Extrusion 1-2024

34 Kreislaufwirtschaft – Aus der Forschung Extrusion 1/2024 Nachhaltigkeit – Für die Kreislaufwirtschaft Extra-Schichten einlegen? Um dem Ziel einer umfassenden Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe näherzukommen (und seinen Partnern Extra-Schichten zu ersparen), ist das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen führend an Forschungsprojekten beteiligt, in denen es mit zahlreichen Partnern die Wertschöpfungskette der Kunststoffrezyklate ganzheitlich optimiert. Das 32. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik gibt einen Einblick. D urch eine konsequente Nutzung von Rezyklaten als Be- standteil von Kunststoffprodukten können Emissionen (wie etwa CO 2 oder der Eintrag von Makro- und Mikroplastik in Ge- wässer) und der Erdölbedarf drastisch reduziert werden. Aller- dings gelingt diese nachhaltige Mehrfachnutzung der wertvollen Rohstoffe noch nicht an allen Stellen. Beispielsweise werde im Verpackungssektor aktuell nur circa 11 Prozent der Rezyklate für eine erneute Verpackungsherstellung verwendet. Verschiedene Faktoren erschweren dies, wie etwa die • begrenzte Verfügbarkeit von Qualitäten hoher Reinheit • schwankenden Eigenschaften • eingeschränkte Akzeptanz von Kunststoffrezyklaten • mangelnde ökonomische Attraktivität des Rezyklateinsatzes Diese Herausforderungen können Akteure in der Kunststoff- branche ohne starke Partner und ohne innovative Ansätze zum Beispiel zur Material- und Prozessentwicklung nur unter großem Aufwand begegnen. In verschiedenen Forschungsprojekten un- tersucht das IKV Möglichkeiten, um die Wertschöpfungskette der Kunststoffrezyklate ganzheitlich zu optimieren. Bild 1: Grundlegender Ablauf zur KI-gestützten Rezepturentwicklung von Compounds Zielrezeptur Versuchspunktauswahl Compoundierung Spritzgießen Kostenfunktion min ƒ ( x ) n = 3 Validierung R 2 Modelltraining Materialcharakterisierung Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil Ein solches Vorhaben ist der „KI-Anwendungshub Kunststoff- verpackungen“, innerhalb dessen das IKV im Unterprojekt „KIOptiPack: Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunst- stoffverpackungen mit Rezyklatanteil“ mehrere Ziele verfolgt: Primär ist die Bereitstellung, Validierung und der Anwendungs- transfer praxisreifer KI-gestützter Werkzeuge für das erfolgrei- che Produktdesign sowie die qualitätsgerechte Produktion von Kunststoffverpackungen mit hohem Rezyklatanteil im Visier. Un- terstützt wird dies durch einen KI-Anwendungs- und Datenraum und die Bildung einer zentralen Netzwerkplattform (die zum Bei- spiel die Konsumenten und deren Verhalten einbezieht) für das Wertschöpfungsengineering. Als ein konkretes Beispiel für ein KI-gestütztes Werkzeug sei die Compoundentwicklung genannt ( Bild 1 ): An die Stelle eines „ite- rativen Herantastens“ an die gewünschte Viskosität des Com- pounds tritt die Nutzung von bestehenden Datenpunkten und – wo nötig – die Charakterisierung von Extrempunkten, während