Das Verhalten von Materialflüssen und Abfallbehandlungsmaschinen, sowie deren gegenseitige Beeinflussung in Anlagen zur Behandlung gemischter fester Abfälle ist im Abfallsektor sehr wenig bekannt bzw. untersucht. Die Erforschung dieser komplexen Zusammenhänge kann die Grundlage für White-Box-Modelle liefern und dabei helfen die Digitalisierung in der Abfallbehandlung voranzutreiben. Die vorliegende Doktorarbeit stützt sich auf umfangreiche experimentelle und großtechnische Versuchsreihen die in einer eigens aufgebauten Technikumsline (Technikumslinie 4.0) sowie in mehreren großen Abfallbehandlungsanlagen durchgeführt wurden. Insgesamt wurden in mehr als 60 Einzelversuchen mehr als 1.500 t Siedlungs- und Gewerbeabfälle als Testmaterial eingesetzt. Untersucht wurden die Wechselwirkungen zwischen Maschinen untereinander und zwischen Maschinen und verarbeitetem Material. Im Focus standen die für die Abfallbehandlung grundlegenden Verfahrensschritte Zerkleinerung, Siebung, ballistische Separation und sensorgestützte Sortierung. Unter Anderem wurden die Auswirkungen der Einstellung verschiedener Schredderparamter, wie zum Beispiel Schnittspalt und Wellendrehzahl, auf die Durchsatzleistung, Kornverteilung sowie Energieverbrauch bei der Grobzerkleinerung von gemischten Gewerbeabfall mit verschiedenen Schreddern (baugleich jedoch unterschiedliche Schneidwerke) ermittelt. Der Einfluß eines, der Vorzerkleinerung nachgeschalteten Siebschrittes, auf erzielbare Qualitäten von ausgeschleußten Wertstoffen und produzierten Ersatzbrennstoffen, wurde mit Hilfe von Industriesiebmaschinen (Trommel- und Kreisschwingsieb) untersucht. Es konnte gezeigt werden, wie sich bei Änderung des Siebschnittes, Schadstoffe und Brennstoffparameter auf die einzelnen Kornklassen verteilen. Bei der Erzeugung eines 3D-Kunststoff-Vorkonzentrats aus gemischten gewerblichen und kommunalen festen Abfällen, konnte nachgewiesen werden dass sich eine Vorsiebung mittels Trommelsieb positiv auf die nachgeschalteten Prozesse ballistische Trennung und Sensorgestützte Sortierung auswirkt. Die echtzeit Stoffstromüberwachung ist von zentraler Bedeutung bei der Digitalisierung von Abfallbehandlungsanlagen bzw. bei der Entwicklung der Abfallbehandlungsanlage der Zukunft. Besonderes Augenmerk wurde daher bei allen Versuchesreihen (Ausnahme Versuche mit Kreisschwingsieb) auf die Stoffstromüberwachung, insbesondere die Volumsstrom- und Massenstrommessung gelegt, aber auch auf eine möglichst repräsentative Beprobung der eingesetzten inhomogenen Stoffströme. Es konnte gezeigt werden dass sich Stoffstromschwankungen negativ auf die Leistung (Reinheit, Ausbringen, Fehlausträge) von sensorgestützten Sortiermaschinen auswirken können.