Sensor zur Erkennung und Sortierung verschiedener Kunststoffe (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC, PET) –

[Konstantin (polysorter)]

Hallo zusammen,

im Rahmen eines studentischen Projekts wird eine Sortieranlage für 
geschredderte Kunststoffteile entwickelt.
Ziel ist es, verschiedene Kunststoffarten (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC, 
PET) in einem laufenden Prozess zu erkennen und anschließend zu 
sortieren.
Die Kunststoffschnipsel sind etwa 3–10 mm groß und liegen in 
unterschiedlichen Farben vor.

Wir suchen aktuell nach technischer Unterstützung oder Empfehlungen, 
insbesondere zu einem geeigneten Sensor (z. B. NIR-, multispektral- oder 
hyperspektralbasiert), mit dem sich die Kunststoffe zuverlässig 
unterscheiden lassen.
Unser Projektbudget beträgt ca. 1.100 €, daher wären auch Hinweise zu 
Testmustern, günstigen Sensorlösungen oder praktischen Ansätzen 
hilfreich.

Falls jemand Erfahrungen mit ähnlichen Projekten hat oder Tipps zu 
Wellenlängenbereichen, Auswertemethoden oder Herstellern geben kann, 
wären wir sehr dankbar.

Vielen Dank schon im Voraus!

Viele Grüße

[H. H. (hhinz)]

Konstantin schrieb:
> Unser Projektbudget beträgt ca. 1.100 €,

EOT

[Norbert (nfet)]

Kamera und dann machine learning. Alles andere ist mit dem Budget nicht 
machbar.
Vielleicht noch ein bisschen gucken, ob manche in infrarot/ultraviolett 
besser unterscheidbar sind.

[Sebastian S. (amateur)]

Ich bin mir nicht mal Sicher, ob sich Kunststofftypen überhaupt anhand 
des farblichen Spektrums unterscheiden/trennen lassen. Irgendjemand hat 
da nämlich die verschiedensten Farben/Farbstoffe reingekippt.
Was ich aber weis, ist: Mit 1100€ kommst Du dabei nicht sonderlich weit.
Ein Spektrum aufzusplitten ist nur im Grundlagenlehrbuch (Prisma) 
einfach!

[H. H. (hhinz)]

Sebastian S. schrieb:
> ob sich Kunststofftypen überhaupt anhand
> des farblichen Spektrums unterscheiden/trennen lassen.

7-25µm FIR

[Sebastian S. (amateur)]

>Sebastian S. schrieb:
>> ob sich Kunststofftypen überhaupt anhand
>> des farblichen Spektrums unterscheiden/trennen lassen.

>7-25µm FIR

... aber erst, wenn Onkel Vielgeld verstorben ist.

[Rainer W. (rawi)]

Norbert schrieb:
> Kamera und dann machine learning. Alles andere ist mit dem Budget nicht
> machbar.

Es soll die Kunststoffart und nicht die Farbe als 
Unterscheidungskriterium dienen - Budget hin oder her.

Über Mikrowellenabsorption lassen sich PP und PC von den anderen 
trennen.

[Rolf (rolf22)]

Konstantin schrieb:
> Ziel ist es, verschiedene Kunststoffarten (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC,
> PET) in einem laufenden Prozess zu erkennen und anschließend zu
> sortieren.
> Die Kunststoffschnipsel sind etwa 3–10 mm groß und liegen in
> unterschiedlichen Farben vor.

Was meinst du wirklich? Doch nicht etwa das Trennen eines 
Schüttgut-Stroms in etliche Fraktionen?
Zum finalen mechanischen Separieren (wie auch immer das vonstatten gehen 
soll) müssten die Teilchen jedenfalls einzeln mit Abstand auf dem 
Förderband liegen. Wenn die so klein sind wie du sagst, wäre der 
Durchsatz der Anlage dann extrem gering bzw. unbrauchbar: Man kann das 
Förderband ja nicht mit 200 km/h laufen lassen.

> Unser Projektbudget beträgt ca. 1.100 €

Du meinst, für die komplette Sortieranlage? Und hast nicht zufällig 
einen Faktor von 10 hoch x mit x >= 2 weggelassen?

> Falls jemand Erfahrungen mit ähnlichen Projekten hat oder Tipps zu
> Wellenlängenbereichen, Auswertemethoden oder Herstellern geben kann,
> wären wir sehr dankbar.

Was konkrete Details angeht, werden die wohl gut geschützte 
Firmengeheimnisse sein. Um mehr als das zu erfahren, was die per Google 
auffindbaren einschlägigen Anlagenhersteller in ihrer Werbung verraten, 
wird dir hier kaum jemand sagen.

[Wolle G. (wolleg)]

Konstantin schrieb:
> im Rahmen eines studentischen Projekts wird eine Sortieranlage für
> geschredderte Kunststoffteile entwickelt.
> Ziel ist es, verschiedene Kunststoffarten (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC,
> PET) in einem laufenden Prozess zu erkennen und anschließend zu
> sortieren.
Wahrscheinlich bist Du hier im falschen Forum.
Welche Fachrichtung studierst Du? (z.B. Verfahrenstechnik, Chemie oder 
...)

[Peter G. (metalfranke)]

da wird schon länger und mit größerem Budget daran geforscht:

https://www.lms.tf.fau.de/neues-foerderprojekt-multispektrale-kunststofferkennung-im-recyclingprozess/

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

https://de.wikipedia.org/wiki/Verwertung_von_Kunststoffabf%C3%A4llen

Wenn die Verbraucher ihren Müll sortieren würden, wäre es immer noch 
kompliziert. Aber solange im gelben Sack noch Abfälle landen, die dort 
nicht hingehören, wird das nix.

"Mit Hilfe von fortschrittlichen Laser- oder Infrarot-Sortiertechniken 
ist es inzwischen möglich, Kunststoffe aus Hausmüll nahezu sortenrein zu 
sortieren."

Schön wärs.

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Christoph db1uq K. schrieb:
> Wenn die Verbraucher ihren Müll sortieren würden, wäre es immer noch
> kompliziert. Aber solange im gelben Sack noch Abfälle landen, die dort
> nicht hingehören, wird das nix.

Es ist sogar noch komplizierter: viele Verpackungen sind mittlerweile 
mit anderen Materialien beschichtet, so dass ein Scanner nur die 
Beschichtung erkennt, beispielsweise bei Duschgelflaschen.

[Andrea B. (stromteam)]

Für Kunststoffe in dieser Größe ist das Zementwerk die sinnvollste 
Lösung.
Eine Materialerkennung und -sortierung übersteigt den Energieinhalt des 
Materials.

[H. H. (hhinz)]

Andrea B. schrieb:
> Für Kunststoffe in dieser Größe ist das Zementwerk die sinnvollste
> Lösung.

Unsinn.


> Eine Materialerkennung und -sortierung übersteigt den Energieinhalt des
> Materials.

Märchen.


Das Problem sind fürs Recycling ungeeignete Verpackungen.

[Manfred P. (pruckelfred)]

H. H. schrieb:
> Andrea B. schrieb:
>> Für Kunststoffe in dieser Größe ist das Zementwerk die sinnvollste
>> Lösung.
> Unsinn.

Tatsächlich gibt es glaubhafte Berichte, dass der Kram dort verbrannt 
wird und das DSD dafür noch bezahlt.

Christoph db1uq K. schrieb:
> Wenn die Verbraucher ihren Müll sortieren würden, wäre es immer noch
> kompliziert.

Ich fühle mich verscheißert und betrogen, Hauptsache gesetzliche 
Auflagen und steigende Müllgebühren für möglichst wenig Leistung der 
"Entsorger".

[Bruno V. (bruno_v)]

Konstantin schrieb:
> Ziel ist es, verschiedene Kunststoffarten (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC,
> PET) in einem laufenden Prozess zu erkennen und anschließend zu
> sortieren.

Schritt 1: Die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften 
der Chips untersuchen und auflisten.

Schritt 2: Sich auf einen Stoff konzentrieren, bei dem eine Eigenschaft 
stark von den anderen abweicht.

Schritt 3: Dafür einen Demonstrator bauen.

Die Idee, alles zu Schreddern und erst dann zu Trennen ist so alt wie 
der Grüne Punkt.

Wenn Du auch nur einen Stoff da sauber rausfiltern kannst, bist Du ein 
gemachter Mann. Und die nächste Studentengruppe macht den nächsten 
Stoff.

[Rainer W. (rawi)]

Bruno V. schrieb:
> Schritt 2: Sich auf einen Stoff konzentrieren, bei dem eine Eigenschaft
> stark von den anderen abweicht.

Das kann man schon ein bisschen detaillierter angehen, zumindest für den 
theoretischen Teil. Wenn man die ganzen Eigenschaften als 
multidimensionalen Parameterraum betrachtet, kann man jeden der 
Schnipsel dort als Punkt verorten und erhält Cluster, die den 
verschiedenen Kunststoffen zugeordnet werden können. Die Kunst ist, 
nicht alle Eigenschaften messen zu müssen, d.h. die Dimensionalität des 
Parameteraumes nicht unnötig groß zu machen und trotzdem eine sicher 
Zuordnung zu erreichen, d.h. die Auswahl der erforderlichen Messungen, 
auch unter dem Aspekt des Messaufwandes und der Praktikabilität in einer 
Sortieranlage.

[Norbert (nfet)]

Ich halte das sortieren anhand der Farbe für nicht so dumm. Klar damit 
bekommt man das nicht sortenrein hin, aber die Wahrscheinlichkeit, dass 
gleichfarbige Schnitzel vom selben Produkt und damit aus dem selben 
Kunststoff sindy halte ich schon für recht hoch.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Norbert schrieb:
> aber die Wahrscheinlichkeit, dass gleichfarbige Schnitzel vom selben
> Produkt und damit aus dem selben Kunststoff sindy halte ich schon für
> recht hoch.
Ich würde da nicht mehr als 30% Wahrscheinlichkeit rechnen. Denn eine 
transparente Folie gibt es aus vielen Kunststoffen.

Und was bringt es, wenn hinterher alles hübsch gleichfarbig, aber zu 70% 
vermischt/verunreinigt ist?

[Wolle G. (wolleg)]

Norbert schrieb:
> aber die Wahrscheinlichkeit, dass
> gleichfarbige Schnitzel vom selben Produkt und damit aus dem selben
> Kunststoff sindy halte ich schon für recht hoch.
Es ist eher eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei gleicher 
Farbe auch um die gleiche Kunststoffart handelt.
z.B.: Eine farblose Tüte aus Polyäthylen ist ebenso farblos wie eine 
farblose Tüte aus PVC, PP u.s.w.
Konstantin schrieb:
> Ziel ist es, verschiedene Kunststoffarten (PE, ABS, PVC, PS, PA, PP, PC,
> PET) in einem laufenden Prozess zu erkennen und anschließend zu
> sortieren.
Es geht um die Trennung der Kunststoff-ARTEN.

[Norbert (nfet)]

Lothar M. schrieb:
> Und was bringt es, wenn hinterher alles hübsch gleichfarbig, aber zu 70%
> vermischt/verunreinigt ist?

Na damit ist es dann doch schon 30% besser sortiert.
Ich würde ja sagen Aufgabe gelöst.

Mein Beitrag war sicher nur teilweise ernst zu nehmen.
Kommt sicher sehr auf den Input an und ob das überhaupt eine Lösung sein 
kann, dann noch mehr darauf, was an Sortierungsgrad gefordert ist.

[Michael B. (laberkopp)]

Wolle G. schrieb:
> Es geht um die Trennung der Kunststoff-ARTEN.

Es geht aber auch um

Konstantin schrieb:
> studentischen Projekts

also eine Demo. Und da kann man ja postulieren

"da Sensoren noch nicht erfunden sind und nicht erschwinglich wären, 
nutzen wir die Farbe zur Unterscheidung"

und sortiert fröhlich bunte Lego Steine.

[Johann L. (gjlayde)]

Zum Einstieg wären ja mal Absorbtionsspektren der Stoffe interessant, 
von IR bis zum nahen UV.

[Carypt C. (carypt)]

Das Problem ist der schwarze Farbstoff carbon black oder auch furnace 
black, das ist einfach Ruß, der absorbiert einfach alles.

[Wolf17 (wolf17)]

Der Beitrag von carypt mit der Fundstelle zu Reflektionsspekteren könnte 
helfen:
Beitrag "Reflektionsspektren Sammlung download"

[Nemopuk (nemopuk)]

Konstantin schrieb:
> Unser Projektbudget beträgt ca. 1.100 €

Das ist der Tageslohn eines Consulters. Reicht gerade aus, um seinen 
Schreibtisch einzurichten und den Weg zur Toilette und Mensa zu zeigen.

[Roland E. (roland0815)]

Das alles ändert aber nix daran, dass Recyclingkunststoff (viel)zu teuer 
ist, ggü frischem und dadurch keine Nachfrage besteht.
Außer aus dem og Zementwerk, die das zusammen mit Altreifen durch das 
Drehrohr schicken.

[Peter F. (toto)]

Konstantin schrieb:
> Unser Projektbudget beträgt ca. 1.100 €

Dann macht mal lieber eine vernünftige Vorsortierung über die Dichte der 
Kunststoffe. Mit z.B. einer Salz-Alkohol-Wasser-Mischung, kann man so 
ziemlich alle Kunststoffe abdecken. Mit solchen Absetzbecken kann man 
auch richtig Durchsatz machen.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Roland E. schrieb:
> Außer aus dem og Zementwerk, die das zusammen mit Altreifen durch das
> Drehrohr schicken.

Aber nur, weil sie es bezahlt bekommen:

https://greenspotting.de/klaerschlamm-altreifen-plastik-die-zementindustrie-verdient-koeniglich-an-der-muellverbrennung/

Der Zusammenhang ist leicht zu erfassen. Verfeuert ein Zementwerk etwa Braunkohle in seinen Öfen, um den Baustoff zu produzieren, müssen die Manager die Tonne für rund 60 Euro einkaufen. Nehmen sie Entsorgern, Unternehmen und Kommunen stattdessen Abfälle als Ersatz ab, kassieren sie 30 und 60 Euro pro Tonne für die sogenannten „brennbaren Abfälle“ und rund 100 Euro pro Tonne für den gefährlichen Rest.

Oder der:

https://www.businessinsider.de/wirtschaft/das-schmutzige-millionen-geschaeft-so-lukrativ-ist-das-verbrennen-von-muell-fuer-die-zementindustrie-und-darum-wird-so-ein-geheimnis-daraus-gemacht-c/

Zementwerke bekommen von Entsorgungsbetrieben Geld dafür, Abfall als Ersatzbrennstoffe einzusetzen. Die Zementindustrie vermarktet diese Müllverbrennung als Dienst an der Umwelt – die Erlöse, die sie damit erzielt, bleiben allerdings im Verborgenen.

[Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)]

> insbesondere zu einem geeigneten Sensor (z. B. NIR-, multispektral- oder
hyperspektralbasiert)

Habs mal für den TO gegoogelt, das Stichwort ist "Hyperspectral":

* 
https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperspectral_imaging#Waste_sorting_and_recycling
* https://www.specim.com/plastics-sorting-with-specim-fx-cameras/

Wer sich noch an das Thema Plastebestimmung aus den frühen Schuljahren 
erinnert, mag sich vielleicht ins Gedächtnis rufen, das dazu mehrere 
Proben gehörten, wie die Flammprobe, Klangprobe, Dichteprobe.
Diese Proben kann man zusammenphasen, wenn man bspw. mit einem 
energiereichen Laser eine kleinen Teil "verdampft" und die Spektren der 
Dämpfe analysiert wie der selige Gustav Kirchhoff (der hatte eben mehr 
drauf als nur Knoten und Maschen).

https://de.wikipedia.org/wiki/Spektroskopie