Mikrofibrillierte Nanocellulose und KI in der industriellen Fertigung
Technikum Laubholz GmbH – Projekt KIckBio
Die Herausforderung – Digitale Plattform für Maschinendaten, Rezeptverwaltung, Simulation und KI
Das Technikum Laubholz (TLH) entwickelt nachhaltige Technologien zur Nutzung von Laubholz und anderen nachwachsenden Rohstoffen mit dem Ziel, die industrielle Transformation hin zu einer defossilisierten und regional verankerten Wirtschaft zu gestalten. Die Schwerpunkte liegen auf nachhaltigen Materialien, Biotechnologie, Pflanzenpolymeren sowie der Integration von KI und Automatisierung.
Im KIckBio Projekt erforscht das TLH ein innovatives Verfahren zur Herstellung von Mikrofibrillierte Nanocellulose (MFC). Ein Ziel des Projekts ist es, eine vollautomatisch arbeitende Pilotanlage für die Produktion von MFC aufzubauen und zu betreiben.
Ein Digitaler Zwilling der Anlage bildet den gesamten Prozess mittels eines echtzeitfähigen Simulationsmodells ab. In Kombination mit Prozessoptimierung durch den Einsatz künstlicher Intelligenz wird die Effizienz der Anlage gesteigert.
Über die Plattform Celluportal sollen Anlagenbediener, Entwickler, KI-Experten und Kunden in einer Oberfläche den Produktionsprozess steuern und überwachen. Die Architektur soll so ausgelegt sein, dass sie als Plattformkonzept auf weitere Anlagen und Entwicklungsprojekte einfach übertragen werden kann.
Die Umsetzung mit iDIP – Vernetzung, Simulation und KI im Celluportal
Gemeinsam mit iDIP Solution und ITficient wurden im Celluportal unter anderem folgende Hauptfunktionen realisiert:
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Echtzeit-Maschinendatenerfassung: Automatischer Import von Produktionsdaten aus dem Anlagenleitsystem über ein Datengateway.
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Zentrale Datenhaltung: Strukturierte Speicherung und Verwaltung aller relevanten Produktions-, Labor- und Simulationsdaten.
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Rezeptverwaltung: Erstellung, Anpassung und Übertragung neuer Produktionsrezepte direkt an die Anlage.
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Digitale Prozesssimulation: Abbildung der Nanocellulose-Produktion in Simulationsmodellen, um Abläufe zu testen und zu optimieren.
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KI-Integration: Einbindung und Training von KI-Modellen mit Feld- und Simulationsdaten zur Verbesserung von Qualität und Effizienz.
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Visualisierung & Reporting: Intuitive Benutzeroberfläche mit Echtzeit-Monitoring, Kennzahlen und automatisierten Berichten.
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Plattformarchitektur: Übertragbares Systemdesign für die flexible Nutzung in künftigen Projekten.
Diese modulare Systemarchitektur erlaubt eine einheitliche Steuerung, Visualisierung und Optimierung des gesamten Produktionsprozesses innerhalb des Celluportals.
Das Ergebnis – Effizienz, Transparenz und Zukunftsfähigkeit
Mit dem Celluportal verfügt TLH nun über eine leistungsstarke Plattform, die Anlagensteuerung, Simulation und KI-Anwendungen in einem durchgängigen System vereint. Produktionsprozesse lassen sich dadurch nicht nur automatisieren, sondern auch laufend datenbasiert optimieren. Der Digitale Zwilling ermöglicht es, Änderungen vorab virtuell zu testen, wodurch Entwicklungszeiten verkürzt, Ausschuss reduziert und Produktionsqualität gesteigert werden.
Die zentrale Datenbasis sorgt für hohe Transparenz und erleichtert die Zusammenarbeit zwischen Betrieb, Entwicklung und Forschung.
Der Erfolg des Projekts wurde mit dem Innovationspreis Bioökonomie Baden-Württemberg 2024 ausgezeichnet, eine Anerkennung für die Kombination aus Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Innovation.
"Komplexe Aufgaben lassen sich gut in Kooperation mit kompetenten Partnern lösen – auf diese Weise hat das Team der Technikum Laubholz GmbH im KIckBio Projekt gemeinsam mit den Projektpartnern iDIP Solution und ITficient einen entscheidenden Meilenstein für die Automatisierung und Optimierung der Produktion von Mikrofibrillierter Cellulose erreicht. Die enge Zusammenarbeit hat es ermöglicht, technische Herausforderungen effizient zu meistern und gleichzeitig eine zukunftsfähige Plattform zu etablieren."
Dr.-Ing. Wolfgang Wenzel, Projektleitung KIckBio
Integrationspartner
Dieses Projekt haben wir gemeinsam mit unserem Integrationspartner ITficient umgesetzt.
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Tomy Mändli
