Im Forschungsprojekt ReMEPP werden datenbasierte Verfahren entwickelt, um auch komplexe Polypropylen-Rezyklate für hochwertige Partikelschäume zu nutzen.
Vier Partner aus Industrie und Wissenschaft wollen herausfinden, wie sich heterogene Polypropylen-Rezyklate für die Herstellung hochwertiger Partikelschäume aus expandiertem Polypropylen (EPP) einsetzen lassen. Mithilfe von Machine Learning und datenbasierten Vorhersagemodellen sollen Materialschwankungen frühzeitig erkannt und Produktionsprozesse entsprechend angepasst werden. In demProjekt wirken mit: Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB), General Industries Deutschland GmbH (GID), Universität Bayreuth; Lehrstuhl Polymere Werkstoffe und die RUCH NOVAPLAST GmbH. Zusätzlich ist JSP als assoziierter Partner eingebunden.
EPP wird aufgrund seiner geringen Dichte und guten mechanischen Eigenschaften unter anderem in der Automobil- und Verpackungsindustrie eingesetzt. Für die Herstellung von EPP-Formteilen mit Rezyklatanteil werden bislang überwiegend hochreine, sortenreine Polypropylen-Ströme verwendet. Diese sind jedoch nur begrenzt verfügbar.
Das Projekt ReMEPP soll deshalb auch komplexere Sekundärrohstoffströme erschließen, deren Zusammensetzung und Qualität stärker schwanken. Solche Unterschiede können die Verarbeitung zu Schaumperlen sowie die Eigenschaften der fertigen Formteile beeinträchtigen.
Materialqualität in Echtzeit bewerten
Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung eines selbstlernenden Vorhersagemodells, das die Qualität der eingesetzten Rezyklate in Echtzeit bewerten soll. Dafür werden Material- und Prozessdaten entlang der gesamten Herstellungskette erfasst und miteinander verknüpft – von der Aufbereitung der Rezyklate über die Produktion der Schaumperlen bis zur Verarbeitung zu Formteilen.
Machine-Learning-Methoden sollen Zusammenhänge zwischen Materialeigenschaften, Verarbeitungsbedingungen und Produktqualität erkennen. Ergänzend ist der Einsatz von Inline-Analytik vorgesehen, um Veränderungen der Materialzusammensetzung bereits während der Verarbeitung zu erfassen. Auf dieser Grundlage soll die Prozessführung vorausschauend angepasst werden können.
Ökologische Bewertung der Verfahren
Die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) übernimmt im Projekt Aufgaben in der Material- und Prozessentwicklung. Dazu gehören die Aufbereitung heterogener PP-Rezyklatströme sowie Untersuchungen zur Verarbeitung der daraus hergestellten rEPP-Partikel zu Formteilen.
Begleitende Ökobilanzen sollen die Umweltwirkungen verschiedener Material- und Prozesskombinationen erfassen. Ziel ist es, Möglichkeiten zur Verringerung des Primärrohstoffeinsatzes und des CO₂-Fußabdrucks zu identifizieren und zu quantifizieren.
Vier Projektpartner aus Industrie und Forschung
Neben der NMB sind die General Industries Deutschland GmbH (GID), der Lehrstuhl Polymere Werkstoffe der Universität Bayreuth und die RUCH NOVAPLAST GmbH beteiligt. GID bringt Erfahrungen aus dem Recycling von EPP-Ladungsträgern ein. Die Universität Bayreuth befasst sich mit der Partikelschaumherstellung und datenbasierten Prozessoptimierung. RUCH NOVAPLAST ergänzt das Konsortium mit seiner Kompetenz in der industriellen Herstellung von Partikelschaumformteilen. JSP ist als assoziierter Partner eingebunden.
Bild oben: Mit datenbasierten Methoden von variablen PP-Rezyklatströmen zu hochwertigen rEPP-Formteilen. Grafik: NMB