Gerade für ein innovatives Unternehmen ist es wichtig, neugierig und offen für Neues zu bleiben. Daher geht das Trendthema Künstliche Intelligenz, kurz "KI" selbstverständlich auch an Polytives nicht vorbei. Wir haben Berichte gelesen, Use Cases betrachtet, teils selbst miterlebt, wie die Wirkung beim Einsatz im Produktionsprozess berücksichtigt werden muss und auch an dem ein oder anderen Webinar oder Event dazu teilgenommen. Beispielsweise angeboten durch das Chemie Cluster Bayern oder auch das TITK in unserer Nachbarschaft. Einen Überblick, was wir bisher für uns mitgenommen haben möchten wir im Folgenden geben, mit dem Augenmerk auf KI in Forschung und Entwicklung.

Experimentdesign, Datenanalyse, Dokumentation

Ein unschlagbarer Vorteil der KI ist die vereinfachte Experimentplanung, welche Methoden der statistischen Versuchsplanung unterstützt. Dies kann zu einer großen Zeitersparnis beim Untersuchen unterschiedlicher Variablen und Parameter führen. Experimente können dann ggfs. auch automatisiert und durch KI-gesteuerte Roboter ausgeführt werden.

Die Menge an so generierten Daten kann anschließend ausgewertet werden - hier erkennt KI Muster, Trends und komplexe Zusammenhänge und Abhängigkeiten, wodurch neue Syntheserouten schneller und einfacher identifiziert und umgesetzt werden können. Gerade was molekulares Modellieren und Simulieren angeht, leistet die KI in Forschung und Entwicklung große Beiträge. Es geht darum, Molekülstrukturen so zu verändern, dass gewünschte Eigenschaften gezielt adaptiert werden - ein wichtiges Mittel um Medikamente zu entwickeln oder, z. B. im industriellen Bereich Materialeigenschaften wie Festigkeit oder thermische Stabilität nachzugehen.

KI in Forschung und Entwicklung kann auch einen Bereich berühren, der außerhalb des akademischen Bereichs nur selten betrachtet wird: Der Ergebnispublikation. Das Veröffentlichen von wissenschaftlichen Beiträgen ist elementarer Bestandteil der Wissensansammlung und -verbreitung. Hier kann KI nicht nur bei der Literaturrecherche helfen, sondern generell beim Publizieren der Beiträge. Auch wenn man dem direkten Publizieren skeptisch gegenübersteht, gibt es schon vielversprechende Berichte, dass eine KI-gestützte Textstrukturierung die wissenschaftliche Analyse und das Peer-Review der Manuskripte erleichtern.

Übertrag auf Industrie

Um die Anwendungsfelder von KI in Forschung und Entwicklung auf industrielle Fragestellungen zu übertragen, bedarf es momentan Partner, die eine Vielzahl Daten generieren und die daraus abgeleiteten Prozesse ausprobieren und bewerten. Unabhängig davon haben sich natürlich bereits Anwendungen im Bereich der Qualitätssicherung, der Prozessteuerung etc. gebildet. Doch KI kann eine mögliche Basis sein, akademische Forschungsfelder und industrielles Know-how zu verknüpfen - in diesem Maße ist das bisher noch nicht erfolgt. Wir sind uns aber sicher, dass sich innovative Ideen immer Mittel und Wege suchen, um in die Welt zu gelangen und wären nicht überrascht, wenn es in den nächsten Jahren hier bedeutende Fortschritte geben wird.

Wir bleiben in jedem Fall dran und testen, wo immer es möglich und sinnvoll ist, wie die positiven Effekte von KI-Tools unsere täglichen und nicht so alltäglichen Herausforderungen unterstützen kann. Ein Beispiel außerhalb von KI in Forschung und Entwicklung bildet KI für das Marketing. Um etwa einen Blogbeitrag zu illustrieren, eignet sich ChatGPT gar nicht schlecht.

In der Welt der kunststoffverarbeitenden Industrie zeichnen sich innovative Ideen und Nachhaltigkeit im Produktdesign als Garant für langfristigen wirtschaftlichen Erfolg ab. Dieser Doppelanforderung wurden wir kürzlich in Zusammenarbeit mit Holzmühle Westerkamp gerecht: Unser Fließverbesser bFI A 3745 konnte als Verarbeitungshilfe eingesetzt werden, um die Produktion von beispielsweise Fastfood-Artikeln unter der Marke Arweco aus PLA in Verbindung mit Naturfasern, Haferspelzen und weiteren, nachwachsenden Rohstoffen zu optimieren. Entstanden ist ein vollbiologisches Produkt, welches sich auf Produktionsseite vor allem durch ein hervorragendes Handling bei der Verarbeitung im Heißkanal auszeichnet. Dies ist natürlich nicht der einzige Vorteil, der sich in dieser neuartigen Materialkombination ergibt.

Für bio-basierte Polymerkomposite eignen sich unsere polymeren Additive ideal, da sie hohen Verarbeitungstemperaturen, welche oft zur Materialschädigung und infolgedessen zu Ausschuss im Prozess führen, entgegenwirken. Wer beispielsweise PHA oder ähnliche Materialien verarbeitet, findet womöglich einen neuen technologischen Zugang zu bisher uninteressanten Materialien. Über das Potential und die Herausforderungen beim Umgang mit PHAs haben wir kürzlich auch in unserem Blogbeitrag berichtet.

Der temperatursenkende Einsatz wirkt sich außerdem auch auf die anfallenden Energiekosten aus. Einsparungen hier führen zu einer kosteneffizienteren Produktion und, in Richtung Nachhaltigkeit gedacht, auch zu einer entsprechenden Verringerung des CO2-Fußabdruckes. Dieser Umstand hilft auch bei den Bemühungen, sich generell mehr für ein zirkuläres Wirtschaftssystem stark und fit zu machen und sich bzgl. des Rohstoffeinkaufs und der Lieferketten resilienter aufzustellen.

Fazit: Eine bessere Produktqualität, ein stabilerer Produktionsprozess und eine ausgeglichenere Umweltbilanz - das ist Optimierung durch bio-basierte Polymerkomposite. Falls Sie Interesse an einer umweltfreundlichen Ergänzung für jede Produktion haben, kommen Sie gern mit uns ins Gespräch. Bisherige Limits sind vielleicht schneller aus dem Weg geräumt als Sie denken.

Bezüglich der sozialen Nachhaltigkeit lässt sich sagen, dass wir großen Wert auf Transparenz und konstruktive Kommunikation mit allen Stakeholdern legen. Wir fördern das Wohlbefinden unserer Mitarbeitenden durch eine sichere, gesunde Arbeitsumgebung und Maßnahmen zur Work-Life-Balance.

Die wachsende Nachfrage nach ressourcenschonenden Lösungen und die Bedeutung von ESG-Faktoren in der Investitionsbewertung lassen unser Engagement für Nachhaltigkeit weiter erstarken. Wir streben an, unsere bFI-Produkte zertifiziert an unsere Industriepartner zu liefern und evaluieren verschiedene Zertifizierungsmöglichkeiten, wie beispielsweise die ECOVADIS-Auszeichnung. Der nächste Schritt wird die detaillierte Produktbilanzierung sein, um unsere Fortschritte noch besser messen und vergleichen zu können.

Nicht nur im Kontext der notwendigen Reduktion von CO2-Emissionen ist der Einsatz von recycelten Materialien für Hersteller verschiedenster Produkte ein Thema. Neuware durch Recyclingware ersetzen, wo immer es möglich und vor allem sinnvoll ist, lautet das erklärte Ziel, das auch aufgrund von gesetzten Normen und Vorgaben von einer immer größeren Zahl von Verarbeitern ins Auge gefasst wird. Leider ist es nicht so einfach, wie es für Laien vielleicht klingen mag. Die Hersteller von Kunststoffwaren stehen vor unterschiedlichen Herausforderungen, auf die wir hier kurz eingehen möchten. Und auch darauf, wie Lösungen aussehen können.

Qualität und Konsistenz

Verschmutzung und Verunreinigungen

Material-Eigenschaften und Verfügbarkeit

Und doch sind neben diesen Herausforderungen ganz klar auch Chancen zu erkennen. Neuware durch Recyclingware ersetzen - das bedeutet auch eine Reihe von Vorteilen, welche sich unter anderem durch die gesteigerte Nachfrage ablesen lassen.

Ressourceneffizienz, Abfallvermeidung und Kreislaufwirtschaft

Kostenersparnis und Umweltvorteile

Kundenanforderungen und Image

Insgesamt bietet der Einsatz von recycelten Materialien im Kunststoffbereich eine Reihe von Vorteilen, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigen und zur Schaffung einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Industrie beitragen können.

Wie diesen Hürden begegnen?

Um die beschriebenen Herausforderungen auf dem Weg dahin zu überwinden bieten sich verschiedene Ansatzpunkte. Es lohnt sich zum einen das eigene Rohstoffportfolio zu analysieren und ebenso die internen Möglichkeiten der Wiederverwendung von Produktionsausstößen und Ähnlichem. Das ist heute oft schon Standard in den meisten Unternehmen, da es einen sofortigen wirtschaftlichen Effekt erzielt.

Weiterhin ergibt sich ein positiver Effekt, wenn für ein herzustellendes Teil mehrere Materialien qualifiziert werden, um sich vor der teils schlechten Verfügbarkeit zu schützen, soweit dies möglich ist. Hier spielen natürlich immer auch die Kundenanforderungen eine entscheidende Rolle. Doch auch diese sind selbstverständlich an der Erhaltung der Lieferfähigkeit interessiert. Das kann zum Beispiel bedeuten, ein ABS-Produkt auch fit für die Verwendung mit einem rPET zu machen.

Darüber hinaus können Additive und Verarbeitungshilfen ein Game-Changer sein, so beispielsweise auch die Fließhilfen von Polytives. Diese ermöglichen auch bei eher dünnwandigen oder komplexeren Teilen den möglichen Austausch von ABS durch rPET, wie oben beschrieben, um nur ein Beispiel zu nennen. Inhomogene Qualitäten von Rezyklatwaren lassen sich angleichen oder kaum verarbeitbare, weil zu zähe Kunststoffe, werden prozessierbar gemacht. Damit lässt sich eine große Hürde aus dem Weg räumen, hin zum Ziel "Neuware durch Recyclingware ersetzen".

Kommen Sie mit uns ins Gespräch, wenn Sie dazu Ideen austauschen und einen Versuch machen wollen, wir sind gern für Sie da!

PVC - Plastik-Virtuosen auf Vinyl

Zu Beginn des Jahres starten wir mit dieser Blogreihe und möchten Einblicke in die Welt des PVC, des Polyvinylchlorids, geben, das sicher fast allen Leserinnen und Lesern bekannt ist. Es zeichnet sich vor allem durch seine Chemikalienbeständigkeit aus, wodurch es für viele Anwendungen attraktiv ist. Verarbeitet werden kann es zu vielerlei Formen in unterschiedlichsten Größen. Da es sich weiterhin leicht einfärben lässt, wird es gern für Dekorationen genutzt. Der dem Material zugrunde liegenden Sprödigkeit wird durch den Einsatz von Weichmachern entgegengewirkt, ohne die der vielfältige Einsatz nicht denkbar wäre. Denn das so hergestellte Weich-PVC kann in völlig anderen Anwendungen eingesetzt werden als das weichmacherfreie Hart-PVC.

Wie wird das Material hergestellt und seit wann wird es genutzt?

PVC selbst wird durch radikalische Polymerisation von Vinylchlorid gewonnen, welches zwar schon im 19. Jahrhundert isoliert wurde, aber erst durch Fritz Klatte aus Ethin und Chlorwasserstoff synthetisiert werden konnte. Klatte suchte damals nach einem Ersatz für das brennbare Celluloid und seine Suche wurde durch entsprechende Patente ab 1913 belohnt. Die kommerzielle Herstellung und Nutzung sollten aber mehr als 20 Jahre später starten, als die Patente frei gegeben waren und andere Chemiker offiziell mitmischen und -tüfteln konnten. Es galt nämlich, die Eigenzersetzung bei hohen Temperaturen zu umgehen. Hier kamen letztlich wieder die erwähnten Weichmacher zum Einsatz.

Einsatzgebiete und Besonderheiten

Durch die breit gefächerten Anwendungsmöglichkeiten liegt PVC vor allem bei Baumaterialien vorn: Bodenbeläge, Fensterprofile, Schläuche, Rohre, Kabelummantelungen - und nein, die "Vinyl"-Schallplatten dürfen natürlich auch nicht fehlen, ebenso wie fast alles, was bei unter dem Begriff Kunstleder verstanden wird.

Die Nutzung in der Baubranche ist es auch, die dazu führt, dass PVC in entsprechenden Mengen umgesetzt wird. Und auch, wenn der asiatisch-pazifische Markt den größten Absatz verzeichnet: Allein in Deutschland wurden im Jahr 2021 etwa 1.910 Kilotonnen verarbeitet, davon rund 82% basierend auf fossilen Rohstoffen und 18% aus Rezyklaten.

Auch bei Polytives findet sich PVC im Einsatz. Wir können es nicht nur mit unserer Produktfamilie von Rheologie-Additiven bFI optimieren, wir haben auch unsere neuen Räumlichkeiten mit dem resistenten Material in moderner Holzoptik ausgestattet. Dazu wie oben im Bild zu sehen ein Close-Up in unseren Konferenzraum in Rudolstadt-Schwarza, in den wir Sie herzlich zum Austausch einladen!