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„Intelligenter Minimalismus“ für mehr Nachhaltigkeit im Verpackungsdruck

 

Fachartikel

2:0 für die Nachhaltigkeit!

Wie kann die Verpackung nachhaltiger werden? Das ist sicher eine für unsere Branche sehr relevante Frage, aber für die meisten von uns Einzelpersonen oder Firmen vielleicht dann doch eine Nummer zu groß. Wenden wir uns also in diesem Beitrag lieber der Frage zu, was ich selbst als Mitarbeiter eines Packmittelherstellers für die Nachhaltigkeit der Produkte meines Kunden beitragen kann (?). Der Autor schlägt dazu eine Strategie des „intelligenten Minimalismus“ im Verpackungsdruck vor, wofür Ihr Fachverband DFTA mehrere, mindestens aber zwei konkrete Meilensteine beisteuern kann. Intelligente Herangehensweisen sparen Ressourcen und Geld!

Die DFTA-Vorschläge für intelligenten Minimalismus beziehen sich natürlich nicht nur auf zwei Aspekte, sondern auf diese zahlreichen: die gedruckten Farbflächen, das Drucken mit fester Farbpalette, die Passgenauigkeit, Druckkontrollstreifen, die Proofs, den ominösen Verpackungsdruck-Standard, die Bildraster, die Farbmessung und deren -spezifikation, die Messgeräteeinstellungen, die Farbtoleranzen und Teile der Druckformherstellung (Relieftiefe). Diese Aspekte – darin sind übrigens zwei konkrete Patente des Fachverbands DFTA „verbaut“ – sollen im Folgenden kurz andiskutiert werden. Der Autor steht für Erläuterungen und Diskussionen aber selbstverständlich gerne zur Verfügung. 

Farbflächen und Farbsättigung

Bei den allerseits üblichen Sonderfarben, die wir einsetzen, um Markenfarben und dergleichen möglichst genau und oft auch sehr farbintensiv drucken zu können, aber zuweilen auch bei den Prozessfarben CMYK, kann es zu Übersättigung im Druck kommen. Vereinfacht ausgedrückt verstehen wir darunter, dass ein gewünschter Farbton mit einer übergroßen Menge an Pigmenten erreicht wird. Übergroß ist die Menge an Pigmenten dann, wenn man den gleichen Farbton auch mit weniger Pigmentmenge hätte erreichen können. Abbildung 1 illustriert das in stark vereinfachter Form.

Abbildung 1: korrekte vs. übersättigte Druckfarbe (Grafik in Anlehnung an Ludwig Gall)

Beide Farbrezepte können den gleichen Farbort erreichen, bei Farbrezept A ist dafür aber eine „übersättigte Fahrweise“ notwendig, bei der deutlich mehr Gesamtmenge an Pigment notwendig ist. Letzteres kostet unnötig Ressourcen und Geld.

Drucken mit fester/erweiterter Farbpalette, „4C“, „7C“, ECG

Kaum haben wir im vorherigen Abschnitt unsere gedruckten Sonderfarben optimiert, schon stellen wir Sie hiermit ein Stück weit infrage. Das Drucken mit einer festen und/oder erweiterten Farbpalette wird aktuell in unserer Branche heiß diskutiert. Ich möchte dies hier wohl gemerkt nicht promoten, fordere jedoch zur Auseinandersetzung mit diesem Thema auf. Das Potenzial zur Einsparung von Ressourcen hat das Drucken mit fester Farbpalette prinzipiell durchaus in sich, jedoch müssen hier einige Rahmenbedingungen berücksichtigt werden und günstig zusammenkommen, sonst kann der „Schuss auch schnell nach hinten losgehen“.

Kaum ein anderes Fachthema bietet so viele „Dipole“ aus Pro und Contra wie dieses. Umfassend hierauf einzugehen ist im Rahmen dieser Ausführungen nicht möglich. Exemplarisch hervorgehoben werden soll jedoch einer der wichtigen diesbezüglichen Aspekte, nämlich die Passgenauigkeit.

Wo bei Einsatz einer Sonderfarbe beispielsweise eine kleine Schrift oder feine Linie noch monochrom gedruckt werden konnte, da wird diese beim Einsatz fester Farbpaletten nahezu zwangsläufig aus mehreren Teildruckfarben zusammengesetzt werden müssen. Sofort stellt sich dabei das Thema der Passgenauigkeit, insbesondere dann, wenn vom heutigen 4C+ auf 7C umgestellt werden soll. Denn nun sind nicht mehr vier, sondern gleich sieben Teildruckfarben Passer-kritisch!

Summa summarum: mit dieser Technik kann in der Tat in Form von Rüstzeiten, Energie, Abfall oder Lagerhaltung ein ökologischer Fortschritt erzielt und Kosten gespart werden, aber gerade hier ist ausgesprochen viel der besagten Intelligenz beim Minimalismus gefragt! Deswegen hat ihr Fachverband DFTA dazu auch kürzlich eine entsprechende Arbeitsgruppe „Multicolor“ gegründet, die dieses facettenreiche Thema neutral, aber von allen Seiten, beleuchten wird.

Verlässliche Meßfelder in einem Druckkontrollstreifen

Industrielles Produzieren geht Hand in Hand mit Messungen der Ergebnisse. Dazu braucht unsere Industrie verlässliche Messpunkte. Typische Designs unserer Kunden haben sowas normalerweise nicht, weswegen wir die entsprechenden Meßfelder – manchmal solo, manchmal auch als kompletter Druckkontrollstreifen – dem Motiv beifügen.

Intelligenz drückt sich in diesem Fall darin aus, diese Messfelder geschickt in das Druckmotiv einzufügen, sodass der separate Druckkontrollstreifen nicht mehr zusätzlich nebendran platziert und dann am Bedruckstoff abgeschnitten werden muss. Das sowas funktionieren kann, das haben inzwischen zahlreiche Druckmotive realer Verpackungen bewiesen. Auch hier gilt also, bitte den Minimalismus nicht übertreiben, sondern stattdessen Intelligenz walten lassen. Schlussendlich wird sich das durch bessere Prozesskontrolle, verringerte Rüstzeiten und minimierte Abfallmengen positiv bemerkbar machen.

Hardcopy-Proofs

So sehr ich den Rest dieses Artikels als Kollektion von Tipps und Denkanstößen zum Minimalismus verstanden wissen möchte, hier kommt ausnahmsweise mal eine Warnung! Bitte widerstehen Sie dem Sparsamkeitsgedanken dann, wenn er Sie dahin führen sollte, gegenständliche Proofs gegen virtuelle Varianten eintauschen (sogenanntes Softproofing) oder gar das Produzieren rein nach Messwerten („Drucken nach Zahlen“) betreiben zu wollen. Der Autor kann inzwischen von einer ganzen Reihe von „Fails“ berichten, die denen passiert sind, die sowas allzu blauäugig versucht haben. Meine Folgerung aus alledem lautet: behalten Sie die physische Vorlage als (verbindliches) Muster für die farbliche Anmutung des Drucks unbedingt bei! Meiner Meinung nach ist der „Hardcopy-Proof“ noch immer durch nichts zu ersetzen!

Steht das aber nicht im Widerspruch zum vorherigen Abschnitt über die verlässlichen Meßfelder, die ja scheinbar das Drucken nach Zahlen ermöglichen sollen/können? Nein, keineswegs! Letztlich müssen wir unsere Ergebnisse durchaus mit Messungen kontrollieren (können), aber zumal wir zu den Farbmesswerten keinen natürlichen Bezug haben (ein Farbmesswert ist als Wertetrippel zunächst einmal genauso „gut“ oder „schlecht“ wie ein anderes Wertetrippel) zeigt uns der visuelle Vergleich sofort, ob wir beim Messen nicht vielleicht falsche Geräteeinstellungen gewählt haben.

Ironischerweise ist hier der visuelle Vergleich tatsächlich dem schieren Vergleich von (Farbmaß-) Zahlen noch immer weit überlegen. In diesem Schlepptau kommt dann natürlich zwangsläufig auch die Botschaft mit, dass wir auf fach- und farbkundige Bediener an den Druckmaschinen noch lange nicht verzichten können. Achten Sie also gut auf ihr kompetentes Personal!

Der Verpackungsdruck-Prozessstandard

Gibt es ihn? Kann es ihn überhaupt geben? Lassen Sie uns das bitte etwas näher beleuchten.

Für den Laien mag das in der Tat DIE Handhabe für zugleich verlässliche Produktion und maximale Ressourcenersparnis sein. Selbst gestandene Fachleute haben sich im Laufe der Jahre in diese Denkfalle hineinziehen lassen. Aber es gibt heute keinen funktionellen Prozessstandard für den Verpackungsdruck, nicht einmal für einzelne Verfahren hieraus! Und da nützt es auch nichts, einen existierenden Prozessstandard aus dem (Akzidenz-) Bogenoffsetdruck heranzuziehen (oder/und, wie geschehen, zu adaptieren) und unsere Verpackungsbranche ohne Ansehen weiterer Details „über diesen Kamm scheren“ zu wollen!

Ein Fachartikel, der dieses Thema zuletzt aufgegriffen hat, wirft allerdings auch noch eine andere Sichtweise auf (siehe [1]). Zu Recht wird hier argumentiert, dass die durchaus bereits existierenden Onlineplattformen für Verpackungen selbstverständlich nur über Druckstandards funktionieren und man das dann auch im Flexodruck praktizieren sollte. Die reale Situation in den Flexodruckereien wird hier in der Tat sehr gut beschrieben: „Teilweise müssen Druckereien Prozessfarben wechseln, weil der eine Kunde ein kaltes und der andere Kunde ein warmes Gelb haben will.“ 

Nach inzwischen mehreren Jahren der Beschäftigung mit diesem Thema hat sich eine Arbeitshypothese bei mir als absolut standhaft erwiesen, nämlich die, dass eine Branchenstandardisierung im Verpackungsdruck (und damit auch sämtlichen darin vertretenen Druckverfahren) NICHT wie im Bogenoffsetdruck über die Festlegung von zu erzielenden Farbtönen der Prozessfarben plus deren Druckkennlinien gelingen kann! Das hätte nahezu katastrophale Konsequenzen für alle Verpackungsdrucker! 

Leider legt der besagte Artikel nahe, den beschriebenen Wechsel der Prozessfarben „einfach“ abwenden zu sollen und stattdessen mit festen Prozess-Farborten zu arbeiten – ggf. auch mit 7C. Gerade das aber funktioniert im Verpackungsdruck mit den zahlreichen unterschiedlichen Substraten eben nicht ohne Manipulation der Prozessfarben, was zuweilen einem Wechsel gleichkommt. Genau da liegt also das Problem, und nicht - wie in diesem Artikel nahegelegt - die Lösung! Deswegen lege ich stattdessen hier nahe, sich mit dem DFTA Konzept für einen Verpackungsdruck-Prozessstandard näher zu befassen. Aus Platzgründen können wir das leider hier jedoch nicht tun.

Die Bildrasterung

Rasterungen werden in allen Druckverfahren verwendet, um Halbtöne darzustellen bzw. zu simulieren. Das soll natürlich möglichst so geschehen, dass man die Raster-Bildpunkte als Betrachter nicht als störend empfindet bzw. sie möglichst gar nicht wahrnehmen kann. Und genau hier setzt ein wesentlicher Teil des vorgeschlagenen intelligenten Minimalismus an!

Maß der Dinge ist in diesem Fall das Sehvermögen des Betrachters. Dieses jedoch verändert sich nicht einfach so, nur weil verbesserte drucktechnische Möglichkeiten verfügbar sind. Mit dem Erreichen der menschlichen Wahrnehmungsschwelle hätte man also aufhören können, die Feinheit dieser Rasterstrukturen immer weiter in die Höhe zu treiben. Aber im Zuge unseres ständigen Qualitätswettbewerbs haben wir Drucktechniker scheinbar den bedingten Reflex entwickelt, „je höher die Rasterfeinheiten desto besser“. Die menschliche Wahrnehmungsschwelle wird infolgedessen seit geschätzt einem Jahrzehnt sehr häufig überschritten, zuweilen sogar massiv übertroffen.

Für sich alleine wäre das nun nicht bedenklich, jedoch sind Übertreibungen dieser Art fast schon selbstverständlicherweise nicht Ressourcen- und kostenneutral! Mehr Aufwand kostet nun einmal schier automatisch mehr Zeit, Ressourcen und Geld. Kaum eine Verschwendung ist aber so einfach zu beheben wie diese. Richten wir uns einfach zukünftig etwas akribischer nach dem menschlichen Sehvermögen und reduzieren die Feinheiten der Bildraster demgemäß auf ein nur geringfügig über der Wahrnehmungsschwelle liegendes Maß. Ein wirklich intelligenter Minimalismus! Übrigens, die diesbezügliche Expertise des DFTA Teams wird durch ein entsprechendes Patent bestätigt.

Farbmessung - JA! Aber bitte richtig!

Selten war eine (vermeintliche) Sicherheit so trügerisch wie hier! Man kaufe sich ein qualitativ hochwertiges Farbmessgerät und erwerbe damit die Garantie, Farbe verlässlich messen zu können, so der entsprechende Irrglaube. Wohlgemerkt möchte ich die hohe Qualität der entsprechenden Farbmessgeräte überhaupt nicht infrage stellen! Vielmehr geht es mir darum, die Anwender zu ermuntern, über die Richtigkeit der Anwendung und die Einstellungen der Messgeräte gründlich nachzudenken. Dass ein Messgerät entsprechende Messwerte anzeigt heißt nämlich noch lange nicht, dass diese auch wirklich verlässlich mit der gewählten Messstelle zu tun haben. Unsere Abbildung illustriert das sehr eindringlich.

Abbildung 4: Visualisierte Farbmessungen auf metallisiertem Substrat (oben 45°/0°-Geometrie, unten d/8°-Geometrie)

In dem hier dargestellten Experiment habe ich den Druck auf einem metallisierten Substrat simuliert. Gemessen mit zwei Farbmessgeräten unterschiedlicher Gerätegeometrie kamen dabei riesige „Wahrnehmungsunterschiede“ zum Vorschein. Während das d/8°-Gerät die gedruckten Farben relativ gut erkennen konnte, hat das 45°/0°-Messgerät infolge des unpassenden Strahlenweges sozusagen quasi nur Schwarz erkannt.

Zwar wird es in der Praxis nur bei solch extremen Bedingungen (Bedruckstoff ist quasi wie ein Spiegel) zu solchen unzureichenden Ergebnissen kommen wir hier mit dem 45°/0°-Messgerät, deren Fehlerhaftigkeit offensichtlich ist, aber kann es dann bei schwächeren Spiegelglanz des Bedruckstoffes nicht auch zu kleineren Fehlern kommen, die wir nicht gleich bemerken? Ich warne jedenfalls vor allzu viel Gutgläubigkeit hinsichtlich solch komplexer Messungen, zumal dann auch noch die zahlreichen Einstellungsmöglichkeiten für die Messgeräte zusätzliche Unsicherheiten mit sich bringen. Hier also ein weiterer Aspekt, der besonders die „Intelligenz“ in unserem intelligenten Minimalismus fordert. Machen Sie sich gründlich kundig, bevor sie dieses Glatteis betreten!

Farbtoleranzen richtig verwenden!

Wenn es einen Anstoßgeber dafür gibt, von intelligentem Minimalismus zu sprechen, dann ist das die Anwendung von Farbtoleranzen. Kluge Verwendung kann hier besonders effektiv sein und durch Vermeidung von Ressourcenverschwendung, Abfällen und Arbeitszeiten den ökologischen und wirtschaftlichen Unterschied machen.

Was sich hierhinter verbirgt lässt sich am besten durch das Beispiel der „üblichen Verdächtigen“ erklären. Für wichtige Buntfarben, die bei der Verpackungsherstellung sehr exakt getroffen werden sollen, gibt es typischerweise recht genaue Vorgaben. Ich favorisiere hier physische Farbmuster (siehe auch oben beim Proofing), aber dieser Abschnitt handelt nicht von der Kommunikation der gewünschten Ziel-Farbe, sondern von der Handhabung unvermeidbarer Abweichungen.

Für die Massenfertigung unserer Verpackung müssen Produktionstoleranzen erlaubt sein, das ist hinlänglich bekannt. Bei der mehr oder weniger intelligenten Bemessung dieser Toleranzen scheidet sich aber die Spreu vom Weizen. Die besagten „üblichen Verdächtigen“ werden, solange wie farbliche Unterschiede zwischen Produktion und Referenz erkennbar sind, die Toleranzvorgaben immer weiter verkleinern. Am Ende landet man dann bei ziemlich unrealistischen Toleranzfenstern (Delta-E kleiner 1!), für deren Einhaltung die Druckerei nicht nur immens viel Mühe beim Produktionsstart aufwenden, sondern auch noch jede Menge „fehlerhaftes“ Material nach der Prüfung ausschleusen muss und somit Abfall erzeugt. Das kostet einerseits unnötige Ressourcen, wird andererseits aber im Nachgang auch Auswirkungen auf den Produktpreis haben müssen, denn erhöhte Abfallmengen muss die Druckerei früher oder später mit in die Kosten-Kalkulation einbeziehen.

Diese fortgesetzte Toleranzfenster-Verengung mag bei „eindimensionalen“ Spezifikationen auch tatsächlich plausibel sein (beispielsweise bei mechanischen Spezifikationen an Maschinen), für die dreidimensionale Natur von Farbwahrnehmungen und deren Toleranzen ist das aber genau die nicht-intelligente Herangehensweise! Intelligent wäre hier vielmehr, auf die Eigenheiten der menschlichen Farbwahrnehmung insofern einzugehen, als man sozusagen die kritische Dimension der Farbe besonders beachtet, dafür dann die zwei anderen - Farbe ist ein dreidimensionales Phänomen -weniger kritischen Dimensionen toleranter handhaben kann. Unsere entsprechende Abbildung versucht das mittels der dargestellten Sechsecke mit je sieben Flächen zu illustrieren. Bitte beachten Sie aber auch, dass es hier noch immer ein paar verschiedene Wege gibt, dies auszuführen, die allerdings hier aus Platzgründen nicht einzeln erläutert werden können.

Flexodruck: an den Druckformen sparen und trotzdem besser drucken?

Abschließend darf es hier noch mal speziell und Flexodruck-lastig werden. Anstoßgeber hierfür ist ein sehr zeitgemäßer Fachartikel über die Untersuchung des drucktechnischen Verhaltens von (Fotopolymer-) Flexodruckplatten mit unterschiedlich flachem Relief [2]. Richtig, hierin steckt tatsächlich für die breite Masse noch einiges an Einsparpotenzial.

Fotopolymere Flexodruckplatten mit einem flacheren Druckrelief auszustatten bringt in der Tat nicht nur signifikante Vorteile rund um den Ressourcenverbrauch in der Herstellung, sondern kann auch das Druckverhalten verbessern und somit Abfälle vermeiden helfen. Diesbezüglich stimme ich dem Autor voll und ganz zu! Den Leser möchte ich auffordern, dies für sich selbst gründlich zu prüfen. Aber nicht nur die Fotopolymere sind hier die potentiellen Sparkandidaten, die Laser-gravierten Elastomere sind es ebenfalls. Bei dieser Technik muss das Relief mittels Laser herbeigeführt werden, wobei quasi jeder Mikrometer, die der Laser weniger tief in das Material eindringen muss, eine direkte positive Wirkung auf die Produktivität und den Energieverbrauch hat.

Darüber hinaus kann ich dem Autor darin zustimmen, dass meistens sehr viel flachere Reliefs drucktechnisch möglich sind, als man heute annimmt. Das ist aber keine neue Erkenntnis. Wir von der DFTA haben dies schon vor mehr als einem Jahrzehnt eingehend untersucht und letztlich auf eine spezielle Ausprägung hiervon, bekannt geworden unter dem Namen DFTA Planoflex, sogar ein Patent erhalten. Relieftiefen unter 200 µm (teilweise auch darüber) werden von diesem Patent praktisch abgedeckt und sind somit gewissermaßen für die DFTA Mitglieder „reserviert“.

Bei all der Zustimmung zu dem Artikel darf vielleicht auch folgende kritische Anmerkung getroffen werden. In unserem Planoflex-Patent haben wir absichtlich die Herstellung sehr flacher Relieftiefen nicht mittels verlängerter Rückseitenbelichtung beschrieben und abgedeckt, denn da kann es zu den im genannten Fachartikel beschriebenen unerwünscht druckenden Nicht-Bildpartien kommen. Unsere Technik benutzt hier vielmehr spezifische Mikrostrukturen, die eine wesentlich genauere Einhaltung der gewünschten Relieftiefe über große Druckplattenflächen bei gleichzeitig vereinfachter Verarbeitung zulassen. Damit kann man dann die mit 0,2 mm angegebenen Sicherheitsreserven für die Relieftiefe noch weiter absenken und abermals genauer fertigen.

Fazit

Mittels des hier beschriebenen intelligenten Minimalismus kann die Verpackungsdruckerei, insbesondere im Bereich Flexodruck, ihren ökologischen Fußabdruck quasi sofort verbessern und dabei sogar noch die Kosten optimieren. Ihr Fachverband DFTA steuert dazu nicht nur die genannten Denkanstöße und fachlichen Informationen bei, wir haben auch zwei der genannten Maßnahmen durch Patente für die DFTA Mitglieder geschützt. Also: 2:0 für die Nachhaltigkeit! Für Rückfragen steht das Team des DFTA Technologiezentrums gerne zur Verfügung.

 

 

Stuttgart, Mai 2023

 

Prof. Dr. Martin Dreher

Wissenschaftlicher Leiter DFTA-Technologiezentrum und DFTA Academy

 

Quellen:

[1] Jan-Peter Homann, „Online-Plattformen für den Druck flexibler Verpackungen“, Flexo+Tief-Druck 3-2023

[2] Dr. Dieter Niederstadt, „Reduzierung des ökologischen Fussabdrucks bei der Herstellung von Flexodruckplatten“, Etiketten-Labels 2-2023

 

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