Sensor- und Sortiertechnik

Zur Erfassung der Daten in kunststoffhaltigen Abfällen wurde von den »Waste4Future«-Projektpartnern eine geeignete Hybrid-Sensorik entwickelt, die Materialeigenschaften einschließlich innerer Strukturen und äußerer Geometrie des Schüttguts erfasst. Die Forschungspartner haben damit insbesondere bisher ungelöste Herausforderungen in der Kunststoffsortierung adressiert, etwa die farbunabhängige Sortierung (robuste Charakterisierung auch von rußgefärbten, schwarzen Kunststoffen), gealterte Kunststoffe (Ermöglichung einer Sortierung nach unterschiedlichen Alterungszuständen), Identifikation von Additiven und Füllstoffen (Ermittlungen von Vorkommen und ggf. Anteilen). Durch die Entwicklung eines Multi-Sensor-Systems mit KI-basierter Datenauswertung wurden hier erhebliche Fortschritte erzielt, die mit einer Sortier-Bandstraße als Demonstrator nachgewiesen wurden.

Das Konsortium erweiterte bereits zuvor bestehende Lösungen aus der Sortiersensorik um neue Sensoriken (THz-Zeilenkamera, aktive Thermographiesensorik, Linienlaser, Phased-Array-Luftultraschall-Zeilenkamera). Mit Methoden des maschinellen Lernens wurde eine echtzeitfähige Algorithmik für den Hybridsensor entwickelt, die eine zuverlässige Materialidentifikation ermöglicht.

Im Vordergrund stand die Entwicklung eines Modells, das unterschiedliche Kunststoffe – auch schwarze, erkennen und klassifizieren sowie sortieren kann. Die im Projekt entwickelte THz-Sensorik stellte sich dabei als besonders geeignet für die Sortierbarkeit schwarzer Kunststoffe heraus. Die Modelle wurden mit speziellen Prüfkörpern trainiert und anschließend die Sortierung von a) Modellkörpern aus PE und PA in verschiedenen Größen sowie b) die Sortierung einer realen SLF-Fraktion mit diversen Störstoffen validiert. Das Modell zeigte dabei eine hohe Genauigkeit mit hoher Auflösung und Klassifikationsrate, mit Berücksichtigung der besonderen Herausforderungen von kunststoffhaltigen Abfallströmen (etwa hohe Materialvariabilität, kleine Partikelgrößen) berücksichtigt.

Für den ThZ-Sensor wurde im Projekt ein leistungsstarker Multiband-Chip entwickelt. Durch eine geeignete fusionierte Prozessierung beider Bänder wird es möglich sein, eine höhere Entfernungsauflösung zu erreichen und den Informationsgehalt über die untersuchten Proben deutlich zu steigern. Auch an Linse und Reflektor konnten erhebliche Verbesserungen vorgenommen werden, ebenso am Zusammenspiel der Sensorik mit der Architektur und Fließbandgeschwindigkeit des Demonstrators.