#SuccessStory: Automation unter Tage

Auch im Bergbau stehen die Zeichen auf Automation: Sandvik entwickelt in Zeltweg mit FFG-Förderung die Tele-Remote-Bedienung für automatisierte Montanmaschinen zum Abbau von weichen und harten Gesteinen und für den Tunnelbau.

„Die Umwelteinflüsse beim Betrieb unserer Maschinen sind extrem“, sagt Hubert Kargl, Manager für Technologie-Entwicklung der Sandvik Mining and Construction GmbH in Zeltweg. „Es lasten starke Vibrationen auf den Maschinen, und es kann im schneidenden Betrieb unter Tage zu extremen Staubbelastungen kommen. Im Bergbau gilt es zusätzlich, Schlagwetterschutzrichtlinien zu beachten. So kann es im Kohleabbau vorkommen, dass beim Schneiden entflammbare Gase austreten. Damit Maschinen in dieser Umgebung betrieben werden können, sind sehr restriktive Richtlinien einzuhalten.“

Die schwedische Sandvik-Gruppe gehört zu den führenden Herstellern von Maschinen für den Berg- und Tunnelbau. Das österreichische Tochterunternehmen Sandvik Mining and Construction GmbH in Zeltweg baut Vortriebs- und Gewinnungsmaschinen für den schneidenden Abbau von Mineral- und Erzlagerstätten sowie zur Auffahrung von Verkehrstunneln. Die rotierenden Schneidköpfe auf den Auslegern der mächtigen Teilschnittmaschinen von Sandvik fräsen sich durch Gestein, als wäre es Butter. Zum Steuern und Bedienen der Maschinen wurde ursprünglich nur Hydraulik verwendet, mittlerweile ist darin auch etliches an Elektronik verbaut. Aktuell sind die Teilschnittmaschinen „Made in Zeltweg“ beim U-Bahn-Bau in Sydney im Einsatz, in chinesischen Kohlebergwerken und im Platinbergbau in Südafrika. „Im Schnitt verkaufen wir 80 % unserer Maschinen im Bergbau, ca. 20 % für Tunnelbauprojekte“, sagt Hubert Kargl.

Vortriebsmaschine positioniert sich über Totalstation selbstständig im Tunnel

Im Rahmen eines FFG-geförderten Entwicklungsprojekts lotete die Sandvik Mining and Construction GmbH von 2017 bis 2022 Möglichkeiten der Automatisierung ihrer Maschinen aus. Ein Herzstück – und gleichzeitig Knackpunkt – des Projektes war es, Navigationslösungen für die Geräte im automatisierten Betrieb zu finden, die auch unter den extremen Betriebsbedingungen unter Tage funktionieren. „Bei den Betriebs- und Umgebungsbedingungen unter Tage kann man mit normaler Messhardware, wie etwa Laserscannern oder Radarsensoren, kaum arbeiten. Die Geräte müssen robust genug gebaut sei und entsprechende Sicherheitszertifikate haben“, führt der Montanmaschinen-Experte aus. 

Untertagepower Made in Austria: Das Modell MT720 im australischen Tunnelbau. Foto: (c) Sandvik Mining and Construction GmbH 

Gemeinsam mit dem auf Tunnelbau spezialisierten Ziviltechnikerbüro GeoData aus Leoben ist es dem 16-köpfigen Technologieteam von Sandvik gelungen, ein Autonavigationssystem für die Tunnelvortriebsmaschinen zur Reife zu bringen. „Über das FFG-Projekt haben wir eine Lösung entwickelt, die mithilfe einer Totalstation (einem elektronischen Tachymeter) die Maschine im Tunnel einmisst und über Tunnel-Planungsdaten das aktuell zu schneidende Profil errechnet. Das System erkennt automatisch, wenn die Maschine durch den Betrieb seine Position verliert und aktualisiert das zu schneidende Profil. Gemeinsam mit der im Haus entwickelten ‚Abschlagsteuerung‘ zum vollautomatischen Abbau des Materials im Tunnelprofil (‚Cutronic‘) und der im Projekt entwickelten Schneidarmstabilisierung (‚Sandvik Boom Control‘) werden nun im teilautomatischen Gesamtbetrieb zuverlässig hohe Vortriebsleistungen mit erhöhter Bauteillebensdauer erzielt.“ 

Folgeprojekt strebt vollständige Tele-Remote-Operation an

In einem 2023 startenden Folgeprojekt peilt das Zeltweger Team eine Maschinensteuerung vollständig aus der Ferne an (Tele-Remote-Operation). Projektleiter Hubert Kargl: „Der Maschinenfahrer befindet sich dann in sicherer und angenehmer Position hinter der Maschine, wo er die Maschine selbst nicht mehr sieht. Damit er aber noch einen guten Eindruck hat, wie die Umgebung um die Maschine herum aussieht, ist es notwendig, dass man diese mit entsprechender Sensorik, wie Laserscannern und intelligenten Kameras,  erfasst.“  Im Optimalfall kann die Maschine überhaupt von übertage aus bedient werden. „Die Tele-Remote-Operation wollen wir so entwickeln, dass sie als Generallösung auf allen unseren Maschinen anwendbar ist. Über die Förderung der FFG können wir diese Entwicklung auf eine breitere Basis stellen und damit auf einen Serieneinsatz abzielen“, erläutert Kargl.

Lernkurve und gute Erfahrungen mit Basisprogramm-Projekt

Die Erfahrungen mit dem FFG-Basisprogramm beschreibt der Forschungsmanager als gut: „Wir hatten beim ersten Projekt eine eigene Lernkurve, was bestimmte Aspekte des Antrags betrifft, die für die FFG offenbar wichtig sind. Bei der Antragserstellung hat uns daher eine externe Firma unterstützt. Insgesamt ist aber das Basisprogramm für uns es eine sehr attraktive Form der Forschungsförderung – in vielen Fällen attraktiver als z. B. EU-Programme, die einem europaweit verteilte internationale Kooperationen vorschreiben, die man für die verfolgten Ziele unter Umständen gar nicht wirklich braucht.“

Über die Sandvik Mining and Construction GmbH

Das obersteirische Traditionsunternehmen für Bergbaumaschinen (Gründungsjahr 1852) gehörte von 1973–96 zur Voest Alpine Bergtechnik. 1996 erfolgte die Übernahme durch den Konzern Tamrock, der seinerseits 1998 von der Sandvik-Gruppe übernommen wurde. 1998 richtete Sandvik in Zeltweg ein Kompetenzzentrum für "Mechanisches Gesteinsschneiden" ein, wo auch ein schneidtechnisches Labor zur Verfügung steht.

Am Standort Zeltweg sind rund 450 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt, davon 68 Personen im Engineering. Zu den Kunden zählen Bergbauunternehmen und Baufirmen, die Kernmärkte befinden sich in China, Australien, Südafrika sowie den USA und Kanada.