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Zukunftsideen: Von Minis und Riesen

von , am
04.01.2013

Eine selbst laufende Gartenschere auf Stelzen oder ein Monster von Mähdrescher mit angehängtem Korntank. Wohin könnte die Reise bei den landwirtschaftlichen Maschinen der Zukunft gehen?

Vier Achsen, 2.000 PS, 80 Tonnen, diese Studie von Pope Design gibt es auch als Raupenversion. © Werkbild
In Studien von Landmaschinenherstellern, Wissenschaftlern und Designern zeigt sich schon heute, wie die Feldarbeit in zehn oder zwanzig Jahren erledigt werden könnte. Wieder ein paar PS mehr, wieder ein breiteres Schneidwerk, wieder etwas leistungsfähiger - in den letzten Jahren hat die Landmaschinenindustrie die Produktivität der Maschinen stetig nach oben geschraubt. Vor allem in den USA - bekanntlich das Land der unbegrenzten Möglichkeiten - gibt es noch immer gigantische Projekte. Andere Entwickler setzen auf Minimaschinen, um die Feldarbeit in Zukunft zu erledigen. Eine gute Chance, den Sprung in die Praxis zu schaffen, hat die elektrische Kraftübertragung, die mechanisches Getriebe und Hydraulik ersetzen könnte.
 
Dagegen dürfte der Dieselmotor noch länger als Kraftquelle dominieren. Denn Stromspeicher und komprimierte Gase haben nicht die Energiedichte von Diesel. Noch Zukunftsmusik: Eines Tages könnte Strom über Induktion aus unterirdisch verlegten Leitungen, die in der Mitte permanenter Fahrspuren liegen, in den Traktor geladen werden. Inzwischen ist ein Traktor mit Dieselmotor, Generator und Elektromotoren kaum schwerer als ein vergleichbares Modell konventioneller Bauart. Knackpunkt sind die Kosten, die bei elektrischer Kraftübertragung zehn Prozent über denen für einen Standardtraktor liegen. Der Preisnachteil könnte in den nächsten Jahren schwinden, entsprechende Stückzahlen vorausgesetzt.

24 Stunden Pflanzenschutz mit Miniroboter

Und wie sieht der Traktor in 15 Jahren aus? Bleibt alles beim Alten? Wird er noch größer und leistungsstärker sein? Oder geht der Trend hin zu Minirobotern oder anderen fahrerlosen Systemen? Solche Fragen gehören in der Entwicklungsabteilung von Fendt zum Tagesgeschäft. Oberste Priorität, so ist aus Marktoberdorf zu hören, hat bei Neuentwicklungen der Kundenutzen. Erst wenn der gegeben ist, macht eine Entwicklung auch Sinn. Die Automatisierung heutiger Traktoren ist weit fortgeschritten. So sind Motor, Getriebesteuerung und Hydraulik, ja sogar die Lenkung und alle Gerätebedienungen voll elektronisch.
 
Da liegt der Gedanke nahe, dass schon bald kein Fahrer mehr benötigt wird. Doch dies gilt als eher unwahrscheinlich, allein schon aus Sicherheitsgründen. Um das Unfallrisiko zu minimieren, könnte man die Arbeitsmaschinen schrumpfen. Ein Miniroboter, der rund um die Uhr Pflanzenschutzmittel ausbringt, der aber gerade mal ein paar Kilogramm wiegt, könnte bei einer Kollision allenfalls kaputtgehen, selbst aber keinen größeren Schaden anrichten. Das Problem sind auch hier die Kosten : Mehrere Minis können eine Großmaschine ersetzen, sind aber wesentlich teurer. Schließlich müsste jeder kleine Feldroboter mit der gesamten Technik wie Antriebssystem, Elektronik und Arbeitswerkzeugen ausgerüstet sein.

Rad und Raupe in einem Fahrzeug

Claas hat sich inspirieren lassen von Merlyn Gray, einem jungen Londoner Designer. Der Krative hat gemeinsam mit einem Team aus Entwicklungstechnikern von Claas Antrieb und Traktion neu "gedacht" und überraschend verpackt. Etrion heißt die Konzeptstudie, wobei das E wie Elektromobilität die Marschrichtung vorgibt. Der Etrion soll Fachleute wie Besucher gleichermaßen anregen, sich den wichtigen Fragen einer modernen, nachhaltigen Landwirtschaft zu stellen.
 
Wie kann bei hoher Zugleistung geringste Bodenverdichtung erreicht werden? Wie gewinnt man eine hohe Wendigkeit bei gleichzeitiger voller Straßentauglichkeit? Der Etrion beantwortet diese Fragen mit einer Rad-Raupe-Kombination mit zweiter Traktionsspur - ohne Zwillingsbereifung sowie zwei lenkbaren Achsen und anhebbarem, einfahrbarem Raupenlaufwerk. Öko-Energie wird im Etrion durch acht Antriebsköpfe mit Radnaben-Elektroaggregaten in Elektromobilität umgewandelt. Weitere Elektro-Antriebsoptionen sind in der Pipeline. Erlkönig-Jäger werden enttäuscht sein: Der Etrion ist weder Zukunftstraktor noch Prototyp und schon gar kein Vorserienfahrzeug. Er ist eine Studie, die frischen Wind in die Landtechnik-Entwicklung bringen soll.
 

140 Tonnen pro Stunde

Zukunftsidee von Fendt: Miniroboter, die 24 Stunden spezifisch Pflanzenschutz durchführen. © Werkbild

Mehr Tonnage pro Stunde, weniger Bauteile, weniger Wartung, geringerer Kraftstoffverbrauch, Flexibilität bei den Getreidearten, geringer Bodendruck, reduzierte Betriebskosten - all diese Kriterien stehen im Lastenheft eines Kooperationsprojektes, bei dem ein Massey Ferguson Zukunfts-Mähdrescher auf die Räder gestellt werden soll.


Alan Haycocks, AGCO Erntetechnik-Spezialist, und Henry Parnell, Design-Student an der Coventry University in Großbritannien, arbeiten an der Umsetzung der Fiktion in die Praxis. Und so kam es zu der ungewöhnlichen Zusammenarbeit: Die Universität trat an AGCO heran, um technische Unterstützung sowie Expertise in Sachen Erntetechnik zu erhalten. "Interessanterweise waren wir bei solch einem visionären Projekt auf bestimmte Abmessungen und Maße beschränkt!" sagt Alan Haycocks. "Aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen für Straße und Transport mussten alle Ideen - wie die Umsetzung neuer Technologien, adaptierte Techniken oder vollständig zukunftsorientierte Visionen - immer noch in einen Rahmen passen, der nicht breiter als 3,5 m Außenbreite, 3 m Karosseriebreite und nicht länger als 11,5 m ist."
 
Die gesamte Maschine wurde auf optimale Wendigkeit ausgelegt, während das Rad-Layout ein zu starkes Einsinken in den Boden verhindert. "Eines unserer Ziele war es, die Erntedurchsatzleistung im Vergleich zu heutigen Maschinen zu verdoppeln", erläutert Alan Haycocks. Die Leistung kann sich sehen lassen: "Unser Konzept-Mähdrescher ist für immerhin 140 Tonnen pro Stunde ausgelegt!"

Kompakt-Ernter aus Sachsen-Anhalt

Ein alternatives Ernteverfahren für Druschfrüchte entwickelt an der Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt in Bernburg Dr. Johann Rumpler gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung. Ausgangspunkt seiner Überlegungen ist der energetische Wert der Spreu., die sich gut als Brennstoff eignet. Früher wurde die Spreu mit im Mähdrescher-Bunker gesammelt, heute dagegen auf dem Acker verteilt. Geschätzte zehn Millionen Tonnen Spreu fallen in Deutschland jährlich an. Bergen soll der Kompakt-Ernter außerdem ein Viertel vom anfallenden Stroh. Dazu erfolgt nach dem Drusch eine Trennung in zwei Fraktionen: Korn plus Spreu sowie Stroh. Das gehäckselte Stroh wird zu drei Vierteln unter dem Mähdrescher verteilt, der Rest landet feinzerkleinert mit im Bunker.
 
Beim alternativ möglichen Hochschnitt können auch feuchtere Bestände geerntet werden, denn die Feuchte hält sich vor allem im unteren Stängelabschnitt. Anstelle der Reinigung ist ein vergrößerter Bunker aufgebaut, in dem das Korn-Spreu-Stroh-Gemisch gesammelt wird. Für die Entladung sollen verschiedene technische Möglichkeiten für das neuartige Gemisch erprobt werden. Die Reinigung erfolgt zeitversetzt und zentral auf der Hofstelle. Für die energetische Verwendung (Heizpellets, Biogasanlagen) oder für rohfaserreiche Futtermitel kann auf die Reinigung verzichtet werden.

Visionen aus Sachsen

Ein Team der TU Dresden (Lehrstühle Agrarsystemtechnik und Konstruktionstechnik/Technisches Design) unter Leitung von Professor Thomas Herlitzius hat zwei sehr unterschiedliche Visionen von künftiger Erntetechnik entwickelt. Der erste Vorschlag geht zurück auf die alte Idee der Trennung von Erntegut und stationärem Ausdrusch, wobei den Landtechnikern eine deutlich höhere Produktivität als bei früheren Anläufen vorschwebt. Komponenten sollen bei dem neuen Konzept größer und damit leistungsfähiger gemacht werden. Der dazu notwendige Bauraum - der heute durch Grenzen bei Gewicht und Abmessung nicht zur Verfügung steht - soll durch die Trennung in einzelne Funktionsmodule geschaffen werden. Dafür wurde der Arbeitsablauf in die Prozesse Schneiden und Sammeln sowie einen stationär ablaufenden Dresch- und Reinigungsprozess zerlegt. Am Ende steht ein modulares System von Hochleistungs-Komponenten.
 
Auch die zweite Idee der Dresnder Forscher hat es in sich: Sie wollen einen ganzen Schwarm von kleinen Mähdreschern aufs Feld schicken, die trotz Schrumpfkur über alle heute gängigen Funktionen verfügen. Der Vorteil: Bewährte Drusch- und Trenntechnologien können verbaut werden, allerdings in einem kleineren und damit kostengünstigeren Maßstab. Hybrid- und Rotordruschtechnologien können dann wieder durch die auf Schwerkraft beruhenden Separationstechnologien ersetzt werden, die einen wesentlich geringeren spezifischen Leistungsbedarf haben. Jede einzelne Maschine ist dadurch zwar kleiner und weniger produktiv als heutige Großmähdrescher. Das "Mehr" an Produktivität entsteht durch die Summe der Einheiten, die im Schwarm arbeiten und zentral überwacht werden.

Fazit

Welche der vorgestellen Maschinen wir eines Tages in der Praxis sehen werden und was nur Papiertiger bleibt, ist völlig offen. Ob aus einer Vision ein serienreifes Fahrzeug wird, darüber entscheiden Kriterien wie Wirtschaftlichkeit, Umweltwirkung oder die Marktmacht einzelner Hersteller. Fast noch entscheidender aber ist ein echter Bedarf der Landwirte.
 

Zukunftstechnologie: Designstudien zur Landtechnik

Diplomarbeit
Dies ist das Design einer Diplomarbeit zum Thema neue Traktor-Geräte-Systeme. © TU Dresden
Maschinensystem
Die erarbeitete Lösung beschreibt ein modulares Maschinensystem bestehend aus drei Komponenten. "Durch die Kombination von Leistungsmodulen mit einem Kabinenmodul lässt sich damit ein für jeden Anwendungsbereich optimales Bearbeitungssystem darstellen." © TU Dresden
Mähdrescher
Für seinen Mähdrescher der Zukunft wurde der Diplomstudent Christoph Phillip Schreiber 2014 mit dem Sächsischen Staatspreis für Design ausgezeichnet. © Chris­toph Phil­ipp Schreiber
Venum
"Venum" heißt die moderne Landmaschine und ist mit einem 18 Meter langem Klappschneidwerk und zwei Fahrerkabinen ausgestattet. „Das bringt gegenüber herkömmlichen Mähdreschern einige Vorteile. Durch die enorme Breite des Schneidwerkes können Felder viel effektiver und schneller abgeerntet werden“, so Christoph Schneider. © Christoph Schneider
Schwadleger
Im Erntemodus wird der Schwadleger und der Strohhäcksler in Position gebracht. © Christoph Schneider
Erntemaschinen
Erntemaschinen werden immer größer und damit auch schwerer. Das führt zu mehr Bodenverdichtung. Die Zukunftsvision des russischen Industriedesigners IIya Avakov ist ein Mähdrescher mit einem Antigravitationsantrieb, der durch Magnetismus die Erdanziehung aufhebt. © IIya Avakov
Industriedesigner
Laut Industriedesigner IIya Avakov könnten die Mähdrescher der Zukunft wie überdimensionale Rasierer aussehen. © IIya Avakov
Claas-Studie
Claas-Studie mit einer Rad-Raupe-Kombination mit zweiter Traktionsspur - ohne Zwillings-bereifung sowie zwei lenkbaren Achsen und anhebbarem, einfahrbarem Raupenlaufwerk. © Jörg Möbius
Mähdrescher
Das Konzept von Dominic Schindler Creations aus Österreich zeigt einen Mähdrescher mit zwei lenkbaren Vorderachsen. © Werkfoto
Fendt
Zukunftsidee von Fendt: Miniroboter, die 24 Stunden spezifisch Pflanzenschutz durchführen. © Werkfoto
Massey Ferguson
Massey Ferguson nennt diese Idee Drohne: Der Traktorfahrer in der drehbaren Kabine steuert einen zweiten Traktor ohne Kabine. © Werkfoto
Valtra
Mehr Leistung, mehr Räder: mit der Kopplung von zwei Valtra-Ameisen entsteht ein stärkerer Traktor mit drei Achsen. © Werkbild
BoniRob
Das ist "BoniRob": Der Prototyp eines autonomen Feldroboters auf vier einzeln lenkbaren Rädern. Das Navigationsmodul wertet Messdaten eines 3D-Laserscanners aus, die zur Ansteuerung der Radnaben-Elektromotoren dienen. So erkennt BoniRob auch Reihenlücken, -anfänge und -enden und kann sich selbsttätig auf den Feldern bewegen, ohne Pflanzen zu beschädigen. © HS Osnabrück
Valtra
Der Valtra Robo Trac Traktor wurde im Rahmen eines Uniprojektes entworfen. Der Idee nach ist er vollautomatisch und programmierbar und kann viele Bodenbearbeitungsgeräte, wie beispielsweise einen Grubber oder einen Pflug, ziehen. © Hannes Seeberg
Valtra Robo Trac
Besonders hilfreich soll der Valtra Robo Trac für den Einsatz im Wein-, und Obstbau sowie beim Kaffeeanbau und in Baumschulen sein. © Hannes Seeberg
NEO
Mit dem NEO wollte der Designer das typische Erscheinungsbild von Traktoren revolutionieren und gleichzeitig die Funktionalität erhöhen. NEO soll mit einem Vierradantrieb ausgestattet sein, wobei jedes Rad von einem eigenen Motor angetrieben wird, sodass ein großer Motorraum entfällt. Der eingesparte Platz wird für eine integrierte Ladefläche genutzt. © Zishan Khan Pathan
NEO
NEO wird durch einen Joystick gesteuert. Durch die ergonomische Fahrerkabine soll eine gute Rundumsicht möglich sein. Die Fahrerkabine ist über ein hydraulisches Gelenk mit der Ladefläche verbunden, um einen möglichst kleinen Wendekreis zu ermöglichen. © Zishan Khan Pathan
MARS
MARS (Mobile Agricultural Robot Swarms) ist ein Forschungsprojekt von Fendt im Bereich der Agrarrobotik. Autonome, von einer Cloud gesteuerte Roboterschwärme werden in Zukunft ihre Arbeit neben Großmaschinen verrichten - davon ist man bei Fendt überzeugt. © Fendt
Geotrac
Der Geotrac wurde dem Hersteller zufolge als einer der ersten Traktoren nach modernsten Grundsätzen des Automotive Designs entwickelt. Das Innovative Traktor-Konzept gilt bis heute als top-modern. © Werkbild
Lindner
Proportionen schaffen perfekte Übersichtlichkeit und zeitlose Attraktivität. Die kraftvolle Formensprache soll die Leistungsfähigkeit der Fahrzeuge unterstreichen und die Wiedererkennung als "Lindner" erleichtern. © Werkbild
Lindner
Die Ergonomie um und in der Kabine soll laut Hersteller ein komfortables Arbeiten bei jedem Einsatz ermöglichen. © Werkbild
Geotrac
Der Wendekreis der Geotrac Traktoren ist unter 8 m. Sie haben ein geringes Eigengewicht und eine niedrige Kabinenhöhe. Damit sollen sie sehr wendig und geländegängig sein.  © Werkbild
New Holland
Der NHDrive-Konzepttraktor ist die erste autonom arbeitende, fahrerlose Maschine von New Holland. Gesteuert und überwacht wird der Traktor über einen Desktop-Computer oder ein Tablet-Interface. Dank vollwertig ausgestatteter T8-Standard-Kabine lässt sich die Maschine auch bei Arbeiten einsetzen, bei denen noch keine vollständige Autonomie möglich ist (Frontlader- und Transportarbeiten). © New Holland Agriculture
Case IH
Dieser kabinenlose Traktor ist das erste autonome Traktorkonzept von Case IH. Bei der Entwicklung stützte man sich auf das bestehende Case IH Magnum Modell und entwickelte ein neues Design. Trotz fehlender Kabine beim Prototypen kann die Technologie laut Hersteller grundsätzlich auch bei Standardtraktoren eingesetzt werden. © Case
Case IH
Gesteuert und überwacht werden die Maschinen über mobile Geräte. Ein Mitarbeiter kann so mehrere Maschinen gleichzeitig steuern. Mögliche Einsatzfelder für den autonomen Schlepper sind Bodenbearbeitung, Saat, Pflanzenschutz und Ernte. Dank modernster Technik erkennt der Traktor selbstständig stationäre und bewegliche Hindernisse und stoppt automatisch. © Case
Transportfahrzeug-Projekt CNH Industrial
Austin Dewees erhielt für sein Transportfahrzeug-Projekt für die Trocken- und Regenzeit einen Preis von CNH Industrial und war gleichzeitig auch der Gesamtgewinner, der aus vier Projekten ausgewählt wurde. © Austin Dewees/CNH Industrial
Bug-E Projekt
Im Bereich Service Design sollten Studenten Möglichkeiten ermitteln, die die Effizienz in den Märkten erhöht, und sie sollten eine einfache und nachhaltige Lösung entwickeln, die Anwender unterstützt. Gewinner hier war Harsh Kumar für seinen modularen Elektrowagen BUG-E und die für Farmer im ländlichen Raum zugeschnittene digitale Plattform. © Harsh Kumar/CNH Industrial
Automark Designstudie
Zusammen mit dem  Royal College of Art (RCA) richtete CNH Industrial eine Veranstaltung aus, um Studierende, die an einem Projekt für Designs von innovativen und nachhaltigen Maschinen für aufstrebende Märkte teilgenommen haben, auszuzeichnen. Die Kategorie Automark konzentrierte sich auf die Ermittlung der kommerziellen Nachfrage und auf den Entwurf eines Fahrzeugs, das einfach herzustellen, zu warten und zu bedienen ist. Gewinner hier war Jonathan Stoker für sein Kompostiersystem-Projekt (New Holland). © Jonathan Stoker/CNH Industrial
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