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Start des KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen für nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz
Von Ramona Cernik und Oliver Schick am 01. Dezember 2022
Im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme „KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen – nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz“ werden Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) dazu genutzt, die Nachhaltigkeit von Kunststoffverpackungen zu verbessern – entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Design bis zum erneuten Eintreten in den Kreislauf. Die Gesellschaft für Informatik e.V. übernimmt die Öffentlichkeitsarbeit und betreut eines von zwei Innovationslaboren, das sich auf werkstoffliches Recycling fokussiert und in dem ein sogenannter Artificial Neural Twin entstehen soll.
Offizieller Projektstart
Am 26. Oktober 2022 wurde das Projekt aus Berlin mit folgender Pressemitteilung offiziell angekündigt:
Verpackungen machen weltweit den mit Abstand größten Anteil an Kunststoffabfällen 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-Anwendungshub Kunststoffverpackungen soll Künstliche Intelligenz (KI) den Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft ermöglichen.
Um den Kreislauf für Kunststoffverpackungen so weit wie möglich zu schließen, arbeiten 51 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft in zwei Innovationslaboren zusammen: KIOpti-Pack für Design und Produktion sowie K3I-Cycling 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 KI und Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe der breiten Öffentlichkeit durch vielfältige Veranstaltungen und Kommunikationsmaßnahmen zugänglich gemacht werden. Hierfür sind unter anderem ein Podcast und ein Open-Hub-Day geplant.
Bild: Fraunhofer IVV
Bislang wird nur ein geringer Teil des Kunststoffs im Kreislauf geführt, um als Sekundärrohstoff wieder verwendet zu werden. Im KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen soll der Einsatz von Rezyklaten mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) erhöht und der Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft ermöglicht werden.
Über die Innovationslabore:
KIOptiPack – Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil.
Ziel von KIOptiPack ist es, praxisreife KI-gestützte Werkzeuge für das erfolgreiche Produktdesign sowie die qualitätsgerechte Produktion von Kunststoffverpackungen 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 Netzwerkplattform für das Wertschöpfungsengineering verknüpft. Das Projekt und die darin entwickelten Werkzeuge beziehen die gesamte Wertschöpfungskette vom Sekundärrohstoff, über die Material- und Verpackungsentwicklung, die Prozessauslegung, die Verpackungsproduktion bis hin zur Abfallsammlung und Aufbereitung ein.
Koordination: Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen
Laufzeit: 01.08.2022 – 31.07.2025
Welche Rolle spielt Ehrenmüller beim KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen?
Als Teil von KI-OptiPack entwickeln wir gemeinsam mit den anderen Firmen den KI-Teil für die Materialentwicklung im Compounding (Vorhersage von Compound Zieleigenschaften) sowie für die Vorhersage der Folienextrusion.
Was versteht man unter Compounding?
Compoundierung wird bei der Herstellung von Kunststoffen eingesetzt, um dem Verbundwerkstoff neue, vom Kunden gewünschte Eigenschaften zu verleihen, die der aus einfachen Kunststoffgranulat hergestellte Werkstoff nicht hat. Für die Compoundierung werden nur sortenreines Kunststoffgranulat und Zuschlagstoffe verwendet.
Bild: Institut für Kunststoffverarbeitung
Zielsetzung: Mit Assistenzsystemen und Softsensoren soll der Prozess durchsichtiger werden.
Projektziele
- KI-Modelle zur inline-Vorhersage der Compoundeigenschaften
- Automatisierte Generierung von Initialrezepturen und Maschineneinstellungen
- In-Line Generierung von digitalen Datenblättern zu Materialeigenschaften von Compounds
- Erzeugung umfangreicher, strukturierter Datenbasen an Produktions-und Laboranlagen
- Abschätzung der Vorhersagegenauigkeiten der digitalen Materialdatenblätter in Abhängigkeit schwankender Eingangsgrößen
- Bewertung von Transferlernerfolgen bei Übertrag von KI-Modellen auf andere Anlagen
Übersicht aller beteiligten Partner des KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen:
Innovationslabor KIOptiPack:
Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., Artificial Intelligence Center Hamburg (ARIC) e.V., Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Hochschule Schmalkalden (HSM), Hochschule Albstadt Sigmaringen (HSAS), Technische Universität Dresden, Universität des Saarlandes, Aixtrusion GmbH, Amcor Flexibles Deutschland GmbH (assoziiert) Apheris AI GmbH, Arburg GmbH & Co. KG (assoziiert), ASAM Betriebs-GmbH (assoziiert), Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG (assoziiert), Carbon Minds GmbH, Cirplus GmbH (assoziiert), ColorLite GmbH (assoziiert), Deutsche Institut für Normung e. V., Dida Datenschmiede GmbH, Digimind GmbH, Duales System Deutschland GmbH & Co. KG (assoziiert), EDEKA Zentrale Stiftung & Co. KG (assoziiert), Ehrenmüller GmbH, Evonik Industries AG, Fernholz GmbH & Co. KG (assoziiert), Foboha Germany GmbH, GEA Group AG (assoziiert),GreenDelta GmbH, HiPP OHG, Hamburger Informatik Technologie-Center (HITeC) e.V., Institut cyclos-HTP GmbH, Infosim GmbH & Co. KG, KOCH Pac-Systeme GmbH (assoziiert), Körber Pharma GmbH (ehem. Mediseal), LyondellBasell GmbH, Menshen GmbH & Co. KG (assoziiert), Pacoon GmbH, Palaimon GmbH, Peerox GmbH, Pöppelmann GmbH & Co. KG (assoziiert), QuoData GmbH, REMONDIS Recylcing GmbH & Co KG, Reifenhäuser GmbH, RKW SE, Simcon kunststofftechnische Software GmbH, Sumitomi (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH (assoziiert), Südpack Verpackungen GmbH & Co. KG, Unilever Deutschland (assoziiert), watttron GmbH, Windmöller & Hölscher KG (assoziiert)
