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 verarbeitenden Industrie, die wiederum den Entwicklungsstand des chinesischen Maschinenbaus und der gesamten verarbeitenden Industrie 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 weltweit höchsten Produktionsleistung. Laut Statistiken des Verbands der Deutschen Industrie (VDW) aus dem Jahr 2000 belegt China weltweit den fünften Platz unter den wichtigsten Produktionsländern. Dennoch ist die internationale Konkurrenz auf dem chinesischen Markt 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 Druck auf den Inlandsmarkt, 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; außerdem kann man nach der Art der Verpackungsmaterialien oder -behälter sowie nach der Bezeichnung des Verpackungsgegenstands oder -artikels usw. klassifizieren. Die Klassifizierung nach der Verpackungsform ist sinnvoll. Die Innenverpackung ist eine grundlegende Verpackungsform, 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 bzw. 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 Absacken; die Streifenverpackung 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 Verpackungen 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 gewährleisten und erfordert daher eine robuste und widerstandsfähige Verpackung.

Verpackung ist eine Schutzmaßnahme für das verpackte Material und dient vor allem dem Erhalt des Gebrauchswerts des Produkts. Daher sollte bei der Verpackung auch der Komfort beim Transport, Be- und Entladen, der Lagerung und dem Verkauf von im Umlauf befindlichen Artikeln berücksichtigt 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 Milliarden 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, Kunden, insbesondere Großunternehmen, optimal zu bedienen. 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 Informationserfassung und -überwachung 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, Komplettlösungen, einen hohen Automatisierungsgrad und hohe Zuverlässigkeit aus. Die Getränkeabfüllgeschwindigkeit beträgt bis zu 120.000 Flaschen/h, und die Verpackungsgeschwindigkeit der Kleinbeutelverpackungsmaschine erreicht bis zu 900 Beutel/min.

(3) Integration von Produktions- und Verpackungsmaschinen. Viele Produkte erfordern eine direkte Verpackung nach der Produktion, 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 die Produktlebensdauer deutlich übersteigt, um den wirtschaftlichen Anforderungen gerecht zu werden.

(5) Der weit verbreitete Einsatz von Computersimulationstechniken. Mit der kontinuierlichen Beschleunigung der Entwicklung neuer Produkte wird die Computersimulationstechnologie im deutschen Verpackungsmaschinenbau weit verbreitet eingesetzt, wodurch der Entwicklungs- und Konstruktionszyklus von Verpackungsmaschinen erheblich verkürzt wird.

Bei der Konstruktion von Verpackungsmaschinen sollte nicht nur auf Leistungsfähigkeit und Effizienz geachtet 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. Denn die Abschreibung der Ausrüstung macht nur 61 bis 81 Tonnen der Kosten aus, der Rest sind die Betriebskosten.

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 im Maschinenbau entwickelt und sowohl hinsichtlich der Produktion als auch der Vielfalt bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Diese Erfolge haben die rasante Entwicklung der chinesischen Verpackungsindustrie maßgeblich unterstützt.

China ist heute eines der weltweit größten Industrieproduktions- und -verbrauchsländer für Verpackungsmaschinen. Die Bedeutung von Verpackungsmaschinen beschränkt sich nicht nur auf die materielle Seite, 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 Anwender bietet; erweiterte Produkte beziehen sich auf die Qualitätssicherung, die Gebrauchsanleitung und den Kundendienst der Verpackungsmaschine. Die Entwicklung von Verpackungsmaschinen sollte daher Marktforschung, schematische und strukturelle Entwicklung, Konstruktionszeichnungen, Benutzerhandbuch und Kundendienst umfassen.

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 gehört zur 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 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 theoretische 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 überwiegende Mehrheit der Konstrukteure noch immer die alten Methoden: (1) Suche nach ähnlichen Modellen als Prototypen anhand des Konstruktionsaufgabenbuchs; (2) Entwicklung verschiedener technischer Leistungsindikatoren und des Einsatzbereichs anhand der Prototypen; (3) Erstellung von Funktionsprinzipdiagrammen und Getriebediagrammen; (4) Konstruktion von Schlüsselkomponenten und -teilen; (5) Erstellung von Montagezeichnungsschemata und Aktionszyklusdiagrammen; (6) Erstellung von Komponentenzeichnungen, Montagezeichnungen und Teilezeichnungen; (7) Durchführung von Festigkeits- und Steifigkeitsprüfungen an Schlüsselkomponenten der Hauptbaugruppe; (8) Erstellung von Steuerungsschemata, Konstruktionszeichnungen usw. Heutzutage können mit einigen Konstruktionsprogrammen inländischer Universitäten Finite-Elemente-Analysen und Optimierungsdesigns für häufig verwendete Mechanismen in Verpackungsmaschinen durchgeführt werden. Die von ihnen entwickelte CAD/CAM-Software für Kurvengetriebe ermöglicht Unternehmen bereits die eigenständige Konstruktion von Kurvengetriebe, ihre Anwendung in der Konstruktion tatsächlicher Verpackungsmaschinen ist jedoch 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 synchrone Steuerungstechnologie mit mehreren Motoren. Die Beherrschung dieser Technologie ist eigentlich nicht schwierig, nur verstehen manche Konstrukteure die Entwicklung von Verpackungsmaschinen nicht. Während sich die Entwicklung von Verpackungsmaschinen in China früher noch in der Nachahmungs- und Lernphase befand, sollten wir heute ein Bewusstsein für innovatives Design entwickeln.

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 Getriebetechnik und hohem technologischen Gehalt. Viele Verpackungsmaschinen, wie beispielsweise Flüssigkeitsabfüllmaschinen, werden mittlerweile in Sets exportiert.