Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP 
K3I-Cycling ist der Kurztitel des Projekts »KI-gestützte Optimierung der Kreislaufführung von Kunststoffverpackungen«.
Verpackungen machen weltweit den mit Abstand größten Anteil an Kunststoffabfällen aus. Aufgrund oftmals zu großer technischer und wirtschaftlicher Herausforderungen in der Sortierung der Wertstoffe tritt oft nur ein geringer Teil des Kunststoffs als Sekundärrohstoff wieder in den Kreislauf ein. So kommt es durch die derzeit angewandte Sensorik in der Sortierung häufig zu sog. »Fehlwürfen«, bei denen z. B. rezyklierbare PET-Flaschen in der Fraktion zur thermischen Verwertung landen, was zu einem Verlust an Wertstoff führt. Eine Sortierung dieser Fehlwürfe von Hand ist zwar möglich, aber nicht wirtschaftlich und wird daher häufig nicht durchgeführt.
Ziel von K3I-Cycling ist die signifikante quantitative und qualitative Verbesserung des werkstofflichen Recyclings von Post-Consumer Kunststoffverpackungsabfällen. Zu diesem Zweck entwickelt K3I-Cycling mittels eines »Artificial Neural Twin« eine neue, offene und standardisierbare KI-Schnittstelle zur sektorübergreifenden Sammlung relevanter Informationen im Sinne eines Leichtverpackungs-Produktpasses. Dadurch wird erstmals die digitale Vernetzung aller Stakeholder entlang der Wertschöpfungskette ermöglicht. Bei einem »Artificial Neural Twin« handelt es sich um eine vollständig differenzierbare Abbildung des Gesamtsystems, mit dem Einzelkomponenten in Relation zum gesamten System optimiert werden können. Hierbei werden sensorische Informationen aller Art entlang des Materialflusses als Daten erfasst.
In einem sog. Hub arbeiten 51 Partner aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft in zwei Innovationslaboren zusammen: KIOpti-Pack für Design und Produktion sowie K3I-Cycling für das werkstoffliche Recycling. Ein wichtiges Ziel ist der laborübergreifende Austausch von Daten, um Erkenntnisse über die gesamte Wertschöpfungskette zu betrachten. Darüber hinaus sollen die Themen des Hubs rund um Künstliche Intelligenz und Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe der breiten Öffentlichkeit durch vielfältige Veranstaltungen und Kommunikationsmaßnahmen zugänglich gemacht werden. Hierfür sind unter anderem ein Podcast und ein Open-Hub-Day geplant.
Das Fraunhofer IZFP bringt sein Know-how zu kognitiven Sensor- und Datensystemen, Künstlicher Intelligenz, Monitoring sowie zur Wiederverwertung von Werkstoffen in das Innovationslabor K3I-Cycling mit ein. In dessen Rahmen wird ein aktives Thermographie-Sensorsystem für Sortieraufgaben entwickelt, das berührungslos und in Echtzeit Materialinformationen von Leichtverpackungskunststoffen gewinnt. Die so erhaltenen Rohdaten werden mittels maschineller Lerntechniken (ML) verarbeitet, mit dem Ziel einer optimierten Merkmalsextraktion und Materialklassifikation. Die gleiche Methodik wird auf Daten des Fraunhofer FHR angewandt, die dieses durch Einsatz von Terahertzsensorik gewinnt. Weiterhin erfolgt eine Untersuchung möglicher synergistischer Effekte der Thermographie- und Terahertzdaten in den ML-Modellen.
Das Konsortium in K3I-Cycling besteht aus mehreren Fraunhofer-Partnerinstituten sowie diversen Partnern aus Industrie, Forschung und Lehre.