Forschende des Innovationslabors KI-Optipack bei der Optimierung eines Verfahrens zur Verpackungsproduktion. (Bild: Fraunhofer IVV)
Der Anwendungshub wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und setzt sich aus den beiden Innovationslaboren KI-Optipack und K3I-Cycling zusammen. Diese arbeiten auf das gemeinsame Ziel hin, die Wertschöpfungskette von Kunststoffverpackungen nachhaltiger zu gestalten. Von Design und Produktion bis hin zur Kreislaufschließung werden Methoden der KI in konkreten Anwendungsfällen getestet und in die Anwendung gebracht.
Im November stellen Experten der mehr als 51 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft stellen unter anderem eine visionäre Verpackungsentwicklungs-Software sowie IT-Modelle für die erstmalige Verknüpfung multipler Akteure der Kunststoff-Verpackungsindustrie in einem virtuellen Datenraum vor.
Ganzheitliches Verpackungsdesign dank KI-Einsatz
Im Rahmen des Innovationslabors KI-Optipack haben es sich die Wissenschaftler zusammen mit den beteiligten Partnern und Unternehmen zur Aufgabe gemacht, eine komplett neue, branchenübergreifende Software zu entwickeln, welche eine ganze Reihe oben genannter Anforderungen an eine Kunststoffverpackung berücksichtigen kann und mit Hilfe von mathematischen Modellen und KI-basierter Methoden zu einer Gesamtschau vereint.
Nach vollständiger Integration aller Daten, schlägt zukünftig die Software bestmögliche Verpackungsdesigns für ein bestimmtes Produkt bei gleichzeitigem minimalem Materialaufwand vor. Aktuell fügen führende Akteure aus allen Bereichen der Verpackungswirtschaft bestehende Software-Bausteine zusammen, die verschiedenste Faktoren berücksichtigen, wie beispielsweise die Haltbarkeit des Produktes, die Ökobilanz einer Verpackung, deren Auswirkungen auf die Umwelt, den Einsatz von Rezyklaten und sogar die Konsumentenakzeptanz. Damit wird es den Unternehmen erstmalig ermöglicht, ohne aufwendige Testphasen und zusätzlichen Materialeinsatz zu einer optimalen Verpackungslösung im Sinne der Nachhaltigkeit zu kommen.
So konnten die KI-Hub-Experten kürzlich mit Hilfe der schon existierenden Software-Elemente in einer Studie zu Fleischwaren-Verpackungen und deren Umweltauswirkungen vorab nachweisen, dass die Antwort auf mehr Nachhaltigkeit bei derlei Frischwaren entgegen allen Erwartungen nicht unbedingt in der Reduzierung der Verpackungsmenge liegt. Weniger Verpackung führt nicht automatisch zu weniger Umweltlasten – wenn nämlich deren Einsparung eben nicht die erforderliche Haltbarkeit bewirkt und der Verbraucher sein Lebensmittel dann, statt es zu konsumieren, entsorgen muss.
Gemeinsamer Datenraum
Ein weiterer Meilenstein des KI-Anwendungshubs ist ein eigens entwickeltes elektronisches System, welches die Erfassung und Verknüpfung von Informationen verschiedenster Akteure der Verpackungsindustrie erlaubt, um nachhaltigere Produktionsprozesse etablieren zu können – mit anderen Worten, eine gemeinsame Infrastruktur und einen Datenaustausch über Fabriktorgrenzen hinaus. Beides wird zukünftig essenziell notwendig sein, um Rezyklate besser in Verpackungslösungen einarbeiten zu können.
Deren mitunter heterogene Qualität stellt die Branche vor besondere Herausforderungen, weil oft nicht klar ist, aus welchen Bestandteilen die Rezyklate eigentlich bestehen oder wie viele und welche Störstoffe sie eventuell noch beinhalten – von den Rezyklat-Herstellern über Unternehmen, die Verpackungsfolien produzieren bis hin zur Lebensmittelindustrie braucht es in Zukunft also einen systematischen Datenaustausch und eine einheitliche Begriffssprache.
Am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) in Dresden wird dazu im Rahmen der Open Hub Days auch erstmals ein IT-Verknüpfungsmodell für einen geplanten Datenaustausch auf Basis der geschaffenen Kategorien vorgestellt. Das zeigt, wie über eine Art gesicherten Daten-Highway verschiedenste Akteure und Unternehmen und deren Informationen miteinander verbunden werden können. Die Daten selbst bleiben dabei geschützt auf den Rechnern der einzelnen Akteure - keiner muss also sensible Informationen an mögliche Mitbewerber preisgeben. Auch auf diese Weise können wiederum Rückschlüsse auf Materialverhalten von Verpackungen gezogen werden, die schnellere und bessere Materialentwicklungen ermöglichen.
Die Open Hub Days im November
- Darmstadt: 4. bis 7. November 2024
Die Open Hub Days in Darmstadt finden an vier Standorten an vier aufeinanderfolgenden Tagen statt. Die einzelnen Tage bilden die Schritte der Recyclingkette von Kunststoffverpackungen ab – von der Sammlung und Sortierung, zum Recycling und der möglichen Verwertung bis zur projektbegleitenden Nachhaltigkeitsbetrachtung.
- Dresden: 12. November 2024
In Dresden machen die Partner des Innovationslabors KI-Optipack anhand des konkreten Beispiels der Herstellung von Kunststoffbechern die Bandbreite der aktuellen Forschung zur Verpackungsentwicklung aus Kunststoff-Rezyklaten nachvollzieh- und erlebbar – von den Granulat- und Folieneigenschaften, über dessen Geruchswahrnehmung bis hin zum fertigen Produkt. Besuchende des Fraunhofer IVV können sich auf einen spannenden Rundgang, Live-Demonstrationen und den persönlichen Austausch mit Wissenschaftler*innen freuen.
- Nürnberg: 7. November 2024
Der Open Hub Day in Nürnberg findet im Offenen Innovationslabor Josephs statt. Im Rahmen der Veranstaltung präsentieren Fachexperten und -expertinnen sowie Projektpartner Künstliche Intelligenz beim Recycling von Kunststoffverpackungen. Spannende Vorträge wie „Dangersort: Ein Sortiersystem zur Detektion und Aussortierung von Li-Ionen-Batterien aus Abfallströmen“ oder „KI-basiertes Recycling aus der Perspektive der Privatheits- und Umweltethik“ runden den Tag ab.
- Aachen: 6. November 2024
Die Forschenden des Innovationslabors KI-Optipack wollen Sie in Aachen zum Thema »Verpackungen aus Kunststoff-Rezyklaten« informieren. Dabei werden sie ein breites Feld an Themen von der Maschinenentwicklung über die Prozessführung bis hin zur Kundenakzeptanz aufspannen.
Mehr zum Programm und den Open Hub Days finden sie hier.
