ZusammenfassungMobile Brechanlagen haben ein starkes Wachstum durch viele Bereiche der Primär- und Sekundärrohstoffaufbereitung – beispielsweise in Steinbrüchen für Baurohstoffe, Industrieminerale und Erze (primär) und für Baureststoffe, schadstoffentfrachtete Schlacken und diverse Verbundstoffe (sekundär) vollzogen. Dabei gingen die Bemühungen der Ingenieur*innen in den vergangenen Jahren verstärkt in Richtung immer größerer Mobilanlagen zur Steigerung der erzielbaren Durchsatzraten unter Wahrung der Transportierbarkeit auf dem öffentlichen Straßennetz.Seitens der Forschungspartner „SBM Mineral Processing“ und „Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung“ wird erwartet, dass Innovationen in ein weitgehend autonomes Brechen durch digitale Transformation einen weiteren Wachstumsschub in den internationalen Märkten ermöglichen werden. Dazu müssen diese mobilen Brechaggregate mit intelligenter und zugleich robuster Sensorik und Aktorik sowie modernen Algorithmen ausgestattet werden, damit diese in die Lage versetzt werden können, ihren voreingestellten Betriebszustand zu halten, Abweichungen zu erkennen und darauf richtig zu reagieren, um dann wieder in den optimalen Betriebszustand zurückkehren zu können. Bei den derzeit am Markt befindlichen Aggregaten ist das „Reagieren“ überwiegend den Maschinenbetreibern vorbehalten, deren Erfahrung und Können einen maßgeblichen Einfluss auf das wirtschaftliche Betreiben mobiler Brechanlagen hat. Der kampagnenartige Einsatz und die damit einhergehenden unterschiedlich zu verarbeitenden Rohgutarten mit ihren zerkleinerungstechnischen Spezifika wie auch der derzeitige Stand der Technik und ein oftmals ungenügendes Prozessverständnis der Maschinenbetreiber tragen zum jetzigen Zeitpunkt dazu bei, dass diese Brechaggregate sehr häufig außerhalb des optimalen Betriebsfensters für eine energie- und qualitätsoptimierte Anlagenfahrweise betrieben werden. Ein unzureichendes Produktausbringen und ein erhöhter Wartungs- und Energieaufwand sind die unerwünschten Konsequenzen.Die Erhebung des Stands der Technik und der am Markt befindlichen Maschinen hat gezeigt, dass bereits gewisse Aspekte des automatisierten Betriebes in mobilen Brechaggregaten vorhanden sind (z. B. das Koppeln der zuzuführenden Rohgutmenge an den Lastzustand), die Möglichkeiten eines autonomen Brechens sind aber noch bei weitem nicht erreicht. Hier ist Platz für vielfältige maschinenbauliche, prozesstechnische und mechatronische Innovationen.Ziel des Projektes ist es, durch den Bau eines Prototyps mit innovativer Sensorik und Aktorik die Grenzen des Machbaren aus technologischer wie auch wirtschaftlicher Sicht für ein autonomes Brechen (durch ein selbststeuerndes und lernendes Aggregat) auszuloten bzw. neu zu definieren und wissenschaftlich zu untermauern. Unterschiedliche neue innovative Baugruppen mit Sensoren und Aktoren sowie integrierten Steuerungsalgorithmen sollen auf Einsatztauglichkeit getestet werden. Zunächst unter kontrollierten Bedingungen im Labor und am Technikum-Versuchsstand, nachfolgend in rauen Feldversuchen.

ZusammenfassungPrallbrecher beinhalten Bauteile, die zum einen aufgrund ihrer Masseneffekte, aber zum anderen auch aufgrund ihrer Interaktion mit Schüttgutpartikeln und den daraus resultierenden Kräften mit bestimmten Reaktionsbewegungen reagieren. Um also Prallbrecher in Diskrete Elemente Methode (DEM)-Simulationen erfolgreich abbilden zu können, ist eine entsprechende Berücksichtigung solch dynamisch-interaktiver Bauteile jedenfalls erforderlich. Diese Berücksichtigung bedeutet eine Erweiterung der konventionellen partikelfokussierten DEM in Richtung Mehrkörpersimulation (MKS).Dieser Beitrag zeigt die Modellierung eines Prallbrechers als DEM-MKS-Simulationsmodell, wobei auf spezielle Detailaspekte der Modellbildung eingegangen wird, wie z. B. auf die Erstellung eines reduzierten Simulationsmodells. Als dynamisch-interaktiv bewegte Bauteile werden dabei die beiden Prallschwingen, wie auch ein Feder-Gelenk-System an der hinteren Prallschwinge aufgebaut.Einblicke in durchgeführte Simulationen dieses Modells bzw. derer Analysen veranschaulichen abschließend die auftretenden Effekte am implementierten mehrkörperdynamischen System.