Sandvik arbeitet mit KTH und Boliden an hochfestem Stahl als Kobaltalternative in Gesteinsbohrkronen

Sandvik investiert stark in Innovation. Etwa 2.600 der 39.000 Mitarbeiter des Unternehmens forschen in rund 50 Forschungs- und Entwicklungszentren weltweit. In einem kürzlich vom Unternehmen veröffentlichten Artikel wird beschrieben, wie zwei dieser Forscher – Ida Borgh, Materialspezialistin, und Susanne Norgren, Expertin der Sandvik-Gruppe – versucht haben, eine Lösung zu finden, um den Einsatz von Kobalt in den Gesteinsbohrkronen des Unternehmens zu ersetzen oder zu verringern.

Gesteinsbohrer gibt es in verschiedenen Größen, und ein kleineres Modell sieht aus wie eine Krone, die mit einem halben Dutzend kugelförmiger Einsätze ausgestattet ist. Seit 1945 stellt Sandvik Einsätze aus Hartmetall für Gesteinsbohrungen her, bei denen hartes Wolframkarbid mit Kobalt vermischt wird, das wie ein Bindemittel wirkt und so einen extrem harten Verbundwerkstoff ergibt, der 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 spiegelte die Umstellung der Automobilindustrie auf Elektroautos und die daraus resultierende zunehmende Nutzung des weltweiten Angebots an Kobalt wider, das in Autobatterien und anderen Anwendungen verwendet wird. Die Zeit war reif, Fördermittel zu beantragen.

Die schwedische Innovationsagentur VINNOVA hat in Zusammenarbeit mit dem KTH Royal Institute of Technology und Boliden, dem schwedischen multinationalen Bergbau- und Metallunternehmen, ein Forschungsprojekt in Höhe von 7 Millionen SEK für drei Jahre genehmigt.

„Wir sind sehr stolz auf die Finanzierung und die Zusammenarbeit mit KTH, was bedeutet, dass wir unsere Entwicklung mithilfe der Akademie und ihrer kürzlich entwickelten Modellierungsmethoden beschleunigen können“, sagt Norgren. „Außerdem ist es von größter Bedeutung, den Endkunden Boliden an Bord des Projekts zu haben, wenn es um die weitere Gestaltung des Materials geht.“

Die Methode ist einzigartig und auf dem neuesten Stand. KTH wird für die Materialmodellierung auf der Grundlage der Sandvik-Anforderungen verantwortlich sein und ihre neu entwickelte Methode verwenden, mit der neue hochfeste Stahlsorten optimiert werden können, die möglicherweise als Bindephase in Hartmetallen verwendet werden können.

„Die Methode ist einzigartig und auf dem neuesten Stand“, sagt Borgh. „Kombiniert mit dem Material- und Anwendungswissen von Industriepartnern ergibt dies eine starke Partnerschaft. Sandvik Mining and Rock Solutions wird auf der Grundlage der Materialmodellierungsvorschläge neue Hartmetallsorten herstellen. Wir werden die neuen Materialien in unserem dafür konzipierten Labor testen und analysieren für Gesteinsbohranwendungen. Die Bohrer werden auch in einer der Minen von Boliden getestet. Das bedeutet, dass wir die gesamte Wertschöpfungskette im Projekt abdecken.“

Das Projekt erhielt starke Unterstützung innerhalb der Organisation. Die Forschungs- und Entwicklungsleiterin für Hartmetalle, Annika Kaar, weist darauf hin, dass dies ein wichtiger Bereich für die Nachhaltigkeitsarbeit des Unternehmens sei. „Sandvik hat seinen Kobaltbedarf bereits durch das Recycling gebrauchter Bohrer gesenkt“, sagt sie. „Wenn dieses Forschungsprojekt erfolgreich ist, ebnet es den Weg für zukünftige kobaltfreie Bohrer. Dies wird sich aus Nachhaltigkeitssicht positiv auswirken und die Anfälligkeit in der Lieferkette verringern.“

Das ist äußerst schwierig. So etwas hat noch niemand gemacht. Trotz der immensen Herausforderung sind die Forscher optimistisch. Ein hochfester Stahl kann durchaus als Basis für den Ersatz von Kobalt dienen. „Wir wollen einen Spezialeffekt nutzen, um die Leistung des Stahls zu steigern“, sagt Borgh. „Das ist extrem schwierig. So etwas hat noch niemand gemacht.“ Das Projekt startete im Oktober 2022. „Wir werden 2025 Feldtests durchführen“, sagt Kaar. „Es ist spannend und wir freuen uns darauf, weiterzumachen.“ Wir lieben Innovation.“