OCTinline erkennt Siegelnahtdefekte in Folienverpackungen in Echtzeit

Am 3. August 2026 wurde ein Forschungsergebnis des Projekts OCTinline vorgestellt, das die Qualitätssicherung bei Folienverpackungen verändern könnte. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS haben ein optisches Prüfsystem entwickelt, das Siegelnähte während des laufenden Verpackungsprozesses untersucht. Die Prüfung erfolgt zerstörungsfrei, kontinuierlich und mit einer Auflösung bis in den Mikrometerbereich.

Nach Angaben des Fraunhofer IKTS erkennt das System verschiedene Poren und andere Fehlstellen bis zu einer Größe von acht Mikrometern. Gleichzeitig kann die Folie mit bis zu 25 Metern pro Minute durch die Verpackungsmaschine laufen. Seit Juli 2026 wird ein Demonstrator beim Projektpartner Kallfass Verpackungsmaschinen GmbH in Nürtingen eingesetzt und potenziellen Kunden vorgestellt.

Warum die Siegelnaht für Folienverpackungen entscheidend ist

Die Siegelnaht ist eine der sicherheitskritischsten Stellen einer flexiblen Verpackung. Sie muss das verpackte Produkt zuverlässig schützen, darf keine Leckagen aufweisen und sollte je nach Anwendung auch gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff oder andere äußere Einflüsse abdichten. Das gilt besonders für Lebensmittel, medizinische Produkte, pharmazeutische Erzeugnisse und technische Produkte.

Fehler können entstehen, wenn Temperatur, Druck oder Siegelzeit nicht optimal auf das eingesetzte Folienmaterial abgestimmt sind. Auch Luftblasen, Falten, Verunreinigungen, Materialschwankungen oder ein verschlissenes Siegelwerkzeug können die Nahtqualität beeinträchtigen. Das Fraunhofer IVV nennt diese Einflussfaktoren als zentrale Herausforderungen beim Wärmekontaktsiegeln.

In der Praxis werden Siegelnähte häufig mit Stichprobenverfahren geprüft. Dazu zählen beispielsweise Prüfungen auf Dichtheit oder mechanische Belastbarkeit. Solche Verfahren können aussagekräftig sein, sind jedoch oftmals zerstörend oder nur für einzelne Verpackungen geeignet. Eine lückenlose Kontrolle jeder produzierten Verpackung ist mit ihnen nur eingeschränkt möglich.

Wie OCTinline mit optischer Kohärenztomographie arbeitet

OCT steht für optische Kohärenztomographie. Das bildgebende Verfahren arbeitet mit nahinfrarotem Licht. Ein Teil des Lichts dringt in das Material ein, wird an unterschiedlichen Strukturen reflektiert und anschließend vom System ausgewertet. Aus den reflektierten Signalen entstehen dreidimensionale Bilder der inneren Struktur.

Der entscheidende Vorteil liegt darin, dass nicht nur die sichtbare Oberfläche betrachtet wird. Auch innere Unregelmäßigkeiten, Lufteinschlüsse und unvollständig verbundene Bereiche können sichtbar werden, ohne die Verpackung oder das darin enthaltene Produkt zu beschädigen. Das Fraunhofer IKTS beschreibt OCT deshalb als Verfahren, mit dem sich Materialstrukturen unterhalb der Oberfläche dreidimensional untersuchen lassen.

Im Projekt OCTinline wurde die Technologie direkt in den Siegelprozess einer Verpackungsmaschine integriert. Dadurch soll die Prüfung nicht erst nach Abschluss der Produktion oder anhand einzelner Stichproben erfolgen, sondern während der laufenden Folienverarbeitung. Ziel ist eine kontinuierliche Inline-Qualitätskontrolle, bei der Fehler möglichst früh erkannt und betroffene Verpackungen aus dem Prozess genommen werden können.

Hohe Auflösung trotz laufender Produktion

Die technische Herausforderung besteht darin, eine sehr kleine Fehlstelle zuverlässig zu erkennen, während sich die Folie mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Je höher die Auflösung, desto mehr Messdaten fallen an. Diese Daten müssen schnell erfasst, verarbeitet und bewertet werden, damit die Prüfung nicht zum Engpass der Verpackungsmaschine wird.

Zusätzlich können Schwingungen der Folie die Messung beeinflussen. Das Projektteam musste deshalb einen geeigneten Kompromiss zwischen Schärfentiefe, Belichtungszeit und Bewegungsgeschwindigkeit finden. Diese Anforderungen zeigen, dass eine Labormessung nicht ohne Weiteres in eine industrielle Produktionsumgebung übertragen werden kann.

Die im Projektbericht dokumentierten Anforderungen verdeutlichen die Größenordnung: Für eine industrielle Anwendung wurden unter anderem Prüfgeschwindigkeiten von 10 bis 35 Metern pro Minute, eine Folienverarbeitung aus Polyethylen sowie die Erkennung sehr kleiner Poren oder Kapillaren berücksichtigt.

Bedeutung für recyclingfähige Monofolien

Eine wichtige Anwendungsperspektive ergibt sich aus dem zunehmenden Einsatz recyclingfähiger Monofolien. Im Gegensatz zu mehrschichtigen Verbundfolien bestehen Monofolien aus einer einzigen Kunststofffamilie oder einem stärker vereinheitlichten Materialaufbau. Das kann die Sortierung und Wiederverwertung erleichtern. Gleichzeitig kann sich das Verhalten beim Wärmekontaktsiegeln verändern.

Nach Angaben des Fraunhofer IKTS weisen recyclingfähige Monofolien teilweise ein engeres Prozessfenster auf. Das bedeutet: Bereits kleinere Abweichungen bei Temperatur, Druck oder Siegelzeit können die Qualität der Naht beeinflussen. Dadurch steigt der Bedarf an einer durchgängigen Prüfung direkt in der Verpackungsmaschine.

OCTinline adressiert damit zwei Ziele gleichzeitig. Einerseits soll die Dichtheit und Produktsicherheit der Verpackung verbessert werden. Andererseits kann eine frühzeitige Erkennung von Fehlern dazu beitragen, Materialverluste und Ausschuss zu verringern. Das Fraunhofer IVV sieht in der Inline-Prüfung außerdem eine Grundlage für eine effizientere und ressourcenschonendere Produktion.

Prozessdaten können Wartung und Regelung unterstützen

Die OCT-Technologie liefert nicht nur ein Signal darüber, ob eine Siegelnaht fehlerhaft ist. Die Messdaten können auch Hinweise auf die Ursache einer Qualitätsabweichung geben. Veränderungen bei Druck und Temperatur oder ein zunehmender Verschleiß des Siegelwerkzeugs können sich in der Nahtstruktur abbilden.

Damit könnte die Prüfung künftig nicht nur zur Sortierung fehlerhafter Verpackungen dienen. Sie könnte auch die vorausschauende Instandhaltung unterstützen. Wenn sich typische Veränderungen frühzeitig erkennen lassen, kann ein Werkzeugwechsel möglicherweise geplant werden, bevor größere Mengen Ausschuss entstehen. Das Fraunhofer IKTS beschreibt diese Funktion als zusätzlichen Nutzen der OCT-Daten.

Das Fraunhofer IVV verweist zudem auf die Möglichkeit, Prozessdaten zu sammeln und verpackungsspezifische Datenbanken aufzubauen. Langfristig könnte dies adaptive Siegelprozesse ermöglichen, bei denen Prozessparameter anhand von Messdaten angepasst werden. Dabei handelt es sich um eine Entwicklungsperspektive und nicht um den Nachweis, dass eine vollständig automatische Regelung bereits mit dem Demonstrator umgesetzt ist.

Was das System bereits leistet und wo Grenzen bleiben

Die belegten Projektergebnisse zeigen eine zerstörungsfreie Inline-Prüfung mit hoher Auflösung, eine Geschwindigkeit von bis zu 25 Metern pro Minute und die Erkennung von Fehlstellen bis zu acht Mikrometern. Der Demonstrator wird bei Kallfass eingesetzt und dient der praktischen Demonstration der Technologie.

Aus diesen Angaben folgt jedoch nicht automatisch, dass OCTinline bereits als serienreifes Standardmodul für jede Verpackungsmaschine verfügbar ist. Die Eignung hängt unter anderem vom Folienmaterial, der Transparenz, der Nahtgeometrie, der Maschinengeschwindigkeit und den Anforderungen an die Fehlerklassifizierung ab. Das Fraunhofer IVV beschreibt die Technologie als anpassbar, nennt aber zugleich die Integration in unterschiedliche Produktionsprozesse als Entwicklungsaufgabe.

Auch die optischen Eigenschaften setzen Grenzen. Das System eignet sich grundsätzlich für transparente und teiltransparente Materialien. Für opake oder stark absorbierende Folien sind daher gesonderte technische Prüfungen erforderlich. Ebenso muss für jede Anwendung bewertet werden, welche Fehlertypen sicher erkannt werden und welche Reaktion in der Maschine erfolgen soll.

Ausblick für Verpackungsmaschinen

OCTinline zeigt, wie optische Messtechnik und Verpackungsmaschinen enger miteinander verbunden werden können. Statt die Qualität erst am Ende eines Produktionsloses zu bewerten, rückt die Prüfung direkt an den Entstehungsort der Siegelnaht. Das kann die Reaktionszeit verkürzen, Ausschuss begrenzen und die Rückverfolgbarkeit fehlerhafter Verpackungen verbessern.

Die Forschung beschränkt sich zudem nicht auf Folienverpackungen. Laut Fraunhofer IKTS lässt sich OCT grundsätzlich auch für transparente und teiltransparente Materialien, funktionale Beschichtungen, keramische Bauteile und additiv gefertigte Komponenten einsetzen. Für die Verpackungsindustrie bleibt zunächst entscheidend, wie zuverlässig, wirtschaftlich und wartungsarm sich die Technologie in unterschiedliche Maschinenkonzepte integrieren lässt.

Für Hersteller von Verpackungsmaschinen und Folienverpackungen ist das Projekt deshalb vor allem ein Signal: Mit steigenden Anforderungen an Produktsicherheit, Recyclingfähigkeit und Ressourceneffizienz gewinnt die kontinuierliche Siegelnahtprüfung an Bedeutung. OCTinline liefert dafür einen technisch belegten Demonstrator und eine mögliche Grundlage für die nächste Generation der Inline-Qualitätssicherung.