Die Wissensdatenbank mit Begriffen rund um's Thema Kunststoff
In diesem kostenfreien Onlinenachschlagewerk finden Sie zahlreiche Begriffserklärungen zum Werkstoff Kunststoff. Diese sind gerade auch für Quereinsteiger eine kleine Starthilfe in die umfangreiche Welt der Kunststoffverarbeitung.
KI stabilisiert Rezyklatverarbeitung beim Spritzgießen
Die Verarbeitung von Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) stellt die Kunststoffindustrie weiterhin vor erhebliche prozesstechnische Herausforderungen. Insbesondere steigende Rezyklatquoten führen zu erhöhten Materialschwankungen und damit zu instabilen Spritzgießprozessen sowie erhöhtem Ausschussaufkommen. Im Forschungsprojekt Rezi-KI entwickeln das Kunststoff-Zentrum SKZ und der KI-Spezialist plus10 eine datengetriebene Lösung zur automatisierten Stabilisierung solcher Prozessschwankungen.
Klemmbausteine mit Fließindikator zur Entwicklung KI basierter Regelungen beim Einsatz von Post-Consumer Rezyklaten im Projekt Rezi-KI. (Foto: Jakob Schüder, SKZ)
SKZ und plus10 entwickeln intelligente Lösung für die Verarbeitung von Post‑Consumer‑Rezyklaten
Ziel von Rezi-KI ist es, die Verarbeitung von PCR-Materialien prozesstechnisch auf ein Stabilitätsniveau zu bringen, das mit Neuware vergleichbar ist. Hierzu kommen KI-basierte Prognosemodelle zum Einsatz, die aus Prozess- und Materialdaten eine Ausschusswahrscheinlichkeit in Echtzeit berechnen. Auf dieser Grundlage werden dynamische Empfehlungen zur Anpassung von Prozessparametern generiert.
Dadurch sollen Bauteilqualität stabilisiert, Zykluszeiten optimiert und der Energieeinsatz reduziert werden. Gleichzeitig trägt der Ansatz dazu bei, die industrielle Nutzung von Rezyklaten wirtschaftlich robuster zu gestalten und den CO₂-Fußabdruck in der Kunststoffverarbeitung zu senken.
Vollvernetzte Spritzgießzelle als Datenbasis
Für die Umsetzung wurde am SKZ eine vollständig vernetzte Spritzgießzelle aufgebaut, in der sämtliche prozessrelevanten Daten zyklusgenau erfasst und zusammengeführt werden. Dies umfasst sowohl Maschinendaten als auch Informationen aus Heißkanal, Werkzeug und Temperierung sowie Qualitätsmerkmale wie Entformungstemperatur und Bauteilgewicht.
Ergänzend wird der Energieverbrauch einzelner Hauptverbraucher erfasst, um eine umfassende datenbasierte Bewertung des gesamten Prozesses zu ermöglichen. Die Datenkommunikation basiert auf einer durchgängigen Integration von OPC UA und MQTT, wodurch eine direkte Rückkopplung zwischen Prozessparametern und Bauteilqualität ermöglicht wird.
Werkzeugtechnologie und kavitätenbezogene Regelung
In Zusammenarbeit mit dem Werkzeugbauer GHD Präzisionsformenbau wurde ein spezielles 2-Kavitäten-Klemmbausteinwerkzeug entwickelt, das gezielt für die Untersuchung von Materialschwankungen ausgelegt ist. Ein integrierter Fließindikator ermöglicht dabei die differenzierte Analyse des Füllverhaltens.
Das eingesetzte Heißkanalsystem von EWIKON ist mit einem servoelektrischen Nadelverschluss ausgestattet, der über das motion CONTROL System geregelt wird. Im Rahmen des Projekts wurde dieser Nadelverschluss zusätzlich für eine externe softwarebasierte Ansteuerung geöffnet.
Damit ist es möglich, Material- und Füllschwankungen nicht nur über klassische Maschinenparameter, sondern auch kavitätenbezogen über den Nadelhub des Heißkanalsystems gezielt auszugleichen.
Integration von Materialdaten und digitalen Infrastrukturen
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Einbindung von Materialdaten. Da Rezyklatchargen naturgemäß stärkeren Schwankungen unterliegen, werden chargenspezifische Messwerte direkt in die KI-Modelle integriert. Perspektivisch ist vorgesehen, diese Daten über API-basierte Schnittstellen unmittelbar von Materiallieferanten bereitzustellen.
Unterstützt wird dieser Ansatz durch entstehende industrielle Datenräume, wie sie im Kontext von Manufacturing-X sowie Initiativen wie MaterialDigital entwickelt werden.
Erste Demonstration an SKZ-Technologietag
Projektleiter Jakob Schüder betont die Bedeutung des Vorhabens: „Rezi-KI zeigt, wie künstliche Intelligenz eine Schlüsselrolle in der nachhaltigen Kunststoffverarbeitung einnehmen kann. Unser Ziel ist es, die Verarbeitung von Post-Consumer-Rezyklaten trotz teils erheblicher Materialschwankungen genauso stabil und effizient wie bei Neuware zu gestalten. Besonders danken wir unserem Projektpartner plus10, dessen KI- und Softwarekompetenz diesen innovativen Ansatz wesentlich unterstützt.“
Die laufenden Versuchsreihen dienen derzeit der Validierung der entwickelten KI-Modelle. Erste Ergebnisse der KI-gestützten Prozessregelung sollen am SKZ-Technologietag am 25. Juni 2026 in Würzburg anhand des Klemmbausteinwerkzeugs demonstriert werden.
Das Projekt wird im Rahmen des BayVFP gefördert.
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