Künstliche Intelligenz (KI) durchdringt aktuell alle Lebensbereiche. Sie eröffnet dabei neue Wege, um effizienter und produktiver zu handeln. Diese Jahrhunderttechnologie bietet auch der Kunststoffverpackungsindustrie neue Möglichkeiten, etwa, um Ressourcen in den Kreislauf zurückzuführen, die Abfallmenge zu reduzieren oder die Lieferkette effizient zu gestalten. Transformationsprojekte, die diese Innovationskraft zeigen, gibt es bereits.
Mit KI lassen sich Abläufe beschleunigen, riesige Datenmengen auswerten und Prognosen ableiten. Fähigkeiten, die sich gerade für die Kunststoffverpackungsindustrie eignen, um ökonomische und ökologische Ziele zu erfüllen. Theoretisch kann KI entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Kunststoffverpackungen zum Einsatz kommen, beginnend beim Design, der Ideenfindung, über die Produktion, bis hin zu Recycling und Logistik.
Wissenschaft legt die Basis für industrielle Anwendung
Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV beispielsweise arbeitet im Innovationslabor KIOptiPack mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft daran, mit KI das Recycling und die Weiterverarbeitung von Rezyklaten zu Verpackungen voranzutreiben. Dazu haben die Forschenden KI-basierte Optimierungswerkzeuge entwickelt, die über einen Datenraum miteinander vernetzt sind. So können Anforderungen an Kunststoffverpackungen, wie Umweltverträglichkeit, Funktionalität, Design, Kundenakzeptanz und Herstellbarkeit, gemeinsam berücksichtigt werden. Auf Basis der integrierten Daten schlagen die KI-Werkzeuge geeignete Verpackungsdesigns für ein Produkt bei möglichst geringem Materialeinsatz vor.
Eine kurze Geschichte der Künstlichen Intelligenz
Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht Computersystemen, aus Daten zu lernen, Zusammenhänge zu erkennen und komplexe Probleme zu lösen. Die Anfänge von KI reichen bis in die 1950er-Jahre, als erste mathematische Modelle neuronaler Netze entstanden und der Begriff „Artificial Intelligence“ geprägt wurde. In den folgenden Jahrzehnten konzentrierte sich die Forschung auf sogenannte Expertensysteme, die Wissen in klar abgegrenzten Fachgebieten nutzten. Nach einer Phase geringerer Förderung und Forschung gewann KI in den 1990er-Jahren wieder Aufmerksamkeit, etwa durch den Schachcomputer Deep Blue. Seit den 2010er-Jahren treiben große Datenmengen und steigende Rechenleistung den Fortschritt stark voran. Verfahren des Deep Learnings ermöglichen heute Anwendungen wie Sprach- und Bilderkennung. Seit den 2020er-Jahren prägen zudem generative KI und Large Language Models, beispielsweise ChatGPT, zahlreiche neue Einsatzfelder.
Förderung durch Bundesregierung
KIOptiPack ist eines von zwei Projekten des „KI-Anwendungshub Kunststoffverpackungen – nachhaltige Kreislaufwirtschaft durch Künstliche Intelligenz“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)“. Ziel der Initiative ist es, mithilfe von KI Abfälle zu reduzieren, die Kreislaufwirtschaft zu stärken und die gesamte Wertschöpfungskette von Kunststoffverpackungen nachhaltiger zu gestalten.
Das zweite Projekt, K3I-Cycling, konzentriert sich darauf, das Recycling von Kunststoffverpackungen aus Haushaltsabfällen zu verbessern – sowohl hinsichtlich der Menge als auch der Qualität der wiederverwertbaren Materialien. Dieser Ansatz gewinnt insbesondere vor dem Hintergrund der europäischen Gesetzgebung an Bedeutung: Mit der EU-Verpackungsverordnung (PPWR) gelten ab dem 1. Januar 2030 verbindliche Mindestrezyklatanteile von zehn bis 35 Prozent.
Vor diesem Hintergrund arbeitet das Team von K3I-Cycling an einem KI-basierten System, das verschiedene Prozessschritte in Sortier- und Recyclinganlagen miteinander vernetzt und optimiert. Verpackungsabfälle werden dafür mithilfe unterschiedlicher Sensoren analysiert, während parallel ein umfangreicher Datensatz aufgebaut wird, der die Weiterentwicklung KI-gestützter Sortierverfahren unterstützt. Auf diese Weise lassen sich Recyclingprozesse effizienter gestalten, Ressourcen besser nutzen und Abfallmengen reduzieren – ein wichtiger Beitrag zur Stärkung der Kreislaufwirtschaft. Ein zusätzlicher Vorteil: Zwischen den beteiligten Akteuren werden ausschließlich Informationen über Materialströme ausgetauscht, nicht jedoch sensible Betriebsdaten.
KI entlang der Lieferkette
Doch nicht nur direkt beim Material und Recycling, sondern in der gesamten Wertschöpfungskette kann KI nützlich sein. Beim Einsatz von KI in der Lieferkette punktet vor allem die Fähigkeit, große Datenmengen in Echtzeit auszuwerten, belastbare Prognosen zu erstellen und damit fundierte Entscheidungen zu unterstützen. Dabei kann KI theoretisch auf Daten aus allen Abschnitten der Lieferkette zugreifen, von der Beschaffung über Produktion und Lagerung bis zur Auslieferung, und diese nutzen, um Abläufe kontinuierlich zu optimieren und Wettbewerbsvorteile zu schaffen. Auch für die Kunststoffindustrie ergeben sich hier niederschwellige Möglichkeiten, ökonomisch und ökologisch zielorientierter zu handeln.
Forschung zeigt Chancen auf
Künstliche Intelligenz eröffnet der Kunststoffverpackungsindustrie ein technologisches Potenzial, Prozesse noch nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette bestehen vielfältige Möglichkeiten, Abläufe datenbasiert zu analysieren und zu optimieren. Schon jetzt zeigt beispielsweise die Pharmaindustrie Ansätze, wie KI die Industrie voranbringt, etwa in der Qualitätskontrolle, bei Predictive Maintenance, für Prognosen von Lagerbeständen oder bei smarten Verpackungen. Auch wenn die breite industrielle Umsetzung noch am Anfang steht, zeigt die aktuelle Forschung und Projektlandschaft, welche Chance KI eröffnet, um die Transformation der Branche weiter voranzutreiben.
