Das Materialentwicklungs-Verfahren

Jede Materialentwicklung beginnt mit einer Kundenanfrage, einer Leistungslücke oder einem unerfüllten Anwendungsbedarf. Im ersten Schritt wird der Umfang definiert: Welche Funktionen muss das Material erfüllen? Wie wird es in Verpackungen eingesetzt? Welche Produkte werden verpackt? Wie erfolgt die Sterilisation? Und ebenso wichtig: Was ist nicht Teil des Projekts?

Diese Phase umfasst auch die Erstellung eines Business Case und die Analyse des Wettbewerbsumfelds. Zudem müssen Portfolio-Ausrichtung und langfristige Marktchancen die Entwicklungskosten rechtfertigen.

Sobald der Projektumfang klar definiert ist, beginnt die Designideenfindung. Hier übersetzen die Ingenieure die Ergebnisse in Leistungs- und physikalische Anforderungen wie Dichtungsverhalten, Durchstoßfestigkeit und Sterilisationsverträglichkeit. Wo möglich, werden die kritischen Qualitätsfaktoren und potenziellen Risiken identifiziert und dokumentiert.

In dieser Phase ergeben sich oft mehrere Lösungsansätze, die durch die Prüfung interner und externer Kapazitäten, der Rohstoffverfügbarkeit und der Portfolioausrichtung eingegrenzt werden. Bei neuartigen Technologien oder Konzepten wird zudem die Landschaft von intellektuellem Eigentum geprüft, um sicherzustellen, dass kein Risiko einer Verletzung bestehender Schutzrechte besteht und um die Möglichkeiten zum Schutz des neuen Designs zu bewerten.

Da ein vielversprechendes Design in großem Maßstab herstellbar und reproduzierbar sein muss, erfordert die nächste Phase eine enge Zusammenarbeit mit Produktionsteams oder externen Partnern, um Prozesse, Fähigkeiten und Einschränkungen abzustimmen. Dies umfasst die Sicherstellung einer stabilen Versorgung mit allen Materialkomponenten und die Einhaltung regulatorischer und Nachhaltigkeitsanforderungen.

In der Verifizierungsphase werden die definierten Leistungs- und Qualitätsanforderungen des Designs bestätigt. Es finden auch Labortests statt, die mechanische Eigenschaften wie Dichtungsfestigkeit, Durchstoßfestigkeit sowie Alterungs- und Sterilisationsverträglichkeit umfassen können. Sollten die Tests fehlschlagen, wird das Material zur Überarbeitung in die Designphase zurückgeführt.

Nach der Verifizierung des Designs folgt die Validierung. Anhand etablierter Qualitätssysteme und ISO-Anforderungen müssen die Materialien intern und, falls kundenspezifisch, erneut mit dem Verfahren des Kunden validiert werden. Dies umfasst die Kompatibilität mit Sterilisationsverfahren sowie Maschinenvalidierungen.

Diese Phase verdeutlicht, warum eine sorgfältige Planung im Vorfeld so wichtig ist. Kunden investieren viel Zeit und Ressourcen in die Validierung. Ein Produkt, das „fast perfekt“ ist, reicht nicht aus.

Bei jedem einzelnen Schritt ist es entscheidend zu überprüfen, ob das Projekt noch mit den ursprünglichen Annahmen und dem ursprünglichen Umfang übereinstimmt oder ob sich diese Anforderungen geändert haben.

Wie bereits erwähnt, muss ein erfolgreiches Design in großem Maßstab reproduzierbar sein. Nach Abschluss der Validierung wird das Material kontrolliert auf den Markt gebracht. Die ersten kommerziellen Aufträge werden engmaschig überwacht, um sicherzustellen, dass alle Qualitäts- und Kundenanforderungen durchgehend erfüllt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass ein Material für einen definierten Zweck kommerzialisiert wird, basierend auf der Anwendung, für die es entwickelt wurde. Branchenerfahrung kann zwar Hinweise darauf geben, wo ein Material auch sonst gute Leistungen erbringen könnte, doch eine erfolgreiche Kommerzialisierung vereint Flexibilität und Zielsetzung.

Während des gesamten Materialentwicklungsverfahrens gilt ein Prinzip: Erfahrung und ein tiefes Verständnis der Basismaterialien verbessern die Ergebnisse. Dieses Know-how ermöglicht es den Teams, Materialien zu entwickeln, die nicht nur die heutigen Anforderungen erfüllen, sondern auch zukünftig Innovationen ermöglichen.