Wie geht die Steinbruch- und Bergbaubranche mit dem Wandel um?

Im Steinbruch- und Bergbau kommen zunehmend neue Technologien zum Einsatz (Foto: Telleo)

Branchenexperten zufolge hatte der Surface Mining Equipment Index der Parker Bay Company, der den Verkauf von Bergbaumaschinen abbildet, 2023 einen starken Start ins Jahr, bevor die Verkäufe in der zweiten Jahreshälfte zurückgingen. Wie das Baugewerbe ist es eine zyklische Branche, und so ist es erwähnenswert, dass die Verkäufe ab 2020 gestiegen sind und diese Rückgänge also aus einer Position der Stärke resultieren.

Was den Marktwert angeht, so sagt das Unternehmen, dass er im vierten Quartal 2023 „wieder auf dem Niveau des zweiten Quartals 2021 sein wird, als der Markt den jüngsten Wachstumszyklus begann. Dies entspricht einem Rückgang von fast einer halben Milliarde Dollar in US-Dollar für alle vertretenen Hersteller.

„Da auf das starke Wachstum im ersten Halbjahr 2023 das schwächere zweite Halbjahr folgte, stiegen die Lieferungen im Vergleich zum Vorjahr tatsächlich um 1,4 %, wobei der Gesamtwert aufgrund der höheren Werte der gelieferten Maschinen (in konstanten Dollar) um 6,5 % zunahm. Der allgemeine Rückgang der weltweiten Lieferungen verteilt sich nicht gleichmäßig auf die Produkte und insbesondere die geografischen und mineralischen Sektoren.“

Mangel an Arbeitskräften

Es gibt Parallelen zu Baumaschinen, für die 2024 ebenfalls ein Rückgang prognostiziert wird, allerdings von einem gesunden Niveau aus. Eine weitere Ähnlichkeit zwischen den beiden Branchen ist das Problem des Fachkräftemangels.

Das in den USA ansässige Unternehmen Tomahawk Construction erschließt derzeit ein Grundstück für den Bau einer neuen, 280 Hektar großen Wohnsiedlung in Naples, Florida. Doch Eigentümer Scott Lyons verrät: „Es war wirklich schwierig für uns, die Leute für die Muldenkipper zu gewinnen.“

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, ist der Einsatz von Technologie. Tomahawk Construction nutzt Teleo, das autonome Technologie für schweres Gerät entwickelt, um eine Lösung für den Arbeitskräftemangel bei Tomahawk zu bieten. Teleo rüstet schweres Gerät jeder Marke, jedes Modells und Baujahrs mit seiner Technologie nach, die einen ferngesteuerten und autonomen Betrieb der Maschinen ermöglicht.

„Ich bin der erste Fahrer auf der Welt, der mehrere knickgelenkte Muldenkipper gleichzeitig bedient“, sagt Tomahawk-Maschinenbediener Max Bogacz. Genauer gesagt steuert er auf der Baustelle in Naples drei mit Teleo ausgestattete knickgelenkte Muldenkipper (ADTs) gleichzeitig von einem 65 Kilometer entfernten Kommandozentrum in Fort Myers aus.

Bogacz steuert drei mit Teleo ausgestattete Muldenkipper von einem 65 Kilometer entfernten Kommandozentrum aus fern (Foto: Teleo)

Tomahawk war vor Kurzem der erste Kunde, dessen Maschinen die autonomen Fähigkeiten von Teleo erhielten. Das bedeutet, dass Maschinen, die auf autonomen Modus eingestellt sind, routinemäßige und sich wiederholende Aufgaben selbstständig ausführen können, wie etwa das Transportieren von Materialien von einem Ort zum anderen. Wenn es komplexe Aufgaben gibt, die die autonome Technologie noch nicht vollständig bewältigen kann, wartet die Maschine auf den Bediener und Bogacz übernimmt die Arbeit. Bogacz wechselt per Knopfdruck zwischen den Maschinen.

Autonomes ADT

Vier Unternehmen haben ein weiteres Technologie-Projekt für den Sektor ins Leben gerufen, das – so die Hoffnung – die Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit von Steinbruchbetrieben in der Mineralien- und Zuschlagstoffindustrie zukunftssicher machen wird.

Die Unternehmen – Chepstow Plant International (CPI), Bell Equipment, der Technologieplattformspezialist xtonomy und das globale Materiallösungsunternehmen Sibelco – arbeiten an der Produktion eines autonomen knickgelenkten Muldenkippers (ADT).

Die Auftaktveranstaltung für das Vorhaben fand im Steinbruch von Sibelco im britischen Devon statt und umfasste eine umfassende Vorführung der neuen autonomen Lösung in einem funktionierenden Steinbruch.

Interaktive Präsentationen zeigten die integrierten Hard- und Softwaretechnologien, darunter Radarsensoren, GPS, Mehrkanal-Kommunikationssysteme und integrierte Verarbeitungshardware. Diese wurden von xtonomy in einen Standard-B40E-Muldenkipper eingebaut, um eine autonome Drive-by-Wire-B40E-Lösung zu schaffen.

Mit Teleo ausgestattete knickgelenkte Muldenkipper und Bagger von Tomahawk (Foto: Teleo)

Die Kombination soll Autonomie mit einem Navigationssystem bieten, das ADT-Routen plant und das Fahrzeug vorausschauend durch das gesamte Steinbruchgelände steuert.

Das Pilotprojekt soll das Potenzial zur Reduzierung von Verkehrsunfällen und daraus resultierenden Unfällen aufzeigen und gleichzeitig die Qualifikation der vorhandenen Belegschaft verbessern, um die Zukunft des Steinbruchbetriebs weiter zu unterstützen.

Autonome Kippmulden sollten während des Arbeitstages über längere Zeiträume hinweg in Betrieb sein, genaue Kippergebnisse liefern und sicherstellen, dass die bestehenden Schichtmuster im Steinbruch angepasst werden können, um die Produktivität zu verbessern. Ein weiterer Vorteil könnte eine längere Lebensdauer der Komponenten und ein geringerer Verschleiß der Muldenkipper sein, was zu einer verbesserten Anlagenverfügbarkeit in Steinbrüchen führen würde.

„Wir versprechen uns viele Vorteile durch den Zugang zu dieser branchenweit ersten autonomen ADT-Lösung“, sagte Ben Uphill, Betriebsleiter des Kingsteignton Cluster beim Steinbruchbesitzer Sibelco. „Die Mineralien- und Zuschlagstoffbranche muss die Technologie als Möglichkeit nutzen, um kontinuierlich Verbesserungen in unseren täglichen Abläufen und unserer Kostenbasis zu erzielen.“

Der Branchenriese Caterpillar hat kürzlich seinen Jahresbericht für 2023 veröffentlicht. Darin heißt es, dass sein Segment Rohstoffindustrien, zu dem auch Steinbruch- und Bergbauausrüstung gehört, einen Umsatz von 13,6 Milliarden US-Dollar erzielte, was einer Steigerung von 10 % gegenüber 2022 entspricht.

Der OEM erwähnte in dem Bericht auch einige Highlights für den Sektor. Dazu gehören zehn Jahre autonomer Betrieb mit über 630 großen Bergbau-LKWs weltweit, ein erweitertes Kunden-Elektrifizierungs-Engagement mit CRH, um den Einsatz von batteriebetriebenen Gelände-LKWs und Ladelösungen der 70- bis 100-Tonnen-Klasse voranzutreiben, sowie die Demonstration seines ersten batteriebetriebenen Prototyps eines Untertage-Bergbau-LKWs mit halbautonomer Funktion.

Schwere Lasten transportieren

Rokbak sagt, dass sich das Kundenfeedback oft stark auf die Zuverlässigkeit der Geräte konzentriert (Foto: Rokbak)

Selbstverständlich wird Technologie bei der Zukunft der Steinbruch- und Bergbauausrüstung eine Rolle spielen – und zwar eine große. Doch wenn wir in die Zukunft blicken, müssen Auftragnehmer und Projektbesitzer auch das Hier und Jetzt im Auge behalten und sicherstellen, dass diese Maschinen so effizient und produktiv sind wie eh und je.

Scott Pollock, leitender Produktmanager bei Rokbak, sagt, dass sich ein Großteil des Kundenfeedbacks auf die Zuverlässigkeit eines Arbeitstiers konzentriert, das den Anforderungen moderner Baustellen gerecht wird. „Letztendlich“, sagt er, „möchte der Kunde einen Dumper, der hart arbeitet, mit minimalen Ausfallzeiten, der kostengünstig, einfach zu bedienen und produktiv ist.“

Rokbak-Muldenkipper sind auf Leistung ausgerichtet und werden durch eine Kombination aus Hochleistungsachsen, Antriebsuntersetzung und Differenzialsperren angetrieben. Wie bei den meisten ADTs sind alle drei Achsen des RA30 und RA40 von Rokbak permanent mit Allradantrieb ausgestattet, was für bessere Traktion sorgt und Antriebsstrangverschleiß und Raddurchdrehen reduziert.

Beide Maschinen sind mit Getrieberetardern ausgestattet, wobei der RA40 mit einem variablen Retarder ausgestattet ist, der dem Bediener eine bessere Kontrolle bietet und insbesondere beim Transport an sehr steilen Hängen für mehr Sicherheit sorgt.

Die Zugkraft der Maschinen ist beeindruckend: Der Motor des RA30 liefert 276 kW und ein maximales Drehmoment von 1880 Nm bei 1400 U/min, und sein großer Bruder, der RA40, kann mit einer Motorleistung von 331 kW und einem maximalen Drehmoment von 2255 Nm bei 1300 U/min aufwarten.

Kenny Price, Regional Sales Manager für EMEA bei Rokbak, sagt: „Drehmoment und Zugkraft sind Bereiche, auf die wir uns bei der Konstruktion der LKWs konzentrieren. Sie müssen dieses Drehmoment und diese Zugkraft auch bei voller Beladung haben, um sich effizient fortzubewegen.“

Neben LKWs spielen auch große Bagger in diesem Segment eine wichtige Rolle. So wurde kürzlich bekannt gegeben, dass das Schweizer Unternehmen Steinbruch Mellikon AG seine beiden langjährigen Produktionsmaschinen, die nach mehr als 20.000 Stunden langsam überflüssig werden, durch einen neuen Hitachi Construction Machinery (HCM) ZX890LCR-7 ergänzt hat. Diese Investition in die neueste Technologie ist für einen Kalksteinbruch, der 1912 im Aargauer Jura gegründet wurde, von großer Bedeutung.

Vier Firmen arbeiten gemeinsam an der Herstellung eines autonomen ADT (Foto: CPi)

André Schärer, Geschäftsführer der Steinbruch Mellikon AG, ist für den gesamten Betrieb verantwortlich und konnte im Rahmen des Entscheidungsprozesses seinen Hauptbediener Giuseppe Lavorato nach Deutschland mitnehmen, wo er das gleiche Modell ausprobierte. „Es ist wichtig, dass ein erfahrener Bediener wie Giuseppe mit der Maschine zufrieden ist, damit er hinterher keine Beschwerden hat“, sagt er.

Die Steinbruch Mellikon AG wurde 1988 gegründet und ist heute im Besitz der Umbricht Holding AG, der Kalt Holding AG und von Guido Kalt. Das Unternehmen besitzt eine Konzession, den hochwertigen Jurakalkstein aus dem Steinbruch Mellikon bis 2026 abzubauen.

Der ZX890LCR-7 bereitet das gesprengte Gestein vor und lädt es in einen der beiden knickgelenkten Muldenkipper oder einen starren Muldenkipper des Standorts. Jedes Jahr werden in der Brech- und Siebanlage des Standorts zwischen 400.000 und 500.000 Tonnen Material zu Produkten verschiedener Größen für ein breites Anwendungsspektrum verarbeitet.

Es besteht kein Zweifel, dass die Technologie diesen Sektor verändert und dass sich ihre Auswirkungen nur noch beschleunigen werden. Caterpillar gab bereits 2023 bekannt, dass seine autonomen Lastwagen mehr als 200 Millionen Kilometer zurückgelegt und mehr als 5,5 Milliarden Tonnen ohne einen einzigen Unfall transportiert haben – diese Zahlen werden jetzt noch höher sein. Der Einzug der künstlichen Intelligenz wird in diesem Sektor eine Rolle spielen und dazu beitragen, autonome Maschinen effizienter denn je zu machen.

„KI wird die Art und Weise revolutionieren, wie wir mit Maschinen interagieren und Schnittstellen zwischen Systemen gestalten. Das ist faszinierend und verändert sich sehr schnell“, sagt Jamie Engstrom, Chief Information Officer und Senior Vice President IT bei Caterpillar. Es heißt wirklich: Beobachten Sie diesen Bereich.