Inteligentne projektowanie opakowań transportowych – jak optymalizować bezpieczeństwo i koszty?

• Autorzy: Garbowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/54.2025.7.1

Warianty tytułu

EN

Smart transport packaging design – how to optimize safety and cost?

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zintegrowane podejście do projektowania opakowań transportowych, które łączy techniki numeryczne, zaawansowaną diagnostykę eksperymentalną oraz analizę rzeczywistego cyklu logistycznego. Kluczowym elementem jest precyzyjne szacowanie współczynników bezpieczeństwa, z uwzględnieniem warunków klimatycznych (wilgotność, temperatura), dynamiki transportu (wibracje, wstrząsy), długotrwałego magazynowania (relaksacja i pełzanie materiałów), a także specyfiki rozmieszczenia ładunku na palecie. Dzięki zastosowaniu czujników wilgotności, temperatury i przyspieszeń oraz zaplanowanemu cyklowi badań laboratoryjnych możliwa jest kalibracja modeli numerycznych w celu odwzorowania rzeczywistego zachowania opakowania. Podejście to umożliwia optymalizację doboru tektury i geometrii opakowania do konkretnego cyklu logistycznego, prowadząc do istotnych oszczędności materiałowych bez pogorszenia bezpieczeństwa transportu.

EN

This article presents an integrated approach to the design of transport packaging that combines numerical modeling, advanced experimental diagnostics, and analysis of real-world logistics cycles. A key element of the methodology is the precise estimation of safety factors, taking into account climatic conditions (humidity, temperature), transport dynamics (vibrations, shocks), long-term storage (material creep and relaxation), and real palletization scenarios, including overhang and non-uniform loading. Particular attention is given to the impact of structural discontinuities such as perforations, hand holes, and cutouts, which are often omitted in empirical strength estimations. The use of sensors to record humidity, temperature, and acceleration, along with a carefully planned experimental program, enables calibration of numerical models that reflect the actual behavior of packaging structures. This approach makes it possible to optimize the selection of board grade and package geometry according to a specific logistics profile, leading to significant material savings without compromising transport safety.

Słowa kluczowe

PL

inteligentne opakowanie; modelowanie numeryczne; eksperyment; logistyka; współczynniki bezpieczeństwa

EN

smart packaging; numerical modeling; safety factor; logistic conditions; experimental validation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 81, nr 7
• Strony: 351--358
• Opis fizyczny: Bibliogr. 56 poz.

Twórcy

autor

Garbowski Tomasz

• Uniwersyteckie Centrum Ekomateriałów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

• https://orcid.org/0000-0002-9588-2514

Bibliografia

• [1] Aduke R.N., Venter M.P., Coetzee C.J. 2023. “An Analysis of Numerical Homogenisation Methods Applied on Corrugated Paperboard”. Mathematical and Computational Applications 28 (2) : 46.
• [2] Aduke R.N. Venter M.P., Coetzee C.J. 2024. “Numerical Modelling of Corrugated Paperboard Boxes”. Mathematical and Computational Applications 29 (4) : 70.
• [3] Anastas J.V. 1998. “Edgewise compression test”. International Corrugated Containers Conference & Trade Fair, Proceedings.
• [4] Andrzejak K., Mrówczyński D., Gajewski T., Garbowski T. 2024. „Investigating the Effect of Perforations on the Load-Bearing Capacity of Cardboard Packaging”. Materials 17 (17) : 4205. doi.org/10.3390/ ma17174205.
• [5] Andrzejak K., Garbowski T. 2021. “The influence of analog and digital printing on the strength parameters of corrugated board | Wpływ nadruku techniką analogową i cyfrową na parametry wytrzymałościowe tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 77 (11) : 593-599. DOI: 10.15199/54.2021.11.2.
• [6] Berry T.M., Defraeye T., Ambaw A., Coetzee C.J., Opara U.L. 2022. “Exploring novel carton footprints for improved refrigerated containers usage and a more efficient supply chain”. Biosystems Engineering 220 : 181-202.
• [7] Berry T.M., Defraeye T., Shrivastava C., Ambaw A., Coetzee C., UL Opara U.L. 2022. „Designing Ventilated Packaging for the Fresh Produce Cold Chain”. Food and Bioproducts Processing 134 : 121-149.
• [8] Brittain J 2003. “ECT: Edge crush test | ECT: Prueba de aplastamiento del borde”. Mari Papel y Corrugado 16 (3) : 49-50.
• [9] Chalmers I.R. 2007. “The use of MD shear stiffness by the torsional stiffness technique to predict corrugated board properties and box performance”. Appita Annual Conference 1 : 145-150.
• [10] Cillie J., Coetzee C. 2022. „Experimental and Numerical Investigation of the In-Plane Compression of Corrugated Paperboard Panels”. Mathematical and Computational Applications 27 (6) : 108.
• [11] Coffin D.W., Wade K., Hussain S. 2019. “Links between BCT and lifetime for corrugated boxes”. Paper Conference and Trade Show, PaperCon 2 : 1334-1348.
• [12] Cornaggia A., Gajewski T., Knitter-Piątkowska A., Garbowski T. 2023. „Influence of humidity and temperature on mechanical properties of corrugated board – Numerical investigation”. BioResources 18 : 7490-7509.doi.org/10.15376/biores.18.4.7490-7509.
• [13] Cornaggia A., Mrówczyński D., Gajewski T., Knitter-Piątkowska A., Garbowski T. 2024. “Advanced Numerical Analysis of Transport Packaging”. Applied Sciences 14 (24) : 11932. doi.org/10.3390/app142411932.
• [14] Di Russo F.M., Desole M.M., Gisario A., Barletta M. 2023. “Evaluation of wave configurations in corrugated boards by experimental analysis (EA) and finite element modeling (FEM): the role of the micro-wave in packaging design”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 126 (11-12) : 4963-4982.
• [15] Garbowski T. 2025. “Numerical analysis of transverse shear in corrugated board with non-standard fluting geometry | Numeryczna analiza ścinania poprzecznego płyt z tektury falistej z warstwą pofalowaną o niestandardowej geometrii”. Przegląd Papierniczy 81 (5) : 249-257. DOI: 10.15199/54.2025.5.1.
• [16] Garbowski T. 2025. “Flat crush analysis of corrugated board with futuristic fluting geometries | Analiza zgniatania płaskiego tektury falistej z warstwą pofalowaną o futurystycznych kształtach”. Przegląd Papierniczy 81 (4) : 205-212. DOI: 10.15199/54.2025.4.1.
• [17] Garbowski T., Rutkowski J. 2024. “Corrugated board as a versatile material for packaging and engineering structures – an overview of applications | Tektura falista jako wszechstronny materiał do opakowań i konstrukcji inżynierskich – przegląd zastosowań”. Przegląd Papierniczy 80 (12) : 678-682. DOI: 10.15199/54.2024.12.3.
• [18] Garbowski T., Pośpiech M. 2024. “The Impact of Scientific Research on Corrugated Board on the Lifecycle of Packaging | Wpływ badań nad tekturą falistą na cykl życia opakowań”. Packaging Review 4 : 6-17. DOI: 10.15199/42.2024.4.1.
• [19] Garbowski T., Borecki P. 2024. “Analysis of the impact of futuristic corrugated layer shape on mechanical properties and cost of single- wall corrugated board | Analiza wpływu futurystycznych kształtów warstwy pofalowanej na parametry mechaniczne i koszt trójwarstwowej tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 80 (11) : 609-615. DOI: 10.15199/54.2024.11.1.
• [20] Garbowski T. 2024. “The role of homogenization in predicting the load-bearing capacity of corrugated packaging – a short review of methods and applications | Rola homogenizacji w predykcji nośności opakowań z tektury falistej – przegląd metod i zastosowań”. Przegląd Papierniczy 80 (5) : 271-278. DOI: 10.15199/54.2024.5.1.
• [21] Garbowski T. 2023. “Evaluating safety factors in corrugated packaging for extreme environmental conditions | Ocena czynników bezpieczeństwa opakowań z tektury falistej w ekstremalnych warunkach środowiskowych”. Packaging Review 4 : 6 -15. DOI: 10.15199/42.2023.4.1.
• [22] Garbowski T. 2023. “Safety Factors in the Design of Corrugated Board Packaging | Współczynniki bezpieczeństwa w projektowaniu opakowań z tektury falistej”. Packaging Review 3 : 16-22. DOI: 10.15199/42.2023.3.2.
• [23] Garbowski T. 2023. “The most common mistakes when estimating the load-bearing capacity of corrugated board packaging | Najczęściej popełniane błędy podczas szacowania nośności opakowań z tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 79 (9) : 485-488. DOI: 10.15199/54.2023.9.1.
• [24] Garbowski T. 2023. “The use of artificial intelligence for the optimal production of corrugated board | Zastosowanie sztucznej inteligencji do optymalnej produkcji tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 79 (5) : 279-288. DOI: 10.15199/54.2023.5.2.
• [25] Garbowski T. 2022. “Digitization of corrugated board | Digitalizacja tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 78 (12) : 683-686. DOI: 10.15199/54.2022.12.2.
• [26] Garbowski T. 2022. “Optimal corrugated board – what does it mean? | Optymalna tektura falista – czyli jaka?”. Przegląd Papierniczy 78 (9) : 517-524. DOI: 10.15199/54.2022.9.1.
• [27] Garbowski T. 2022. “Influence of initial imperfections on edge crush resistance of corrugated board | Wpływ wstępnych imperfekcji na odporność tektury falistej na zgniatanie krawędziowe”. Przegląd Papierniczy 78 (6) : 337-341. DOI: 10.15199/54.2022.6.1.
• [28] Garbowski T., Andrzejak K. 2022. “From paper to corrugated board – modeling the edge crush test | Od papieru do tektury – modelowanie testu zgniatania krawędziowego”. Przegląd Papierniczy 78 (5) : 271- -277. DOI: 10.15199/54.2022.5.1.
• [29] Garbowski T., Andrzejak K. 2022. “Relationship between SCT of paper and ECT of single-wall corrugated board | Związek między SCT papieru a ECT jednościennej tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 78 (4) : 210-216. DOI: 10.15199/54.2022.4.1.
• [30] Garbowski T., Gajewski T. 2020. “Transverse shear modulus in corrugated materials | Moduł ścinania poprzecznego tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 76 (2) : 103-108. DOI: 10.15199/54.2020.2.1.
• [31] Garbowski T., Niziałek-Łukawska M., Kuca M. 2019. “Analytical verification of popular McKee’s formula | Analityczna weryfikacja popularnej formuły McKee”. Przegląd Papierniczy 75 (12) : 767-773. DOI: 10.15199/54.2019.12.2.
• [32] Garbowski T., Garbowska L. 2018. “Computer aided estimation of corrugated board box compression strength. Part 3. Laboratory-numerical procedure for an identification of elastic properties of corrugated board | Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz.3. Laboratoryjno-numeryczna procedura identyfikacji sprężystych parametrów materiałowych tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 74 (9) : 577-585. DOI: 10.15199/54.2018.9.2.
• [33] Garbowski T., Garbowska L. 2018. “Computer aided estimation of corrugated board box compression strength. Part 2. The sensitivity analysis in selected laboratory tests of corrugated board | Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz.2. Analiza wrażliwości w wybranych testach laboratoryjnych tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 74 (8) : 503-508. DOI: 10.15199/54.8.1.
• [34] Garbowski T., Czelusta I., Graczyk Ł. 2018. “Computer aided estimation of corrugated board box compression strength. Part 1. The influence of flute crash on basic properties of corrugated board | Komputerowo wspomagane wyznaczanie nośności opakowań z tektury falistej. Cz.1. Wpływ zgniecenia tektury falistej na jej podstawowe parametry”. Przegląd Papierniczy 74 (6) : 381-388. DOI: 10.15199/54.2018.6.1.
• [35] Garbowski T., Przybyszewski G. 2015. “The Sensitivity Analysis of Critical Force in Box Compression Test | Analiza wrażliwości siły krytycznej w teście zgniatania pudła z tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 71 (5) : 275-280. DOI: 10.15199/54.2015.5.1.
• [36] Garbowski T., Imbierowicz R. 2014. “Sensitivity Analysis of Edge Crush Test | Analiza wrażliwości w teście krawędziowego zgniatania”. Przegląd Papierniczy 70 (9) : 559-564.
• [37] Garbowski T., Borysiewicz A. 2014. “The Stability of Corrugated Board Packages | Stateczność opakowań z tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 70 (8) : 452-458.
• [38] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Homogenization of Corrugated Paperboard. Part 2. Numerical homogenization | Homogenizacja tektury falistej Cz. 2. Homogenizacja numeryczna”. Przegląd Papierniczy 70 (7) : 390-394.
• [39] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Homogenization of Corrugated Paperboard. Part 1. Analytical homogenization | Homogenizacja tektury falistej Cz. 1. Homogenizacja analityczna”. Przegląd Papierniczy 70 (6) : 345-349.
• [40] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Numerical Strength Estimate of Corrugated Board Packages. Part 2. Experimental tests and numerical analysis of paperboard packages | Numeryczne wyznaczanie wytrzymałości opakowań z tektury falistej. Cz. 2. Badania eksperymentalne i analizy numeryczne opakowań papierowych”. Przegląd Papierniczy 70 (5) : 277-281.
• [41] Garbowski T., Jarmuszczak M. 2014. “Numerical Strength Estimate of Corrugated Board Packages. Part 1. Theoretical Assumptions in Numerical Modeling of Paperboard Packages | Numeryczne wyznaczanie wytrzymałości opakowań z tektury falistej. Cz. 1. Założenia teoretyczne w modelowaniu numerycznym opakowań papierowych”. Przegląd Papierniczy 70 (4) : 219-222.
• [42] Gilchrist A.C., Suhling J.C., Urbanik T.J. 1999. “Nonlinear finite element modeling of corrugated board”. American Society of Mechanical Engineers, Applied Mechanics Division, AMD 231 : 101-106.
• [43] Haj-Ali R., Choi J., Wei B.-S., Popil R., Schaepe M. 2009. “Refined nonlinear finite element models for corrugated fiberboards”. Composite Structures 87 (4) : 321-333.
• [44] Hiller B. 2017. “Optical strain field analysis an innovative test method to analyse the mechanical properties of fibre-based materials”. International Paperworld IPW 2017-Janua (11-12) : 11-13.
• [45] Hoon M.L., Park J.M. 2004. “Flexural stiffness of selected corrugated structures”. Packaging Technology and Science 17 (5) : 275-286.
• [46] Jamsari A., Nevins A., Kueh C., Gray-Stuart E., Dahm K., Bronlund J. 2020. “Modelling the Edge Crushing Performance of Corrugated Fibreboard Under Different Moisture Content Levels”. Mechanisms and Machine Science 75 : 609-620.
• [47] Jamsari M.A., Kueh C., Gray-Stuart E.M., Dahm K., Bronlund J.E. 2020. “Modelling the impact of crushing on the strength performance of corrugated fibreboard”. Packaging Technology and Science 33 (4-5) : 159-170.
• [48] Kmita-Fudalej G., Szewczyk W., Kołakowski Z. 2020. “Calculation of honeycomb paperboard resistance to EDGE crush test”. Materials 13 (7) : 1706.
• [49] Łęcka M., Mania R., Marynowski K. 2006. “New method of the ECT index of corrugated board determination | Nowa metoda wyznaczania odporności na zgniatanie krawędziowe tektury falistej”. Przeglad Papierniczy 62 (4) : 207-210.
• [50] Mikami E., Ibaraki T., Kodaka I. 2005. “Optimum design of flute structure for edgewise compression of corrugated fiberboard”. Kami Pa Gikyoshi/Japan Tappi Journal 59 (10) : 94-100.
• [51] Mrówczyński, D.; Gajewski, T.; Garbowski, T. 2023. „A Simplified Dynamic Strength Analysis of Cardboard Packaging Subjected to Transport Loads”. Materials 16 (14) : 5131. doi.org/10.3390/ma16145131.
• [52] Mrówczyński, D., Gajewski, T., Pośpiech, M., Garbowski, T. 2024. „Estimation of the Compressive Strength of Cardboard Boxes Including Packaging Overhanging on the Pallet”. Applied Sciences 14 (2) : 819. doi.org/10.3390/app14020819.
• [53] Rogalka, M.; Grabski, J.K.; Garbowski, T. 2023. „Identification of Geometric Features of the Corrugated Board Using Images and Genetic Algorithm”. Sensors 23 (13) : 6242. doi.org/10.3390/s23136242.
• [54] Schrampfer K.E., Whitsitt W.J. 1988. “Faster, alternative ECT test procedure”. Corrugated Containers Conference, Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry : 65-69.
• [55] Szewczyk W. 2008. “Edge crush test of corrugated board | Odporność tektury falistej na zgniatanie krawędziowe”. Przeglad Papierniczy 64 (2) : 93-96.
• [56] Tutak D., Özakhun C., Akgul A. 2007. “The examination of the impact of humidity on cardboard endurance in the offset printed and laminated packages”. Proceedings of the Technical Association of the Graphic Arts, TAGA : 575-584.