Thermographiebasiertes Verfahren zur effizienten Sortierung schwarzer Kunststoffe

Während transparente Plastikverpackungen und bunte Becher recht einfach erkannt und automatisch aussortiert werden können, bleiben schwarze Kunststoffteile leider oft "unsichtbar" für die Sortiermaschinen - sie landen infolgedessen in der thermischen Verwertung.

Genau diesem Problem widmet sich das Fraunhofer IZFP, denn statt kurz- oder mittelwelliger Hyperspektralkameras nutzt das Forschungsteam ein thermographiebasiertes Verfahren: Die Methode ist kostengünstiger als mittelwellige Hyperspektral-Infrarotsysteme und in der Lage, die thermischen Materialunterschiede verschiedener schwarzer Kunststoffarten zu detektieren - etwas, das handelsübliche Nahinfrarotsysteme aufgrund physikalischer Grenzen nicht leisten können.

Den Fraunhofer IZFP-Forschenden ist mit der präzisen Unterscheidung von Polyamid (PA) und Polypropylen (PP) bereits ein erster großer Fortschritt gelungen.

Ein intelligenter Demonstrator veranschaulicht ein komplettes, praxistaugliches Sortierszenario: Auf einem Förderband bewegen sich schwarze Kunststoffproben unter einem Infrarotheizstrahler, werden dabei leicht erwärmt und anschließend mit einer Wärmebildkamera erfasst. Die erzeugten thermischen "Signaturen" werden in Echtzeit von einem KI-Modell analysiert, das unmittelbar eine entsprechende Sortierentscheidung trifft. Ein Sortierarm am Ende des Bandes 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. Wir schaffen damit eine wichtige Grundlage, den Kreislauf auch für diese anspruchsvollen Materialien zu schließen. Dabei können wir wertvolle Ressourcen einsparen und gleichzeitig CO₂-Emissionen reduzieren", erläutern Andreas Keller und Kevin Schmitz, projektverantwortliche Wissenschaftler am Fraunhofer IZFP.

Perspektiven für die industrielle Anwendung

Die Relevanz dieser Entwicklung ist bedeutend, denn gelänge die präzise Aussortierung schwarzer Kunststoffe im industriellen Maßstab, könnten wertvolle Rohstoffe zurückgewonnen und dabei erhebliche Mengen CO₂ eingespart werden. Davon könnten viele Branchen profitieren, die große Mengen schwarzer Kunststoffe einsetzen - beispielsweise die Leichtverpackungsbranche, der Automotive-Bereich, die Elektronikindustrie oder die Sportartikelbranche.

Als nächsten Schritt planen die Forschenden, das Verfahren auf andere Kunststoffarten auszuweiten, die Sortiergeschwindigkeit zu erhöhen, alternative Anregungsmethoden zu erforschen und die Gesamtanlage zu optimieren. Ziel des Saarbrücker Forschungsteams ist es, die Forschungsergebnisse für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP)