Ein Blick über Kobalt hinaus

Ein Sandvik-Forschungsteam hat Mittel erhalten, um zu untersuchen, ob es möglich ist, Kobalt in den Gesteinsbohrern des Unternehmens zu ersetzen.

Sandvik investiert stark in Innovationen. Etwa 2.600 der 39.000 Mitarbeiter des Unternehmens forschen in rund 50 F&E-Zentren weltweit. Zwei dieser Forscher sind Ida Borgh, Werkstoffspezialistin, und Susanne Norgren, Expertin der Sandvik-Gruppe. Jahrelang haben sie und andere in der Branche versucht, eine Lösung zu finden, um den Einsatz von Kobalt in den Gesteinsbohrern des Unternehmens zu ersetzen oder zu verringern.

Einen Gesteinsbohrer gibt es in verschiedenen Größen, und ein kleineres Modell sieht aus wie eine Krone mit einem halben Dutzend kugelförmiger Einsätze. Seit 1945 stellt Sandvik Hartmetalleinsätze für Gesteinsbohrungen her, bei denen hartes Wolframkarbid mit Kobalt gemischt wird, das wie ein Bindemittel wirkt und einen extrem harten Verbundwerkstoff bildet, der sich mit beeindruckender Geschwindigkeit durch Gestein bohren kann.

"Wir wollten untersuchen, ob es möglich ist, eine ähnliche Leistung zu erzielen, wenn wir Kobalt durch einen hochfesten Stahl ersetzen", sagt Borgh. Anfang 2022 gab es eine Ausschreibung für Forschungsprojekte zu nachhaltigen Metallen. Dies geschah vor dem Hintergrund der Umstellung der Automobilindustrie auf Elektroautos und dem damit verbundenen Anstieg der weltweiten Kobaltvorräte, die unter anderem in Autobatterien verwendet werden. Die Zeit war reif für die Beantragung von Fördermitteln.

Susanne Norgren

Die schwedische Innovationsagentur VINNOVA genehmigte ein mit 7 Mio. SEK dotiertes Forschungsprojekt für drei Jahre in Zusammenarbeit mit der Königlichen Technischen Hochschule KTH und Boliden Minerals, dem multinationalen schwedischen Bergbau- und Metallunternehmen.

"Wir sind sehr stolz auf die Finanzierung und die Zusammenarbeit mit der KTH, die es uns ermöglicht, unsere Entwicklung mit Hilfe der Akademie und ihrer kürzlich entwickelten Modellierungsmethoden zu beschleunigen", sagt Norgren, "Außerdem ist es für die weitere Entwicklung des Materials von größter Bedeutung, den Endkunden Boliden an Bord des Projekts zu haben."

Die KTH wird für die Werkstoffmodellierung auf der Grundlage der Anforderungen von Sandvik verantwortlich sein und dabei ihre neu entwickelte Methode anwenden, mit der neue hochfeste Stahlsorten optimiert werden können, die potenziell als Bindephase in Hartmetallen verwendet werden können.

Ida Borgh

"Die Methode ist einzigartig und wegweisend", sagt Borgh, "in Kombination mit dem Material- und Anwendungswissen der Industriepartner ergibt sich eine starke Partnerschaft. Sandvik Mining and Rock Solutions wird auf der Grundlage der Materialmodellierungsvorschläge neue Hartmetallsorten herstellen. Wir werden die neuen Materialien in unserem Labor, das für Gesteinsbohranwendungen ausgelegt ist, testen und analysieren. Die Bohrer werden auch in einem der Bergwerke von Boliden getestet. Das bedeutet, dass wir mit dem Projekt die gesamte Wertschöpfungskette abdecken.

Wichtig für die Nachhaltigkeit

Das Projekt wurde innerhalb des Unternehmens stark unterstützt. Die F&E-Managerin für Hartmetalle, Annika Kaar, weist darauf hin, dass es sich um einen wichtigen Bereich für die Nachhaltigkeitsarbeit des Unternehmens handelt: Sandvik hat seinen Bedarf an Kobalt bereits durch das Recycling gebrauchter Bohrer gesenkt", sagt sie, und wenn dieses Forschungsprojekt erfolgreich ist, ebnet es den Weg für zukünftige kobaltfreie Bohrer. Dies wird sich unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit positiv auswirken und die Anfälligkeit in der Lieferkette verringern."

Die Forscher sind trotz der immensen Herausforderung optimistisch. Ein hochfester Stahl könnte durchaus als Basis für den Ersatz von Kobalt dienen: "Wir wollen einen besonderen Effekt nutzen, um die Leistung des Stahls zu steigern", sagt Borgh, "das ist extrem schwierig. So etwas hat bisher noch niemand gemacht."

Annika Kaar

Das Projekt begann im Oktober 2022. 2025 werden wir Feldtests durchführen", sagt Kaar, "das ist spannend und wir sind gespannt. Wir lieben Innovationen."