Beim Siegeln von Verpackungen können nicht-qualitätsgerechte Siegelnähte dadurch entstehen, dass sich Teile des Packguts zwischen den zu fügenden Packmittelbahnen befinden. Im Gegensatz zum konventionellen Wärmekontaktsiegeln besteht beim Ultraschallsiegeln die Möglichkeit, für jeden einzelnen Siegelvorgang Prozessdaten zu erfassen. Aus dem Bereich des Ultraschallschweißens ist bekannt, dass sich anhand dieser Daten der Prozess überwachen und dessen Güte bewerten lässt. Die vorliegende Arbeit untersucht den Informationsgehalt dieser Prozessdaten hinsichtlich störungsbehafteter Siegelnähte und leistet damit einen Beitrag zur Verbesserung der Verpackungsqualität und damit im besten Fall auch zu weniger Lebensmittelverlusten. Es wird dazu zunächst eine Systematisierung von möglichen Störprinzipen beim Siegeln hinsichtlich ihrer physikalischen Wirkprinzipe vorgenommen. Darauf aufbauend konnte ein Versuchsstand und eine Methodik zur Untersuchung der Thematik entwickelt werden. Abschließend wurden ausgewählte Störprinzipe untersucht, wobei sich ein sehr starker Packstoff- und Einfluss der Prozessführung herausstellte. Es konnte ein prinzipieller Zusammenhang zwischen Auswirkung einer Störung auf die Nahtqualität und die Prozessdaten gezeigt werden, welcher sich jedoch auf Basis der erarbeiteten Ergebnisse nicht verallgemeinern lässt.

Das Verschließen besitzt als finaler qualitätsbestimmender Prozess besondere Bedeutung in der Verpackungstechnik. Da nach wie vor Kunststoff der am häufigsten eingesetzte Packstoff in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie ist, sind insbesondere für das stoffschlüssige Fügen polymerer Packstoffe zahlreiche Verfahren etabliert. Alle bekannten Verfahren besitzen jedoch Einschränkungen bei deren Anwendung oder stellen spezifische Anforderungen an den Packstoff wie beispielsweise das Vorhandensein polarer oder elektrisch leitender Schichten im Verbundaufbau. Wissenschaftliche Untersuchungen haben das Ziel, die bestehenden Einschränkungen durch die Schaffung von Prozessverständnis und darauf aufbauender Optimierung der Verfahren und Prozesse zu verringern oder zu beseitigen. Alternativ dazu erscheint es sinnvoll, neue, bisher nicht in der Verarbeitungstechnik eingesetzte Verfahren auf deren Anwendbarkeit für verpackungstechnische Prozesse im Bereich des Fügens hin zu prüfen. Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) ist ein solches interessantes Verfahren, welches bisher als nichtinvasive Methode zur Tumorbehandlung auf Basis von ultraschallinduzierter Gewebeerwärmung und -zerstörung im medizinisch-therapeutischen Bereich eingesetzt wird. Die prinzipielle Eignung des Verfahrens zur Erwärmung von Kunststoffen ist nur in wenigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen beschrieben. Als Fügeverfahren zum Bauteilschweißen von mehreren Millimetern dicken Kunststoffplatten wurde das Prinzip in den 1970er Jahren erprobt. Eine industrielle Nutzung ist jedoch nicht bekannt und der publizierte Stand der Technik ist weit von den Anforderungen des modernen Verarbeitungsmaschinenbaus entfernt. Daraus ergibt sich die Motivation zur Schaffung einer Wissensbasis für dieses Fügeverfahren und die Abschätzung dessen Potential unter verarbeitungstechnischen Maßstäben. Dabei fließen physikalische Grundlagen zur Akustik und Erkenntnisse zu den Wirkzusammenhängen in der Medizin ebenso wie verpackungstechnische Grundlagen ein. Die Ergebnisse der Arbeit stellen die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zum stoffschlüssigen Fügen polymerer Packstoffe mittels hochintensivem fokussierten Ultraschall dar.

This paper presents a new approach for characterizing heat sealing processes in packaging machines, which identifies all appropriate and optimum sealing parameters subject to given quality criteria. The presented approach is distinct from established methods, such as heat seal curves or response surface plots, in three aspects: It provides an easy-to-read chart indicating optimum and appropriate settings of sealing temperature and dwell time, as well as process robustness for each parameter set. The data points of the charts are generated directly from experiments without using any regression model. The design of experiments features a determinate sequence of tests and no iterative loops are necessary. The approach stems from a ‘trade-off’ model of heat sealing and a specific multi-objective optimization method. This trade-off model states that improving seam quality, reducing sealing temperature, reducing dwell time, and increasing process robustness are conflicting objectives. This hypothesis is deduced from a literature review and verified by experiments. The optimization method claims that all optimum sealing parameters are part of the solution of a multi-objective optimization problem, the Pareto-frontier. This hypothesis is elaborated into a design of experiments using the normal-boundary-intersection method, and is verified using a peelable seam and tear seam scenario.

Verpackungen sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie tragen durch ihre Schutzfunktion zum Erhalt der Produktqualität bei, ermöglichen eine effektive Logistik und minimieren die Kosten in der Lieferkette. Der aktuell am weitesten verbreitete Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen (Biokunststoff) ist Polymilchsäure (PLA, englisch polylactic acid).

Karton ist ein aus nachwachsenden Rohstoffen hergestelltes Halbzeug, biologisch abbaubar und mit sehr guter Wiederverwertbarkeit. Damit stellt Karton eine zukunftsträchtige Grundlage für die Herstellung von Verpackungen für die Lebensmittel- und Konsumgüterproduktion dar. Schon heute werden in vielen Verpackungslösungen Kunststoffe durch naturfaserbasierte Halbzeuge ersetzt, um von den genannten Vorteilen zu profitieren. Um die Verbreitung dieses Naturstoffes weiter zu unterstützen, werden intelligente und effektive Herstellungsverfahren benötigt, die eine Massenfertigung von Packmitteln in hoher Qualität ermöglichen. [... aus der Einleitung]

Die Produktion verschiedener Arten von Gütern ist im globalen Kontext gesellschaftlicher Entwicklung fortwährend an die Verfügbarkeit von Ressourcen gebunden und durch diese zunehmend begrenzt. In den bis heute entstandenen Wertschöpfungsketten basiert die verlustarme und effiziente Verteilung von Produkten, Zwischenprodukten, Halbzeugen sowie auch Rohstoffen auf den spezifisch auf die jeweiligen Erfordernisse eingestellten Funktionen ihrer Verpackungen. Als Bindeglied in nahezu allen Teilen der Produktion werden die Verpackung und ihre Herstellung innerhalb des mit Abstand größten Teils ihrer Anwendung, den Konsumgüterverpackungen als Beispiel für die Diskussion von Einsatzpotentialen naturfaserbasierter Materialien verwendet. Die Habilitationsschrift stellt die Ausgangssituation in der weltweiten Konsumgüterproduktion und Ressourcenverfügbarkeit dar und ordnet die Position naturfaserbasierter Packmittel in diese ein. Es werden Technologien zur Formgebung naturfaserbasierter Materialien zu Packmitteln zusammenfassend dargestellt. Die Ziehtechnik wird im Speziellen in Form eines Leitfadens in ihren Wirkmechanismen und Prozessvarianten sowie in Bezug auf ihre technische Umsetzung dargestellt. Es werden Beispiele konkreter Anwendungsmöglichkeiten diskutiert.

Die Produktion verschiedener Arten von Gütern ist im globalen Kontext gesellschaftlicher Entwicklung fortwährend an die Verfügbarkeit von Ressourcen gebunden und durch diese zunehmend begrenzt. In den bis heute entstandenen Wertschöpfungsketten basiert die verlustarme und effiziente Verteilung von Produkten, Zwischenprodukten, Halbzeugen sowie auch Rohstoffen auf den spezifisch auf die jeweiligen Erfordernisse eingestellten Funktionen ihrer Verpackungen. Als Bindeglied in nahezu allen Teilen der Produktion werden die Verpackung und ihre Herstellung innerhalb des mit Abstand größten Teils ihrer Anwendung, den Konsumgüterverpackungen als Beispiel für die Diskussion von Einsatzpotentialen naturfaserbasierter Materialien verwendet. Die Habilitationsschrift stellt die Ausgangssituation in der weltweiten Konsumgüterproduktion und Ressourcenverfügbarkeit dar und ordnet die Position naturfaserbasierter Packmittel in diese ein. Es werden Technologien zur Formgebung naturfaserbasierter Materialien zu Packmitteln zusammenfassend dargestellt. Die Ziehtechnik wird im Speziellen in Form eines Leitfadens in ihren Wirkmechanismen und Prozessvarianten sowie in Bezug auf ihre technische Umsetzung dargestellt. Es werden Beispiele konkreter Anwendungsmöglichkeiten diskutiert.

An LKW-Achsen werden hohe Anforderungen an Sauberkeit und Lackhaftung gestellt. Lackbenetzungsstörende Substanzen (LBS) müssen deshalb vor dem Lackierprozess entfernt werden. Ohne eine inlinefähige 100%-Kontrolle auf LBS können die Qualitätsanforderungen nicht erreicht werden. Am Beispiel einer inlinefähigen Detektion von LBS wird auf die Vorgehensweise bei F&E-Projekten des Fraunhofer IVV eingegangen: Anpassung des Messsystems an den Anwendungsfall, Erprobung der Messung am realen Objekt, Erstellung von Konzepten zur Umsetzung der Mess- und Kontrollaufgabe, Integration des Detektionsmoduls in die Fertigungslinie

Karton ist ein aus nachwachsenden Rohstoffen hergestelltes Halbzeug, biologisch abbaubar und mit sehr guter Wiederverwertbarkeit. Damit stellt Karton eine zukunftsträchtige Grundlage für die Herstellung von Verpackungen für die Lebensmittel- und Konsumgüterproduktion dar. Schon heute werden in vielen Verpackungslösungen Kunststoffe durch naturfaserbasierte Halbzeuge ersetzt, um von den genannten Vorteilen zu profitieren. Um die Verbreitung dieses Naturstoffes weiter zu unterstützen, werden intelligente und effektive Herstellungsverfahren benötigt, die eine Massenfertigung von Packmitteln in hoher Qualität ermöglichen. [... aus der Einleitung]

Foamy viruses (FV) represent a distinct genus in the retrovirus family and separate themselves from the large group of orthoretroviruses by various distinct features in their replication cycle (reviewed in Lindemann & Rethwilm, 2011). In gene therapy retroviruses are commonly used as vectors to deliver genetic information into target cells and also FV has been successfully used for example in a canine genetic disease model (Trobridge et al., 2009). Here we investigated the interactions between the FV capsid-forming protein ‘Gag’ and nucleic acids. We found that prototype FV (PFV) Gag binds various cellular mRNAs, incorporates them into the nascent particle and thereby enables their transfer into the cytosol of target cells. There these mRNAs can serve as template for protein translation. This feature seems uniquely efficient for PFV and we developed it further into a “RNA transfer vector system” allowing efficient transgene mRNA transfer into target cells, as showed in proof-of-principle experiments in vitro and in vivo (Hamann et al., 2014a). In parallel we started investigating the specificity in viral RNA genome packaging (Hamann et al., 2014b). To date little is known how PFV selects its RNA genome over the vast excess of cellular RNAs present in the cytosol. Elevated fundamental knowledge of this mechanism could help to make the “RNA transfer vector system” even more efficient since it would allow enrichment of certain specific “designer-RNAs” in virus particles.