Pakkaus suunnitellaan jo kuin lentokone – verkkokaupan kasvu vaatii paketoinniltakin uusia ratkaisuja - Tiede | HS.fi

Pakkaus suunnitellaan jo kuin lento­kone – verkko­kaupan kasvu vaatii paketoinniltakin uusia ratkaisuja

Jos pakkausta tehdään miljoonia, jokainen pieni kevennys säästää rahaa ja luontoa. Valmistus alkaa tarkasta mallinnuksesta, virtuaalisen kopion kääntelystä.

Pakkausten keventäminen säästää paljon energiaa, luontoa, tilaa ja työtä.

25.11. 2:00 | Päivitetty 25.11. 6:12

Muropakkaus suunnitellaan nykyään yhtä huolellisesti kuin lentokone, virtuaalisen mallinnuksen viimeisillä menetelmillä.

Vaatimukset muistuttavatkin toisiaan yllättävästi. Molemmat on saatava mahdollisimman kevyeksi lujuudesta tinkimättä. Pakkauksen pitää tulla ehjänä perille huolimatta rankoista käsittelyistä, tärinästä ja muista rasituksista matkan varrella.

Uusissa pakkauksissa kohtaavat monet tieteet ja intohimot. Metsäyritykset hakevat uutta kasvua pakkausmateriaaleista, kun painopaperin kysyntä vähenee. Mallinnuksen työkaluja tuottavat ohjelmistoyritykset etsivät uusia käyttäjiä ilmailu- ja autoteollisuuden rinnalle.

“Uskomme, että olemme kartonkialalla johtava yritys pakkausten prototyyppien testauksessa digitaalisesti. Olemme se ensimmäinen hurjapää”, sanoo Metsä Boardin kehitysjohtaja Markku Leskelä.

Tuotteiden, prosessien ja kokonaisten tehtaiden digitaaliset kaksoset ovat yleistyneet autoteollisuudessa ja monilla muilla aloilla kolmenkymmenen viime vuoden aikana. Tietokoneiden laskentateho on kasvanut ja ohjelmistot parantuneet.

Ilmailu- ja autoteollisuudessa digikaksonen vähentää kalliiden prototyyppien määrää ja jouduttaa suunnittelua. Samat edut saadaan pakkausalalla.

Suunnittelijat pystyvät testaamaan virtuaalisilla kopioilla, miten erilaiset muropakettien rakenteet kestävät rasituksia. Tai miten kaurahiutaleet liikkuvat putoavan pakkauksen sisällä.

Suunnittelun digitalisoinnissa Metsä Boardin kumppanina on ranskalainen Dassault Systèmes, joka vuonna 1989 aloitti niin sanottujen digitaalisten kaksosten rakentamisen ilmailualalla. Yhdysvalloissa Boeing 777 oli ensimmäinen ”paperittomasti” suunniteltu lentokone.

Anna-Leena Erkkilä ja Pekka Suokas simuloivat pakkauksen puristustumista Metsä Boardin tutkimuskeskuksessa Äänekoskella.

Lentokoneisiin verrattuna pakkaukset ovat painoltaan mitättömän pieniä, mutta tuotantosarjat ovat valtavia. Otetaan esimerkiksi muropakkaus.

”Yksi pakkaus painaa tyypillisesti 19 grammaa. Jos kaikki valmistamamme kotelokartonki käytettäisiin muropakkauksiin, niitä tulisi 160 miljoonaa kappaletta päivässä. Silloin yhden gramman vähennys painossa merkitsee paljon”, Leskelä sanoo.

Harva kuluttaja koskaan punnitsee pakkauksia, mutta aistimme kyllä melkeinpä päivittäin, onko jokin pakkaus onnistunut vai ei.

Pakkausyhdistyksen verkkokyselyn mukaan suomalainen ottaa käteensä pakkauksen 25 kertaa päivässä. Ihminen avaa jonkin pakkauksen ensi kertaa 5 tai 6 kertaa päivässä.

On helppo laskea, että pelkästään Suomen tarpeisiin on joka päivä valmistettava kymmeniä miljoonia pakkauksia. Vuotuinen tarve on miljardien kertaluokkaa.

Suomessa tuotetaan pakkauksia melkein kahden miljardin euron edestä. Noin neljä viidesosaa viedään maailman markkinoille, joiden arvo on noin 900 miljardia dollaria.

Tämän pohjalta voi laskea, että pakkausten keventäminen säästää paljon energiaa, luontoa, tilaa ja työtä jokaista grammaa kohden.

”Perinteisessä ketjussa pakkausta käsitellään 5–7 kertaa. Verkkokaupassa on jopa noin 50 kosketusta.”

Melkein puolet pakkauksista valmistetaan kuitumateriaalista, useimmiten puuperäisestä selluloosasta. Muut materiaalit elävät ja kehittyvät rinnalla. Monesti pakkauksessa on useita materiaaleja.

Lääkepakkauksen uloin kerros voi olla pahvirasia, jonka sisällä on suhteellisen painava lasipullo. Kartonkitehtaat voivat tarjota kevennettyä paperimateriaalia. Lasipulloa voidaan keventää samoilla virtuaalisen testauksen menetelmillä.

Dassault Systèmes ja luxemburgilainen pakkausjätti Ardagh aikovat tutkia ”virtuaalisen kaksosen” avulla lasisen viskipullon keventämistä. Tutkimuksissa kehitetään päällystettä, joka vähentää mikrohalkeamia lasissa. Oletus on, että pullon kokonaispainoa voidaan pienentää.

Yhdysvaltalainen ohjelmistotalo Altair Engineering kertoo, kuinka Unilever optimoi simulointityökaluilla muovipullon muotoa ja materiaalien paksuutta. Puristuslujuus parani viidenneksen ja samalla pullo keveni viisi prosenttia. Kun pulloja tehdään miljoonia, säästöä kertyy merkittävästi.

Kun tuote kevenee, vähenee energian kulutus tuotannon koko ketjussa, jolloin tuotteen hiilijalanjälki pienenee.

Verkkokaupan kasvaessa vaatimukset kiristyvät entisestään.

”Kotiinkuljetus rasittaa pakkauksia. Perinteisessä ketjussa pakkausta käsitellään 5–7 kertaa. Verkkokaupassa on jopa noin 50 kosketusta”, kertoo Leskelä.

”Pakkaaminen verkkokauppaa varten on kehityksensä alussa. Murros kestää seuraavat kymmenen vuotta. Kehitettävää on. Vielä on esimerkiksi ylipakkaamista.”

Kuluttajien vaatimukset kasvavat. Tavaroita on saatava kotiin nopeasti ja hyvin pakattuina. Hyvän pakkauksen käsite laajenee.

Vaaditaan esimerkiksi pakkausten helppoa käyttöä. Myös reumaatikkojen tai muuten toimintarajoitteisen pitäisi pystyä avaamaan pakkaukset vaivattomasti. Silloin helpottuisi muidenkin elämä, sillä joidenkin nykypakkausten avaamiseen tarvittaisiin yhä taikurin sormia.

”Kun pakkauksen suunnittelu tehdään erityisryhmien tarpeiden mukaisesti, se hyödyttää myös kaikkia muita kuluttajia”, kirjoittaa pakkaus- ja brändimuotoilun lehtori Noora Nylander LAB-ammattikorkeakoulusta.

Puukuitupohjaisen pullon hiilijalanjälki on paljon pienempi kuin PET-muovisen tai lasisen.

Ilmastotutkijat toistavat, että päästöjä on leikattava nopeasti. Pakkausten keventäminen ei vielä riitä. Kevennyksiä ja muita parannuksia on saatava aikaan pian. Digitaalinen kaksonen nopeuttaa kehittäjien työtä.

”Nostaisin esille ajan säästön suunnitteluvaiheessa”, sanoo Thomas Lindström, Dassault Systèmesin myyntijohtaja Pohjoismaissa.

”Viikkojen sijasta pakkauksen prototyyppi voidaan testata parissa päivässä”, lisää Leskelä.

Valmiista materiaaleista kokoamalla uusia pakkauksia saadaan aikaan nopeasti. Uusien materiaalien kehittäminen sen sijaan vie aikaa. Suunnittelijoiden käyttöön tulee nyt materiaaleja, joiden tutkimus aloitettiin vuosia sitten.

Aalto-yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt keveitä kuitu- tai puuvaahtoja koneoppimisen avulla. Entiseen verrattuna materiaalitutkimuskin on nopeutunut tietotekniikan ansiosta.

Toisinaan tärkein tavoite pakkauksen suunnittelussa on jokin muu kuin keventäminen. Uudet materiaalit ovat tärkeitä vanhojen rinnalle ja korvaamaan niitä.

Stora Enso ja Pulpex ovat kehittäneet paperipulloa. Tekijät painottavat, että puukuitupohjaisen pullon hiilijalanjälki on paljon pienempi kuin PET-muovisen tai lasisen.

UPM kehittää Coca-Colan ja kiinalaisen bioteknologiayritys Changchun Meihen kanssa kehitetään biomuovipulloa, ja tavoitteena on pienentää hiilijalanjälkeä. Raaka-ainetta tulee tuottamaan Saksassa Leunan biojalostamo.

Stora Enso ja Pulpex ovat kehittäneet puukuitupohjaisen pullon.

PAKKAUSTEN jatkuva uudistaminen ei ole itsetarkoitus. Joskus syntyy ajattomia pakkauksia, kuten suomalaisen äitiyspakkauksen laatikko.

Laatikko täytti jo 50 vuotta sitten nykyajan perusvaatimukset. Pakkaus oli kevyt, sopii säilytykseen eli uusiokäyttöön ja se on helppo kierrättää. Äitiyspakkauksen koko, taitto ja paino ovat pysyneet muuttumattomina, Stora Enso vahvistaa. Yhtiö tekee nykyään laatikoita Lahdessa,

Alun perin laatikko oli ulkomuodoltaan yksinkertainen ja kasaan nidottu ilman värejä tai kuoseja. 1960-luvulla silloisen Enso Gutzeitin Lahden tehtaan pakkaussuunnittelija Heino Partanen suunnitteli äitiyspakkaukselle aaltopahvisen ja monikäyttöisen laatikon, joka oli jämäkkä, litteä ja helppo koota.

Pakkauksen painojälki on parantunut ja värien määrä on lisääntynyt, kun painatustekniikka on kehittynyt.

Osaston uusimmat

Luitko jo nämä?

Osaston luetuimmat