Ökodesign: Leicht, stabil und ressourcenschonend – so profitieren Design und Produktion von der digitalen Simulation des Glasformungsprozesses

Spannungsanalyse durch FEA-Festigkeitsberechnungen / Stress analysis through FEA strength calculations

Ergebnis der Prozesssimulation – Analyse der Glaswandstärkenverteilung / Result of the process simulation - analysis of the glass wall thickness distribution

Auslegung von Formenkühlung / Mold cooling design

Gerresheimer hat sich zum Ziel gesetzt, Nachhal­tigkeitskriterien bis 2023 bei 100 Prozent der Produktneuentwicklungen anzu­wenden. Ökodesign bedeutet, dass von Anfang an Nachhaltigkeitsaspektebei der Entwicklung eines Produktes einbezogen werden. Beispielsweise hilft die Glassimulation dabei, eine perfekte, gleichmäßige Glasverteilung zu erzielen. Sie kann die Festigkeit verbessern und zur Gewichtsreduktion sowie Vermeidung von Ausschuss beitragen. Die dafür von Gerresheimer verwendete innovative Simulationssoftware stimmt die Produktionsparameter auf Basis von CFD (Computational Fluid Dynamics oder numerische Strömungsmechanik) ab. So können Verbesserungspotentiale bereits frühzeitig identifiziert und die Entwicklungszeit kann verkürzt werden.

„Die Produktion des Glasbehälters beginnt mit dem Design der Form. Je genauer die Form konstruiert und gefertigt ist, umso besser ist ihre Qualität in Bezug auf die Glasverteilung, die optische Erscheinung, die Festigkeit und das Gewicht,“ sagt Philipp Amrhein, Manager New Product Development & Mould Design bei Gerresheimer in Lohr (Deutschland). Ganz besonders das Gewicht von Flaschen, Flakons und Tiegeln spielt beim Energieverbrauch und damit sowohl bei der Produktion als auch bei der Transportlogistik eine wichtige Rolle. Unter Berücksichtigung aller chemischen und physikalischen Glasparameter werden mit Hilfe der digitalen Si­mulation am Computer der formgebende Fertigungsprozess und das Design der Formen optimiert. Auch die Formenkühlung wird mittels CFD-Simulation optimal für den jeweiligen Prozess ausgelegt. Das führt zu Spannungsreduzierungen im Glasbehälter und damit zu einer effektiv verbesserten Qualität des gesamten Produktionsprozesses, beispielsweise durch die Vermeidung von hohem Ausschuss.

Reduktion der Entwicklungszeit um bis zu 70 Prozent

Was früher durch langwierige, empirische Versuche zu einem stabilen Produktionsprozess führte, geschieht heute, sozusagen per Knopfdruck, durch den Einsatz der computerbasierten Simulationssoftware in wenigen Minuten. Im Anschluss werden die Ergebnisse über Schnittstellen direkt in die dreidimensio­nale CAD-Software der Formenkonstruktion übertragen, und die Formenbearbei­tungsmaschinen erstellen daraus unmittelbar die Formenwerkzeuge. Erfreulich ist auch, dass die Simulationssoftware die Entwicklungszeit um bis zu 70 Prozent reduziert.

Schnelle Erkennung von Schwachstellen

Auf der Grundlage der bekannten Finite-Element-Analysis, auch FEA-Methode ge­nannt, wird berechnet, welche Spannungen sich aus den Produktanforderungen auf die Glasbehälter auswirken. Aufgrund dieser Ergebnisse können Schwachstel­len noch vor den fertigen Artikelzeichnungen des Produktes vermieden werden. Inzwischen ist die computergestützte Simulation des Formungsprozesses und der Produktanforderungen aus der täglichen Formenkonstruktion nicht mehr wegzu­denken. Als Teil des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses von Gerresheimer ist sie unverzichtbar.

Ökodesign

Das weltweite Verpackungsvolumen nimmt stetig zu und damit auch die negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft ist Gerresheimer ein wichtiges Anliegen. Das Unternehmen will die Umweltauswirkun­gen seiner Produkte während des gesamten Lebenszyklusses verbessern - ein­schließlich Produktion, Transport, Verwendung und Entsorgung.

Die Produkte von Gerresheimer spielen eine entscheidende Rolle für den sicheren Transport sowie die Lagerung und Verabreichung der Produkte seiner Kunden. In vielen Fällen ist die Verpackungslösung ein integraler Bestandteil des Systems, ohne den manche Medikamente nicht so anwenderfreundlich und sicher wären. Damit legt das Unternehmen den Grundstein für ein benutzerfreundliches, siche­res und qualitativ hochwertiges Produkt bereits im Entwicklungsprozess und will sicherstellen, dass die Umweltauswirkungen von Anfang an berücksichtigt werden.