Sechsstufige Methode
für gepolsterte Verpackungsentwicklung
Produkt + Verpackung = Umwelt
Leistungsfähige Verpackungen sind mehr als nur ein nachträglicher Gedanke. Vielmehr handelt es sich um ein ausgeklügeltes Schutzsystem, das dafür sorgt, dass Ihre Produkte unbeschädigt und einsatzbereit ankommen. Wie viel Technik steckt also in der Verpackung Ihrer Produkte? Betrachten Sie diese einfache Formel:
Schritt 1 - Definieren der Umgebung
Ein wesentlicher Schritt bei der Entwicklung eines gepolsterten Verpackungssystems besteht darin, die Schwere der Umgebung zu bestimmen, in der es versandt werden soll. Die allgemeine Idee besteht darin, die Verteilungsmethode zu bewerten, um die vorhandenen Gefahren und deren Ausmaß zu bestimmen.
Dazu gehören z. B. versehentliches Fallenlassen bei der Handhabung, Fahrzeugvibrationen, Stöße, extreme Temperaturen, Feuchtigkeit und Druckbelastungen.
Dieser Text konzentriert sich auf die Bereiche Stöße und Vibrationen, aber es ist wichtig, dass auch andere Bereiche während des Verpackungsdesigns angemessen berücksichtigt werden. Es wäre schön, jede Verpackung durch die Vertriebsumgebung zu verfolgen und zu beobachten, was tatsächlich mit ihr geschieht. In der Regel müssen wir jedoch einen anderen Ansatz akzeptieren. Die nächstbeste Möglichkeit ist die Verwendung einer Art von Aufzeichnungsgerät zur Überwachung des Pakets und/oder des Fahrzeugs während des Transports. Wenn wir dies oft genug tun, erhalten wir eine Art statistisch gültiger Informationen, die zur Beschreibung dieses speziellen Vertriebskanals verwendet werden können. Die Ereignisse werden sich natürlich von Fahrt zu Fahrt ändern, aber im Allgemeinen haben wir eine Vorstellung davon, was zu erwarten ist.
>Dies ist der beste Ansatz, um Informationen über einen bestimmten Vertriebskanal zu gewinnen. Der wahrscheinlich am weitesten verbreitete Ansatz ist jedoch die Untersuchung verfügbarer veröffentlichter Daten. Die Schwierigkeit dabei ist, dass die Daten in der Regel veraltet sind und ursprünglich nicht in dem Umfeld erhoben wurden, in dem Sie Ihr Paket tatsächlich versenden werden. Im Allgemeinen können sie jedoch die Richtlinien und Faustregeln liefern, die für das Verpackungsdesign erforderlich sind.
>Die Bedeutung dieser Umweltinformationen kann nicht genug betont werden. Diese Informationen werden schließlich Teil der Anforderungen an das Verpackungsdesign, und wenn sie nicht korrekt beschrieben werden, kann es so aussehen, als ob die Verpackung im Vertrieb versagt, obwohl die Designziele erreicht wurden. Darüber hinaus kann es zu einer Überverpackung kommen, wenn die tatsächlichen Inputs niedriger sind als die für das Designziel gewählten.
Schritt 2 - Produktzerbrechlichkeit definieren
So wie das Gewicht des Produkts mit einer Waage gemessen werden kann, kann die Robustheit des Produkts mit dynamischen Eingaben gemessen werden. Mit einer Stoßmaschine wird eine Schadensgrenzkurve erstellt, und mit einem Schwingungssystem werden die Eigenfrequenzen eines Produkts ermittelt.
Schock - Schadensgrenze
Die Schadensgrenzentheorie ist ein Prüfprotokoll, das im technischen Sinne festlegt, welche Stoßeinwirkungen zu einer Beschädigung des Produkts führen und welche nicht. Es gibt zwei Teile eines Stoßes, die Schäden verursachen können: die Beschleunigung und die Geschwindigkeitsänderung. Die Geschwindigkeitsänderung bzw. die Fläche unter dem Beschleunigungsverlauf des Stoßes kann als die in einem Stoß enthaltene Energie betrachtet werden. Je höher die Geschwindigkeitsänderung, desto höher ist der Energiegehalt. Es gibt einen Mindestwert für die Geschwindigkeitsänderung, der erreicht werden muss, bevor das Produkt beschädigt werden kann.
Dieses Niveau wird als kritische Geschwindigkeitsänderung bezeichnet. Unterhalb der kritischen Geschwindigkeitsänderung tritt unabhängig von der Höhe der Eingangsbeschleunigung kein Schaden auf. In diesem Bereich der Schadensgrenze ist nicht genug Energie vorhanden, um das Produkt zu schädigen. Ein Überschreiten der kritischen Geschwindigkeitsänderung bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass ein Schaden entsteht. Wenn die Geschwindigkeitsänderung in einer Weise erfolgt, die dem Produkt eine akzeptable Dosis an Beschleunigung zufügt, kann die Geschwindigkeitsänderung sehr groß sein, ohne Schäden zu verursachen. Wenn jedoch sowohl die kritische Geschwindigkeit als auch die kritische Beschleunigung überschritten werden, tritt ein Schaden auf.
Schritt 3 - Feedback zur Produktverbesserung
Dies ist der Zeitpunkt, an dem man beginnt, das Produkt und die Verpackung als ein Produkt-/Verpackungssystem zu betrachten.
Auf der Grundlage der Ergebnisse der Zerbrechlichkeitstests kann es wünschenswert sein, das Produkt zu verstärken oder robuster zu machen, anstatt jedes einzelne in einer teuren Verpackung zu versenden. Abwägungen zwischen Produktkosten, Produktzuverlässigkeit und Verpackungskosten sollten identifiziert und auf ihre Effektivität hin überprüft werden. Oft ist es möglich, die Zerbrechlichkeit eines Produkts durch geringfügige Modifikationen oder Designänderungen zu erhöhen. Dies kann zu geringfügigen Mehrkosten für jedes Produkt führen, aber wenn die Verpackungsanforderungen deutlich sinken, sinkt der Gesamtpreis des Systems.
>Die Fähigkeit, Produktänderungen durchzusetzen, kann sehr unterschiedlich sein, je nach der Atmosphäre innerhalb eines Unternehmens und der Position der Person, die versucht, dies zu erreichen. In einigen Unternehmen ist diese Art von Feedback an die Produktentwickler ein formeller Schritt bei der Entwicklung aller neuen Produkte. Auf diese Weise kann das Produkt zuverlässiger und qualitativ besser werden, und die Verpackungskosten werden auf ein Minimum reduziert.
>In anderen Situationen, insbesondere wenn die Verpackung von einem externen Lieferanten entwickelt wird, kann es fast unmöglich sein, ein Unternehmen davon zu überzeugen, dass Änderungen am Produkt in seinem eigenen Interesse sind. Dennoch ist es wichtig, diese Ideen zu präsentieren und bei Bedarf die Rolle des Erziehers zu übernehmen. Versuchen Sie, wenn möglich, die Kompromisse zwischen geringfügigen Produktänderungen, Zuverlässigkeit und Reparaturkosten sowie Verpackungskosten zu ermitteln.
Schritt 4 - Bewertung der Leistung des Polstermaterials
Die Leistungsdaten des Materials sollten im Allgemeinen vom Hersteller des Materials erhältlich sein. In bestimmten Fällen kann es jedoch notwendig sein, diese Art von Daten zu ermitteln. Dabei werden sowohl die stoßdämpfenden als auch die schwingungsübertragenden Eigenschaften der Materialien untersucht.
>Es ist zu beachten, dass die mit diesen Methoden gewonnenen Daten nur für das Polstermaterial gelten und nicht unbedingt mit der Reaktion einer kompletten Packung übereinstimmen müssen. Darüber hinaus beeinflussen Probenfläche, Dicke, Belastungsrate und andere Faktoren die tatsächliche Leistung des Materials in einer bestimmten Situation. Das bedeutet, dass die Daten als wissenschaftlicher Anhaltspunkt für das anfängliche Verpackungsdesign verwendet werden können, dass aber möglicherweise noch eine Feinabstimmung erforderlich ist.
Stoßdämpferleistung
Eine Stoßdämpferkurve beschreibt das Material in Bezug auf die Verzögerung, die ein Objekt, das auf das Material fällt, bei verschiedenen statischen Belastungen erfährt. Für jede Kombination aus Materialtyp, Materialdicke und Fallhöhe wird eine Dämpfungskurve erstellt.
Das Prüfverfahren besteht im Wesentlichen darin, eine Platte mit einem bestimmten Gewicht aus einer bekannten Fallhöhe auf ein Kissen mit vorgegebener Auflagefläche und Dicke fallen zu lassen. Die Verzögerung, die die Platte beim Aufprall erfährt, wird von einem Beschleunigungsmesser überwacht und aufgezeichnet. Es werden fünf Stürze aus einer bestimmten Fallhöhe auf eine Probe mit einer bestimmten statischen Belastung durchgeführt.
Der Mittelwert der Verzögerungswerte der letzten vier Stürze ist der Wert, der für die Darstellung der einzelnen Punkte der Kissenkurve verwendet wird. Durch Hinzufügen von Gewichten auf der Platte kann die statische Belastung des Polstermaterials verändert werden. Durch eine Reihe von Tests bei verschiedenen statischen Belastungen werden Daten erzeugt und in Form von Kissenkurven dargestellt (siehe Abbildung 10). Zur Erstellung jeder Kurve werden mindestens fünf statische Belastungen getestet, wobei bei jeder Belastung eine neue Probe verwendet wird
>Schritt 5 - Entwicklung eines gepolsterten Pakets
Der Verpackungsdesigner verfügt nun über alle Informationen, die für einen angemessenen Schutz des Produkts während des Vertriebs erforderlich sind. In Schritt 1 wurden die Arten von Eingaben definiert, die die Verpackung während des Versands erhalten wird.
Schritt 2 bestimmte die Robustheit des Produkts und damit seine Fähigkeit, den Umwelteinflüssen zu widerstehen. Schritt 3 bewertete die Widerstandsfähigkeit, um ein Redesign des Produkts zu ermöglichen. Schritt 4 definierte die Leistungsmerkmale der Verpackungsmaterialien. Nun ist es an der Zeit, diese Informationen zu einem Verpackungsdesign zu kombinieren.
Schock - Verpackungsdesign
Zunächst sind die Dämpfungskurven für die ausgewählten Polstermaterialien zusammenzustellen. Es ist wichtig zu überprüfen, dass die Fallhöhe, bei der die Dämpfungskurven erstellt wurden, mit der in Schritt 1 gewählten Entwurfshöhe übereinstimmt. Als Nächstes wird der in Schritt 2 ermittelte kritische Beschleunigungswert auf jeder der Kissenkurven lokalisiert. Ziehen Sie eine waagerechte Linie durch die Kurven, die durch diesen Punkt verläuft. Jeder Teil der Kurve, der unterhalb der Linie für die kritische Beschleunigung liegt, zeigt den statischen Belastungsbereich an, in dem das Material weniger als die kritische Beschleunigung übertragen sollte (siehe Abbildung 12)
.Schwingungen - Verpackungsdesign
Für die Betrachtung von Schwingungen müssen wir Verstärkungs-/Dämpfungskurven für die ausgewählten Materialien sammeln. Suchen Sie die niedrigste Produkteigenfrequenz auf jeder der Kurven und ziehen Sie eine horizontale Linie durch das Diagramm. Jeder Teil der Linie, der in die Dämpfungszone hineinreicht, gibt den statischen Belastungsbereich an, in dem das Material die Schwingungen bei den Frequenzen dämpfen sollte, bei denen das Produkt am empfindlichsten ist (siehe Abbildung 13).
Sobald die statischen Belastungen ermittelt sind, die einen angemessenen Stoß- und Schwingungsschutz zu bieten scheinen, kann die Auswahl des Materials und der Dicke erfolgen. Die tatsächliche statische Belastung, die für die Verpackung gewählt wird, hängt von mehreren Faktoren ab, jedoch bedeutet eine Auslegung mit der höchstmöglichen statischen Belastung, dass weniger Material verwendet wird. Wenn andere Überlegungen, wie z. B. das Kriechen unter Druck, von Bedeutung sind, kann eine Auslegung mit der niedrigstmöglichen statischen Belastung gerechtfertigt sein. Abbildung 14 zeigt die Methode zur Berechnung der Materialmenge, die um ein Produkt herum verwendet werden muss, um eine gewünschte statische Belastung zu erreichen.
Schritt 6 - Testen des Produkt-/Paketsystems
Nachdem das Verpackungsdesign abgeschlossen ist, wird der Prototyp des Verpackungssystems getestet, um sicherzustellen, dass alle Designziele erreicht wurden.
Schock - Testen des Pakets
Die Verpackung muss in der Lage sein, aus der in SCHRITT 1 festgelegten Fallhöhe zu fallen und weniger als die kritische Beschleunigung auf das Gerät zu übertragen. Ein Beschleunigungsmesser, der an einem starren Teil des Produkts in der Nähe des Schwerpunkts angebracht ist, kann verwendet werden, um die Beschleunigung zu überwachen, die durch das Polstermaterial in das Produkt übertragen wird. Die starre Stelle wird so gewählt, dass die auf das Produkt als Ganzes einwirkende Beschleunigung während des Aufpralls beobachtet und somit direkt mit den Ergebnissen der Stufenbeschleunigungsprüfung verglichen werden kann. Es kann wünschenswert sein, während der Prüfungen weitere Stellen zu überwachen, wie z. B. bestimmte kritische Komponenten, jedoch ist die einzige wirksame Methode zur Bewertung der Verpackungsleistung die Überwachung einer starren Stelle. Die Verpackung selbst verändert nicht direkt die Reaktion des Produkts auf eine bestimmte Einwirkung, aber sie kann die Einwirkung verändern, die schließlich das Produkt erreicht.
>Flache Stürze gelten in der Regel als die schwersten Stürze, die in Bezug auf das auf das Produkt übertragene Beschleunigungsniveau möglich sind. Flache Tropfen bündeln den gesamten Eintrag entlang einer Achse der Einheit, und es geht nur wenig Energie durch Quetschen von Ecken oder Kanten der Verpackung oder durch Drehung der Verpackung verloren. Flache Stürze werden daher verwendet, um die Leistung des Verpackungssystems zu messen.
>Ecken- und Kantenstürze verursachen jedoch oft Schäden an der Struktur des Packstücks, was bei ähnlichen flachen Stürzen nicht der Fall ist. Diese Arten von Stürzen werden oft als Teil einer Testsequenz verwendet, um die Fähigkeit des Pakets zu überprüfen, während des Versands zusammenzuhalten.