Technologiefelder

Biobasierte Materialien sind in vielerlei Hinsicht anders als herkömmliche petrobasierte Massenkunststoffe: Sie sind zumeist teurer, neigen zur Geruchsbildung und weisen natürliche Schwankungen in ihrer genauen Zusammensetzung und Mengenverhältnissen auf. Darüber hinaus können sich ihre Eigenschaften von denen herkömmlicher Kunststoffe derart unterscheiden, dass sie sich nicht als direktes Substitut eignen. Dennoch birgt der Einsatz nachwachsender Roh- und Reststoffe ein immenses Potenzial zur Steigerung der Nachhaltigkeit in der Kunststoffverarbeitung.

Um dies dauerhaft zu erreichen, sollen im Netzwerk neue Materialien aus nachwachsenden Roh- bzw. Reststoffen entwickelt und bestehende Materialien verbessert werden. So sollen bspw. Kunststoffe aus Wiesengras hinsichtlich ihrer Lebensmittelkompatibilität erweitert und neue Biokunststoffe aus bislang ungenutzten Reststoffen hergestellt werden. Ziel der Materialentwicklungen ist, dass die Produkte aus den neuen Materialien über anwendungsoptimierte Funktionalitäten verfügen.

Neben den oftmals hohen technischen Anforderungen, die ein Kunststoffprodukt zu erfüllen hat, werden in vielen Anwendungen zusätzlich hohe ästhetische Ansprüche an das Produkt gestellt. Zum Erreichen dieser kombinierten Anforderungen werden vermehrt Multimaterialverbunde hergestellt, die sich nach ihrem Einsatz jedoch nur schwer sortenrein voneinander trennen lassen. Dadurch ist es häufig schwierig Stoffströme zu erzeugen, die sich aufgrund ihrer Reinheit, der anfallenden Mengen sowie der Kontinuität der Materialverfügbarkeit zum Recycling eignen. Eine weitere Herausforderung beim hochwertigen Aufbereiten von Kunststoffen ist der Einsatz im Lebensmittelbereich, in dem besonders hohe Hygienevorschriften gelten.

Damit die Weiterverwendung von verschiedenen Kunststoffmischprodukten auch am Ende der eigentlichen Nutzungsphase zur Erhöhung der Nachhaltigkeit möglich wird, werden innerhalb des Netzwerkes mehrere Ansätze verfolgt. Zum einen sollen bestimmte Kunststoffe so aufbereitet werden, dass sie für einen Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet sind. Weiterhin bietet die recyclinggerechte Konstruktion von Multimaterialverbunden einen vielversprechenden Ansatz, um die Verschwendung von Materialien sowie das Abfallaufkommen zu reduzieren.

Die Verarbeitung von Kunststoffen ist ein energieintensiver Vorgang. Neben Maßnahmen zur Energierückgewinnung sind auch Verfahrensketten zur Herstellung von Großserien bereits häufig automatisiert. Durch die immer stärker zunehmende Nachfrage an individuellen Produkten nimmt jedoch der Anteil an nicht automatisierten Kleinserien drastisch zu. Dabei stellen sich vor allem Materialwechsel und Maßnahmen zur Qualitätssicherung als herausfordernd dar. Zusätzlich findet eine Qualitätssicherung aktuell zumeist stichprobenartig im Anschluss an die Fertigung statt, wodurch Einflüsse einer schwankenden Materialqualität auf das Endprodukt nicht ermittelt werden.

Im Rahmen des Netzwerkes sollen bislang händisch ausgeführte Verfahren automatisiert sowie Automatisierungslösungen für individuelle Kleinserien entwickelt werden. Der Vorteil von qualitätssichernden Verfahren, die bereits während der Herstellung ein bauteilgenaues Eingreifen in die Produktion ermöglichen, liegt in einer Steigerung der Ressourceneffizienz sowie der Bauteilqualität. Darüber hinaus können Ausschuss und Abfälle reduziert und vermieden werden.