Der Innenraum einer Kugelmühle ist messtechnisch nur schwer und im Betrieb gar nicht zugänglich. Daher ist eine gezielte Optimierung der Betriebsparameter in vielen Fällen nicht ohne weiteres möglich. Die in der Praxis eingesetzten Methoden sind vorwiegend empirischer Natur oder basieren auf Erfahrungswerten. Die Schwierigkeit besteht darin, dass bestenfalls nur die Reaktion von Teilsystemen, hier des Mühlenrohres, beobachtet werden kann. Veränderungen von Parametern, wie in diesem Fall der Gattierung, wirken sich jedoch auf eine Vielzahl von Einzelprozessen aus. Je nach Design der Mahlkammer oder Beschaffenheit des Mahlguts können die Reaktionen im Einzelnen unterschiedlich ausfallen. Daher ist es oftmals nicht möglich, allgemeingültige funktionale Zusammenhänge zwischen Parameteränderungen und Mahlverhalten zu identifizieren. Um die erwarteten Potentiale einer Optimierung der Gattierung nutzbar zu machen, ist ein besseres Verständnis der Prozesse im Innern der Kugelmühle zwingend erforderlich. Dabei ist in Hinblick auf die Zielstellung die Änderung der Beanspruchungssituation in Folge der unterschiedlichen Kugeldurchmesser von Bedeutung. Sofern die Prozesse im Innern der Mühle besser aufgelöst werden können und qualitative Zusammenhänge verstanden werden, besteht die Möglichkeit, das Verhalten der Mahlanlage zielgerichteter zu deuten. Hierdurch können die Ergebnisse von Parametervariationen besser vorausgesagt werden. Ferner würde eine geeignete mathematische Beschreibung des Mahlprozesses eine rechnerische Optimierung ermöglichen, die auch komplexe Optima bestimmt, die mit heuristischen Ansätzen nicht erschlossen werden können. Das wichtigste Kriterium für die Gattierung stellt die Betriebssicherheit der Kugelmühle dar. Darunter versteht man die Gewährleistung der kontinuierlichen Zementproduktion in definierter Menge und Qualität. Produktionsausfall durch verminderte Mahlleistung in Folge falscher Gattierung oder sogar Stillstandszeiten der Mühle können in der Regel nicht ausgeglichen werden. Dies bedingt vornehmlich eine konservative Auslegung. Bei der Optimierung der Mahlkörperzusammensetzung ist zu beachten, dass sich die Anforderungen an die Gattierung, die sich hinsichtlich Betriebssicherheit und Energieeffizienz ergeben, gegenläufig zueinander verhalten. Maßgeblich für die Betriebssicherheit ist die ausreichende Zerkleinerung von Überkorn aus der Grobmahlung. Werden diese groben Mahlgutpartikel nicht zerkleinert, so führt dies auf Dauer zu einer Anreicherung dieser Fraktionen. Im pessimistischsten Fall führt dies zu einem Materialstau und damit langfristig möglicherweise zu einem Stillstand der Mühle. Für diese Grobzerkleinerung werden große Mahlkugeln, die ausreichend hohe Einzelbeanspruchungen realisieren, benötigt. Auf der anderen Seite führt der Einsatz von kleineren, an den Zerkleinerungsfortschritt angepassten Kugeln, zu einer deutlich effizienteren Mahlung. Dies ist auf eine bessere Energieausnutzung je Beanspruchung und eine absolut höhere Anzahl an Beanspruchungsvorgängen zurückzuführen. Diese erwarteten Zusammenhänge weisen grundsätzlich eine einfache Struktur auf. Eine quantitative Auslegung von Gattierungen ist jedoch auf Grund komplexer Wechselvorhandenen Optimierungspotentiale kann auf Basis der messbaren Daten noch nicht nutzbar gemacht werden. Daher ist es zweckmäßig, die Prozesse durch die Methoden der Simulationstechnik weiter aufzulösen. In Hinblick auf die Gattierung und die damit verbundene Beanspruchungssituation stellt die Modellierung der Mahlkörperbewegung einen vielversprechenden Ansatz dar. Dieser allein ist jedoch für eine praktische Optimierung unzureichend, da der Einfluss des Mahlguts bei der Zerkleinerung in Folge der Beanspruchung noch nicht in geeigneter Weise berücksichtigt wird. Es fehlt somit eine entscheidende Bemessungsgröße für die Auslegung einer Gattierung insbesondere mit Fokus auf die Betriebssicherheit. Durch Beschreibung der Zerkleinerung und damit einhergehend die Integration von Materialeigenschaften in die Betrachtung wird eine vollständige Bewertung der Betriebssicherheit und darüber hinaus der Effizienz der gesamten Feinmahlung ermöglicht. Zudem können anlagenspezifische Details und die zementsortenabhängigen Unterschiede in den Materialeigenschaften ohne langwierige empirische Untersuchungen direkt in die Auslegung integriert werden. Hierdurch könnten folglich die Anforderungen für die Betriebssicherheit verlässlich ermittelt und somit auch eine wesentliche Steigerung der Energieeffizienz erzielt werden. Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Methoden für die materialabhängige Beurteilung von Gattierungen hinsichtlich der Betriebssicherheit und der Zerkleinerungsleistung, um praxisgerechte und an Einzelmühlen anpassbare Gattierungsvorschläge ermitteln zu können. Dies bedeutet konkret die Festlegung der Anteile von Kugeln verschiedener Durchmesser an der gesamten Mahlkugelmenge. Dazu wird zunächst die Beschreibung des kinematischen Verhaltens der Mahlkörperfüllung in der Feinmahlkammer einer Kugelmühle durch ein geeignetes Modell realisiert. Durch Parametervariationen wird darauf aufbauend der Einfluss auf die Beanspruchungssituation in der Mühle ermittelt. Dies beinhaltet die Häufigkeitsverteilungen von Beanspruchungen unterschiedlicher Intensität wie auch die geometrischen Randbedingungen für das Mahlgut, die durch die Positionen von Kugeln vorgegeben werden. Im nächsten Schritt wird die Zerkleinerung von Mahlgut, im vorliegenden Fall Zementklinker, in Kugelmühlen wie auch unter definierten Beanspruchungen experimentell untersucht. Eingesetzt wurden sowohl kontinuierlich und diskontinuierlich arbeitende Kugelmühlen als auch spezielle Testsysteme. Hierdurch wurde gezielt das Zerkleinerungsverhalten unter verschiedenen Beanspruchungsintensitäten untersucht. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde in einem iterativen Prozess ein Modell zur Beschreibung der Zerkleinerung ausgewählt, in das die Ergebnisse der kinematischen Simulationen in hinreichender Weise integriert werden können. Dabei stellt die Identifikation von geeigneten Kopplungsgrößen zwischen den Teilmodellen eine Herausforderung dar. Final wurden dann Beschreibungsansätze abgeleitet, die eine Optimierung von Mahlanlagen ermöglichen sollen. Ferner müssen die verwendeten Modellierungsansätze darauf ausgelegt sein, unter Verwendung von Betriebsdaten und Proben, die üblicherweise im Rahmen von Audits an industriellen Mühlen zur Verfügung stehen, kommt der Wahl der eingesetzten Modelle eine entscheidende Bedeutung zu. Kapitel 4 stellt das verwendete molekulardynamische Modell sowie die Applikation auf Kugelmühlen vor. Die ermittelten Ergebnisse ermöglichen die qualitative Skizzierung des angestrebten Optimums. In Kapitel 5 wird die experimentelle Betrachtung der Zerkleinerung vorgestellt, die die Basis für die Modellierung der Zerkleinerung bildet, die in Kapitel 6 vorgestellt wird. Die Ergebnisse, die vorwiegend in einem iterativen Prozess aus Simulationen und Zerkleinerungsexperimenten ermittelt wurden, werden in Kapitel 7 explizit in Hinblick auf die Zielstellung untersucht. Dabei werden bereits mögliche Optimierungsstrategien vorgestellt. Zudem werden tiefergehende Deutungshypothesen wie auch Ansätze zur Weiterentwicklung der neuen Methoden vorgestellt.