genug, und theoretisch-wissenschaftliche Forschungsergebnisse können nicht zeitnah in die praktische Entwicklung umgesetzt werden. Den Konstrukteuren fehlt eine zeitnahe technische Ausbildung. (3) Der gesamten Branche fehlt es an makroökonomischer Regulierung, und vorteilhafte Ressourcen können nicht sinnvoll zugeteilt und angepasst werden.

Im Bereich der Konstruktion von Verpackungsmaschinen verwendet die große Mehrheit der Konstrukteure noch immer die alten Konstruktionsmethoden: (1) Suche nach ähnlichen Modellen als Prototypen anhand des Konstruktionsaufgabenbuchs; (2) Entwicklung verschiedener technischer Leistungsindikatoren und des Einsatzbereichs anhand der Prototypen; (3) Konstruktion von Funktionsprinzipdiagrammen und Getriebediagrammen; (4) Konstruktion von Schlüsselkomponenten und -teilen; (5) Konstruktion von Montagezeichnungsschemata und Aktionszyklusdiagrammen; (6) Konstruktion von Komponentenzeichnungen, Montagezeichnungen und Teilezeichnungen; (7) Durchführung von Festigkeits- und Steifigkeitsprüfungen an Schlüsselkomponenten der Hauptbaugruppe; (8) Konstruktion von Steuerungsschemata, Konstruktionszeichnungen usw. Heutzutage können einige Konstruktionssoftwareprogramme inländischer Universitäten Finite-Elemente-Analysen und Optimierungskonstruktionen für häufig verwendete Mechanismen in Verpackungsmaschinen durchführen. Die von ihnen entwickelte CAD/CAM-Software für Kurvengetriebe ermöglicht es Unternehmen bereits, Kurvengetriebe unabhängig zu konstruieren, aber ihre Anwendung in der Konstruktion tatsächlicher Verpackungsmaschinen ist noch nicht weit verbreitet. Neue Verpackungsmaschinen sind oft integrierte Geräte aus Maschine, Strom und Gas. Durch die Nutzung neuester Technologien im Informationsbereich und den Einsatz von Trennübertragungstechnologien wie pneumatischen Antrieben und Servomotoren kann die Übertragungskette der gesamten Maschine deutlich verkürzt, die Struktur vereinfacht und die Arbeitsgenauigkeit und -geschwindigkeit deutlich verbessert werden. Eine der Schlüsseltechnologien ist die Verwendung einer synchronen Steuerungstechnologie mit mehreren Motoren. Eigentlich ist die Beherrschung dieser Technologie nicht schwierig, manche Designer verstehen die Entwicklung von Verpackungsmaschinen jedoch nicht. Während sich die Entwicklung von Verpackungsmaschinen in China früher noch in der Nachahmungs- und Lernphase befand, sollten wir uns heute innovativer Entwicklung bewusst sein.

Die technologischen und maschinellen Errungenschaften der chinesischen Verpackungsindustrie der letzten Jahre sind bemerkenswert. Sie begann Ende der 1970er Jahre mit einem jährlichen Produktionswert von lediglich 70 bis 80 Millionen Yuan und über 100 Produktvarianten. Auch das technische Niveau ist relativ niedrig. Erst Mitte der 1980er bis Mitte des 20. Jahrhunderts setzte eine rasante Entwicklung mit einer jährlichen Wachstumsrate von 201 bis 301 Tonnen ein. Ende 1999 gab es 40 Hauptkategorien von Verpackungsmaschinen und 1700 Varianten. Im Jahr 2000 stieg der Produktionswert auf 30 Milliarden Yuan, und auch das technologische Niveau erreichte ein höheres Niveau. Der Trend zu Skalierung und Automatisierung setzte ein, und es entstanden Geräte mit komplexer Übertragung und hohem technologischen Gehalt. Viele Verpackungsmaschinen, wie z. B. Flüssigkeitsabfüllmaschinen, werden mittlerweile in Bausätzen exportiert.