KI und Robotik als Schlüsseltechnologien für das Recycling von Faserverbundwerkstoffen

Faserverbundwerkstoffe sind leicht, fest und langlebig. Diese Eigenschaften machen sie in Branchen wie Luftfahrt, Automobilbau, Windenergie und Sportgeräteherstellung unverzichtbar. Gleichzeitig erschweren ihre komplexe Zusammensetzung aus Verstärkungsfasern, beispielsweise Carbon- oder Glasfasern, und einer Polymermatrix das Recycling erheblich. Um Prozesse zum Recycling effizienter, reproduzierbarer und wirtschaftlich skalierbar zu gestalten, gewinnen künstliche Intelligenz (KI), Sensorik und Robotik zunehmend an Bedeutung.

Warum sind KI und Robotik relevant?

Beim Recycling von Faserverbundwerkstoffen ist eine möglichst genaue Erkennung, Sortierung und Vorbehandlung der Materialien entscheidend. Produktionsreste, Bauteile und End-of-Life-Komponenten unterscheiden sich häufig stark in Materialaufbau, Geometrie, Faserart und Verschmutzungsgrad. Eine manuelle Sortierung oder Demontage ist daher zeitaufwändig, kostenintensiv und nur begrenzt reproduzierbar.

Sensorik, Bildverarbeitung und maschinelles Lernen bilden dabei die Grundlage für KI- und robotikgestützte Prozesse zum Recycling. Sie ermöglichen es, Materialströme zu analysieren, Bauteile zu erkennen und Roboter bei Sortierung, Demontage oder Vorbehandlung gezielt zu steuern. Dadurch können Faserverbundwerkstoffe besser geeigneten Recyclingverfahren wie mechanischer Aufbereitung, Pyrolyse oder Solvolyse zugeordnet werden.

Aktuelle Ansätze

Aktuelle Ansätze zeigen, wie KI, Sensorik und Robotik das Recycling von Faserverbundwerkstoffen unterstützen können:

• Automatisierte Sortierung ‒ Sensorik, Bildverarbeitung und KI-basierte Erkennungssysteme können Faserverbundabfälle nach Materialtyp, Form oder Verunreinigungen sortieren. Dies verbessert die Qualität der Materialströme und erhöht die Reinheit der zurückgewonnenen Fasern. Solche Ansätze sind bereits aus der automatisierten Abfallsortierung bekannt und bieten Potenzial für komplexere Materialströme wie Faserverbundwerkstoffe [1, 2].
• Roboterbasierte Demontage ‒ Roboter können komplexe Bauteile gezielt zerlegen, Verbindungselemente entfernen oder Komponenten für den Recyclingprozess vorbereiten. Dabei sind Sensorik und Bildverarbeitung entscheidend, um Bauteilgeometrien zu erkennen und Demontageschritte flexibel anzupassen. Besonders bei großen Strukturen, beispielsweise aus der Luftfahrt oder Windenergie, kann dies die Prozesssicherheit und Effizienz erhöhen [3].
• Qualitätsbewertung recycelter Fasern ‒ KI-gestützte Auswertungen können helfen, die Qualität rückgewonnener Fasern zu beurteilen, etwa hinsichtlich Faserlänge, Oberflächenzustand oder Restanhaftungen der Matrix. Dadurch lassen sich recycelte Fasern gezielter für neue Anwendungen einsetzen und Materialverluste reduzieren. Dies ist besonders wichtig, da die mechanischen Eigenschaften recycelter Fasern stark von Faserlänge, Oberflächenqualität und Rückständen aus dem Recyclingprozess abhängen [4, 5].
• Optimierung von Recyclingprozessen ‒ Datenbasierte Modelle können eingesetzt werden, um Prozessparameter bei Verfahren wie Pyrolyse oder Solvolyse zu überwachen und anzupassen. Ziel ist es, Energieverbrauch, Prozessdauer und Materialverluste zu reduzieren. Gerade beim Recycling von Carbon- und Glasfaserverbunden ist dies relevant, da die Wirtschaftlichkeit stark von der Qualität der zurückgewonnenen Fasern und der Stabilität des Prozesses abhängt [5, 6].

Potenzial für die industrielle Umsetzung

Der Einsatz von KI, Sensorik und Robotik kann dazu beitragen, das Recycling von Faserverbundwerkstoffen von einzelnen Speziallösungen hin zu stabilen industriellen Prozessen weiterzuentwickeln. Besonders wichtig ist dabei die Verbindung von Materialdaten, automatisierter Erkennung und flexibler Handhabungstechnik. Digitale Produktinformationen, etwa zu Faserart, Matrixsystem und Bauteilaufbau, könnten künftig eine wichtige Grundlage bilden, um Wege des Recyclings präziser und effizienter auszuwählen. Auch aktuelle europäische Entwicklungen im Bereich nachhaltiger Produktgestaltung und digitaler Produktinformationen unterstützen diese Richtung [7].

Gegenwärtig bestehen aber weiterhin Herausforderungen, die es zu bewältige gilt. Dazu zählen uneinheitliche Materialzusammensetzungen, fehlende Datenstandards, hohe Investitionskosten und die begrenzte Verfügbarkeit großer homogener Recyclingströme. Dennoch bieten KI, Sensorik und Robotik großes Potenzial, die Rückgewinnung hochwertiger Fasern zu verbessern und Recyclingprozesse wirtschaftlich attraktiver zu machen.

Stand 2026-09-30

Quellenverzeichnis
[1] Wilts, H., García, B. R., Garlito, R. G., Gómez, L. S., & Prieto, E. G. (2021). Artificial Intelligence in the Sorting of Municipal Waste as an Enabler of the Circular Economy. Resources, 10(4), 28. https://doi.org/10.3390/resources10040028
[2] Sarc, R., Curtis, A., Kandlbauer, L., Khodier, K., Lorber, K. E., & Pomberger, R. (2019). Digitalisation and intelligent robotics in value chain of circular economy oriented waste management – A review. Waste Management, 95, 476–492. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.06.035
[3] Bogue, R. (2019). Robots in recycling and disassembly. Industrial Robot: An International Journal, 46(4), 461–466. https://doi.org/10.1108/IR-03-2019-0053
[4] Pakdel, E., Kashi, S., Varley, R., & Wang, X. (2021). Recent progress in recycling carbon fibre reinforced composites and dry carbon fibre wastes. Resources, Conservation and Recycling, 166, 105340. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105340
[5] Rani, M., Choudhary, P., Krishnan, V., & Zafar, S. (2021). A review on recycling and reuse methods for carbon fiber/glass fiber composites waste from wind turbine blades. Composites Part B: Engineering, 215, 108768. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108768
[6] Beauson, J., Laurent, A., Rudolph, D. P., & Jensen, J. P. (2022). The complex end-of-life of wind turbine blades: A review of the European context. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 155, 111847. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111847
[7] Europäische Union. (2024). Verordnung (EU) 2024/1781 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 13. Juni 2024 zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Ökodesign-Anforderungen für nachhaltige Produkte. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:32024R1781