Weißblech – Der Champion der Kreislaufwirtschaft

Auch etwas, das bereits sehr gut ist, kann noch verbessert werden. Weißblech zum Beispiel ist ein Verpackungsmaterial mit sehr guter Umweltbilanz. Es kann nahezu 100 % recycelt werden, und zwar unendlich oft und das ohne Qualitätsverlust. Die Recyclingquote für Weißblech aus privaten Haushalten lag in Deutschland im Jahr 2020 bei 91,4 % – damit ist Weißblech einer der Recycling-Spitzenreiter und Champion der Kreislaufwirtschaft. Mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM) optimieren Ingenieur:innen von thyssenkrupp Rasselstein das Verpackungsmaterial aber weiter.

Ein nachhaltiger Kreislauf

Seit über 210 Jahren wird Weißblech als Verpackungsmaterial eingesetzt. Heute unter anderem für Lebensmittel-, Getränke- und Aerosoldosen. So beliebt ist es nicht nur, weil es so gut zu recyceln ist, sondern weil es auch besonders sicher ist. Das dünne, kaltgewalzte Feinstblech mit Zinn- oder Chrombeschichtung ermöglicht eine sehr lange Haltbarkeit des Produkts und schützt es sicher gegen Licht und Sauerstoff. Und dank seiner inhärenten Materialeigenschaften kann es im Sinne eines geschlossenen Materialkreislaufs immer wieder recycelt werden.

Noch nachhaltiger wird die beliebte Dose übrigens, wenn bluemint® Steel für die Herstellung des Weißblechs eingesetzt wird. thyssenkrupp Rasselstein hat schon heute Weißblech aus CO₂-reduziertem bluemint® Steel im Portfolio. Für bluemint® Steel werden im Prozess der Stahlherstellung alternative Einsatzstoffe verwendet. Dies vermindert vor allem den Einsatz von Kohle für den Reduktionsprozess im Hochofen. Das Ergebnis ist eine Reduzierung der CO₂-Emissionen.

Digitale Simulationen für reale Verbesserungen 

Fast könnte man also denken, dass es bei der guten alten Lebensmitteldose oder der Spraydose nichts mehr zu verbessern gibt. Dr. Manuel Köhl, Leiter der Anwendungstechnik bei thyssenkrupp Rasselstein, hält fest, dass auch ein sehr gutes Produkt niemals fertig entwickelt ist. Beim Weißblech besteht weiterhin großes Potential zur Optimierung des Materialeinsatzes. Allerdings haben schon kleinste Veränderungen des Ausgangsmaterials einen großen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit. Insbesondere müssen Maschinen und Werkzeuge an neue Materialeigenschaften angepasst werden, da nicht absehbar ist, wie sich der Verpackungsstahl unter veränderten Bedingungen – etwa einer verringerten Dicke – verhält.

Ioana Weinand, Rasselstein-Entwicklungsingenieurin, erläutert, wie eine Methode, die bereits in der Automobilbranche eingesetzt wird, dieses Problem lösen kann. Die Finite Elemente Methode (FEM) bezeichnet ein Verfahren, das mittels virtueller Analyse von Umform- und Stabilitätsprozessen die Produktentwicklung und -optimierung deutlich beschleunigt. Die Optimierungen können also digital und virtuell als Simulation durchgeführt werden.

Der konkrete Vorteil: Es werden Zeit und Ressourcen gespart, weil nicht mehr mit “Trial-and-Error”-Methode Verpackungsdummies entwickelt, produziert und ausprobiert werden müssen. Das ist ein maßgeblicher Fortschritt, mussten doch in früheren Tagen dutzendweise, teilweise sogar hundertfach reale Musterdosen gefertigt werden, um neue Konzepte auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. Tests, die klären, ob sich Ideen zur Materialreduktion einer Verpackung umsetzen lassen, lassen sich nun also völlig digitalisieren.

Ein Blick in die Zukunft

Dr. Manuel Köhl ist sich sicher: “Schon bald wird die FEM nicht mehr wegzudenken sein.” Dass ihre Bedeutung steigt, liegt auch an den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten. Schon heute lässt sich die virtuelle Methode auf alle Dosentypen und -komponenten anwenden. Das schließt auch Aerosoldosendeckel und -böden sowie Nockendrehverschlüsse oder Kronkorken mit ein. Fabian Knieps, Doktorand in der Entwicklung in Rasselstein, sieht hier zusätzliche Chancen für die Industrie: „FEM macht die Umsetzung ganz neuer Produktideen möglich und fördert somit Innovationen in der Verpackungsbranche. Hersteller können sich mehr trauen und kreativere Lösungen erdenken.“ Die Finite Elemente Methode wird also in Zukunft die Effizienz der Produktentwicklung maßgeblich verbessern und für nachhaltigere Verpackungslösungen sorgen.