Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt koordiniert im Verbundprojekt K3I-Cycling das Arbeitspaket 'Recycling und Rezyklat-Herstellung'. Gemeinsam mit 16 Projektpartnern – darunter Verpackungshersteller, Recyclerunternehmen, Markenartikler und Kommunen – werden KI-gestützte Methoden entwickelt, die die Sortierung von Post-Consumer-Kunststoffen, insbesondere aus dem Gelben Sack, qualitativ auf ein industrietaugliches Niveau heben sollen. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).
Die Qualität von Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) ist in der Praxis eine der größten Hürden bei der Rückführung von Kunststoffabfällen in technische Anwendungen. Schwankende Zusammensetzungen, Verunreinigungen sowie thermischer und oxidativer Abbau aus vorangegangenen Verarbeitungszyklen führen dazu, dass mechanische und rheologische Kennwerte breite Streuungen aufweisen. Gerade für Spritzgießer und Extruder, die definierte Prozessfenster und reproduzierbare Materialeigenschaften benötigen, stellt dies ein erhebliches Verarbeitungsrisiko dar.
K3I-Cycling setzt an zwei Punkten der Prozesskette an: Erstens soll der Einsatz künstlicher Intelligenz in der Sortierung die Trennschärfe bei der Identifikation von Polymertypen – etwa PE, PP oder PS – verbessern und Fehlsortierungen reduzieren. Hochwertigere Sortierfraktionen sind die Voraussetzung für chemisch definierte Ausgangsmaterialien im nachgelagerten Compoundierprozess. Zweitens erarbeitet das LBF eine Toolbox zur Bewertung und Nachstabilisierung von Rezyklaten. Diese soll Verarbeitern ermöglichen, den Degradationszustand eines Rezyklats zu charakterisieren und gezielt Stabilisatoren oder andere Additive einzusetzen, um Verarbeitbarkeit und Endanwendungseigenschaften zu sichern.
Die Nachstabilisierung ist ein zentrales compoundiertechnisches Thema: Beim Wiedereinsatz thermoplastischer Materialien kommt es durch Kettenspaltung und Vernetzungsreaktionen zu Viskositätsveränderungen und Einbußen bei der Schlagzähigkeit oder Steifigkeit. Eine datengestützte Toolbox, die Stabilisierungsrezepturen auf Basis gemessener Materialkennwerte vorschlägt, könnte den bislang stark empirisch geprägten Entwicklungsaufwand bei Rezyklatcompounds erheblich reduzieren.
Für die Kunststoffverarbeitende Industrie sind belastbare Materialkennwerte von Rezyklaten nicht nur eine Frage der Produktqualität, sondern zunehmend auch eine regulatorische Anforderung. Die EU-Verpackungsverordnung (PPWR) schreibt steigende Rezyklateinsatzquoten für Verpackungen vor, was den Druck auf Verpackungshersteller und deren Materiallieferanten erhöht, reproduzierbare PCR-Qualitäten bereitzustellen. Projekte wie K3I-Cycling liefern dafür die wissenschaftliche Grundlage.
