Erhöhung des Rezyklatanteils bei der Verpackungsherstellung durch ein KI-gestütztes Assistenzsystem im 2K-Sandwich-Spritzgießen (2KPackAssist)

Die aus dem europäischen Kunststoffbedarf der Verpackungsindustrie resultierenden CO2-Emissionen belaufen sich auf ca. 40 Mt. (Kunststoffbedarf 19,89 Mt., 2 kg CO2 pro kg Kunststoff). Aufgrund der vielfältigen Eigenschaften von Kunststoffen, Produktschutz von Konsumgütern bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit, werden diese auch zukünftig in großem Umfang in Verpackungen eingesetzt. Durch die Wiederverwendung von Kunststoffrezyklat im Sinne der Kreislaufwirtschaft kann die CO2-Emission maßgeblich gesenkt werden. Ein direkter Kontakt des Post-Consumer-Rezyklats (PCR) mit dem Produkt ist in vielen Fällen nicht gewünscht, bei Lebensmitteln sogar unzulässig. Um PCR in Verpackungen wiederzuverwenden aber den Produktkontakt zu vermeiden, ist das Zwei-Komponenten-Sandwich-Spritzgießen (2K-Spritzgießen) ein geeignetes Verfahren für spritzgegossene Verpackungskomponenten wie bspw. Verschlüsse.

Dieses Verfahren ermöglicht einen Zwei-Schicht-Aufbau des Formteils mit einer Außenhaut aus kontaktzulässigem Neumaterial sowie einem Kern aus PCR. Vor allem bei der Herstellung von Produkten mit geringer Wanddicke ist eine präzise Abstimmung der Prozessparameter auf die Eingangsmaterialien erforderlich, um eine vollständige Ummantelung des Rezyklats zu garantieren. Dies gilt insbesondere für PCR, aufgrund deren Chargen und Saisonal bedingten Eigenschaftsschwankungen. Das Projektziel ist die Entwicklung der 2K-Technologie für Verpackungen und eines KI-gestützten Assistenzsystems für das 2K-Spritzgießen, welches trotz volatiler Rezyklateigenschaften durch Ableitung geeigneter Maschineneinstellungen eine qualitätsgerechte Produktion ermöglicht. Dafür sind relevante Material- und Prozessgrößen zu identifizieren, geeignete Sensorik zur Gewinnung von Prozessdaten zu integrieren und diese für das Assistenzsystem nutzbar zu machen. Abschließend erfolgt eine Validierung des Werkzeugs und Assistenzsystems sowie der Abschätzung deren Anwendungspotenzials anhand einer Demonstratorverpackung.