AGRITECHNICA 2023 - Exponate
Schädlingsbekämpfung mit der LichtFalle
Die Schädlingsbekämpfung mit dem Laser kann ein Baustein für einen nachhaltigen Pflanzenschutz sein – und ein wichtiger Schritt zur Digitalisierung der Lebensmittelproduktion. Die LichtFalle ist ein autonom fahrendes System zum Aufschrecken, Anlocken, Kartieren und selektiven Bekämpfen von Schadinsekten mittels KI-gestützter Lasertechnik.
Das System kann selbständig durch Gewächshäuser manövrieren, Insekten aus dem Pflanzenbestand aufschrecken, per LED-Leuchtfläche anlocken und dann mit dem Laser (im Demonstrator musterhaft gezeigt) unschädlich machen.
Der Unterschied zur klassischen Gelbtafel ist die KI-gestützte, automatisierte Unterscheidung von Insektenspezies anhand von Bilddaten. Ein integriertes Kameramodul blickt auf die LED- Fläche und erkennt automatisch, ob es sich um einen Schädling oder Nützling handelt. So können alle unschädlichen Insekten und insbesondere Nützlinge die Locktafel ohne Laserbehandlung unbehelligt verlassen.
Motivation
• Verringerung des Einsatzes chemischer Schädlingsbekämpfungsmittel
• effizientere und ressourcenschonendere Lebensmittelproduktion ermöglichen
• Entwicklung einer digitale Entscheidungshilfe für den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und anderen Bekämpfungsstrategien dank live-Monitoring
Anwendungen
• in Gewächshäusern
• im Freiland
Vorteile
• nur ausgewählte Schadinsekten werden behandelt; Nützlinge werden geschont
• live-Monitoring unterschiedlicher Insekten im Pflanzenbestand
• gezieltes Anlocken bestimmter Insekten
• besonders hohe Lockwirkung Dank LED-Technik
• gezielter Einsatz der LichtFalle in Bereichen hohen Schädlingsaufkommens
Additive Fertigung in der Landwirtschaft
Die Landwirtschaft ist eine Branche, die in hohem Maße von der Additiven Fertigung profitieren kann. Etwa wenn es um Reparatur und Verschleißschutz von stark beanspruchten Teilen geht: Mit Pulver- oder Draht-Auftragsschweißen können Oberflächen mit Verschleißschutzschichten versehen sowie beschädigte Teile neu aufgebaut und instandgesetzt werden. Die Additive Fertigung ermöglicht außerdem die Fertigung von individuell an Einsatz und Nutzer zugeschnittenen Bauteilen – die Säkufe ist dafür ein spannendes Beispiel. Neue Konstruktionsmöglichkeiten und gewichtsoptimierte Bauteile können Landmaschinen zukünftig leichter und effizienter machen.
Nicht zuletzt können additiv gefertigte Ersatzteile für Landmaschinen zeitnah im 3D-Drucker hergestellt werden – eine Möglichkeit, sich von Lieferketten und Herstellern unabhängiger zu machen und flexibel auf Anforderungen zu reagieren.
Exoponat Säkufe
Die verfügbare und auf dem Markt erhältliche Technik für Säkufen ist entweder sehr teuer oder erbringt nicht den gewünschten Effekt. Insbesondere in Trockenperioden führt dies zu hohen Ausgaben, wenn ein großer Teil des Saatguts nicht keimt. Die in einem PraxisCheck 3D-Druck mit einem Landwirt entwickelte Säkufe, schließt diese Lücke. Die neuartige Säkufe öffnet den Boden und formt dabei eine gleichmäßig tiefe und breite Furche, in die das Saatgut über einen Kanal im Bauteil direkt abgelegt wird. Ältere Drillmaschinen können mit der additiv gefertigten Säkufen preiswert nachgerüstet werden.
Anwendungen
• In der Bodenbearbeitung beim Säen von Saatkultur
Vorteile
• Bauteil schnell nachrüstbar, verschleißarm und kostengünstig.
3D-Druck-Verfahren
• SLS-Verfahren
• Material: PA12
Exponat Gubberschar
Gubberschare finden ihre Anwendung als Werkzeug in der Bodenbearbeitung. Sie werden beim Durchmischen des Bodens eingesetzt, um z.B. Erntereste einzuarbeiten. Eine Veredelung von Stahl mit Edelmetall aufgebracht durch 3D-Druck,sorgt für eine gehärtete Schneidkante, geringeren Verschleiß und eine längere Nutzungsdauer.
Anwendungen
• In der Bodenbearbeitung
Vorteile
• Veredelung sorgt für geringeren Verschleiß
• Längere Nutzungsdauer und dadurch Kosteneinsparung
3D-Druck-Verfahren
• Laserauftragschweißen
• Material: Edelstahl 316L
Exponat Joystick
In der Landwirtschaft befinden sich in den Traktoren bzw. Erntefahrzeugen mehrere unterschiedliche Steuereinheiten. Hierbei sollte die Anordnung der Knöpfe und Joysticks variabel sein und der ergonomische Aspekt eine große Rolle spielen. Bei 10 – 15 Stunden Einsätzen sind diese individuellen Bedürfnisse der Anwender wichtig. Hier kann der 3D-Druck schnelle, einfache Anpassungen liefern und das Interieur ständig erweitert werden.
Anwendungen
• Individuelle Anordnung von Steuerknöpfen und ergonomisch angepasster Joystick für ein effizientes Arbeiten
Vorteile
• Individuelle Belegung von Bedienknöpfen und geometrische Anpassungen
• Schnelle Anpassung der Anwenderbedürfnisse
3D-Druck-Verfahren
• Verfahren: Stereolithografie
• Material: Resin
Exponat Abdichtmanschette, Dichtungen, Riemen
Herstellung von Individuellen Abdichtungen in Form von Abdichtmanschetten oder Abdichtbändern. Individuelle Riemen für Antriebe oder „Gummierungen für z.B. Transportrollen sind ebenso mit unterschiedlichen Härtegraden möglich. Der 3D-Druck mit unterschiedlichen Materialien in Granulatform ermöglicht eine effiziente Fertigung ohne erhöhten Ausschuss an Materialien.
Anwendungen
• Dämpfer, Stopper, Antriebsriemen, Gummierungen von Rollen und Räder. Abdichtungen von Deckeln und Verschlüssen
Vorteile
• Individuelle Produkte, anpassbar, schnell produziert.
3D-Druck-Verfahren
• FFF-Verfahren mit Filament oder Granulat
• Material: TPU (Shore Härten von 40 – 90)
Bauteil Hydraulikventil
Hydraulikventile werden u. a. in industriellen Anwendungen wie z.B. in Landmaschinen eingesetzt. Vorteile von Hydraulikventilen sind u.a.: präzise Regulierung des Flüssigkeitsflusses und des Drucks, verbesserte Systemeffizienz, erhöhte Systemleistung und Schutz des Hydrauliksystems vor Überlastung und Schäden. Prototypen solcher Ventile lassen sich schnell und ohne große Rüstzeiten im 3D-Druckverfahren herstellen und iterativ anpassen. So können vorhandenen Anlagen zur spanenden Fertigung freigehalten und für den Serienbau genutzt werden.
Anwendungen
• Prototypenherstellung von hydraulischen Steuerungen z.B. in Landmaschinen
Vorteile
• Materialeinsparung (additive Fertigung statt Fräsen)
• Schneller Austausch eines defekten Hydraulikventils durch 3D-Druck
• Unabhängigkeit vom Ersatzteilhersteller
3D-Druck-Verfahren
• Verfahren: LPBF
• Material: Edelstahl
Weitere Infos: https://niedersachsen-additiv.de/praxis-check-ak-regeltechnik/
Unkrautbehandlung mit dem Laser
Für eine nachhaltigere Landwirtschaft forscht das LZH an der lichtbasierten Unkrautbekämpfung mit dem Laser. Mit unserem Unkrautbehandlungs-Demonstrator können wir veranschaulichen, wie mittels Lasertechnik unerwünschte Pflanzen präzise und selektiv abgetötet werden können: Dabei werden mit dem Laserstrahl gezielt sensible Pflanzenteile wie das apikale Meristem oder der Stielansatz zerstört. Die eingesetzten Laser haben einen Strahldurchmesser von wenigen Millimetern und arbeiten berührungslos, daher können mit dieser Technologie Unkrautpflanzen auch im Nahbereich von Nutzpflanzen behandelt werden, ohne diesen zu schaden.
Zur Steuerung der Laserbehandlung wird künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt. Per Bilderkennung werden Nutzpflanze und Beikraut unterschieden und die Zielpunkte für den Laser festgelegt.
Mit dem Verfahren ist es möglich, ganz gezielt einzelne Pflanzen zu behandeln: Beruhend auf verschiedenen Parametern könnten manche Pflanzen stehengelassen werden und andere bestrahlt werden. Außerdem muss nicht zwangsläufig letal behandelt werden. Die Pflanze kann auch lediglich geschädigt werden, sodass sie Zeit braucht, um sich zu erholen (Wuchsverzögerung). Das führt zu weniger Konkurrenz bei den Nutzpflanzen und gleichzeitig zu einer höheren Biodiversität.
Demonstrator Laserunkrautbehandlung
Motivation
• Entwicklung einer ökologisch nachhaltigeren Alternative zum Herbizideinsatz in der Landwirtschaft
• Beitrag zur Resistenzvermeidung bei Herbiziden in der Unkrautbekämpfung
• Entwicklung einer maschinellen Alternative zu manueller Unkrautkontrolle in der Pflanzenreihe
Anwendungen
• Unkrautkontrolle im Nahbereich auch sehr junger Nutzpflanzen
• Selektive Unkrautkontrolle
Technische Spezifikationen
• 100 W Laserleistung
• 1940 nm
• 5,5 mm Strahldurchmesser (kollimiert)
Vorteile
• automatisiertes Verfahren: keine Arbeitskräfte für manuelle Unkrautbehandlung nötig
• thermisches Verfahren, dadurch keine Ausbildung von Resistenzen
• ermöglicht Wuchsvorteil für Nutzpflanzen bei gleichzeitigem Erhalt der Biodiversität
• selektive Behandlung von einzelnen Pflanzen möglich
Siehe auch
• WeLASER: Technische Alternative im Unkrautmanagement
• Mit dem Laser präzise und intelligent gegen Unkraut in Zuckerrüben (LUM)
• Alternative: Laser – Neue Strategie im Umgang mit resistenten Unkräutern (LURUU)