Angussfreie Herstellung von Kaffeekapseln aus Holzverbundwerkstoff

Die rezemo GmbH stellt in Waiblingen aus einem Holzverbundwerkstoff Kaffeekapseln her. Das verwendete Material, auch Wood-Plastic-Composite (WPC) genannt, besteht aus biobasiertem PLA-Kunststoff und Holzspänen aus der regionalen Holzverarbeitung. Der Holzverbundwerkstoff wird in einem Spritzgussverfahren in die Form der Kaffeekapseln gebracht und daraufhin als Verpackungsprodukt verkauft.

Im Spritzgussverfahren der Kapselkörper entstehen werkzeugbedingte Materialverluste. Diese als Anguss bezeichneten Materialverluste betragen etwa 25 Prozent des Materialeinsatzes. Die Eliminierung dieser Verluste ist sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus ökologischen Gründen sinnvoll, da die Verminderung des Materialeinsatzes nicht nur Rohstoffe schont, sondern auch die mit der Verarbeitung ungenutzter Materialien einhergehenden Emissionen einspart.

Durch ein neues Werkzeugkonzept sollten die Angussverluste bei der Herstellung der Kapseln vermieden werden. Da ein gewöhnliches Heißkanalwerkzeug, welches üblicherweise zur Einsparung von Angussausschuss verhilft, nicht mit dem Holzverbundwerkstoff kompatibel war, sollte ein neues Werkzeugkonzept entwickelt und installiert werden, welches auf Zuführkanäle verzichtet. Anstatt wie zuvor über Zuführkanäle vier Kapseln je Schuss herzustellen, soll nun nur noch eine Kapsel je Schuss hergestellt werden. Durch die deutliche Verkürzung der Zykluszeit und die zweibahnige Produktionslinie sollte dieselbe Kapazität bei höherer Flexibilität erreicht werden.

Der initialen Idee folgten die Entwicklung eines Werkzeugkonzepts, die Konstruktion und die Anfertigung der Teile. Testläufe, in welchen erste Muster herstellt wurden, dienten der Findung und Anpassung der Produktionsparameter und der Sicherstellung einer reibungslosen Funktionalität. Nach erfolgreichen Testläufen erfolgte die Inbetriebnahme der neuen Werkzeuge und die Serienproduktion der Kaffeekapseln.

Wie geplant konnte mithilfe der Einkavität-Werkzeuge der Anguss und die damit verbundenen Materialverluste eliminiert werden. Die reduzierten Produktionskapazitäten konnten durch eine zweite Produktionslinie überkompensiert werden. Durch die Vermeidung der Angüsse konnte der Materialverbrauch um 25 Prozent und der Energie-verbrauch um 70 Prozent reduziert werden. Daraus resultiert eine Verminderung des CO2-Fußabdrucks der Kaffeekapsel um etwa 50 Prozent. Die angepeilte finanzielle Einsparung liegt in der Größenordnung von über einem Cent je Stück und 28 Prozent der Produktionskosten.

Während des Projekts kam es bei der Auftragsabwicklung bestellter Komponenten und Maschinen zu langen Lieferzeiten, was auf gewöhnlich hohe Auslastungen im Anlagen- und Maschinenbau zurückzuführen ist. Diese Umstände haben das Projekt im vorgegebenen engen Zeitfenster entsprechend ausgebremst.

Die rezemo GmbH wurde 2016 als Start-up gegründet und ist als Unternehmen in der Verpackungsbranche tätig. Als Kernprodukt werden aus einem Holzverbundwerkstoff – eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen fossilen Kunststoffen – Kaffeekapseln produziert und weiterentwickelt. Das bestehende Produktportfolio umfasst mittlerweile fünf verschiedene Kaffee-Editionen, die als Eigenmarke vertrieben wer-den. Als besonders absatzstark hat sich, neben dem Direktvertrieb der Kaffeekapseln an Endkunden, der B2B-Vertrieb an gehobene Hotels erwiesen. Weiterhin werden die unbefüllten Kapseln EU-weit an Röstereien als „White Label“-Produkte vertrieben. Die Anwendung des Holzverbundstoffs ist dabei nicht nur auf die Kapseln begrenzt, sondern hält noch viele andere potenzielle Anwendungsfälle parat.