Verpackungen machen weltweit den mit Abstand größten Anteil an Kunststoffabfällen aus. Jedoch gelangt wegen oftmals zu großer technischer und wirtschaftlicher Herausforderungen nur ein geringer Teil des Kunststoffs als Sekundärrohstoff wieder in den Kreislauf. An diesem Punkt will das „KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen – nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch künstliche Intelligenz“ ansetzen.
Der Hub nutzt Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) dazu, die Nachhaltigkeit von Kunststoffverpackungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Design bis zum erneuten Eintreten in den Kreislauf zu verbessern – und ebnet damit den Weg zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft von Kunststoffverpackungen.
Laborübergreifender Austausch von Daten
Um den Kreislauf für Kunststoffverpackungen so weit wie möglich zu schließen, haben sich 51 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft in dem neuen KI-Anwendungshub zusammengetan. Ein wichtiges Ziel der gemeinsamen Arbeit ist der laborübergreifende Austausch von Daten, um Erkenntnisse über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg betrachten zu können.
Zum zentralen Anliegen des Projekts gehört auch, Themen des Hubs rund um künstliche Intelligenz und Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe der breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Dazu sind vielfältige Veranstaltungen und Kommunikationsmaßnahmen geplant, zu denen auch ein Podcast und ein Open-Hub-Day gehören.
Zwei Innovationslabore
Zentraler Baustein des Hubs sind die beiden Innovationslabore KIOpti-Pack für das Design und die Produktion von Kunststoffverpackungen sowie K3I-Cycling für deren werkstoffliches Recycling. Gestartet am 1. September 2022, laufen beide Labore bis zum 31. August 2025.
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 Leichtverpackungsproduktpasses. Die neue KI-Schnittstelle macht es möglich, zum ersten Mal alle Stakeholder entlang der Wertschöpfungskette digital zu vernetzen.
Bei einem Artificial Neural Twin handelt es sich um eine vollständig differenzierbare Abbildung des Gesamtsystems, das die Optimierung der Einzelkomponenten in Relation zum gesamten System erlaubt. Dazu werden sensorische Informationen aller Art entlang des Materialflusses als Daten erfasst. Koordiniert wird das Innovationslabor K3I-Cycling vom Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltungen (IIS).
Ziel von KiOpti-Pack 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. Verknüpft damit ist die Bildung einer zentralen Netzwerkplattform für das Wertschöpfungsengineering.
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. Koordinator des KIOpti-Pack-Innovationslabors ist das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen.
Partner von K3I-Cycling
Am Innovationslabor K3I-Cycling beteiligen sich: die Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., die Lobbe RSW GmbH, die Cirplus GmbH, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, die Technische Universität Darmstadt, die Hochschule Harz, die Hochschule für angewandte Wissenschaften, die Universität des Saarlandes, Lehrstuhl für Rechtsinformatik, die Knowtion GmbH, die RKF Recycelte Kunststoffe & Fasern KG, die Wesort.AI GmbH, die Gesellschaft für Informatik e.V., der Eigenbetrieb für kommunale Aufgaben und Dienstleistungen, die Awesome Technologies Innovationslabor GmbH, das Deutsche Verpackungsinstitut e. V., die Entsorgungstechnik Bavaria GmbH, die Technische Universität München, die Siemens Aktiengesellschaft, die HK.Systems GmbH (assoziiert), die Greiwing logistics for you GmbH (assoziiert) sowie die Sentinum GmbH (assoziiert).
Partner von KIOpti-Pack
Am Innovationslabor KIOpti-Pack beteiligen sich: das Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen, die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., das Artificial Intelligence Center Hamburg (ARIC) e. V., die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, die Hochschule Schmalkalden (HSM), die Hochschule Albstadt Sigmaringen (HSAS), die Technische Universität Dresden, die Universität des Saarlandes, die Aixtrusion GmbH, die Amcor Flexibles Deutschland GmbH (assoziiert), die Apheris AI GmbH, die Arburg GmbH & Co. KG (assoziiert), die Asam Betriebs-GmbH (assoziiert), die Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG (assoziiert), die Carbon Minds GmbH, die Cirplus GmbH (assoziiert), die Colorlite GmbH (assoziiert), das Deutsche Institut für Normung e. V., die Dida Datenschmiede GmbH, die Digimind GmbH, die Duales System Deutschland GmbH & Co. KG (assoziiert), die Edeka Zentrale Stiftung & Co. KG (assoziiert), die Ehrenmüller GmbH, die Evonik Industries AG, die Fernholz GmbH & Co. KG (assoziiert), die Foboha Germany GmbH, die GEA Group AG (assoziiert), die Greendelta GmbH, die Hipp OHG, das Hamburger Informatik Technologie-Center (Hitec) e.V., die Institut cyclos-HTP GmbH, die Infosim GmbH & Co. KG, die Koch Pac-Systeme GmbH (assoziiert), die Körber Pharma GmbH (ehem. Mediseal), die Lyondellbasell GmbH, die Menshen GmbH & Co. KG (assoziiert), die Pacoon GmbH, die Palaimon GmbH, die Peerox GmbH, die Pöppelmann GmbH & Co. KG (assoziiert), die Quodata GmbH, die Remondis Recylcing GmbH & Co KG, die Reifenhäuser GmbH, die RKW SE, die Simcon kunststofftechnische Software GmbH, due Sumitomi (SHI), die Demag Plastics Machinery GmbH (assoziiert), die Südpack Verpackungen GmbH & Co. KG, Unilever Deutschland (assoziiert) sowie die Watttron GmbH, Windmöller & Hölscher KG (assoziiert).
