Extrusion 1-2023

49 Extrusion 1/2023 ➠ Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV www.ivv.freunhofer.de Innovationslabor: K3I-Cycling – KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoff- verpackungen Ziel von K3I-Cycling ist die signifikante quantitative und qualitative Verbesserung des werkstofflichen Recyclings von Post- Consumer Kunststoffverpackungsabfäl- len. Zu diesem Zweck entwickelt K3I- Cycling mittels eines Artificial Neural Twin eine neue, offene und standardisierbare KI-Schnittstelle zur sektorübergreifenden Sammlung relevanter Informationen im Sinne eines Leichtverpackungs-Produkt- passes. Dadurch wird erstmals die digitale Vernetzung aller Stakeholder entlang der Wertschöpfungskette ermöglicht. Bei einem Artificial Neural Twin handelt es sich um eine vollständig differenzierbare Abbildung des Gesamtsystems, mit dem Einzelkomponenten in Relation zum ge- samten System optimiert werden können. Hierbei werden sensorische Informatio- nen aller Art entlang des Materialflusses als Daten erfasst. (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Laufzeit: 01.09.2022 bis 31.08.2025) Fraunhofer-Institut für Verfahrens- technik und Verpackung IVV Das Fraunhofer IVV setzt in das Innovati- onslabor KIOptiPack seine Kompetenzen aus mehr als 50 Jahren Verpackungs- und Lebensmittelwissenschaften ein. Insbe- sondere bringt das interdisziplinäre For- scher-Team seine Expertise aus der Entwicklung von Verpackungen, der Be- schreibung ihrer Eigenschaften und sein Verständnis zu Prozessen und Modellie- rung der Verpackungsherstellung durch n Verpackungen machen weltweit den mit Abstand größten Anteil an Kunst- stoffabfällen aus. Aufgrund oftmals zu großer technischer und wirtschaftlicher Herausforderungen tritt nur ein geringer Teil des Kunststoffs als Sekundärrohstoff wieder in den Kreislauf ein. Im KI-An- wendungshub Kunststoffverpackungen soll Künstliche Intelligenz (KI) den Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft er- möglichen. Um den Kreislauf für Kunststoffverpak- kungen so weit wie möglich zu schließen, arbeiten 51 Partner aus Wirtschaft, Wis- senschaft und Gesellschaft in zwei Inno- vationslaboren zusammen: KIOpti-Pack für Design und Produktion sowie K3I-Cy- cling für das werkstoffliche Recycling. Ein wichtiges Ziel ist der laborübergreifende Austausch von Daten, um Erkenntnisse über die gesamte Wertschöpfungskette zu betrachten. Darüber hinaus sollen die Themen des Hubs rund um Künstliche In- telligenz und Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe der breiten Öffentlichkeit durch vielfältige Veranstaltungen und Kommunikationsmaßnahmen zugänglich gemacht werden. Hierfür sind unter an- derem ein Podcast und ein Open-Hub- Day geplant. Innovationslabor: KIOptiPack – Ganzheitliche KI-basierte Optimie- rung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil Ziel von KIOptiPack ist es, praxisreife KI- gestützte Werkzeuge für das erfolgreiche Produktdesign sowie die qualitätsge- rechte Produktion von Kunststoffverpak- kungen mit hohem Rezyklatanteil in einem KI-Anwendungs- und Datenraum bereitzustellen, zu validieren und in die Anwendung zu transferieren. Dies wird mit der Bildung einer zentralen Netz- werkplattform für das Wertschöpfungs- engineering verknüpft. Das Projekt und die darin entwickelten Werkzeuge bezie- hen die gesamte Wertschöpfungskette vom Sekundärrohstoff, über die Material- und Verpackungsentwicklung, die Pro- zessauslegung, die Verpackungsproduk- tion bis hin zur Abfallsammlung und Aufbereitung ein. (Institut für Kunststoff- verarbeitung an der RWTH Aachen, Lauf- zeit: 01.08.2022 bis 31.07.2025) Start des “KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen für nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz” Thermoform-, Siegel- und Schneidvor- gängen mit. Die Wissensbasis des Fraun- hofer IVV zur Charakterisierung und digitalen Beschreibung polymerer Pack- stoffe zur Vorhersage ihrer Funktionen sowie ihrer Herstellung und Verarbeitung fließen in das Projekt ein und tragen zur gezielten Entwicklung von recyclingfähi- gen Verpackungskonzepten unter Einsatz von Rezyklaten mit Hilfe neuer digitaler Werkzeuge bei. Darüber hinaus sind die Institutskompetenzen aus dem Bereich der Analytik von sensorischen Materialei- genschaften sowie der Entwicklung von Messtechniken als auch der Implementie- rung von KI-Algorithmen auf analytischen Daten gefragt. Mit seinen Kompetenzen zur analytischen Charakterisierung und (lebensmittelrechtlichen) Bewertung von Stoffübergängen aus Kunststoffmateria- lien sowie Know-how zur Modellierung von Migrationsvorgängen und zur Be- wertung der Reinheit und Unbedenklich- keit von Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) stellt das Team des Fraunhofer IVV eine entscheidende Datenverknüpfung für eine erfolgreiche Anwendung in ver- schiedenen Gebieten her. Aus dem Be- reich Recycling bringen die Forschenden ihr Wissen um ihre Entwicklung eines lö- semittelbasiertes Recyclingverfahren mit sowie die notwendigen Kompetenzen zur Bewertung der Verarbeitbarkeit, der Qua- lität und Mischungsmöglichkeiten von Rezyklaten. Bislang wird nur ein geringer Teil des Kunst- stoffs im Kreislauf geführt, um als Sekundärrohstoff wieder verwendet zu werden. Im KI-Anwendungshub Kunststoffverpackun- gen soll der Einsatz von Rezyklaten mithilfe Künstliche Intelligenz (KI) erhöht und der Weg zu einer nachhalti- gen Kreislaufwirtschaft ermöglicht werden