Nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz
Durch die Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) soll so eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft erreicht werden.
Verpackungen machen weltweit den mit Abstand größten Anteil an Kunststoffabfällen aus. Aufgrund oftmals zu großer technischer und wirtschaftlicher Herausforderungen wird nur ein geringer Anteil der Verpackungskunststoffe in Verpackungen zurückgeführt und so im Kreislauf gehalten. Dies soll das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt „KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen – Nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch künstliche Intelligenz“ ändern. Durch die Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) soll so eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft erreicht werden. Unter Beachtung ökonomischer, ökologischer und sozialer Aspekte befasst sich das Projekt mit dem gesamten Lebenszyklus von Kunststoffverpackungen und deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab.
Innovationslabore:
Der KI-Anwendungshub verteilt sich auf zwei komplementäre Innovationslabore: „KIOptiPack – Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil“ (Themencluster: Design und Produktion) und „K3I-Cycling – KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoffverpackungen“ (Themencluster: Kreislaufschließung). Insgesamt sind 51 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft beteiligt. Das IKV koordiniert das Konsortium des Innovationslabors KIOptiPack mit rund 40 Projektpartnern als Konsortialführer und bringt seine umfassende Kompetenz im Bereich der Kunststoffverarbeitung in diversen Arbeitsschwerpunkten des Projektes ein.
Forschungsziele:
Die gemeinsamen Arbeiten zielen darauf ab, in einem KI-Anwendungs- und Datenraum praxisreife KI-gestützte Werkzeuge für das erfolgreiche Produktdesign sowie die qualitätsgerechte Produktion von Kunststoffverpackungen mit hohem Rezyklatanteil bereitzustellen. Das Projekt bezieht mit seinen Werkzeugen die gesamte Wertschöpfungskette vom Sekundärrohstoff über die Material- und Verpackungsentwicklung, die Prozessauslegung, die Verpackungsproduktion bis hin zu den Konsumierenden ein. Das IKV konzentriert sich auf die KI-gestützte Prozessoptimierung entlang der Wertschöpfungskette in den Prozessen Materialcharakterisierung, Compoundierung, Extrusion und Spritzgießen. Beginnend bei der effizienten Charakterisierung eingehender Materialströme mit hohem Rezyklatanteil wird eine digital vernetzte Wertschöpfungskette betrachtet, bei der mit einer hinreichend umfangreichen Datenbasis die Folgeprozesse Compoundierung, Extrusion und Spritzgießen optimiert und an die spezifischen Anforderungen von Material und Produkt adaptiert werden.
© IKVSo wird beispielsweise in der Compoundierung die dynamische und KI-gestützte Erstellung von Rezepturen untersucht. Das Ziel ist hier, trotz schwankender Eingangsqualitäten der Rezyklate eine konsistente Compoundqualität sicherzustellen – und dies ohne Eingriffe des Menschen. In bisherigen Versuchen konnte die Melt-Flow-Rate (MFR) anhand von am Doppelschneckenextruder gemessenen Maschinendaten mit einer Modellgüte R² = 0.998 vorhergesagt werden.
Projektdaten und Förderung
Projektlaufzeit: 01.08.2022 31.07.2025
Projektförderung:
