Das RISE-Programm (Research Internships in Science and Engineering) des Deutschen akademischen Austauschdienstes (DAAD) bietet Bachelorstudierenden die Möglichkeit, einen Forschungsaufenthalt in Deutschland durchzuführen. In diesem Jahr hatten sich 1694 Studenten aus Nordamerika, Großbritannien und Irland auf 548 freie Stellen beworben.

Frau Schulz führte in Ihrer Zeit am IAM hauptsächlich experimentelle Arbeiten zur Analyse von sphärischen Partikeln durch. Fachlich und persönlich wurde Sie dabei durch Dipl.-Ing. Lisa Kühnel (wissenschaftliche Mitarbeiterin am IAM) betreut. Weiterhin erhielt Sie die Möglichkeit Zerkleinerungsversuche im Grauwackesteinbruch Breitenau zu begleiten.

Wir wünschen Ihr einen erfolgreichen Abschluss Ihres Studiums und einen guten Start ins Berufsleben.

Ihr Abschluss ist ein weiterer Beleg für die Bemühungen der TU BAF, den Anteil von Frauen bei höheren akademischen Abschlüssen in ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen zu erhöhen.

Ziel der Arbeit von Frau Schreiber bestand in der Untersuchung des Einflusses von Gefügekennwerten in ihrer Komplexität auf die Gesteinsfestigkeit. Die Auswirkungen der modalen, strukturellen und texturellen Parameter der Gesteinscharakteristika auf die Festigkeiten wurden untersucht und bewertet.

Aus den Gefügekennwerten der Gesteinscharakteristika wurde ein Modell zur Prognose der Punktlastfestigkeit entwickelt. Gerade zur Modellierung des Zerkleinerungsverhaltens von Festgesteinen erscheint es als erforderlich, den Einfluss verschiedener Gefügeeigenschaften auf häufig verwendete Charakterisierungsparameter wie einaxiale Druckfestigkeit oder Scherfestigkeit besser zu verstehen.

Für eine umfassende Charakterisierung von Gesteinsgefügen nutzt man am IAM die Verfahren der quantitativen Gefügeanalyse (QMA) mit deren Hilfe Gefügekennwerte ermittelt werden können, die für eine quantitative Beschreibung des Gefüges von Festgesteinen geeignet sind.

Die QMA wurde speziell für Aufbereitungs- und Zerkleinerungsprozesse entwickelt und eignet sich besonders zu deren Prognose, da die Gefügeparameter aufgrund ihrer morphologischen Eigenschaften qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Die Methode der QMA, ist am Institut für Aufbereitungsmaschinen in verschiedenen Studien validiert worden.

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Es wurde festgestellt, dass der Mineralbestand einen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeiten besitzt.

Mit Zunahme des Rauhigkeitsgrades der Mineralkörner steigt die Festigkeit des Gesteins. Je unregelmäßiger die Kornform, desto größer ist die Kornoberfläche und umso intensiver ist die gegenseitige Verzahnung benachbarter Kornindividuen.

Als texturelle Einflussgrößen lassen sich die isotrope Orientierung (Anisotropie) und die Clusterbildung signifikant nachweisen. Die Richtungsabhängigkeit der Festigkeit kann durch den Parameter Orientierungsgrad nachgewiesen werden. Anisotrope Gesteine (z. B. Gneis) zeigen signifikante Unterschiede in den Festigkeiten entsprechend dem Winkel der Belastung zur Foliation oder Schieferung des Gesteins.

Die Analyse der Mikrohärten, der VHNR, der Mineralbruchzähigkeiten und der integralen Bruchzähigkeit der Gesteine zeigte jedoch keine signifikanten Zusammenhänge zu den Festigkeiten.

Aus den Gefügekennwerten der Gesteinscharakteristika wurde ein Modell zur Prognose der Punktlastfestigkeit entwickelt. Der Nachweis von Korrelationen zu den Festigkeiten erfolgt durch eine Modellbildung als eine Funktion von Gefügeparametern der Gesteinscharakteristika der QMA. Damit können am Beispiel Granit Festigkeiten aus Gefügekennwerten der Gesteinscharakteristika der QMA prognostiziert werden.

Herr Hernandez, Student an der staatlichen Lomonossow-Universität Moskau, bediente zur Versuchsdurchführung unseren Backenbrecher und unsere Siebmaschine, um das Untersuchungsmaterial vorzuverarbeiten. Dieses teilte er im Anschluss in repräsentative Proben auf, mit denen er unsere Prallmühle befüllte. Außerdem nahm er Zeit-, Gewichts- und Verschleißmessungen vor.

Für letztere goss er Gipspositive von Schlagleisten für den Prallmühlenrotor. Nach der Entnahme bereitete Benjamin im Anschluss die Erzproben mittels Analysensiebmaschine, Walzenbrecher, Scheibenmühle und Probenteiler nach und übernahm die Dokumentation der Probenmassen.

Herr Hernandez rundete seine Arbeit in unserer Versuchsanlage darüber hinaus mit einer Reihe von weiteren Tätigkeiten ab, die ihm einen tieferen Einblick in die Herausforderungen und Möglichkeiten der Rohstoffaufbereitung vermittelten. So arbeitete er u.a. mit einem druckluftbetriebenen Schussgerät für die Einzelpartikel-Schlagzerkleinerung und befasste sich mit Frakturwahrscheinlichkeitsuntersuchungen, Point-Load-Tests und Messungen der Schüttdichte sowie der elektromagnetischen Verträglichkeit.

Wir bedanken uns bei Herrn Hernandez für die äußerst angenehme und produktive Zusammenarbeit und wünschen ihm alles Gute sowie viel Erfolg beim Abschluss seines Studiums und für seinen zukünftigen Karriereweg!

Wir begrüßen jedes Jahr eine(n) neue(n) Student(in) des IAESTE-Programms bei uns am Institut für Aufbereitungsmaschinen.

Weltweit renommierteste Veranstaltung im Bereich der Mineralverarbeitung

Der International Mineral Processing Congress (IMPC) findet alle zwei bis drei Jahre an verschiedenen Orten statt. Seit seiner ersten Austragung im Jahr 1952 in London gilt der IMPC als wichtiger Treffpunkt für die Förderung wissenschaftlicher und technischer Expertise in der Mineralverarbeitung sowie der extraktiven Metallurgie. Die Konferenz ist heute die weltweit renommierteste Veranstaltung im Bereich der Mineralverarbeitung.

Von der Elektroimpulszerkleinerung bis zur Magnetscheidung, von der Simulation bis zum Recycling – auch in diesem Jahr blieb kaum ein Aufbereitungsthema auf dem IMPC unberührt.

Sessionleitung in der Themengruppe Zerkleinerung & Klassierung durch Frau Margarita Mezzetti & Vortrag zum Thema „Mikrostrukturelle Untersuchung von komplexen Erzen und deren Aufbereitung mittels elektrischer Impulse“

Frau Margarita Mezzetti, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Aufbereitungsmaschinen, hatte die Ehre, die Zuhörer und Referenten durch eine Session in der Themengruppe Zerkleinerung & Klassierung zu leiten. Zu Beginn eines jeden Vortrags stellte Frau Mezzetti die Referenten kurz vor und koordinierte im Anschluss die zahlreichen Fragen der interessierten Zuhörer.

Außerdem referierte sie zum Thema „Mikrostrukturelle Untersuchung von komplexen Erzen und deren Aufbereitung mittels elektrischer Impulse“.

Vortrag von Dr.-Ing. Max Hesse zum Thema „Gewichtung der Einflussgrößen bei der Selektiven Zerkleinerung mit Prallbeanspruchung“

Über 300 Vorträge zu den neuesten Entwicklungen im Bereich der Aufbereitungstechnologien standen beim IMPC insgesamt auf dem Programm, die parallel in verschiedenen Sessions abgehalten wurden. Dr.-Ing. Max Hesse, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Aufbereitungsmaschinen, referierte dabei zur „Gewichtung der Einflussgrößen bei der Selektiven Zerkleinerung mit Prallbeanspruchung“ in der Themengruppe „Zerkleinerung und Klassierung“.

Poster Sessions, Ausstellung zum Thema „Bergbau und Rohstoffaufbereitung“ sowie spezielle Workshops

Begleitet wurden die zahlreichen Vorträge beim IMPC durch tägliche Poster Sessions, die nach verschiedenen Themengruppen gegliedert waren. Zusätzlich gab es eine Ausstellung zum Thema „Bergbau und Rohstoffaufbereitung“, in der in 7 thematischen Abschnitten globale Innovationen der Bergbauindustrie präsentiert wurden und Experten der Industrie die Gelegenheit zum Erfahrungsaustausch wahrnehmen konnten.

Abgerundet wurde der International Mineral Processing Congress durch spezielle Workshops zu den Themen „Nachhaltigkeit“, „Ausbildung“ und „Rohstoffaufbereitung“.

„Europa ist reich an armen Rohstoffen“

Mit dieser Kernaussage eröffnete Frau Elisabeth Köstinger, österreichische Bundesministerin für Nachhaltigkeit und Tourismus, die diesjährige Internationale Rohstoffkonferenz der europäischen Rohstoffinitiative EUMICON in Wien. Nur mit innovativen Technologien lässt sich Europas Rohstoffbedarf der Zukunft sichern, ohne auf möglicherweise konfliktbeladene Rohstoffe aus anderen Weltregionen zurückgreifen zu müssen. Gerade die Umstellung auf erneuerbare Energien treibt den weltweiten Rohstoffbedarf an – verbunden mit einem nicht unerheblichen Konfliktpotential!

Ca. 250 renommierte Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik sowie der Rohstoff- und verarbeitenden Industrie referierten und diskutierten auf der EUMICON 2018 vom 26. - 28. September über neue Lösungen für eine nachhaltige Versorgung Europas mit Rohstoffen und die dazu erforderlichen Aufbereitungstechnologien und -maschinen.

Aus der Universitätsstadt Freiberg hielt Prof. Dr. Jens Gutzmer, Direktor des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie, einen gemeinschaftlichen Vortrag mit Prof. Dr. Frank Melcher der Montanuniversität Leoben zum Thema „Mineralische Rohstoffe aus Europa für Europa – das Potential von Europas Rohstoff-Lagerstätten“ in der Eröffnungsfachgruppe „Rohstoffe sind die Zukunft“. Wer nach neuen Rohstofflagerstätten sucht, so der Tenor, sollte in der Nähe alter Bergwerke beginnen!

Neue Lithiumprojekte in Zinnwald und Wolfsberg

Prof. Melcher und Prof. Gutzmer zeigten anhand konkreter Explorationsergebnisse das große Rohstoffpotenzial Europas auf – u.a. im Erzgebirge und in den Alpen! Vor dem Hintergrund eines rapide ansteigenden Rohstoffbedarfs für Lithium-Ionen-Batterien wurden zwei neue Lithiumprojekte in Zinnwald (Erzgebirge) an der deutsch-tschechischen Grenze und Wolfsberg, 270 km südlich von Wien gelegen, vorgestellt.

Batterietaugliches Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid werden für die Herstellung der verschiedenen Typen von Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Diese kommen bislang v.a. in mobilen Endgeräten zum Einsatz, werden zukünftig jedoch verstärkt auch für Elektroautos verwendet. Allein mit dem Lithiumvorkommen auf der deutschen Seite der Lagerstätte in Zinnwald könnten ca. 10 Millionen Fahrzeuge mit entsprechenden Batterien ausgestattet werden – und die Lithiumreserven auf der tschechischen Seite sind sogar doppelt so groß!

Starker Anstieg des Bedarfes an primären Rohstoffen durch den Einsatz moderner Technologien für erneuerbare Energien

„What is renewable in renewables? Just the wind and the sun.“

So beantwortete Prof. Peter Moser, Vizerektor für Infrastruktur und Internationale Beziehungen sowie Inhaber des Lehrstuhl für Bergbaukunde, Bergtechnik und Bergwirtschaft an der Montanuniversität Loeben diese von ihm selbst aufgeworfene Frage.

Solarzellen, Windräder etc. müssen dennoch aus Rohstoffen hergestellt werden – zu großen Teilen aus Primärrohstoffen. Die Auswahl an dafür benötigten Materialien ist dabei meist deutlich komplexer als bei konventionellen Kraftwerken!

Für die Metalle der Seltenen Erden und andere wichtige Ausgangsrohstoffe müssen aufgrund der zum Teil geringen Gehalte in den Erzen sogar sehr große Erzmengen gewonnen und aufbereitet werden, oft verbunden mit entsprechenden Eingriffen in die Natur.

Nach Einschätzung von ao. Univ.-Prof. Glen Corder, geschäftsführender Direktor des Umweltzentrums beim Institut für Nachhaltige Mineralien an der Universität Queensland, Australien, wird der Kupferverbrauch von aktuell ca. 20 Millionen Tonnen pro Jahr auf ca. 50 Millionen Tonnen pro Jahr im Jahr 2050 ansteigen – und dies bei weiter sinkenden Kupfergehalten in den Lagerstätten!

Dem steht eine vergleichsweise kurze Lebensdauer der photovoltaischen Zellen und Windräder von 15 – 20 Jahren gegenüber. Zum Vergleich: Kohlekraftwerksblöcke haben in der Regel eine Lebensdauer von 40 – 50 Jahren!

Die sich unter diesen Rahmenbedingungen ergebenen Herausforderungen für den zukünftigen Energiemix – unter Berücksichtigung des damit verbundenen ökologischen Fußabdruckes – werden den Diskurs in Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft weiterhin nachhaltig prägen!

1. Station: Haver & Boecker OHG in Oelde

Los ging es mit einer Besichtigung der „Drahtweberei“ – eine der beiden Unternehmensbereiche von Haver & Boecker – in Oelde. Nach der Anreise aus Freiberg gab es eine Begrüßung vom geschäftsführenden Gesellschafter, Herrn Walter Haver, sowie Herrn Michael Stichling – verantwortlich für den Bereich Industriesiebe.

Einer kurzen Präsentation zur Geschichte des Unternehmens und dem aktuellen Produktportfolio folgte eine interessante Führung durch den Betrieb. Beginnend mit der Anlieferung und Prüfung der Drähte, wurde der komplette Produktionsprozess des 3.600 verschiedene Spezifikationen umfassenden Programms von Drahtgeweben gezeigt. „Die Drahtweber“ fertigen Präzisionsgewebe mit Drähten zwischen 15 µm und 6,3 mm Durchmesser am Standort in Oelde.

Stärkere Drähte werden unter anderem am belgischen Standort (bis zu 12 mm) oder im Werk in Kanada (bis zu 20 mm) verarbeitet. Die Siebe werden, wie in der Textilweberei, an Webmaschinen hergestellt, welche alle mit viel Firmen-Know-How im eigenen Haus konstruiert werden.

Die gefertigten Drahtgewebe werden in den Bereichen Architektur, Absiebung, Filtration und Messtechnik eingesetzt, z.B. für medizinische Anwendungen, neueste Ultraschallsiebe für feinste Pulver und mineralische Rohstoffe, Autokatalysatoren sowie architektonische Verkleidungen, z.B. im Deutschen Bundestag oder im Flughafen Düsseldorf.

2. Station: Thyssenkrupp Industrial Solutions AG in Beckum

Als nächtes ging es zur Thyssenkrupp Industrial Solutions AG in Beckum mit einer kurzen Einführung in den Standort der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Rohstoffaufbereitung. Abteilungsleiter Dr.-Ing. Falk Silbermann berichtete dabei unter anderem von einem neuen Verfahren, der sog. Torrefizierung, um Biomassen und biogene Abfallstoffe ähnlich wie bei der Kaffeeherstellung so zu rösten, dass daraus in einem energieautarken Prozess Bio-Kohle entsteht. Dabei können unter anderem Holzpellets, Stroh und Produktionsabfälle (z.B. aus der Zuckerherstellung), Grünschnitt oder Biomüll eingesetzt werden.

Bei der Führung durch das Technikum des F&E-Zentrums wurde erläutert, wie neue Rohstoffe für die Zementherstellung im kleinen Maßstab getestet werden, um sicherzustellen, dass die anschließend gebauten Aggregate und Anlagen bei jedem einzelnen Kunden in der Anwendung optimal funktionieren.

Anschließend wurde der Exzenterwalzenbrecher vorgestellt – ein neu entwickelter Brecher mit einer integrierten Vorabsiebung sowie einer sehr flachen und robusten Bauweise, der eine hohe Durchsatzleitung von bis zu 3.000 Tonnen pro Stunde ermöglicht. Mit diesen Produkteigenschaften eignet er sich besonders für die effektive Primärzerkleinerung von Hartgestein und Erzen – sowohl unter Tage als auch im überirdischen Betrieb als Herzstück einer mobilen oder semimobilen Anlage.

Die im F&E-Zentrum konzipierten Mühlen und Brecher werden in der nahgelegenen Werkstatt, in der ca. 120 Fertigungsmitarbeiter angestellt sind, gebaut. Der dortige Zerspanungsmeister verriet dabei, dass die Fertigung dieser Maschinen ungefähr ein Jahr dauert. Bei den zahlreichen durchgeführten Arbeitsschritten fallen täglich ca. 4 Tonnen Metallspäne an! Dabei stammt die größte Fertigungsmaschine aus Chemnitz.

3. Station: HAVER NIAGARA GmbH in Münster

Des Weiteren stand noch ein Besuch bei der HAVER NIAGARA GmbH – dem zum Unternehmensbereich Maschinenfabrik der HAVER & BOECKER OHG gehörenden und auf Maschinen der Aufbereitungstechnik spezialisierten Standort in Münster – auf dem Programm.

Geschäftsführer Peter Grotjohann gab beim Empfang einen Einblick in die Firma. Am Standort in Münster sind ca. 70 Mitarbeiter beschäftigt. Die komplette Maschinenplanung wurde im letzten Jahr umstrukturiert, um die jeweiligen Kompetenzen auf die verschiedenen Standorte aufzuteilen. Auch Absolventen der TU Bergakademie Freiberg sind hierbei an verschiedenen Projekten weltweit beteiligt.

Wie auch schon zuvor in Beckum gab es im Anschluss an die Begrüßung eine Betriebsführung, bei der der komplette Fertigungsprozessablauf gezeigt wurde, beginnend beim Halbzeug bis hin zur fertigen Maschine, die mit knapp 4 m Breite gerade noch in Deutschland am Stück transportiert werden darf.

Bei den von der HAVER NIAGARA GmbH hergestellten Siebmaschinen handelt es sich um Einzelanfertigungen, da jedes Siebgut seine eigenen Anforderungen an die Aufbereitung stellt. Manche Materialien sind z.B. sehr feucht und damit entsprechend klebrig, andere wiederum sind stark schleißend. Zur Auslegung der Maschinen werden Versuche im eigenen Technikum durchgeführt. Dafür sind für Probesiebungen ca. 300 verschiedene Siebbeläge vorhanden.

Zum Ende der Führung ging es dann noch ins hauseigene Technikum, wo ein Versuch an einer Siebmaschine durchgeführt wurde, genauso wie Waschversuche am innovativen Hochdruck-Waschsystem Hydro-Clean. Normalerweise werden in letzterem Minerale von Störstoffen befreit, z.B. Gipsgestein von Lehmanbackungen. Dieses Mal standen jedoch Versuche mit Shrimpsschalen an: Mit Hochdruck (Wasserdruck 80 bar) sollten diese von Konservierungsstoffen gereinigt werden, um sie einer höherwertigen Verwertung zuzuführen.

Die Gäste aus Russland, Kasachstan und Deutschland wurden durch eine Reihe von Vorträgen und praktischen Experimenten mit den physikalischen Grundlagen, der Dimensionierung, dem konstruktiven Aufbau und den Einsatzmöglichkeiten von Gutbettwalzenmühlen vertraut gemacht.

Zunächst erläuterte Prof. Unland in einem kurzen Einführungsseminar die Grundlagen zur Auslegung von Walzenmühlen, bevor Prof. Lieberwirth verschiedene Aspekte zur konstruktiven Gestaltung und zu den unterschiedlichen Mühlenkonzepten diskutierte. Abschließend stellte Dr. Heinicke (Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co. KG) den Teilnehmern die Einsatzmöglichkeiten der Gutbettwalzenmühlen vor.

Der zweite Tag begann mit der Vorstellung der ersten Anwendung von Gutbettwalzenmühlen zur Eisenerzaufbereitung in Russland bei NLMK Stoilensky GOK durch Dr. Rosin (Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co. KG).

Durch den Einsatz von Gutbettwalzenmühlen im offenen Kreislauf vor den Kugelmühlen konnte die Produktion des Unternehmens erheblich gesteigert werden, während der spezifische Energieverbrauch sank. Die Umrüstung der ersten vier Linien innerhalb von nur 18 Monaten war so erfolgreich, dass NLMK Stoilensky GOK die Maschinenfabrik Köppern GmbH & Co. KG unmittelbar nach Inbetriebnahme mit der Umrüstung seiner anderen vier Linien beauftragte.

Im praktischen Teil des Kolloquiums führten die Teilnehmer im IAM-Technikum gemeinsam Versuche zur Gutbettzerkleinerung durch. Zunächst stellten Frau Kühnel und Dr. Meltke, wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Aufbereitungsmaschinen, Grundlagenversuche an einer 4.000 kN-Stempelpresse zur Klärung des Materialverhaltens in einem Gutbett vor, bevor die Teilnehmer an einer Gutbettwalzenmühle im Pilotmaßstab mit realen Erzproben Versuche zur Kreislaufmahlung durchführten.

In einer abschließenden Diskussionsrunde wurden die Versuche ausgewertet, Massenbilanzen diskutiert und weitere Fragen zur Gutbettzerkleinerung mit Gutbettwalzenmühlen besprochen, bevor sich die Teilnehmer zum Besuch der 11. Deutsch-Russischen Rohstoffkonferenz in Potsdam verabschiedeten.

Die beiden Bergbaustudenten Kai Burisch und Daniil Popov von dem Institut für Bergbau und Spezialtiefbau sowie Andreas Hutterer (Energie und Ressourcenwirtschaft) und Dirk Schönfelder (Institut für Aufbereitungsmaschinen), beide von der Fakultät der Wirtschaftswissenschaften, bildeten die deutsche Delegation bei der World Mining Competition (WMC), die von der University of Saskatchewan in Saskatoon zum bereits siebten Mal ausgerichtet wurde. Insgesamt nahmen Studenten von zwölf Hochschulen aus drei Kontinenten an dem Wettbewerb teil. Wie bereits in den vergangenen Jahren wurden die Freiberger Studenten von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Helmut Mischo (Professor für Rohstoffabbau und Spezialverfahren unter Tage) und Univ.-Prof. Dr. Carsten Felden (Dekan Fakultät Wirtschaftswissenschaften) bei der Planung und Durchführung der Bildungsreise unterstützt.

Die TU Freiberg hat in diesem Jahr zum fünften Mal an der World Mining Competition teilgenommen. Diese Teilnahme wurde durch großzügige Spenden bekannter Bergbauunternehmen wie K+S Potash Canada, Deilmann-Haniel GmbH und der LEAG ermöglicht, die Startgebühr an der Competition hatte dabei der Verein Freunde und Förderer der Bergakademie Freiberg übernommen.

Das Ziel der Mining Competition war es, innerhalb von 36 Stunden eine Fallstudie zu einem Bergbauprojekt zu bearbeiten. Dort wurde die technische Machbarkeit von der Geologie, bergmännischen Aufgaben über die Aufbereitung bis zur Auslieferung an den Kunden geprüft. Im gleichen Umfang musste man auch die Wirtschaftlichkeit des gesamten Projektes betrachten, in der Folge wurde ein „Business Case“ erarbeitet. Nach Ablauf der Bearbeitungszeit mussten die Ergebnisse vor einer Jury, die aus hochrangigen Vertretern der kanadischen Bergbauindustrie bestand, präsentiert werden. Der gesamte Wettbewerb dauerte vier Tage und hatte neben dem Fallstudie auch Programmpunkte, die das Kennenlernen und die Vernetzung der Teilnehmer aus verschiedenen Ländern (u.a. auch USA, Chile und Großbritannien) beinhalteten.

Nach erfolgreicher Teilnahme an der WMC erfolgte eine Fachexkursion der Freiberger Gruppe von Saskatoon nach Toronto zu Firmen der kanadischen Bergbau- und Zulieferindustrie. Der Freundes- und Förderkreis des Institutes für Aufbereitungsmaschinen unterstützte das Team hier mit einem Mietwagen. Dabei wurden Unternehmen wie Canadian Light Source Synchrotron, Hatch Ltd., Haver & Böcker OH sowie die Bergwerke Lanigan von Nutrien und Bethune von K+S besichtigt. Zudem besuchten die Freiberger Studenten auch die Universitäten und Institute von Saskatchewan, Winnipeg und Toronto sowie die Kanadisch-Deutsche Industrie- und Handelskammer in Toronto.

Prof. Dr. Holger Lieberwirth und Margarita Mezzetti vom Institut für Aufbereitungsmaschinen haben die energieeffizientere Technologie für Zerkleinerungsprozesse entwickelt. Dabei wird vor der mechanischen Zerkleinerung das Material mit Hochspannungsimpulsen beschossen und geschwächt. Somit kann es unter anderem mit geringerem Energieaufwand zerkleinert werden.

Erste Ergebnisse konnten die Wissenschaftler bereits bei der Aufbereitung von Kupfererz im Labormaßstab festhalten. Mit dem Verfahren wurden dabei Energieeinsparungen von bis zu 46 Prozent nachgewiesen. Weitere Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten rein mechanischen Zerkleinerungsverfahren sind zudem ein höheres Wertstoffausbringen, eine bessere Konzentratqualität sowie erheblich reduzierte Staubemissionen.

Das innovative System zur Aufbereitung primärer als auch sekundärer Roh- und Baustoffe soll nun in den industriellen Maßstab überführt werden.

Die Entwicklung wird von einem Wissenschaftlerteam der TU Bergakademie Freiberg und der TU Dresden sowie den mittelständischen Unternehmen HAVER ENGINEERING GmbH, G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH und Thomas Werner Industrielle Elektronik e.Kfm. vorangetrieben.

Die Gewinner der bauma Innovationspreise 2019 werden am Vorabend der bauma, die vom 8. bis 15. April auf dem Messegelände in München stattfindet, bekanntgegeben.

Eine anschauliche Simulation der Hochspannungsimpulszerkleinerung liefert das folgende Video:

Erneut sind mehr als 140 Fachleute aus Industrie, Wirtschaft und Wissenschaft – in der Mehrzahl Maschinenhersteller und –anwender, aber auch Vertreter von Beraterfirmen sowie aus Lehre und Forschung –  bei der diesjährigen Veranstaltung anwesend.

„Zerkleinern und Klassieren – Produkte herstellen, charakterisieren, trocknen, trennen und verwerten“ - unter diesem Motto stehen insgesamt neun Fachvorträge zu den neuesten verfahrens– und anlagentechnischen Entwicklungen sowie wirtschaftsrelevanten Aspekten hinsichtlich der aktuellen Dynamiken des Marktumfeldes und Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Aufbereitungsmaschinen auf dem Programm. Im Fokus stehen dabei die Zerkleinerung und Klassierung von Rohstoffen sowie die Modellierung und Optimierung von Aufbereitungstechnologien.

Beim Eröffnungsvortrag berichtet Doris Drescher, Präsidentin des Landesamtes für Straßenbau und Verkehr, über die Herausforderungen an die optimale Planung von Straßenbaustellen im Spannungsfeld von gesetzlichen Vorgaben, Sicherheitsaspekten, Beeinträchtigungen von Anliegern und wirtschaftlichen Aspekten. Die Vorträge werden durch aktuelle Berichte aus der Praxis ergänzt. 

Rund 30 Symposiumsteilnehmer werden am 9. März die Versuchsanlage des Instituts für Aufbereitungsmaschinen im Steinbruch der Breitenauer Grauwacke GmbH & Co.KG besichtigen. Hier werden Wasch- und Zerkleinerungsversuche von Schotter vorgeführt. 

Ziel des Symposiums ist die Stärkung der Verbindung zwischen Industrie und der universitären Forschung.

Weitere Informationen: http://tu-freiberg.de/fakult4/iam/

Die Kooperation ermöglicht Schülern der Leistungskurse Mathematik, Physik, Chemie, Biologie und Geographie unter anderem den Besuch an verschiedenen Instituten der TU Freiberg, wo sie Einblicke in Labore erhalten (z. B. in der Chemie), ihr Wissen in Experimenten erweitern, in Forschungseinrichtungen (z. B. bei der Elektronenmikroskopie) mitzuwirken und an Vorlesungen teilnehmen können.

Besonders begabte Schüler des BSZ  werden durch Wissenschaftler der TU in speziellen Förderkursen, in der Schülerakademie oder bei der Erstellung der besonderen Lernleistung (BELL) individuell gefördert.

Interessierte Lehrer erhalten zudem die Möglichkeit, an verschiedenen Weiterbildungsveranstaltungen der Freiberger Universität teilzunehmen.

Im Gegenzug begleitet die TU Bergakademie Freiberg berufs- bzw. studienorientierende und -beratende Veranstaltungen am BSZ Plauen durch ihre Hochschullehrer und die Studienberatung.

Betreut wird die Kooperation vom Institut für Aufbereitungsmaschinen.

Strategisch wichtige Metalle wie Wolfram oder Indium sind häufig in massiven Gesteinen eingeschlossen. Diese sind aufgrund ihrer vielschichtigen Metallphasen und mineralogischen Zusammensetzung oft nur sehr schwer und kostenintensiv aufzubereiten. Die Wissenschaftler/innen der TU Freiberg und der Stiftungsprofessur Baumaschinen an der TU Dresden haben gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft eine effiziente und wirtschaftliche Lösung entwickelt.

„Mit Hilfe der Elektroimpulse verursachen wir kleine Risse in den festen und oft zähen Gesteinen. Über diese kommen wir leichter an die darin enthaltenen Wertstoffe heran und können sie effizienter herauslösen. Die Kombination aus Elektroimpulsen und nachfolgender mechanischer Zerkleinerung macht unser Verfahren besonders energieeffizient. So können beispielsweise auch wirtschaftlich bisher uninteressante Lagerstätten erschlossen werden“, erklärt Prof. Dr. Holger Lieberwirth vom IAM.

Um das Verfahren für verschiedene Gesteine und Sekundärrohstoffe testen zu können und es anhand der Ergebnisse stetig zu optimieren, haben die Wissenschaftler/innen eine einzigartige Pilotanlage geschaffen. Diese wurde an der TU Bergakademie Freiberg aus den von allen Partnern entwickelten Komponenten aufgebaut. So hat die Stiftungsprofessur Baumaschinen der TU Dresden den Marx-Generator entwickelt, die Firma Werner Industrielle Elektronik die speziellen elektronischen Komponenten zur Steuerung und Überwachung der Anlage, die Firma Haver Engineering übernahm die Maschinenkonstruktion sowie die Programmierung der Prozessführung und Steuerung der Pilotanlage und die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft aus Freiberg war für die Wasseraufbereitung sowie die Charakterisierung der Erze zuständig.

Ziel ist es, die kontinuierlich arbeitende Elektroimpuls-Technologie näher an industrielle Anwendungen zu bringen. Denn die neue Anlage bietet nicht nur Einsatzmöglichkeiten für die Aufbereitung primärer mineralischer Rohstoffe, sondern ist auch für das Recycling geeignet.

Das Verbundprojekt wurde im Rahmen der BMBF-Maßnahme „r4 - Innovative Technologien für Ressourceneffizienz - Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert.

Weitere Informationen unter:

https://tu-freiberg.de/elize

https://www.r4-innovation.de/

Entwarnung in dieser Frage gibt es seitens der TU Bergakademie Freiberg. Generell, aber in der jetzigen Situation besonders, kommt der Vorteil dieser vergleichsweise kleinen Uni zum Tragen: Hier wird in kleinen Gruppen gelernt! Präsenzveranstaltungen konnten deshalb bereits in den letzten Wochen des Frühjahrssemesters wieder angeboten werden, und auch mit dem Neustart des Studienjahres bleiben sie zentrales Element der Lehre.

Trotz Corona-Situation klang das vorige Semester für Studierende der Fachrichtung Maschinenbau in Freiberg wieder mit Präsenzveranstaltungen aus. Dank kleiner Lerngruppen war es unter Einhaltung der Hygiene-Regeln beispielsweise am Institut für Aufbereitungsmaschinen möglich, Vorlesungen, Übungen und Praktika in der gewohnten Studienumgebung zu besuchen.

Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth, Direktor am Freiberger Institut für Aufbereitungsmaschinen (IAM), beschreibt die Bedeutung des Präsenzangebotes aus seiner Erfahrung: „Interessenten an anwendungsorientierten Studiengängen kommen nicht vorrangig nach Freiberg, weil es hier möglich ist, Maschinenkonstruktionen am Computer zu entwickeln und deren Funktion zu simulieren, sondern weil sie auch im wahrsten Sinne des Wortes ‚begreifen‘ wollen, wie Maschinen arbeiten und Prozesse ablaufen. Entsprechend positiv war das Echo, als wir die Präsenzveranstaltungen wieder starteten. Selbst alle Praktika, für die wir extra ein Kompaktformat entwickelt haben, konnten angeboten werden“.

Der Institutsdirektor bestätigt, dass auch im kommenden Semester, im Gegensatz zu mancher großen Universität, viele Lehrveranstaltungen als Präsenzangebote geplant sind. Gleichzeitig betont er den Vorteil der „kleinen“ Uni, der bei Umstellungen, wie sie in der jüngsten Vergangenheit erforderlich waren, deutlich zu Buche schlug. So gelang der Switch auf kleine Lerngruppen und Kompaktformate reibungslos in kürzester Zeit. Zu schätzen wissen das die bereits am IAM Studierenden allemal: Gruppenkonzept und Kompaktformate bieten beste Chancen, rasche Wissensfortschritte zu erzielen. Im großzügigen Technikum des Instituts oder auch im Versuchssteinbruch Breitenau bestehen dafür geradezu ideale Bedingungen und der generelle Vorteil der eher kleinen Uni wurde durch die Splittung in Kleingruppen zusätzlich verstärkt.

Noch bis zum 30. September 2020 läuft die Einschreibefrist für das neue Studienjahr! Technikinteressierte junge Leute, die sich ein Maschinenbaustudium im Fachbereich Aufbereitung vorstellen können, sind eingeladen das Angebot für sich selbst zu prüfen. Dafür ist die Seite www.studieren-am-iam.de zu empfehlen, aber auch ein weiterer, sehr exklusiver, Weg steht zur Verfügung: Wer sich traut, telefoniert direkt mit dem IAM-Direktor und lässt sich einen Kennenlern-Termin geben. Vermittelt werden außerdem Kontakte zu bereits Studierenden des Instituts, um jenseits der offiziellen Lesart auf Quasi-Augenhöhe mehr über das Studienangebot zu erfahren.

Alle Direkt-Kontakte erhalten Interessenten über das Sekretariat unter der Email-Adresse:

Sylvia [dot] Richteriam [dot] tu-freiberg [dot] de.

Internet:

http://tu-freiberg.de/fakult4/iam/

https://www.studieren-am-iam.de/

https://blogs.hrz.tu-freiberg.de/iam/

https://www.facebook.com/IAMFreiberg/

TU Bergakademie Freiberg

Institut für Aufbereitungsmaschinen (IAM)
Lampadiusstr. 4
09599 Freiberg
Tel.: +49 3731 39-2558

https://tu-freiberg.de/fakult4/iam

Aus dem Institut für Aufbereitungsmaschinen (IAM) der TU Bergakademie Freiberg wird ab März 2021 das Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik – kurz: IART. Laut dem Direktor des Instituts, Prof. Holger Lieberwirth, folgt diese Umbenennung in logischer Konsequenz den bereits gesetzten Tatsachen. Neben der klassischen Maschinentechnik zur effizienten Aufbereitung von Rohstoffen rückten neue Recyclingkonzepte, z.B. für Leichtbaustrukturen im Bereich Mobilität sowie für Energiespeicher, wie Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP), bereits in den letzten Jahren verstärkt in den Fokus der Institutsaktivitäten. Diese und weitere Ansätze mündeten in einer ganzen Reihe von Projekten mit einem breit etablierten Netzwerk in Forschung und Industrie.

„Neue Herausforderungen brauchen neue technische Lösungen!“, erklärt Prof. Lieberwirth die Handlungsmaxime am Institut, die sich nun in Anpassung an die neuen Herausforderungen auch im Namen verdeutlicht. Die erweiterte Bezeichnung dokumentiert nicht nur die fundamental gewandelten technischen Anforderungen an den Maschinenbau durch Digitalisierung und Vernetzung, sondern adressiert auch den gesellschaftlichen Konsens beim nachhaltigen Umgang mit Ressourcen über den Weg geschlossener Stoffkreisläufe.

Die traditionelle Betrachtung der mit Aufbereitungsmaschinen zu realisierenden Einzelprozesse sowie deren Integration in Aufbereitungsverfahren für primäre und sekundäre Rohstoffe, die dem Institut national und international zu einem hervorragenden Ruf verholfen hat, wird künftig noch intensiver durch Aspekte der Digitalisierung ergänzt. Beispielhaft stehen dafür der digitale Zwilling im Zuge der Simulation von Einzelprozessen oder neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion, die zur Optimierung von Servicedienstleistungen, Reparaturen, Fernwartung oder zur Prozesssteuerung miteinander kommunizierender Maschinen genutzt werden sollen. Die hervorragend ausgestatteten Technika des IART mit vielfältigen Möglichkeiten zu anwendungsnahen experimentellen Untersuchungen bilden dabei einen perfekten, realitätsnahen Rahmen. Gemeinsam mit Partnern wird anwendungsnah geforscht, um belastbare Daten zu gewinnen. Diese wiederum sind die Basis für lernende, sich künftig stärker selbst organisierende Maschinensysteme. Denn trotz der immer umfangreicheren Möglichkeiten, Prozesse zu simulieren, die am IART selbstverständlich ebenfalls entwickelt und genutzt werden, erschließt sich erst in der unmittelbaren Interaktion zwischen Primär- bzw. Sekundärrohstoff und Maschine, wie gut die Modelle wirklich Ausschnitte der Realität abbilden. So wird transparent, wo Korrektur- oder Verbesserungsbedarf besteht, um fortschrittliche, praxisrelevante Ergebnisse für nachhaltige Prozesse zu generieren.

http://tu-freiberg.de/fakult4/iart/

https://blogs.hrz.tu-freiberg.de/iam/ 

„Neue Herausforderungen brauchen neue technische Lösungen!“, erklärt Prof. Dr. Holger Lieberwirth die Handlungsmaxime des Instituts für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik – kurz: IART, die sich nun in Anpassung an die neuen Herausforderungen auch im Namen verdeutlicht. Die erweiterte Bezeichnung dokumentiert nicht nur die fundamental gewandelten technischen Anforderungen an den Maschinenbau durch Digitalisierung und Vernetzung, sondern adressiert auch den gesellschaftlichen Konsens beim nachhaltigen Umgang mit Ressourcen über den Weg geschlossener Stoffkreisläufe.

Neue Maschinenkonzepte für Energieeffizienz und nachhaltige Ressourcennutzung im Fokus

Der Rohstoffbedarf, sowohl aus primären als auch aus sekundären Quellen, wächst in Deutschland und weltweit. Am IART wird deshalb intensiv an Ideen und Lösungen für verbesserte oder völlig neue Maschinenkonzepte für Energieeffizienz und nachhaltige Ressourcennutzung geforscht und gearbeitet. Immer intelligentere und effektivere Maschinen und Verfahren sollen helfen, den Bedarf in Zukunft nachhaltig und energieeffizient zu decken.

Die traditionelle Betrachtung der mit Aufbereitungsmaschinen zu realisierenden Einzelprozesse sowie deren Integration in Aufbereitungsverfahren für primäre und sekundäre Rohstoffe, die dem Institut national und international zu einem hervorragenden Ruf verholfen hat, wird künftig noch intensiver durch Aspekte der Digitalisierung ergänzt. Beispielhaft stehen dafür der digitale Zwilling im Zuge der Simulation von Einzelprozessen oder neue Möglichkeiten der Mensch-Maschine-Interaktion, die zur Optimierung von Servicedienstleistungen, Reparaturen, Fernwartung oder zur Prozesssteuerung miteinander kommunizierender Maschinen genutzt werden sollen.

„Die hervorragend ausgestatteten Technika des IART mit vielfältigen Möglichkeiten zu anwendungsnahen experimentellen Untersuchungen bilden dabei einen perfekten, realitätsnahen Rahmen“, so Prof. Lieberwirth. Gemeinsam mit Partnern wird anwendungsnah geforscht, um belastbare Daten zu gewinnen. Diese wiederum sind die Basis für lernende, sich künftig stärker selbst organisierende Maschinensysteme. Denn trotz der immer umfangreicheren Möglichkeiten, Prozesse zu simulieren, erschließt sich erst in der unmittelbaren Interaktion zwischen Primär- bzw. Sekundärrohstoff und Maschine, wie gut die Modelle wirklich Ausschnitte der Realität abbilden. So wird transparent, wo Korrektur- oder Verbesserungsbedarf besteht, um fortschrittliche, praxisrelevante Ergebnisse für nachhaltige Prozesse zu generieren.

Weitere Informationen:

http://tu-freiberg.de/fakult4/iart/

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Wo digitale Recyclingprozesse künftig eingesetzt werden könnten

Das Freiberger Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik übernimmt in dem Projekt den Arbeitsbereich Recycling. Ziel ist es, neue Prozessketten für das Recycling von ausgedienten metallischen Leichtbaukomponenten zu entwickeln. Gleichzeitig suchen die Forschenden Wege, die Recyclingwerkstoffe optimal für hoch- und höherwertige Wiedereinsatzgebiete aufzubereiten. Der Fokus der Entwicklungsarbeit liegt dabei vor allem auf speziellen digitalen und virtuellen Werkzeugen (Augmented Reality). Die sogenannten Mensch-Maschine-Systeme ermöglichen die Kopplung der sensor- und aktuatorbasierten Wahrnehmung und Handlung des Menschen und können ProduktionsmitarbeiterInnen künftig bei ihrer Arbeit unterstützen. Um die gezielten Entwicklungs- und Einsatzperspektiven automatisierter und digitalisierter Arbeits- und Qualifikationsprozesse im Bereich des Recyclings zu bewerten, erfolgen zudem detaillierte Analysen über die soziotechnischen Auswirkungen.

Ergebnisse schließen technologische Lücken

Die Ergebnisse fließen in die nationale offene Plattform FOREL ein. In dieser werden technologische Lücken erfasst und neue Förderprojekte initiiert. Erfolgsfaktor der Plattform FOREL ist die experimentelle Entwicklung von Technologien und Methoden, die weit über den Stand der Technik hinausweisen. Ziel ist es, für den gesamten Produkt-Lebenszyklus in der Fabrik der Zukunft  Technologien zu entwickeln und gleichzeitig deren Potenziale für eine sichere und attraktive Arbeitsplatzgestaltung aufzuzeigen. Dazu gehören beispielsweise online Life Cycle Assessment (LCA), Augmented Reality (AR) und kollaborierende Roboter (Cobotik).

Die Koordinationsaufgaben verantworten bis 2024 die KORESIL-Verbundpartner. Neben der TU Bergakademie Freiberg und dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden gehören dazu auch das Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn, das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München und das Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL) der TU Dortmund.

Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt KORESIL wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ gefördert (Förderkennzeichen 02P20Z000 – 02P20Z004) und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

Der Bedarf an Baustoffen ist groß und mit dem Wachstum der Baubranche steigt auch der Anteil an Abfällen. Allein in Deutschland fallen bis zu 59,8 Millionen Tonnen Bauschutt jährlich an (Quelle: Kreislaufwirtschaft Bau, 12. Monitoring-Bericht). Ein „echtes“ Recycling gibt es bisher nur bei einem kleinen Anteil. Dabei sieht das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) seit Januar 2020 auch aufgrund der weiter verknappenden Deponiekapazitäten eine Recyclingquote von mindestens 70  Prozent bei Bau- und Abbruchabfällen vor. Ziel muss es sein, die bisherigen Quoten zu steigern und vor allem, ressourcenschonende Recyclingverfahren zu entwickeln, die der regionalen Baustoffbranche aufbereitete Materialien ohne Qualitätsverlust zu Verfügung stellen. Die Grundlage dafür wollen die Partner im Rahmen des vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Projekts „RecyBau“ schaffen.

Up-Cycling und ressourcenschonende Produktion mineralischer Baustoffe

Mit neuen wirtschaftlichen und ökologischen Lösungsansätzen sollen zum einen die Wiederaufbereitung mineralischen Bauschutts optimiert und zum anderen innovative Herstellungsprozesse für Recycling-Baustoffe entwickelt werden. Die Fertigung und die Wiederaufbereitung sollen dabei vor allem auf regionalen, nachhaltigen und klimafreundlichen Stoffkreisläufen beruhen. Hierzu arbeitet das Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik (IART) der TU Bergakademie Freiberg an Innovationen in den Bereichen Sortierverfahren, Baustoffherstellung sowie sortenreine Rückbaufähigkeit. Dazu gehören beispielsweise Ideen zur selektiven Zerkleinerung durch elektrodynamische Fragmentierung, bei der mittels Hochspannungsimpulsen bis 600 Kilovolt, Stoffverbunde in einem kontinuierlichen Prozess aufgespalten werden, und Verfahren zur gezielten Erkennung und zum Ausschleusen von Schadstoffen aus dem Stoffkreislauf. Dabei kann das IART auf eine breite maschinentechnische Ausstattung mit nahezu allen gebräuchlichen Typen von Zerkleinerungs-, Klassier-, Pelletier- und Brikettiermaschinen in unterschiedlichen Größen bis zur Pilotanlage zurückgreifen.

Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette

Die 25 Netzwerkpartner von „RecyBau“ sind entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Baubereich angesiedelt und bündeln damit vielfältige Kompetenzen im Hinblick auf die erforderlichen technologischen Innovationen für die zukünftige Realisierung von nachhaltigen Gebäuden aus ressourcenschonenden Recyclingbaustoffen. Das Kooperationsnetzwerk wurde durch die RAS AG gegründet und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.

Weitere Informationen zum Netzwerk „RecyBau“

Ziel des Vorhabens ist es, durch eine lebensphasenübergreifende Produktentwicklung und den Einsatz ressourcenschonender Leichtbautechnologien ausgewählte Komponenten hinsichtlich ihrer CO2 Bilanz zu überarbeiten und in nachhaltige, kreislauffähige Produkte zu transformieren. Im Projekt liegt hierbei der Fokus auf der elektrischen Maschine und einer Hochgeschwindigkeitsschalteinheit für Energieübertragungsnetze. Dabei wird der bestehende Produktentwicklungsprozess um ökologische Aspekte erweitert und die Grundsätze einer Kreislaufwirtschaft bereits in frühen Phasen berücksichtigt.

Der Einsatz neuer Marker-Technologien ermöglicht bestmögliche Sortierung und Wiederverwertung der Bauteile sowie Materialien im Sinne einer Kreislaufwirtschaft. Ein ganzheitlicher und lebensphasenübergreifender Produktentwicklungsprozess mit Fokus auf Ressourceneffizienz durch Leichtbau, ermöglicht die Entwicklung von Produkten mit gegrinstem ökologischem Fußabdruck.

Projektpartner und Aufgabenbereiche

Innerhalb des Forschungsvorhabens LiKE kooperieren die Firmen SIEMENS AG, ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH, Polysecure GmbH, MetisMotion GmbH, und THM Recycling Solutions GmbH mit den Forschungseinrichtungen Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden, Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik (IART) der TU Bergakademie Freiberg und Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zur Erarbeitung eines neuartigen, ökologisch fokussierten Entwicklungsprozesses für Produkte der Energiewende. Hierzu erfolgt parallel die systematische Entwicklung eines digitalen Zwillings durch konsequente Design-, Simulations-, und Werkstoffprozesse gekoppelt mit Life Cycle Assessment (LCA) Analysen und einer Recycling-fokussierten Konstruktion.

Das Projekt ist in vier Hauptarbeitspakete aufgeteilt. Zur Erfüllung der funktionalen und ökologischen Anforderungen findet im ersten Hauptarbeitspaket „Entwicklung ressourceneffizienter Produkte“ ein lebensphasenübergreifender Entwicklungsprozess für die ausgewählten Komponenten statt. Das zweite Hauptarbeitspaket „Digital vernetzte Konstruktionsmethodik“ stellt die Entwicklungsmethodik für Produkte der Kreislaufwirtschaft, zur Nutzung im ersten Hauptarbeitspaket bereit, wobei eine starke Interaktion zwischen den beiden Arbeitspaketen vorherrscht. Innerhalb des dritten Hauptarbeitspakets „Technologien der Kreislaufwirtschaft“ erfolgt die Bereitstellung neuer Technologien zur Erarbeitung der ökologischen Ziele. Das letzte Hauptarbeitspaket „Validierung und Technologietransfer“ erbringt den Nachweis der Funktionsfähigkeit der Bauteile und Technologien mit dem Zweck der Validierung und des Transfers aller erarbeiteten Ergebnisse und Informationen zwischen den Konsortialpartnern.

An der TU Bergakademie Freiberg übernimmt das IART die Entwicklung der Stoffstromkanalisierung am Ende der Nutzungsphase mit dem Ziel, die Wertschöpfung im Unternehmen zu erhöhen, insbesondere durch Erkennung und Auswahl ökonomisch und ökologisch vorteilhafter Recyclingrouten, welche die Nutzungsdauer von Produkten, Komponenten oder Werkstoffen verlängern. Mit der Entwicklung technischer Grundlagen für die Produktauthentifizierung, in Kombination mit der nötigen Informationsbereitstellung zur Kanalisierung (Detektion, Sortierung) am Lebensende, kann die Entscheidungsfindung für eine geeignete Recyclingroute deutlich verbessert werden. „Hindernisse für die Entwicklung zertifizierter Geschäftsmodelle der angestrebten zirkulären Wirtschaft werden so beseitigt“, sagt Institutsleiter Prof. Holger Lieberwirth.

Das Vorhaben wird im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) - Programmlinie 2: CO2-Einsparung und CO2-Bindung durch den Einsatz neuer Konstruktionstechniken und Materialien - des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) für drei Jahre bis 2023 gefördert und durch den Projektträger Jülich betreut.

Projektkonsortium:

• Siemens AG (Konsortialführer)
• ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH
• Polysecure GmbH
• MetisMotion GmbH
• THM Recycling Solutions GmbH
• Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik der TU Bergakademie Freiberg
• Institut für Mikrostrukturtechnik des Karlsruher Instituts für Technologie
• Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden

Das Fachkolloquium des IART wird Zukunftstrends der Mobilität aus Recyclingsicht betrachten. Dazu werden Gäste aus relevanten Bereichen der Industrie und Forschung und Mitarbeiter des Institutes neueste Erkenntnisse vorstellen.

Die Mobilität von Morgen zeichnet sich durch den verstärkten Einsatz komplexer Leichtbaustrukturen sowie den Trend in Richtung Elektromobilität aus. Die Realisierung sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoller und zukunftstauglicher Technologien für alle Phasen im Produktlebenszyklus in möglichst geschlossenen Kreisläufen bringt hierbei enorme Herausforderungen mit sich. Bei Erreichen des Lebensendes eines Fahrzeuges stellt das Recycling der eingesetzten Werkstoffe einen zentralen Aspekt bzgl. der Ressourceneffizienz und Lieferkettenabhängigkeit Deutschlands dar.

Das diesjährige Fachkolloquium wird Herausforderungen und Möglichkeiten hinsichtlich der Recyclingstrategien verschiedener Fahrzeugkomponenten aufzeigen. Von einem Überblick über herkömmliche wie neuartige Verwertungskonzepte der Fahrzeugkarosserie über Elektromotor-Recycling, Lithium-Batterie-Aufbereitungsverfahren bis hin zu Digitalisierung mithilfe von erweiterter Realität werden Szenarien zum Umgang mit End-of-Life-Komponenten von Fahrzeugen vorgestellt. Auf Herausforderungen bei der Beurteilung der Rezyklatqualität sowie der Auswahl geeigneter Wiedereinsatzmöglichkeiten wird ebenfalls eingegangen.

Ansprechpartner:

Dr. Mareen Zöllner; +493731/393745; Mareen [dot] Zoellneriart [dot] tu-freiberg [dot] de

Sophia Thüm; +493731/392364; Sophia [dot] Thuemiart-tu-freiberg [dot] de

Kolloquiumsleitung:

Prof. Dr. Holger Lieberwirth; +49373139-2558; Holger [dot] Lieberwirthiart [dot] tu-freiberg [dot] de

Das Institut der Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik (IART) an der TU Bergakademie Freiberg erforscht im Vorhaben „LIKE“ Leichtbautechnologien für lebensphasenübergreifende Produkte der Energiewende am Beispiel von Elektromotoren mit Permanenterregung. Um die Abhängigkeit von wirtschaftsstrategischen Rohstoffen zu reduzieren, sollen Geschäftsmodelle und das Design zur Optimierung der Recyclingphase angepasst werden.

In Elektromotoren oder Generatoren sind einige wirtschaftsstrategische Rohstoffe wie Magnetwerkstoffe, Kupfer oder hochlegierte Stähle enthalten. Deren kontrollierte Rückgewinnung und Stoffstromkanalisierung mit Rückführung in den Stoffkreislauf umfasst eine strategische Planung der Recyclingstrategien, wie sie die R-Regeln mit Reuse, Repair bis zum Recovery beschreiben. Die Planung muss bei der Rücknahme beginnen und reicht über die verschiedenen Recyclingrouten mit entsprechender Behandlungstechnologie. Voraussetzung für die Umsetzung ist eine kreislauffähige Gestaltung der Produkte mit eindeutiger Authentifikation sowie eindeutiger Identifikation von Bauteilen und Werkstoffen mit Zugriff auf Informationen entlang des Lebenszyklus (Digitaler Produktpass). Nur mit ausreichenden Informationen am Ende des Lebenszyklus sowie eineindeutiger Zuordnung der Produkte, Baugruppen und Werkstoffe werden ökologisch und ökonomisch effiziente Recyclingrouten planbar.    

Hierfür werden am IART Elektro-Motoren mittlerer Baugrößen aus dem Bereich der Automatisierung und Mobilitätsbranche demontiert und ihre Komponenten hinsichtlich Wiedereinsatzfähigkeit sowie Rückgewinn-barkeit von Rohstoffen bewertet. Der Rotor weist funktionsbedingt Seltenerd-Permanentmagnete mit einem Gehalt von 20 – 35 % an Seltene Erden, wie Neodym (Nb), Dysprosium (Dy) oder Samarium (Sm) auf. Untersucht werden die Demontage zur Rückgewinnung der Magnete, damit verbunden die Optimierung des Designs sowie die Weiterverwendung der Magnete. Alternativ werden verschiedene Aufbereitungsrouten untersucht.

Seltene Erden zählen zu den kritischen Rohstoffen die von der Europäischen Kommission als essentiell wichtig für die Widerstandsfähigkeit der europäischen Wirtschaft eingestuften wurden. Dabei ist die Aufrechterhaltung kritischer Wertschöpfungsketten von strategischer Relevanz. Hierbei kann das Recycling von Magneten einen erheblichen Beitrag leisten um bestehende Seltenerd - Rohstoffimporte besser zu moderieren. Langfristig soll die Abhängigkeit von primären kritischen Rohstoffen durch zirkuläre Ressourcennutzung, nachhaltigere Produkte und Innovation für die Energiewende verringert werden. Des weiterem wird durch intelligentes Produktdesign und eine fokussierende Wiederverwendung von Magneten der CO₂-Fußabdruck gesenkt.

Das IART bearbeitet im Vorhaben weiterhin die Stoffstromkanalisierung mit dem Ziel, die Wertschöpfung für Unternehmen zu erhöhen. Dies umfasst die Integration der Recyclingphase in die Designphase sowie der Abgleich mit den Geschäftsmodellen (Recyclingfähigkeit, Aspekte des Design for Recycling, Vorwegnahme zukünftiger Ökodesignvorschriften, Integration der VDI 2243). Um dieses Ziel zu erreichen werden am Institut weitere wissenschaftliche Aufbereitungsanalysen für Magnete durchgeführt um eine langfristige industrielle Wiederverwendung von Seltenerd-Magneten in Europa zu ermöglichen.

M.Sc. Adrian Valenas, Dr. Thomas Krampitz

LIKE Förderkennzeichen: 03LB2008G

[1]        Europäische Kommission, Widerstandsfähigkeit der EU bei kritischen Rohstoffen: Einen Pfad hin zu größerer Sicherheit und Nachhaltigkeit abstecken, Brüssel, den 3.9.2020