15. Juni 2019 
 
8. April 2019

bauma: Digitalisierung wird Realität im Bergbau

Ohne Rohstoffe stehen die Maschinen still - und keine Rohstoffe ohne Bergbau. Die bauma widmet dem Bergbau einen ganzen Ausstellungsbereich. Professor Dr.-Ing. Holger Lieberwirth verrät im Gespräch mit DIE MESSE, was die TU Bergakademie Freiberg dort zeigt.

Foto: TU Freiberg / Detlev MüllerFoto: TU Freiberg / Detlev Müller
Energetisch effiziente Zerkleinerung von Erzen im Gutbett, hier in Walzenmühlen
Herr Professor Lieberwirth, das von Ihnen geleitete Institut für Aufbereitungsmaschinen wurde für den bauma Innovationspreis 2019 nominiert als einer von drei Kandidaten in der Kategorie Wissenschaft/Forschung. Sie haben ein Verfahren für Zerkleinerungsprozesse entwickelt. Was ist das Besondere an dieser Technologie und welche Anwendungsgebiete gibt es?
Zerkleinerungsprozesse zählen zu den energieintensivsten Verarbeitungsprozessen überhaupt und verbrauchen circa sieben Prozent der weltweit erzeugten Elektroenergie. Diese Prozesse im Bereich der Aufbereitung primärer und sekundärer Rohstoffe energieeffizienter und umweltfreundlicher zu gestalten, ist ein Hauptanliegen unserer vielfältigen Forschungsaktivitäten, unter anderem auch zur industriellen Anwendung der Elektroimpulszerkleinerung.

Mit unserer für den bauma-Innovationspreis nominierten Entwicklung werden wir in einem erstmals kontinuierlich arbeitenden Verfahren Rohstoffe mittels Hochspannungsimpulsen so schwächen, dass sie sich im nächsten Schritt mit wenig Energie vorzugsweise entlang ihrer Korngrenzen in ihre Bestandteile zerlegen lassen. Das Verfahren benötigt weniger Energie, erzeugt weniger Staub, erzeugt reinere Produkte und mithin weniger Abfälle. Indem zum Beispiel aus einer bestimmten Menge Erz mehr Wertstoffe gewonnen werden, lassen sich vorhandene Lagerstätten nachhaltiger nutzen und erzarme Lagerstätten wirtschaftlich erschließen. Die Belange von Ökologie und Ökonomie können besser in Einklang gebracht, die Akzeptanz für Rohstoffgewinnung in der Bevölkerung erhöht werden. Das Anwendungsspektrum ist breit. Es reicht von der Erzaufbereitung bis zum Betonrecycling. Das Potenzial dieser innovativen Technologie sowohl für den europäischen Maschinen- und Anlagenbau als auch die Rohstoffgewinnung und -aufbereitung sind gewaltig.

Die TU Bergakademie Freiberg ist auf der Messe in Halle ICM, Stand 310, gleich mit drei Instituten vertreten. Welche Schwerpunkte setzen Sie dieses Jahr?
Die TU Bergakademie Freiberg fühlt sich der effektiven Rohstoffnutzung in all ihren Facetten entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Exploration über die Entwicklung innovative Werkstoffe, Verfahren und Maschinen, bis zum Recycling verpflichtet. Naturgemäß können auf einer Leistungsschau wie der bauma nur ausgewählte Highlights gezeigt werden. Dazu zählen in diesem Jahr neben einem kleinen, voll funktionsfähigen Demonstrator zur Elektro-Impuls-Zerkleinerung, den wir gemeinsam mit unseren Partnern von der TU Dresden zeigen werden, Lösungen für verschleißarme Bohrköpfe, zum Beispiel für Tiefbohrungen im Bereich Geothermie und Crash-Simulationen im Mobilbereich.

Ihr Institut forscht an intelligenten Maschinen, um den Rohstoffhunger zu stillen, wie es auf Ihrer Webseite heißt. Woran arbeiten Sie gerade?
Fast immer geht es um Lösungen, welche die Energie- und Rohstoffeffizienz von Prozessen erhöhen. Wenn zum Beispiel Flussspat, Ausgangsprodukt für viele Alltagsanwendungen wie Teflonbeschichtungen und Outdoorbekleidung, bei bestimmten Beanspruchungen stärker bricht, als das ihn umgebende Gestein, dann reicht ein einfacher Siebschnitt aus, um im Feingut ein Flussspatvorkonzentrat zu erzeugen, mit geringem Energieaufwand und völlig ohne Chemikalien. Die hinter diesem Prinzip der „Selektiven Zerkleinerung“ stehenden Prozesse zu verstehen, das heißt bei welchen Materialkombinationen und Beanspruchungsparametern kommt es zu solchen Selektivitätseffekten, welche Maschinen sind dafür besonders geeignet, gegebenenfalls auch nach entsprechenden Modifikationen, ist Ziel verschiedener Forschungsthemen.

Daraus leiten sich dann auch Forschungsprojekte ab zu mineralogischen Untersuchungsmethoden, zum Werkzeugverschleiß und zur Prozessoptimierung anhand von Betriebszuständen der Maschinen. Mit Partnerfirmen sind wir aber auch aktiv auf den Gebieten der energieoptimierten Gutbettzerkleinerung, der Entlastung von Kreisläufen durch trennscharfe Klassierung sowie der Brikettierung und Pelletierung unterschiedlichster Stoffe.

Welche Rolle spielt die Digitalisierung insgesamt im Baugewerbe und im Bergbau?
Digitalisierung in Baugewerbe und Bergbau ist nicht nur ein Schlagwort, sondern wird immer mehr Realität. Bei allen Prozessen, beginnend beim Bohren von Sprenglöchern oder Rahmen von Spundwänden, fallen heute Unmengen an Daten an. In einer Zeit, da nahezu jedes Getriebe, jeder Motor serienmäßig mit einer Vielzahl von Sensoren bezüglich ungewöhnlicher Schwingungen, Temperaturen usw. überwacht wird, sollte es möglich sein, über mathematische Modelle, sogenannte Big-Data-Analysen herzuleiten, welches Material gerade geschnitten oder gebrochen wird, mit welcher Wahrscheinlichkeit welche Menge Wertstoff enthalten ist, um darüber Prozesse zu steuern. Das ist ein wichtiger Schritt zur künftig mannlosen und „unsichtbaren“ Gewinnung vieler für das tägliche Leben wichtiger Rohstoffe, ebenso wie für hohe Recyclingquoten im Baugewerbe.

Bei letzterem eröffnet zwar das BIM (Building Information Modelling) über die Kennzeichnung der verbauten Materialien interessante Recyclingoptionen, aber für die meisten Bestandsgebäude ist eine Online-Erfassung der Baumaterialien beim Rückbau ein wichtiges Thema zur Erzielung hoher Recyclingquoten.

Die bauma bietet eine eigene Plattform Mining an für Aussteller aus dem Bereich Bergbau. Wie zentral ist diese Branche heute für die gesamtwirtschaftliche Entwicklung?
Eine sichere Versorgung mit Rohstoffen ist grundlegend für jede Volkswirtschaft. Auch wenn dies häufig aus dem Blick gerät, werden in Deutschland jährlich noch mehr als 700 Millionen Tonnen Rohstoffe durch Bergbau gewonnen. Der Bergbau selbst wird ein wichtiger Industriezweig in Deutschland bleiben, ebenso wie die entsprechende Bergbauzulieferindustrie. Diese erzielte in 2018 den weitaus größten Teil ihres Umsatzes von mehr als 3,1 Milliarden Euro im Ausland. Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau, zu dem die Bergbauzulieferer gehören, beschäftigt in Deutschland mehr als eine Million Arbeitskräfte und damit mehr als zum Beispiel die Automobilindustrie. Die überwiegend mittelständisch geprägten Strukturen mit vielen sogenannten Hidden Champions in vielen Marktnischen sorgen für langfristig stabile Arbeitsplätze, da gerade bei ihnen der langfristige Erfolg des Familienunternehmens üblicherweise vor kurzfristigem Gewinn steht.

Sie sind auch involviert in ein Forschungsprojekt zur Elektromobilität mit hybriden Leichtbaustrukturen. Welche Rolle hat Ihr Institut?
Nicht nur begrenzte Speicherkapazität von Batterien für die Elektromobilität brachte sehr viele neue Ideen auf dem Gebiet des Leichtbaus. Durch neuartige Werkstoffe und Verbundmaterialien, zum Beispiel höchstfeste Stähle oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe entstehen völlig neue Herausforderungen an das Recycling. Es genügt nicht, sich nur über Emissionsminderungen während des Fahrzeugbetriebs zu verständigen. Vielmehr sind auch die Herstellungs- und End-of-Live-Phase in die Betrachtung einzubeziehen. Dies betrifft sowohl Energieaufwand als auch Stoffkreisläufe. Mit den vielfältigen experimentellen Möglichkeiten unseres Instituts untersuchen wir Recyclingpfade nicht nur für Leichtbauwerkstoffe sowie Möglichkeiten der Charakterisierung, Sortierung und, gemeinsam mit Partnern, des qualitativ hochwertigen Wiedereinsatzes der Rezyklate.

Messebesucher drücken selbst gerne auf Knöpfe, um neue Technologien zu testen. Was können Besucher an Ihrem Stand ausprobieren?
Das Highlight auf unserem diesjährigen Messestand wird der Demonstrator der Elektro-Impuls-Zerkleinerung werden. Statt mit 600 Joule Impulsenergie arbeitet der nur mit 7,5 Joule. Die reichen jedoch bereits aus, um Betonplatten zu zerlegen. Darüber hinaus wird es weitere Demonstrationsobjekte der anderen Institute geben und natürlich wieder ganz viele Simulationen und Filme auf unseren Computern. Die größten Forschungsobjekte unseres Instituts wie unsere Conti-E-Impulsanlage oder die industrietauglichen Brecher aus unserer in einem nahe Freiberg gelegenen Steinbruch passen leider nicht auf einen Messestand.

Die Messe bauma gilt als Leistungsschau der Branche. Auf welche Innovationen sind Sie in diesem Jahr besonders gespannt?
Es fällt wie immer schwer, sich bei den vielen Innovationen zu entscheiden. Sicher werde ich mit unseren Studierenden die Ausstellungsstände der Firmen des Kreises der Freunde und Förderer unseres Instituts besuchen und mir deren Innovationen anschauen. Die betreffenden Firmen engagieren sich in besonderem Maße bei der Gewinnung von Ingenieurnachwuchs für und in dessen praxisnahen Ausbildung – zum gegenseitigen Vorteil.

https://www.bauma.de


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