Verbundprojekt KIMBA - KI-basierte Prozesssteuerung und automatisiertes Qualitätsmanagement im Recycling von Bau- und Abbruchabfällen durch sensorbasiertes Inline-Monitoring von Korngrößenverteilungen

Abstract

Bis heute wird die Qualität von recycelten Betongranulaten (RC-Beton), die aus Bau- und Abbruchabfällen (CDW) hergestellt werden, anhand manueller Probenahmen ermittelt. Insbesondere für die Korngrößenverteilung (KGV), die einer der wichtigsten geometrischen Qualitätsfaktoren ist, führt die für Qualitätsbewertungen erforderliche Siebanalyse zu großen Zeitverzögerungen und begrenzter Transparenz. Daher wurde im KIMBA-Projekt (KI-basierte Prozesssteuerung und automatisiertes Qualitätsmanagement im Recycling von Bau- und Abbruchabfällen durch sensorbasiertes Inline-Monitoring von Korngrößenverteilungen) ein sensorbasierter Ansatz zur kontinuierlichen Inline-Bestimmung der KGV während der Aufbereitung der Abbruchabfälle entwickelt. Mittels einer hochauflösenden RGB-Zeilenkameras und einer anschließenden KI-basierten Datenverarbeitungpipeline war es möglich, die Qualitätsüberwachung zu automatisieren und ein erstes Assistenzsystem für die adaptive Prozesssteuerung zu entwickeln. Dieses Qualitätsüberwachungssystem wurde nicht nur in einer Pilotanlage, sondern auch in einem mobilen Prallbrecher in Originalgröße während des Betriebs getestet. Durch die Erfassung von Daten aus den Pilot- und Industrieanlagen während des Betriebs mit echtem CDW-Material konnten Segmentierungs- und Vorhersagemodelle als Kernbestandteil der Aufbereitungspipeline entwickelt werden. Im Technikumsmaßstab wurde zusätzlich die Machbarkeit von Aufnahmen mittels 3D-Laser-Triangulationssensoren (3DLT) nachgewiesen, die für den Anlagenmaßstab jedoch nicht ausreichend robust ausgelegt waren. Parallel zu den technischen Entwicklungen wurden mehrere Stakeholder-Workshops organisiert, um fundierte Kenntnisse über aktuelle Probleme und Prioritäten in der Branche sowie über das wirtschaftliche Potenzial unserer Lösung für die Branche zu erwerben. Mit der erfolgreichen Validierung der Machbarkeit des Systems für die Inline-Qualitätsüberwachung der KGV in einer Anlage in industriellem Maßstab wurde eine wesentliche Grundlage für weitere Entwicklungen in Richtung automatisierter Qualitätssicherung geschaffen und konkrete Schritte zur Verbesserung von Ressourceneffizienz, Prozessstabilität und Akzeptanz der Verwendung von RC-Betonen aus Bauschutt unternommen.