Aachen/Kempten/Dresden – Wie kann künstliche Intelligenz die nachhaltige Produktion von Kunststoffverpackungen voranbringen? Diese Frage steht im Zentrum des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts KIOptiPack, das Teil des KI-Hub Kunststoffverpackungen ist. Die Projektpartner – das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen, Ehrenmüller GmbH und quo data GmbH – haben nun erste Forschungsergebnisse veröffentlicht, die neue Maßstäbe setzen.

In der Fachzeitschrift Polymers erschien am 12. April 2025 das Paper „Model-Based Prediction of the Tensile Properties of Polypropylene Films Made from Recycled Materials“, das erstmals datengetriebene Modelle für die Vorhersage von Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul extrudierter PP-Folien mit hohem Rezyklatanteil präsentiert. Diese Erkenntnisse sind ein entscheidender Schritt in Richtung intelligenter Produktionssteuerung von Kunststoffverpackungen aus Recyclingmaterial.

KI trifft Kreislaufwirtschaft

Die Herausforderung: Rezyklate weisen stark schwankende Qualitäten auf, was die gleichbleibende Qualität von Verpackungsfolien erschwert. Ziel des Projekts KIOptiPack ist es daher, mithilfe von künstlicher Intelligenz die Verarbeitung solcher Materialien prozesssicher und qualitativ hochwertig zu gestalten.

Die Studie belegt, dass der Schmelzedruck als Prozessparameter in Kombination mit Werkstoffdaten – wie dem Melt Flow Rate (MFR) und der Scherviskosität – eine hohe Prognosegüte für die mechanischen Eigenschaften der Folien liefert. Besonders leistungsfähig zeigten sich Generalized Additive Models (GAM), die eine Vorhersagegenauigkeit von bis zu 86,8 % für den Elastizitätsmodul und 96,9 % für die Zugfestigkeit erreichten.

Industrie trifft Forschung

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie KI-basierte Modellierung dabei helfen kann, Materialschwankungen frühzeitig zu erkennen und die Produktion entsprechend anzupassen – ein echter Mehrwert für die Kreislaufwirtschaft“, so Marius Stieglitz vom IKV, Koordinator des Projekts. Die Erkenntnisse wurden im Labor erprobt, sollen jedoch künftig auch auf industrielle Anwendungen skaliert werden.

Die Veröffentlichung steht im Rahmen des Projekts KIOptiPack, das durch den KI-Hub Kunststoffverpackungen begleitet wird. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: https://ki-hub-kunststoffverpackungen.de/ki-opti-pack/ueber

Über KIOptiPack

KIOptiPack ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt mit dem Ziel, die Herstellung recyclingfähiger Verpackungsfolien durch den Einsatz von KI-gestützten Vorhersagemodellen zu optimieren. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Innovationswettbewerbs „KI als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“.