Ein „bezahlbares“ Sortiersystem für schwarze Kunststoffe

Fraunhofer suchte nach einem  Kompromiss zwischen Genauigkeit und Erschwinglichkeit. Ausgeklügelte Algorithmen erkennen auch kleinste Unterschiede in den Spektren.

Die Fraunhofer-Institute für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB und für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS haben ein, wie es heißt, bezahlbares Sortiersystem entwickelt, das sowohl schwarze als auch alle anderen farbigen Kunststoffe erkennt – in Echtzeit und in großen Mengen.

Das „Herzstück“ des Systems ist die Radarkamera. Ihre Funktionsweise: Der kleingeschredderte Plastikabfall läuft über ein Fließband, an dessen Ende die Kunststoff-Flakes mit einer Geschwindigkeit von zwei bis drei Metern pro Sekunde in weitem Bogen herunterfallen. Durch diesen Strom fallender Flocken schickt die Radarkamera Terahertz-Strahlung, die zwischen Infrarotstrahlung und Mikrowellen liegt. Auf der anderen Seite des Strahls analysiert das System, auf welche Weise die einzelnen Stückchen die Strahlung verändert haben – und analysiert aufgrund der erhaltenen Spektren, um welchen Kunststoff es sich handelt. Binnen 35 Millisekunden fällt die Entscheidung, ob das Teil über einen gezielten Luftausstoß aus dem Kunststoffstrom hinauskatapultiert wird oder darin verbleiben darf. Eine Farbkamera liefert zusätzliche Informationen über die Form des Objekts, um die Ausblasdüsen zur richtigen Zeit zu öffnen.

Die Radarkamera arbeitet bei 90 Gigahertz (Foto: : Fraunhofer)

Die Radarkamera arbeitet bei 90 Gigahertz (Foto: : Fraunhofer)

Selbstlernend und mit der Zeit immer präziser

„Je höher die Frequenz, mit der solche Kameras arbeiten, desto genauer messen sie – allerdings steigt mit der Genauigkeit auch ihr Preis“, beschreibt Dirk Nüßler, Geschäftsfeldsprecher Produktion am FHR, die Herausforderung. „Radar oder THz- Zeilenkameras, die beispielsweise bei einer Bandgeschwindigkeit von drei Metern pro Sekunde – knapp zehn Kilometern pro Stunde – messen sollen, können schnell bis zu einer Million Euro kosten. Das ist unerschwinglich für Recyclinghöfe. Wir haben daher einen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Erschwinglichkeit gesucht. Ausgeklügelte Algorithmen des IAIS helfen dabei, diesen Spagat zu meistern; sie erkennen auch kleinste Unterschiede in den Spektren. Und da sie selbstlernend sind, arbeiten sie im Laufe der Zeit immer präziser. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Die Kamera, die bei 90 Gigahertz funktioniert, schafft die geforderte Sortenreinheit von 98 bis 99 Prozent und ist mit einem Preis in der Größenordnung einer Hyperspektralkamera vergleichsweise ein Schnäppchen.“

Die Anwendungen der Terahertz-Kamera beschränken sich keineswegs aufs Recycling: „Unsere Entwicklung ist eine Schlüsseltechnologie, die sich für zahlreiche Anwendungen anbietet – sei es fürs Stahlwalzen oder die Lebensmittelherstellung.“ Um die Kamera an unterschiedliche Anforderungen anpassen zu können, haben die Forscher sie modular aufgebaut. So lassen sich beispielsweise verschiedene Frequenzerweiterungen ähnlich wie Objektive aufstecken. Momentan sind Erweiterungen für 120 und 240 Gigahertz in Arbeit. Anfang 2017 soll die Kamera Recyclinghöfen zur Verfügung stehen und Ende 2017 auf den Markt kommen. Auf der Weltkonferenz für Zerstörungsfreies Prüfen WCNDT vom 13. bis 17. Juni 2016 in München stellten die Forscher einen transportablen Bandsortierer mitsamt der Kamera vor.

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Foto: Fraunhofer

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