Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP hat ein neues Sortierverfahren entwickelt, mit dem schwarze Kunststoffe erstmals sortenrein charakterisiert und getrennt werden sollen. Kern des Ansatzes ist eine Kombination aus aktiver Thermographie und maschinellem Lernen. Damit adressieren die Saarbrücker Forscher ein bisheriges Problem der Kunststoffsortierung, nämlich dass schwarze Kunststoffteile für etablierte Systeme häufig „unsichtbar“ bleiben und deshalb überwiegend in der thermischen Verwertung behandelt werden.
Im Unterschied zu kurz- oder mittelwelligen Hyperspektralkameras setzt das IZFP auf ein thermographiebasiertes Verfahren. Dieses sei kostengünstiger und könne die thermischen Materialunterschiede verschiedener schwarzer Kunststoffarten – anders als handelsübliche Nahinfrarotsysteme – detektieren, erläutert das Institut. Als erster großer Erfolg sei den Fraunhofer-Forschenden eine präzise Unterscheidung von Polyamid (PA) und Polypropylen (PP) gelungen.
Das Verfahren hat das Institut in einem KI-gestützten Thermographie-Sortierdemonstrator umgesetzt, den es Mitte März auf der Messe Solids & Recycling-Technik in Dortmund der Öffentlichkeit vorstellt. Bei dem präsentierten Szenario werden schwarze Kunststoffproben auf einem Förderband bewegt, dabei unter einem Infrarotheizstrahler leicht erwärmt und anschließend mit einer Wärmebildkamera erfasst. Die thermischen „Signaturen“ wertet ein KI-Modell in Echtzeit aus und trifft unmittelbar eine entsprechende Sortierentscheidung. Ein Sortierarm führt die Materialien je nach erkannter Sorte dann nach links oder rechts aus.
„Unser Demonstrator zeigt anschaulich, wie wir mit aktiver Thermographie und künstlicher Intelligenz eine kostengünstige Sortierung schwarzer Kunststoffe ermöglichen können“, erläutern die projektverantwortlichen Wissenschaftler Andreas Keller und Kevin Schmitz. Man schaffe damit eine wichtige Grundlage, den Kreislauf auch für diese anspruchsvollen Materialien zu schließen.
Gelinge eine präzise Aussortierung schwarzer Kunststoffe im industriellen Maßstab, könnten wertvolle Rohstoffe zurückgewonnen und erhebliche Mengen CO2 eingespart werden, ist das IZFP überzeugt. Als potenzielle Anwenderbranchen nennt das Institut unter anderem Leichtverpackungen, Elektronik, Sportartikel und den Automotive-Bereich. Als nächste Schritte plant das Forscherteam, das Verfahren auf weitere Kunststoffarten auszuweiten, die Sortiergeschwindigkeit zu erhöhen, alternative Anregungsmethoden zu untersuchen und die Anlage insgesamt zu optimieren, mit dem Ziel, die Ergebnisse „für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen“.
