Erdölbasierte Produkte durch biogene Rohstoffe ersetzen: Gemeinsam mit dem @Fraunhofer IPA und dem Kompetenzzentrum für BioIntelligenz starten wir ein Innovations- und Technologievorhaben im Rahmen des Programms Invest BW, gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg. In dem Projekt EVA-KEE entwickeln wir Evolutionäre Algorithmen in Verbindung mit Künstlicher Intelligenz zur effizienteren Entwicklung von biogenen Stoffen.

Die Lack, Beschichtungs- und Klebstoffbranche befindet sich aufgrund regulatorischer Anforderungen zur Nutzung alternativer, nachwachsender Rohstoffe sowie deren Verfügbarkeit in einer Transformation. Die Entwicklung von neuen Materialien sowie Reformulierungen von bestehenden Produkten, insbesondere bei Verwendung von biogenen Rohstoffen sind sehr zeit- und damit kostenintensiv.

Die Formulierung eines Lack-, Beschichtungs- oder Klebstoffsystems ist stark von der individuellen Expertise und Erfahrung des jeweiligen Entwicklers geprägt. Dabei ist die Zahl von Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Rohstoffe zur Erfüllung des Anforderungsprofiles gigantisch. Eine Beispielrechnung: Bei der Untersuchung und Prüfung von jeweils zehn Bindemitteln, Pigmenten, Additiven und Härtern für eine Lackrezeptur würden sich bereits 10.000 Kombinationen ergeben. Dabei sind in diesem Fallbeispiel noch keine Variation der Mengenverhältnisse berücksichtigt. Es ist davon auszugehen, dass der Formulierungsaufwand in der Lack-, Beschichtungs- und Klebstoffbranche zukünftig stark zunehmen wird.

Dieser Formulierungsaufwand kann mit den heutigen Entwicklungstools pro System und Komplexität bis zu 24 Monate betragen und Kosten von bis zu 300.000 € pro Rezeptur verursachen. Die deutsche Lack-, Beschichtungs- und Klebstoffindustrie ist durch mittelständische Unternehmen geprägt, die den zukünftigen Re-Formulierungsmehraufwand kosten- und ressourcenmäßig nur schwer stemmen können.

Anhand zwei verschiedener Anwendungsfälle, die vom Fraunhofer IPA bereitgestellt werden, testen wir, ob die Entwicklung und Reformulierung von bestehenden Produkten durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz in Verbindung mit Evolutionsalgorithmen signifikant reduziert werden können. Das Kernziel unseres Projekts EVA-KEE ist es daher, die Entwicklung neuer Materialien und Stoffe zu beschleunigen und Entwicklungskosten zu senken. Dieses Ziel wird erreicht, indem die Planung und Durchführung von Experimenten durch einen KI-getriebenen experimentellen Ansatz signifikant optimiert wird. Dazu werden Parameter und Ergebnisse aus durchgeführten Experimenten von Neuronalen Netzen analysiert und versteckte Muster erkannt. So lässt sich der Lösungsraum auf vielversprechende Parameterkombinationen einschränken. Das KI-Modell soll mit Hilfe von Daten aus der Entwicklung biogener Kunststoffsurrogate in der ValueData realisiert werden. Ziel ist es darüber hinaus, eine generalisierbare Lösung zu entwickeln, die auf ein breites Spektrum angewendet werden kann.

Erweiternd dazu werden wir in der ValueData eine teilstandardisierte Software entwickeln. Diese beinhaltet den auf das jeweilige Problem zugeschnittenen Algorithmus, angebunden an eine grafische Nutzerschnittstelle zur Parametererfassung, Parameteranalyse und Prognose. Die Software soll für die Implementierung in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen geeignet sein, die aufwendige Experimente durchführen. Um die Generalisierbarkeit dieser Lösung zu untersuchen, wird sie anschließend auf die Experimentplanung für die Entwicklung eines nachhaltigeren Lack-, Beschichtungs- oder Klebstoffs angewendet.

Die ValueData GmbH hat den Anspruch Daten in Werte umzuwandeln. Für Unternehmen und für die Gesellschaft.

Die ValueData ist eine Schwesterfirma der PMC Services GmbH