INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2023

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lick:winkel MONOMATERIAL STATT MATERIALMIX J ährlich werden EU-weit mehr als 300 Milliarden Verpackungen nicht recycelt, weil sie aus einem Mix verschiedener Materialien bestehen. Verpackungen aus Monomaterialien sind dagegen gut recyclebar. Sie müssen aber mit ultradünnen Barriereschichten versehen werden, um empfindliche Produkte ebenso gut zu schützen wie Verbundmaterialien. Fraunhofer IPM entwickelt ein optisches Messsystem, mit dem sich die Qualität dieser Barriereschichten in der Produktionslinie prüfen lässt. Verpackungen für empfindliche Alltagsprodukte bestehen heute in der Regel aus Kunststoff-Verbundsystemen – einem Materialmix aus unterschiedlichen Polymeren. Die Verpackungen sorgen dafür, dass empfindliche Produkte wie Lebensmittel oder Pharmazeutika auf dem Weg von der Herstellung zum Konsumenten vor äußeren Einflüssen wie Sauerstoff-Diffusion geschützt werden. Polymer-Verbundmaterialien erfüllen diese Funktionen zwar, können jedoch nicht wirtschaftlich recycelt werden. Mit Blick auf die gewaltige Menge an Verpackungsmaterial haben die Gesetzgeber auf Bundes- und EU-Ebene die Anforderungen an die Recyclingfähigkeit von Verpackungen zuletzt deutlich verschärft. Im Forschungsprojekt RE-USE arbeiten vier Fraunhofer-Institute gemeinsam an neuen Verpackungskonzepten, die ohne Materialverbundsysteme funktionieren und damit eine deutliche höhere Recyclingquote erreichen. ULTRADÜNNE BARRIERESCHICHT AUF MONOMATERIAL In vielen Fällen lässt sich die Barrierefunktion von Polymerschichten auch durch ultradünne Beschichtungen, zum Beispiel aus Aluminium- oder Siliziumoxid, erzielen. Die Projektpartner entwickeln ein Verfahren, mit denen es möglich werden soll, solche Schichten mit zuverlässiger Barrierewirkung in einer Dicke von nur zehn Nanometern aufzutragen. Die Menge des Fremdmaterials auf dem eigentlichen Verpackungsmaterial ist dabei so gering, dass ein sortenreines Recycling problemlos möglich ist. Forschungsprojekt RE-USE Heute werden Verpackungen zum Großteil als Müll verbrannt, da sie aus Verbundmaterialien bestehen. Fraunhofer-Forschende entwickeln nanometerdünne Barriere-Schichten für recyclingfähige Verpackungen aus Monomaterialien, um so die Recyclingquote zu erhöhen. Das Team von Fraunhofer IPM entwickelt dazu ein Verfahren, das die Qualität der Schichten während der Produktion prüft. AUFSCHLUSS ÜBER SCHICHTDICKE UND SCHICHTZUSAMMENSETZUNG Voraussetzung für die Herstellung solcher „Superbarrieren“, im großen Maßstab ist eine zuverlässige Qualitätskontrolle. Eines der Ziele des auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekts ist daher ein inlinefähiges Messsystem, das eine Regelung des Beschichtungsprozesses und damit eine durchgehende Qualitätskontrolle ermöglicht. Fraunhofer IPM entwickelt eine Lösung, mit der sich Dicke und Elementzusammensetzung der Barriereschicht während der Herstellung vollständig prüfen und der Beschichtungsprozess regeln lassen. Dazu nutzen die Forschenden die charakteristischen spektralen Eigenschaften der Beschichtungen im Infrarotbereich. Infrarot-Strahlung eines Quantenkaskadenlasers „sieht“ unter streifendem Einfall die Barriereschicht, das heißt sowohl die spektrale Signatur der Schicht als auch des Substrats sind erkennbar. Aus diesen spektralen Merkmalen lassen sich Rückschlüsse über die Dicke und chemische Zusammensetzung der Schicht ziehen. Bild: Fraunhofer IPM www.ipm.fraunhofer.de 50 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/03 www.industrielle-automation.net
VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 04/2023 ERSCHEINUNGSTERMIN: 02. 06. 2023 • ANZEIGENSCHLUSS: 16. 05. 2023 01 02 04 03 01 Statisches 3D-Messsystem für die Typen-, Form- und Positionsprüfung von Behältern Bild: VMT 02 automatica 2023: Wir berichten über Produktinnovationen und neueste Technologien Bild: Messe München 03 Wie eine hoch integrierfähige Maschinensteuerung die Performance einer Pick-and-Place-Anlage optimiert Bild: Yaskawa/Bosso Automazioni DER DIREKTE WEG Internet: www.industrielle-automation.net 04 SPECIAL Green-Technology: Komponenten und Lösungen rund um eine nachhaltige, automatisierte Produktion Bild: willyam – stock.adobe.com (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) E-Paper: digital.industrielle-automation.net Redaktion: Redaktion@industrielle-automation.net WORLD OF INDUSTRIES: www.world-of-industries.com www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/03 51
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