Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Es wird eine vielfache Menge Energie zum Aufbereiten von Natur-Zuschlagstoffen eingesetzt, um einen k\u00fcnstlichen Betonstein in minderwertiger Qualit\u00e4t im Vergleich zum Naturausgangsprodukt herzustellen. Im Rahmen dieser Vorstudie werden Verfahren analysiert und durch Vorversuche \u00fcberpr\u00fcft, die sich technisch, wirtschaftlich und \u00f6kologisch zur Gewinnung und Verarbeitung von Naturwerkstein zwecks Herstellung neuartiger Naturprodukte eignen. Dabei wird neben der Qualit\u00e4ts- und Quantit\u00e4tsorientierung (Oberfl\u00e4che, Schnittleistung) besonderer Wert auf die Reduzierung des Prim\u00e4renergieverbrauchs gelegt.
\nNaturwerkstein wird \u00fcber einen Gewinnungsprozess aus dem anstehenden Fels gewonnen. Anschlie\u00dfend wird der zu einem Natursteinprodukt \u00fcber Verfahren wie Bohren, Wasserstrahlschneiden, Spalten, S\u00e4gen und Brennschneiden verarbeitet. Die benutzten Verfahren sind gekennzeichnet von einer Staub-, Ger\u00e4usch-, Abgasemission, hohem Prim\u00e4renergieverbrauch, unflexiblen Maschinensystemen und einem nicht recycelbaren Abfallprodukt. Aus der internationalen Forschung sind neue Methoden bekannt, die eine bedeutende Innovation versprechen. Ihre Tauglichkeit ist noch nicht nachgewiesen worden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDurch Literatur-, Patent- sowie Internetrecherchen, Fachgespr\u00e4che sowie -briefe und eigene Messungen wurde der Wissensstand auf dem Gebiet der Gewinnung und Verarbeitung von Naturstein analysiert. Die Verfahren EHD (Elektro-Hydrodynamik), GIR (Gebirgsabtrag-Innenriss) und EIV (Elektro-Impuls-Verfahren) kristallisieren sich schon heute als geeignete Gewinnungs- bzw. Bearbeitungsverfahren heraus. Deren Eignung ist durch eigene Recherchen, Analysen sowie experimentelle und teilweise durch mathematisch physikalische Untersuchungen bewertet worden. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf dem GIR, weil es sich durch sehr gute Gewinnungseigenschaften von Naturstein auszeichnet. \u00dcber die Notwendigkeit erg\u00e4nzender Experimente zum GIR wurde im Laufe der Bearbeitung entschieden. Mittels dieser Experimente konnte die Verfahrensgrundlage zum Einsatz des GIR in der Natursteingewinnung geschaffen werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die herk\u00f6mmlichen Verfahren zum Bearbeiten und Gewinnen von Naturstein sind in den meisten Anwendungsf\u00e4llen gekennzeichnet von einer intensiven Ger\u00e4uschentwicklung, Staubemission, einem hohen spezifischen Prim\u00e4renergieverbrauch, einem starren unflexiblen Maschinensystem, einem enormen Werkzeugverschlei\u00df und einem bei der Fertigung entstehenden Abfallprodukt (Stein-Schl\u00e4mme), welches in keinen funktionierenden Stoff- und Materialkreislauf eingegliedert werden kann. Im Ergebnis des Projektes konnte nachgewiesen werden, dass der Einsatz des EIV und des GIR die L\u00f6sung zu diesen Problemen bietet. Das EIV ist f\u00fcr die Natursteinbearbeitung und das GIR f\u00fcr die Natursteingewinnung geeignet. Die derzeitige geringe Schnittleistung des EIV bei einer aus dem herk\u00f6mmlichen Verfahren Spalten bekannten Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t l\u00e4sst noch keine Maschinenentwicklung zu. Zun\u00e4chst m\u00fcssen die anstehenden Aufgabengebiete im Bereich des Hochspannungsimpulsgenerators, Wasserkreislaufsystems, Elektrodensystems und Bewegungssystems mit entsprechender Softwaresteuerung gel\u00f6st werden. Die Problembehandlung kann nur \u00fcber mathematisch physikalische Berechnungs- und Simulationsmodelle sowie umfangreiche Experimente gel\u00f6st werden. Dazu ist es unter anderem notwendig, einen universellen Pr\u00fcfstand zu entwickeln und zu fertigen. In diesem muss ein 3D-f\u00e4higes softwaregesteuertes Bewegungssystem, ein regelbarer Hochspannungsimpulsgenerator mit hochwertigen elektrischen Schaltelementen, ein ausreichend mit Selbstreinigung dimensioniertes Wasserkreislaufsystem, ein Mess- und Fernbedienungssystem und ein universelles Elektrodensystem integriert sein. Dieser Pr\u00fcfstand fungiert gleichzeitig als Demonstrationsobjekt vor zuk\u00fcnftigen Maschinenanwendern, um bestehende Unsicherheiten bez\u00fcglich der wirtschaftlichen und umweltvertr\u00e4glichen Nutzung dieser neuen Technologie abzubauen.
\nNach erfolgreicher Weiterentwicklung lassen sich mit dem EIV zuk\u00fcnftig Schnittleistungen bi zu 4,5 m2\/h bei einem Prim\u00e4renergieverbrauch von bis zu 0,84 kWh\/m2 erzielen. Mit der Schnittleistung und mit dem Prim\u00e4renergieverbrauch liegt man damit unterhalb gegenw\u00e4rtiger Fertigungsvorgaben aus der Industrie.
\nDas EIV ist f\u00fcr alle Natursteinarten geeignet, ausgenommen denen mit einer hohen elektrischen Leitf\u00e4higkeit und besonders guten plastischen Eigenschaften. Damit kann es im gesamten Bearbeitungs-Prozess der unterschiedlichen Natursteinarten angewandt werden. Neben diesem Vorteil k\u00f6nnen weitere aufgez\u00e4hlt werden, wie Ger\u00e4usch- und Staubemissionsfreiheit, der 2D- und 3D- Bearbeitung, dem flexiblen Maschinenkonzept, dem geringen Prim\u00e4renergieverbrauch und einem kies\u00e4hnlichen Abfallprodukt, welches in einen funktionierenden Stoff- und Materialkreislauf eingebunden werden kann. damit bietet das EIV gegen\u00fcber den herk\u00f6mmlichen Verfahren einen \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Vorteil. Um das EIV zu einer Maschinenherstellung und -anwendung zu f\u00fchren, bedarf es einer weiterf\u00fchrenden Anwendungsforschung.
\nNeben diesen innovativen Bearbeitungsverfahren wurden auch neuartige Gewinnungsverfahren analysiert. Dabei bietet der Einsatz des GIR gegen\u00fcber dem Einsatz des EHD eine h\u00f6here Erfolgsaussicht, da es sich hier um ein gerichtetes Spaltverfahren handelt, das zudem ger\u00e4uscharm, \u00f6kologisch vertr\u00e4glich und auch wirtschaftlich ist. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen in der Minderung der Staub- und Ger\u00e4usch- und Schadstoffemission, Reduzierung der Bohrlochanzahl auf bis zu 75%, Reduzierung des Werkzeugverschlei\u00dfes sowie des Wasserverbrauchs und Einsparungen an Prim\u00e4renergie (Kerbbohrung 0,51 kWh\/dm3 und gerichtete Druckspaltung 0,54 kWh\/m2). Auch mit diesem Gewinnungsverfahren kann der jahrelangen Forderung der Natursteinbranche nach einem \u00f6konomischen und \u00f6kologischen Anwendungsverfahren nachgekommen werden. Im Gegensatz zum EHD wird f\u00fcr das GIR eine weiterf\u00fchrende Forschungsperiode f\u00fcr sinnvoll erachtet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es wurden Versuchsberichte angefertigt, in denen die Ergebnisse, Erkenntnisse und noch zu l\u00f6senden Problemstellungen zusammengefasst wurden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Eine weiterf\u00fchrende Anwendungsforschung auf dem Gebiet des GIR und EIV wird von den Kooperationspartnern als sinnvoll erachtet. Der \u00f6kologische Vorteil dieser Verfahren gegen\u00fcber den herk\u00f6mmlichen Verfahren wurde nachgewiesen. Nun m\u00fcssen aufgezeigte L\u00f6sungen umgesetzt werden, damit die \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Vorteile f\u00fcr die Natursteinbranche als Verfahrensanwender zug\u00e4nglich gemacht werden. Der Forderung nach neu- und hochwertigen Natursteinprodukten, um den Fertigungsstandort Deutschland zu erhalten, kann nachgekommen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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