3.1.1 Skizzen und packmittelspezifische Zeichnungen erstellen, technische Zeichnungen lesen (Karton und Vollpappe)

Die Machart von Verpackungen ist sehr vielfältig – und der Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt. Neben den Standardlösungen gibt es viele Sonderkonstruktionen. Bei Sonderkonstruktionen brauchen alle Beteiligten auf jeden Fall ein Handmuster. In modernen Fertigungsbetrieben können heute Standardverpackungen problemlos ohne Entwicklung und ohne vorheriges Erstellen von Handmustern in die Produktion gehen, da alle Parameter einer Standardverpackung international festgeschrieben sind.

Sonderkonstruktionen sind dagegen frei entwickelte Verpackungen, die gesondert behandelt werden müssen. Der Kunde möchte in der Regel ein Muster sehen, das vor Produktionsbeginn auch von ihm freigegeben werden muss. Der Sachbearbeiter, der Kalkulator, aber auch der Mitarbeiter in der Produktion benötigt bei Sonderkonstruktionen für seinen Produktionsschritt ein Handmuster, um die Besonderheiten und Vorgaben erkennen zu können.

Im folgenden Kapitel beschäftigen wir uns mit den Grundlagen zur Erstellung und zum Lesen von packmittelspezifischen Zeichnungen.

Die Maßangaben und Definitionen sind international festgelegt und beziehen sich in diesem Kapitel auf Verpackungen aus Karton.


Abb. 111: Vorgabe zur Abstandsmessung. Wir messen von Mitte zu Mitte der Rilllinie auf der Rückseite des offenen flachliegenden Zuschnitts. Unter „Zuschnitt“ versteht man eine ungeklebte flachliegende Faltschachtel.

Gemessen wird von Mitte Rilllinie bis Mitte Rilllinie bzw. Schnittkante. Das Maß Mitte Rilllinie bis Mitte Rilllinie ist auch als Innenmaß zu verstehen.

Ein genaues Messen ist nur von der Rückseite am flachliegenden Zuschnitt möglich. Die Aussage „Rillmaß gleich Innenmaß“ ergibt sich aus der geringen Materialdicke des Faltschachtelkartons. In der Praxis müssen natürlich Zugaben eingerechnet werden, um ein problemloses Konfektionieren zu gewährleisten (Konfektionieren = Aufrichten, Befüllen und Verschließen einer Verpackung).


Abb. 112: Vorgabe zur Abstandsmessung

Die Maße einer Faltschachtel werden immer in der Reihenfolge

A x B x H

angegeben.

„A“ entspricht der „Länge“ des Körpers
„B“ entspricht der „Breite“ des Körpers
„H“ entspricht der „Höhe“ des Körpers

Mit folgenden Beispielen wollen wir die Maßangaben bei verschiedenen Grundkonstruktionen nochmals vertiefen. Grundkonstruktionen sind die Faltschachtel, die Klappdeckelschachtel sowie die Stülpdeckelschachtel.

Faltschachtel
Bei Faltschachteln verläuft das Maß „A“ immer parallel zur Anlenkung (Drehachse) des Deckels. Das andere Maß an der Grundfläche entspricht dem Maß „B“. Das Maß „A“ ist immer parallel zur Anlenkung des Deckels, auch wenn „B“ größer „A“ ist.


Abb. 113: Standard-Faltschachtel. Bei einer Standard-Faltschachtel ist die Öffnung an der kleinsten Fläche des Körpers.


Abb. 114: Klappdeckelschachtel. Bei einer Klappdeckelschachtel ist die Öffnung an der größten Fläche des Körpers.

Auch wenn der Deckel an der kürzeren Seite der Faltschachtel angelenkt ist, wird diese Strecke als „A“ gekennzeichnet. Bei Faltschachteln ohne Deckelverschluss wird das längste Maß an der Grundfläche mit „A“ gekennzeichnet.

Stülpschachtel, Tray
Bei einer Stülpschachtel oder einem Tray steht das Maß „A“ für die längste Seite der Grundfläche. Das Maß „B“ ist das andere Maß an der Grundfläche. Ein Tray kann ein rechteckiger oder U-förmiger Zuschnitt (Tray Zuschnitt) oder jede andere oben offene Konstruktion sein. Die Definition der AxBxH-Maße ändert sich dadurch nicht.
Das Maß „H“ bestimmt die vertikale Strecke zwischen der Grundfläche und der offenen Seite des Körpers.


Abb. 115: Tray – Zuschnitt


Abb. 116: Tray – U-förmiger Zuschnitt


Abb. 117: Stülpschachtel – Deckel


Abb. 118: Tray oder Stülpschachtel – Boden

Eine Stülpschachtel besteht immer aus einem Bodenteil und einem Deckelteil (gestülpt).
Ein Tray steht für sich alleine, mit einem Deckel wird daraus eine Stülpschachtel oder zusammen mit einer Hülse eine Schiebeschachtel. Bei der Definition der A/B/H- Maße einer Schiebeschachtel wird jedes Schachtelteil für sich definiert. Ein Schieber entspricht einer Stülpschachtel oder Tray. Eine Hülse entspricht einer Standard-Faltschachtel.


Abb. 119: Tray


Abb. 120: Stülpschachtel


Abb. 121: Schiebeschachtel

Wir fassen zusammen: Bei Standardschachteln wie Faltschachteln, Stülpschachteln, Trays und Schiebeschachteln gibt es klar definierte Vorgaben zur Bestimmung der A/B/H-Maße.

Bei Sonderkonstruktionen wie Mehreckschachteln, konischen Schachteln oder Mehrstückverpackungen (Sixpack) ist eine Abstimmung über die A/B/H-Maße mit dem Kunden notwendig.

Bevor wir uns der Konstruktion einer Faltschachtel zuwenden, müssen wir uns noch den Einfluss der Faserlaufrichtung (siehe Lernfeld 2) auf die Konstruktion anschauen. Bedingt durch den Produktionsprozess hat Karton eine stabile und eine flexible Seite. Man spricht dabei von der Biegesteifigkeit. Diese muss bei der Konstruktion von Verpackungen berücksichtigt werden. Die Biegesteifigkeit in Faserrichtung kann um ein Vielfaches größer sein als quer zur Faserrichtung. Das Verhältnis kann hier von

2 : 1 bis 5 : 1

reichen. Das bedeutet: Die Biegesteifigkeit quer zur Faserlaufrichtung erreicht im ungünstigsten Fall nur ein Fünftel jener Biegesteifigkeit, die das Material parallel zur Faserlaufrichtung aufweist.

Der Biegesteifigkeitswert des Kartons bestimmt neben der Konstruktionsart und der flächenbezogenen Masse (im Betriebsalltag auch „Grammatur“ genannt) des Materials, wie viel Stauchdruck die Verpackung aushält.


Abb. 122: Biegesteifigkeit eines Kartonbogens


Abb. 123: Stauchdruck auf einen Körper

Wir fassen zusammen: Karton hat parallel und quer zur Faserlaufrichtung unterschiedliche Werte in der Biegesteifigkeit. Parallel zur Faserlaufrichtung ist die Biegesteifigkeit immer geringer. Je nach Anforderung des zu verpackenden Produkts muss dieser Umstand berücksichtigt werden. Ist die Verpackung einem hohen Stapeldruck ausgesetzt, könnte die Faserrichtung danach ausgerichtet werden. Merke: quer zur Faserlaufrichtung hoher Biegesteifigkeitswert – parallel zur Faserlaufrichtung niedrigerer Biegesteifigkeitswert.

Im Folgenden geht es um die Zuschnittsberechnung. Vor dem Konstruieren müssen die A/B/H-Maße der Verpackung ermittelt werden. Über die Zuschnittsberechnung kann dann das offene Maß der Verpackung errechnet werden. Am folgenden Beispiel werden die einzelnen Schritte dazu erläutert. Die Ausarbeitung erfolgt ohne CAD-Unterstützung.

In unserem Fall soll eine Verpackung für einen Taschenrechner mit den Maßen 65,00 mm x 11,00 mm x 128,00 mm konstruiert werden. Als Konstruktion wählen wir in diesem Beispiel eine Faltschachtel mit volldeckenden verklebten Laschen. Zur Bestimmung der A/B/H-Maße müssen zu den Maßen des Produktes noch die technisch notwendigen Zugaben hinzugefügt werden. Nettomaß des Produkts plus technisch bedingte Zugaben ergibt das Rillmaß.

In unserem Beispiel:

Maß A= 65,00 mm + 2,00 mm = 67,00 mm
Maß B = 11,00 mm + 2,00 mm = 13,00 mm
Maß H = 128,00 mm + 2,00 mm = 130,00 mm

Je nach Produkt oder Vorgaben bei der automatisierten Konfektionierung können auch andere Zugaben erforderlich sein. Die hier genannten Maße sind zufällig ausgesucht, um das Verfahren grundsätzlich zu verdeutlichen. Im Regelfall werden den Maßen des Produktes 2 mm Maßzugabe hinzu addiert, damit das Produkt leicht in die Schachtel gleiten kann. Diese Zugaben können im Einzelfall variieren.

ECMA A10.10.03.03.A
Die European Carton Makers Association (ECMA) veröffentlichte den ECMA-Code. Mit diesem lassen sich fast alle Zuschnitte und Faltschachteln beschreiben.

Definition:
A = Gruppe A rechteckig mit Längsnahtklebung
10 = Verschlusssystem volldeckend (Boden)
10 = Verschlusssystem volldeckend (Deckel)
03 = 3. Lasche – zählend von der Klebelasche, ist die zuletzt schließende Lasche (Boden)
03 = 3. Lasche – zählend von der Klebelasche, ist die zuletzt schließende Lasche (Deckel)
A = automatisiertes Aufrichten


Abb. 124: Faltschachtel mit volldeckenden verklebten Laschen

Um das offene Maß zu ermitteln, werden die einzelnen Strecken an der flachliegenden Faltschachtel in „x“ und „y“ Richtung (x/y-Achse) addiert. Hierbei sind auch die Versatzmaße zu berücksichtigen (Versatzmaß = Abstand zwischen Seitenlasche und Decklasche – siehe auch Abb. 125).
Das offene Format wird auch als „L1“ und „L2“ bezeichnet. „L1“ ist identisch mit der „x-Achse“ und „L2“ ist identisch mit der „y-Achse“.


Abb. 125: Skizze offener Zuschnitt. Die Buchstaben in der Ausrechnung stehen für die Flächenbezeichnungen C = Klebelasche, A = Breite, B = Tiefe, H = Höhe, B-x = Breite – Versatz, e = Decklasche, x = Versatz

Beispiel für die Ausrechnung eines offenen Maßes
Siehe auch unser Beispiel auf Seite 141. Zahlen sind zufällig ausgewählt, um die Methode zu verdeutlichen.

e = 11,50   11,00 C
x =   0,50   67,00 A
H = 130,00 X 13,00 B
x = 0,50   67,00 A
e = 11,50   12,50 B-x
    154,00 X 170,50

Nach Addition der einzelnen Strecken in unserer Konstruktion erhalten wir ein offenes Maß von 154,00 mm x 170,50 mm.
Im nächsten Schritt ist nun noch die Faserlaufrichtung unserer Konstruktion zu bestimmen. Für die Kennzeichnung der Faserlaufrichtung gilt folgende Regelung: Jeweils das Formatmaß, das quer zur Laufrichtung der Kartonbahn liegt, wird unterstrichen und damit definiert, ob es sich um eine Schmalbahn oder eine Breitbahn handelt.

Schmalbahn (SB): Laufrichtung parallel zur langen Seite. Der Bogen wurde aus der schmalen Seite der Papierbahn geschnitten.
Breitbahn (BB): Laufrichtung parallel zur kurzen Seite. Der Bogen wurde aus der breiten Seite der Papierbahn geschnitten.
Die folgende Grafik zeigt die Anordnung von Schmalbahnen (SB) und Breitbahnen (BB).


Abb. 126: Schmalbahn/Breitbahn. Erläuterung zum Buchstaben M: Das „M“ markiert das Maß, das in Maschinenrichtung liegt.

Die Faserrichtung kann, wie Abbildung 126 verdeutlicht, auf unterschiedliche Art gekennzeichnet werden. Möglichkeiten sind hier:

<-Faserlauf->
Faserlauf parallel zum Schriftzug und den Pfeilen

Beispiel 70 M x 100
Faserlauf parallel zu 70 M

Beispiel 70 x 100
Faserlauf quer zu 100

M = Maschinenrichtung.

Wir fassen zusammen: Die Faserrichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise gekennzeichnet werden. In der Faltschachtelbranche wird im Bogenformat überwiegend mit „SB“ und „BB“ (Schmal-, Breit- bahn) oder mit der Unterstreichung einer Zahl gekennzeichnet. Beim Einzelnutzen ist die Kennzeichnung mit „<-Faserlauf->“ üblich.


Abb. 127: Längs-/Querfaser

Nachfolgend betrachten wir die Gesichtspunkte, die bei einer Konstruktion für die jeweilige Faserrichtung sprechen. Bei Faltschachteln sind das die Querfaser und die Längsfaser.

Gesichtspunkte, die für eine Querfaser sprechen:

  1. Die flachliegende Faltschachtel lässt sich leichter aufrichten.
  2. Es entstehen formschönere Schachteln – Das heißt: die Wölbung des Schachtelkörpers ist geringer!
  3. Es entstehen so formstabile Schachteln.
  4. Die Gefahr von Schiefklebung ist gering.
  5. Die Störanfälligkeit in der Produktion ist gering.

    Pro Querfaser! Bei hoher Produktionsleistung (Kleben) und hoher Taktzahl bei der automatisierten Konfektionierung ist die Querfaser vorzuziehen.

Gesichtspunkte, die für eine Längsfaser sprechen:

1. hohe Steifigkeit beim Einstecken der Einstecklasche
2. geringe Wölbung der Decklasche,
3. formstabile Schachtel bei hohem Stapeldruck.

Bei Faltschachteln mit einem ungünstigen Seitenverhältnis – B größer A (Deckel an der schmalen Seite der Faltschachtel) kann die Längsfaser von Vorteil sein. Quer oder längs? Trotz der Pros und Kontras: Die Querfaser ist der Favorit bei Standard-Faltschachteln.

Wir fassen zusammen: Die Wahl der Faserlaufrichtung ist abhängig von der Konstruktion und Anforderung an die Verpackung. In den meisten Fällen bietet die Querfaser bei Standard-Faltschachteln größere Vorteile – sie wird daher bevorzugt verwendet.

In diesem Abschnitt befassen wir uns mit dem Erstellen von Handskizzen. Skizzen werden benötigt, wenn Konstruktionen extern digital umgesetzt werden. Skizzen müssen nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Bei einer Skizze sind alle für die Konstruktion wichtigen Details zu vermaßen, die notwendig sind, um die Konstruktion 1:1 nachstellen zu können. Details können in einer Lupe vergrößert dargestellt und vermaßt werden. Maße werden immer in mm angegeben. Doppelvermaßungen sind zu vermeiden. Maßzahlen müssen auf der x-Achse und der y-Achse gleichmäßig ausgerichtet sein. Maß-, Schnitt-, Ritz-, Rill- oder Perforationslinien müssen in unterschiedlichen Linienarten dargestellt werden. Die Angabe der Faserlaufrichtung ist Bestandteil der Skizze. Hier sehen Sie eine beispielhafte Skizze. Die Vermaßung ist beispielhaft und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.


Abb. 128: Handskizze

Eine Handskizze muss alle Details und Linienarten klar kenntlich machen. Nach ECMA wird nur für die Schnittlinie, die Rilllinie und die Perforation eine Linienausführung vorgeschlagen. Perforationslinien können in Punkt oder in mm angegeben werden (1 pt. = 0,3527 mm).

Beispiel für eine Linienausführung:


Abb. 129: Linientypen

Eine 2 : 4 mm Perforation besteht im Wechsel aus 2 mm Brücke und 4 mm Schnitt. In Punkt entspricht das ~ 5,5 : 11 pt (pt = Punkt). Der erste Wert steht für die Brücke, der zweite Wert für den Schnitt. Stanzbrücken werden direkt in der Skizze vermaßt. Sind die Stanzbrücken alle identisch, so genügt ein Hinweis in der Legende.

Wir fassen zusammen: Skizzen werden hauptsächlich für eine digitale Datenübernahme benötigt. Eine lückenlose Vermaßung ist zwingend erforderlich. Linientypen müssen klar gekennzeichnet sein. Bei Perforationslinien muss zusätzlich die Schnitt- und Brückenlänge angegeben werden.

Nun geht es um das Anforderungsprofil für das zu verpackende Produkt. Wir überprüfen, welche Konstruktionsvariante hinsichtlich der Anforderung an das zu verpackende Produkte in Frage kommt. Anregungen zum Einsatz möglicher Konstruktionen können dem ECMA-Katalog entnommen werden. Die Konstruktion und Werkstoffauswahl einer Verpackung wird unter anderem vom Produkt, dem Einsatzgebiet und den gewünschten Funktionen bestimmt. Beispiele:

Rieseldicht

= verklebte Laschen

Produkttrennung

= Zwischenstege

SB-Verpackung

= Originalitätsverschluss

Transport-Verpackung

= hohe Stabilität

Präsentations-Verpackung

= guter Blick auf das Produkt

Lebensmittelecht

= Frischfasermaterial

Nassfest

= hohe Reißfestigkeit

Fettdicht

= rückseitig beschichtet

Tiefkühlgeeignet

= ein- oder beidseitig beschichtet

Verklebte Laschen oder ein Originalverschluss lassen erkennen, ob eine Verpackung schon geöffnet wurde. Dies ist vor allem im Selbstbedienungsbereich sehr wichtig (Verschmutzung/Vollständigkeit).

Größe, Material, Konstruktionsart, geplante Auflage und Art des Vertriebs müssen beim Anforderungsprofil einer Packung berücksichtigt werden. In unserem Beispiel haben wir als Produkt einen Taschenrechner gewählt, für den eine Verpackung entwickelt werden soll. Das Anforderungsprofil einer Verpackung wird hier zusammengestellt nach Kundenwunsch:

Größe des Produkts:

65x11x128mm

Material:

250 g/m2 GD2

Konstruktionsart:

Originalitätsverschluss

Konfektionierung:

aufrichten und befüllen über Automaten

Auflage:

200.000 Stück

Vertrieb:

Kaufhaus SB (Selbstbedienung)

Anhand dieser Anfrage werden wir nun verschiedene Konstruktionen auf ihre Verwendungsmöglichkeit überprüfen:


Abb. 130: Schachteltypen

Entscheidungssituation: Alle genannten Varianten erfüllen die Vorgaben für das Aufrichten und die Befüllung über Automaten. Auswahlkriterien dafür, welcher Schachteltyp zum Einsatz kommt, sind zum Beispiel die Fragen, ob ein Originalitätsverschluss benötigt wird, und ob sich der Schachteltyp wirtschaftlich und damit am Ende auch für den Kunden kostengünstig produzieren lässt. Kriterien sind hier beispielsweise Materialverbrauch und Taktzahl in der Produktion, sowie die Frage, ob teure Spezialmaschinen oder Standardmaschinen benötigt werden.
Welche Variante entspricht den Vorgaben am besten?

Variante A – Originalitätsverschluss, sparsam im Materialverbrauch, schwierig zu öffnen.

Variante B – Einfaches Handling, Konfektionierung über teure Spezialmaschine.

Variante C – Guter Zugriff auf das Produkt, aber geringe Maschinenleistung.

Variante D – Konfektionierung über Standardmaschine bei hoher Taktzahl. Kein Originalitätsverschluss.

Entscheidung: Bei dem vorliegenden Anforderungsprofil kann die Variante „A“ die Vorgaben am besten erfüllen.

Wenn all das geklärt ist, kann die Erstellung eines Handmusters beginnen. Das Handmuster wird wie der Name nahelegt, in Handarbeit hergestellt. Es ist auch im Kundengespräch wichtig, um die Anmutung einer neuen Verpackung erlebbar zu machen.

Zur manuellen Herstellung eines Musters benötigt man:
• Rillbrett
• Falzbein
• Cuttermesser
• Stahllineal
• Maßband
• Reißzirkel oder Zeichenbrett


Abb. 131: Das Rillbrett ist ein Werkzeug für die manuelle Mustererstellung: Dabei handelt es sich um eine Kunststoffplatte mit Nuten in unterschiedlichen Breiten. Je nach Dicke des Kartons muss eine breite oder schmale Nut ausgewählt werden.

Als Vorgabe verwenden wir unsere Zuschnittsberechnung aus Unterkapital 3.1.3. In unserem Beispiel arbeiten wir mit einem Reißzirkel, der Aufriss wird auf der Vorderseite des Kartons erstellt. Bei der Arbeit mit einem Zeichenbrett ist der Ablauf identisch.

Zuschnittsberechnung

e = 11,50

 

11,00 C

x = 0,50

 

67,00 A

H = 130,00

X

13,00 B

x = 0,50

 

67,00 A

e = 11,50

 

12,50 B-x

154,00

X

170,50

Zuerst schneiden wir einen Karton auf das offene Maß aus unserer Zuschnittsberechnung. Danach beginnen wir mit dem Anreißen auf der x-Achse mit der Linie „A“ und lassen das Maß auf der Linie „D“ (Klebelasche) auslaufen. Sollte sich beim letzten Maß eine Differenz ergeben, so ist das für die Funktion nicht relevant.

Auf der y-Achse arbeiten wir von innen nach außen. Zuerst stellen wir über die Linie „1“ die Höhe ein und danach das Versatzmaß „2“ . Sollte sich bei der Linie „2“ (Decklasche) eine Differenz ergeben, so spielt das für die Funktion keine Rolle.


Abb. 132: Muster schneiden

Nach dem Aufzeichnen der Konstruktion muss das Muster ausgeschnitten werden. Dies erfolgt mit einem Cuttermesser oder mit einem entsprechend geformtem Bandstahl. Zum Anfertigen eines Handmusters braucht man ein Cuttermesser, ein Rillbrett und ein Falzbein. Das Schneiden mit dem Cuttermessser sollte in einem Winkel von ca. 40 Grad stattfinden. Die Rillungen (Biegelinien) werden mittels Falzbein und Rillbrett angebracht. Alle Bearbeitungsschritte werden von der Vorderseite des Kartons durchgeführt.

Wichtig! Um unerwünschte Einschnitte in das Material zu vermeiden, sollte man den Schnitt immer von innen nach außen führen (siehe Pfeil Schnittrichtung). Um einen sauberen Schnitt zu bekommen, sollte das Messer in einem Winkel von rund 40 Grad geführt werden.

Die Biegelinien (Rillungen) werden mit Rillbrett und Falzbein in den Karton eingedrückt. Der Karton muss dabei mit dem runden Ende des Falzbeins in die Nut des Rillbretts gedrückt werden. Um ein Aufbrechen der Rillung zu vermeiden, muss das Falzbein unter gleichmäßigem Druck in einem Winkel von ca. 40 Grad über den Karton gezogen werden.


Abb. 133: das Falzbein – ein Werkzeug aus Knochen, Kunststoff, Holz oder Edelstahl

Wir fassen zusammen: Bevor das Muster gefertigt werden kann, muss eine Zuschnittsberechnung erstellt werden. Im nächsten Schritt wird der Karton auf das offene Maß zugeschnitten. Nach dem Aufriss der Kontur mittels Stechzirkel oder Zeichenbrett wird das Muster mit einem Cuttermesser ausgeschnitten (Kontur = Linien für Schnitt, Rillung, Ritzung, Perforation etc.). Danach werden mit dem Falzbein und dem Rillbrett die Rillungen eingeprägt.
Im letzten Arbeitsschritt wird das Muster geklebt und eine Funktionsprüfung durchgeführt.
Erfüllt das Muster alle Anforderungen, so kann es dem Kunden übergeben werden.

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