Nachhaltige Logistik: Passgenaue Verpackungen per 3D-Druck

Viele Industrieverpackungen sind größer, schwerer und materialintensiver als nötig. Um Materialeinsatz, Lagerflächen und Transportvolumen zu reduzieren, setzt Palprint auf den 3D-Druck. Unternehmen sollen so passgenaue Schutzverpackungen aus recyceltem PET direkt vor Ort herstellen können.

3D-gedruckter Verpackungsschaum aus recyceltem PET — Gemeinsam mit zwei Fraunhofer-Instituten entwickelt das Startup Palprint eine Methode zum 3D-Druck auf Basis von PET-Schaum. Damit kann der Herstellungsprozess erheblich beschleunigt werden.

Übergroße Einwegverpackungen sind nach wie vor Standard in der industriellen Logistik. Das Start-up Palprint aus Paderborn will dies ändern und zukünftig produzierenden Unternehmen ermöglichen, individuelle Verpackungen und Einlagen bedarfsgerecht im eigenen Betrieb herzustellen.

„Unser Ansatz adressiert zentrale Herausforderungen der Industrie: Fachkräftemangel, steigende gesetzliche Anforderungen, Lieferkettenengpässe und die begrenzte Verfügbarkeit unterschiedlicher Verpackungsmaterialien“, führt der strategische Geschäftsführer Paul Lindner aus. Durch die dezentrale Herstellung von Transportverpackungen werden Unternehmen nach seinen Worten unabhängiger von externen Lieferanten, beschleunigen ihre Prozesse und reagieren flexibler auf kurzfristige Anforderungen. Zusätzlich unterstütze die Lösung Hersteller dabei, Material effizienter einzusetzen, Verpackungsabfälle zu reduzieren und regulatorische Vorgaben besser zu erfüllen.

Gründer Des Startups Palprint Paul Lindner (links) und Andreas Ribul-Olzer — Die Palprint-Geschäftsführer Paul Lindner (links) und Andreas Ribul-Olzer haben ihr Unternehmen in der Garage33 konzipiert – einem Zentrum für junge Gründende der Universität Paderborn.

Wenn Standardverpackungen an ihre Grenzen stoßen

Bei dem additiven Verfahren werden Materialien in einem Drucker Schicht für Schicht aufgetragen, um dreidimensionale Objekte herzustellen. Die Basis ist recyceltes PET – ein Kunststoff, der auch bei vielen Ein- und Mehrwegflaschen verwendet wird. Prinzipiell ist auch der Einsatz von anderen recycelten Kunstoffen möglich.

Besonders wirtschaftlich sei die Lösung überall dort, wo Standardverpackungen an ihre Grenzen stoßen, so Andreas Ribul-Olzer, operativer Geschäftsführer des Start-ups. Dazu zählen Ersatzteile, Maschinen- und Anlagenkomponenten, empfindliche Präzisionsbauteile, Prototypen, individuelle Sets, medizinische Geräte sowie hochwertige Produkte mit hoher Variantenvielfalt.

„Je kleiner die Stückzahlen und je häufiger sich Produkte ändern, desto größer ist der Vorteil gegenüber klassischen Werkzeug- oder Schaumlösungen“, hebt Ribul-Olzer hervor, der das Unternehmen gemeinsam mit Lindner in der Garage33 konzipiert hat – einem Zentrum für junge Gründende der Universität Paderborn.

Potenzial sieht Palprint vor allem bei wiederkehrenden Versandprozessen, Intralogistik-Anwendungen und Mehrwegsystemen, bei denen Verpackungen mehrfach genutzt und nach Ende ihrer Lebensdauer wieder recycelt werden können. Beispielsweise können die Einlagen können in bestehende Transporteinheiten wie Gitterboxen und Europaletten integriert werden.

Systemlösung für die Verpackungsfertigung vor Ort

Neben der Fertigung passgenauer Verpackungen in Auftragsfertigung bietet Palprint vor allem eine Systemlösung: Je nach Kundenbedarf liefert das Start-up 3D-Drucker von Partnerunternehmen samt eigener Software und Materialversorgung und stellt diese als Gesamtsystem zur Verfügung.

Ribul-Olzer: „Langfristig bietet die Palprint-Software eine anwendungsspezifische Auslegung anhand von Belastungsprofil, Transportweg und Produktanforderungen. So entsteht nicht nur eine passgenaue Aufnahme des Bauteils, sondern eine funktionale Schutzstruktur.“ Der Produktschutz wird dabei bereits bei der digitalen Auslegung der Verpackung berücksichtigt. Durch die freie Geometriegestaltung des 3D-Drucks lassen sich Dämpfungszonen, Rippenstrukturen sowie Waben- oder Gittergeometrien gezielt in die Verpackung integrieren.

Ziel sei es, die Systemlösung so einfach bedienbar zu machen, dass weder eine Fachkraft noch ein Verpackungsspezialist erforderlich ist. Der Anwender lädt lediglich vorhandene 3D-Produktdaten hoch; die Software generiert daraus weitgehend automatisiert eine passende Verpackung.

Parameter wie Transportbehälter, Materialeinsatz oder Verpackungskonfiguration können über eine intuitive Benutzeroberfläche angepasst werden. Anschließend wird die Verpackung direkt auf dem System vor Ort gefertigt. „Langfristig möchten wir den Prozess so weit automatisieren, dass aus Produktdaten innerhalb weniger Minuten ein druckfertiges Verpackungsmodell entsteht und dieses automatisiert gefertigt wird“, sagt Paul Lindner.

Palprint arbeitet darüber hinaus mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) an einer Variante des 3D-Drucks mit PET-Schaum. „Viele kennen 3D-Druck als langsame Angelegenheit. Doch unser Schaum expandiert bis zu 75 Prozent schneller auf die gewünschte Größe im Vergleich zu klassischen filamentbasierten 3D Drucken, bei bis zu 90 Prozent geringerem Gewicht“, so Ribul-Olzer. Auf diese Weise könne das Unternehmen auch große Volumen in Styropor-Haptik zügig herstellen. Der Palprint-Mitgründer führt weiter aus: „Das Material bleibt recyceltes PET. Der Schaum kann wieder eingeschmolzen und für neue Verpackungen verwendet werden.“

3D-gedruckte Verpackung für Getriebeteile — So wie hier (Foto) für Getriebeteile werden die Verpackungen aus dem 3D-Drucker des Startups Palprint genau an den Inhalt angepasst – und bestehen zu 100 Prozent aus recyceltem PET.

Rohstoffe im Kreislauf halten

Palprint hat ambitionierte Ziele und plant in Zukunft den Aufbau eines Recycling-Kreislaufs an: „Ab einer gewissen Menge benutzter Verpackungen aus unserem System holen wir den Abfall mit ausgewählten Partnerunternehmen ab, recyceln ihn und verwenden ihn wieder als neuen Rohstoff“, erklärt Lindner. Da die Verpackungen zu fast 100 Prozent aus recyceltem PET bestehen, müssen keine Materialien getrennt werden. „Das vereinfacht das Recycling erheblich,“ so Lindner. So würden wichtige Rohstoffe langfristig im Kreislauf gehalten und Kunststoffabfälle minimiert.

Auch der Transport- und Lageraufwand reduziert sich nach Lindners Worten deutlich: „Einzig die Kunststoff-Rezyklate müssen angeliefert werden. Diese lassen sich platzsparend transportieren und lagern.“ Ebenfalls geplant seien mehrfach verwendbare Verpackungen und ein zugehöriges Pfandsystem. Lindner weiter: „All diese Ansätze sorgen durch Kreislaufwirtschaft, Materialeinsparung und Müllvermeidung für aktiven Umweltschutz – gleichzeitig soll sich das System für Unternehmen finanziell mehr lohnen als der Ankauf und die Lagerung immer neuer Einwegverpackungen.“

In ersten Industrieprojekten konnte das Unternehmen nach eigenen Angaben das Verpackungsvolumen einzelner Anwendungen um bis zu 75 Prozent reduzieren. Darüber hinaus unterstütze die digitale Fertigung den Einsatz von Rezyklaten, die Wiederverwendung von Verpackungen sowie die Dokumentation von Materialströmen. „Damit können Unternehmen nicht nur wirtschaftliche Vorteile erzielen, sondern sich auch auf zukünftige regulatorische Anforderungen wie die PPWR vorbereiten“, so Andreas Ribul-Olzer.

Vom Pilotprojekt zur Anwendung

Palprint befindet sich aktuell in der Pilot- und Validierungsphase. Die Kerntechnologien für die automatisierte Verpackungsgenerierung und additive Fertigung wurden als Prototyp entwickelt, der nächste Schritt beinhaltet die System-Pilotierung gemeinsam mit Kunden aus dem Maschinenbau und der Logistik. Einzelne Einlagen sind schon beim Kunden aus der Industrielogistik im Umlauf.

„Der Fokus liegt derzeit auf der weiteren Automatisierung des Designprozesses, der Skalierung der Softwareplattform sowie dem Ausbau zirkulärer Material- und Rückführungskonzepte. Langfristig verfolgen wir die Vision einer dezentralen Verpackungsinfrastruktur, bei der Verpackungen digital verteilt, lokal produziert und nach der Nutzung wieder in den Materialkreislauf zurückgeführt werden können“, sagt Paul Lindner.