Robotertechnik, Automatisierung und 5G gehen in den Untergrund
Unser felsiger Planet ist eine wahre Schatzkammer der wertvollen Rohstoffe. Darunter finden sich Mineralien und Metalle, die überall, sei es in der Automobilbranche, im Luft- und Raumfahrtsektor, in der chemischen Industrie, im Baugewerbe, im Elektronikbereich und im Sektor der erneuerbaren Energien, zum Einsatz kommen. Der Bergbausektor ist die Brücke zwischen diesen Rohstoffen und der Industrie und daher höchst wichtig für die Weltwirtschaft. Die EU ergreift entschiedene Maßnahmen, um ihre Abhängigkeit von Importen dieser Materialien zu verringern und die Sicherheit der Lieferkette zu verbessern. Grundpfeiler sind in diesem Zusammenhang die Verbesserung der Sicherheit der Bergleute sowie die Verringerung der Auswirkungen des Bergbaus auf die Umwelt. Das EU-finanzierte Projekt SIMS vereinte die weltweit führenden Bergbauunternehmen, Universitäten und Technologielieferanten, um intelligente Bergbausysteme bereitzustellen, die diese wichtigen Herausforderungen meistern.
Den Weg bahnen
Vor einigen Jahren wurde in der Bergbauindustrie mit der Ausformulierung eines Technologiefahrplans begonnen, der anzeigt, wo die Industrie innerhalb der nächsten zehn Jahre stehen sollte. SIMS lieferte in Reaktion auf die anstehenden Aufgaben eine Fülle neuer Technologien im Zusammenhang mit Digitalisierung, Robotik und Automatisierung, um sicherere Bergwerke, weniger Emissionen in die Atmosphäre, weniger Land- und Wasserverschmutzung und höhere Effizienz zu fördern. Projektkoordinator Jan Gustafsson von Epiroc sagt dazu: „Im Bergbausektor ist SIMS ein echtes Pionierprojekt. Unser Team hat innerhalb von drei Jahren mehrere Demonstratoren für diese geplanten Technologien erschaffen, sie in realen Bergbauumgebungen erprobt und sie zu Industriestandardtechnologien weiterentwickelt.“
„Industrielle Revolution“ in der Bergbauindustrie bahnt sich an
Die dritte industrielle Revolution, bekannt auch als Industrie 3.0 da sie häufiger in Fabriken zum Einsatz kam, beinhaltete die Einbindung von Elektronik, Telekommunikation, Computern und Robotik in Betriebsabläufe und Prozesse. Im Bergbausektor hat nun SIMS in Form des nachhaltigen intelligenten Bergbaus mit dem Schwerpunkt Automatisierung von Schlüsseloperationen wie Vortrieb, Inspektion, Sprengen und Materialhandhabung genau diese Entwicklung angestoßen. Es wurden zahlreiche batteriebetriebene Maschinen entwickelt und in einer realen Bergbauumgebung verifiziert. Die nun erschaffene neue Generation batteriebetriebener, vollelektrischer Fahrzeuge sowie die Infrastruktur zum Laden und Handhaben der Batterien sollen die konventionellen Dieselflotten ersetzen. Da diese Fahrzeuge viel auf Achse sind, wird die nun durch weniger Dieselpartikel, Lärm und Schwingungen belastete Arbeitsumgebung wesentlich angenehmer für die Bergleute. Mit einem buchstäblich bahnbrechenden Verfahren zur kontrollierten seismischen Entspannungssprengung sowie der verbesserten Installation von Gebirgsankern und -geflechten (Gebirgssicherung) erhöhte sich die Montageeffizienz um 64 %. Auch die Sicherheit für die Bergleute wurde erheblich gesteigert. Zudem wurden mit Erfolg die autonome Inspektion von Bergwerken aus der Luft sowie ein fahrzeugmontiertes Echtzeit-Bildgebungssystem vorgeführt. In der isolierten Untertageumgebung eines Bergwerks sind Automatisierung und Robotersteuerung keine leichten Aufgaben. Das Team entwickelte und testete ein 5G-fähiges industrielles Kommunikationsnetz, das Menschen, Daten, Sensoren, Maschinen und außerdem die ferngesteuerten Bergbaumaschinen miteinander verbindet. Sogar die Bewetterung kann auf der Grundlage der Sensoren im Bergwerk über das 5G-Netz gesteuert werden. Zu guter Letzt erschuf das Team zwei virtuell-reale Umgebungen. Eine dient dem Zweck der Ausbildung des Personals und eine weitere der Sensibilisierung der Öffentlichkeit bzw. der Erhöhung der gesellschaftlichen Akzeptanz.
Effizienzsteigerung in sichereren, nachhaltigeren Bergbaubetrieben
Gustafsson fasst zusammen: „SIMS hat nachgewiesen, dass die weitere Digitalisierung, Automatisierung und Nutzung von Robotern in der Bergbauindustrie zu mehr Sicherheit, höherer Effizienz und weniger Schaden für die Umwelt beitragen wird.“ In der Öffentlichkeit dürften aus der Umstellung des Industriezweigs auf nachhaltigen Bergbau bei gleichzeitiger Erschließung potenzieller Rohstoffreserven sowie zeitgleicher Schaffung ergonomischer und sicherer Arbeitsstätten zunehmend Akzeptanz und Vertrauen erwachsen.
Schlüsselbegriffe
SIMS, Bergbau, Automatisierung, Robotik, 5G, Sicherheit, vollelektrische Fahrzeuge, Gestein, Inspektion, Sprengung, Sensoren, Gebirgsanker, virtuelle Realität