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 – zu denen auch die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS zählt – 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 Künstliche Intelligenz 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.

Innovationslabor: KIOptiPack – Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Rezyklatanteil

Ziel von KIOptiPack ist es, praxisreife KI-gestützte Werkzeuge für das erfolgreiche Pro-duktdesign 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

Innovationslabor: K3I-Cycling – KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoffverpackungen

Ziel von K3I-Cycling ist die signifikante quantitative und qualitative Verbesserung des werkstofflichen Recyclings von Post-Consumer Kunststoffverpackungsabfällen. 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-Produktpasses. 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 gesamten System optimiert werden können. Hierbei werden sensorische Informationen aller Art entlang des Materialflusses als Daten erfasst.

Koordination: Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Laufzeit: 01.09.2022 – 31.08.2025

Über die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

 

Die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS betreibt internationale Spitzenforschung mit dem Ziel, eine geschlossene Kreislaufwirtschaft zu etablieren und Abfälle zu vermeiden. Dazu werden innovative Verfahren zur Rückgewinnung und Wiederverwertung von wertvollen Rohstoffen entwickelt und an nachhaltigen Materialien mit geringer Kritikalität geforscht. In verschiedenen Projekten erarbeitet das Fraunhofer IWKS intelligente Prozessketten sowie nachhaltige Recyclingtechnologien und führt Prozessmodellierungen sowie -bewertungen anhand von verschiedensten Kriterien durch. Die Forschungsergebnisse finden u.a. in der Automobilindustrie, Materialtechnologiekonzernen und Recyclingunternehmen Anwendung.

Die mehr als 90 Mitarbeitenden arbeiten in der Vertragsforschung für die Industrie, für Dienstleistungsunternehmen und öffentliche Einrichtungen. Gegründet wurde das Fraunhofer IWKS von der Fraunhofer-Gesellschaft 2011 unter dem Dach des Fraunhofer ISC. Seit 2020 ist das Fraunhofer IWKS eine eigenständige Einrichtung, die sich kontinuierlich in Richtung eines Fraunhofer-Instituts entwickelt. Dabei forscht das Fraunhofer IWKS an zwei Standorten und in zwei Bundesländern: dem bayerischen Alzenau und dem hessischen Hanau. Für die Region bildet die Einrichtung das Zentrum eines Kompetenznetzwerkes für Ressourcenstrategie, Wertstoffkreisläufe und Substitution. Mit seiner herausragenden Beratungsleistung stärkt es die bestehende Forschungslandschaft auf diesen Gebieten. Es bietet darüber hinaus eine herausragende Beratungsleistung und stärkt die bestehende Forschungslandschaft auf den Gebieten.

Für das Innovationslabor K3I-Cycling übernimmt das Fraunhofer IWKS die Analyse gesammelter Stoffströme und erhebt Befragungsdaten. Anhand dieser Daten definiert die Einrichtung Kundentypen und erstellt spezifische Abfallpässe, die zu einer größeren Reinheit in der Abfalltrennung beitragen.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:

PD Dr. Emanuel Ionescu (Abteilungsleitung Digitalisierung der Ressourcen)

Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

Telefon +49 6023 32039-880

emanuel.ionescu@iwks.fraunhofer.de

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 Be-triebs-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 (assozi-iert), 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, Info-sim 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), Qu-oData 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 (as-soziiert), watttron GmbH, Windmöller & Hölscher KG (assoziiert)

Innovationslabor K3I-Cycling

Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., Lobbe RSW GmbH, Cirplus GmbH, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Technische Universität Darmstadt, Hochschule Harz, Hochschule für angewandte Wissenschaften, Universität des Saarlandes, Lehrstuhl für Rechtsinformatik, Knowtion GmbH, RKF Recy-celte Kunststoffe & Fasern KG, WeSort.AI GmbH, Gesellschaft für Informatik e.V., Ei-genbetrieb für kommunale Aufgaben und Dienstleistungen, Awesome Technologies Innovationslabor GmbH, Deutsches Verpackungsinstitut e. V., Entsorgungstechnik BAVARIA GmbH, Technische Universität München, Siemens Aktiengesellschaft, HK.SYSTEMS GmbH (assoziiert), GREIWING logistics for you GmbH (assoziiert), Senti-num GmbH (assoziiert)

Weitere Informationen zur Fördermaßnahme finden Sie hier:

https://www.fona.de/de/massnahmen/foerdermassnahmen/ki-hub-kunststoffverpackungen.php

Dieses Projekt wird gefördert durch:

 

Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt sie eine

zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen. Mehr als 30 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,9 Milliarden Euro. Davon fallen 2,5 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung.

 

Die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS mit Standorten in Alzenau und Hanau wurde im Jahr 2011 von der Fraunhofer-Gesellschaft unter dem Dach des Fraunhofer ISC gegründet. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich darauf, die Rohstoffversorgung unserer Industrie langfristig zu sichern und damit eine führende Position in der Hochtechnologie auch zukünftig zu ermöglichen. Dafür werden zusammen mit Industriepartnern innovative Trenn-, Sortier-, Aufbereitungs- und Substitutionsmöglichkeiten erforscht.