Projekte

AutoInjekt

Automatischer, elektrischer Stammapplikator zur Reduktion der Pflanzenschutzmittel- und CO2-Emissionen im Obstbau (AutoInjekt)

Programm: KMU-innovativ: Produktionsforschung
Bekanntmachung: KMU-innovativ: Produktionsforschung (ab 2016)
Wettbewerb: 04. Runde, Stichtag 15.04.2017

Kurzbeschreibung:
In der Landwirtschaft werden weltweit große Mengen Pflanzenschutzmittel (PSM) versprüht. Im Obstbau sind jährlich bis zu 15 Behandlungen nötig, um die gewünschte Qualität und die Erträge zu sichern. Die eingesetzten Pflanzenschutzmittel werden dabei über Düsen fein zerstäubt und auf die Blätter übertragen. Große Teile gelangen hierbei unkontrolliert in die Umwelt und werden beispielsweise durch Wind auf Böden, Gewässer und nicht-landwirtschaftliche Flächen verweht. Dort schädigen sie die vorhandenen Pflanzen und Tiere und belasten die Umwelt. Im Frühjahr, bei geringer Belaubung, kann dieser Verlust bis zu 80 Prozent betragen. Durch eine direkte Injektion der PSM in die natürlichen Leitungsbahnen der Pflanze unter der Rinde, lässt sich dies nahezu vollständig verhindern, gleichzeitig reduziert sich die notwendige Menge. Das Verfahren der Stamminjektion ist jedoch langsam und personell aufwändig, weshalb es derzeit nicht im Erwerbsobstbau eingesetzt wird.

Projektdauer: 01.01.2018 − 31.10.2020

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Maschinenbau Stefan Kuntz
Telefon: +49 721 608-24628
E-Mail: stefan.kuntz@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
In der Landwirtschaft werden weltweit große Mengen Pflanzenschutzmittel (PSM) versprüht. Im Obstbau sind jährlich bis zu 15 Behandlungen nötig, um die gewünschte Qualität und die Erträge zu sichern. Die eingesetzten Pflanzenschutzmittel werden dabei über Düsen fein zerstäubt und auf die Blätter übertragen. Große Teile gelangen hierbei unkontrolliert in die Umwelt und werden beispielsweise durch Wind auf Böden, Gewässer und nicht-landwirtschaftliche Flächen verweht. Dort schädigen sie die vorhandenen Pflanzen und Tiere und belasten die Umwelt. Im Frühjahr, bei geringer Belaubung, kann dieser Verlust bis zu 80 Prozent betragen. Durch eine direkte Injektion der PSM in die natürlichen Leitungsbahnen der Pflanze unter der Rinde, lässt sich dies nahezu vollständig verhindern, gleichzeitig reduziert sich die notwendige Menge. Das Verfahren der Stamminjektion ist jedoch langsam und personell aufwändig, weshalb es derzeit nicht im Erwerbsobstbau eingesetzt wird.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts AutoInjekt ist, den Prozess der Stamminjektion zu automatisieren, so dass eine selbsttätige Behandlung ganzer Obstflächen möglich ist. Hierzu wird ein selbstständig agierender elektrischer Fahrroboter eingesetzt, der eigenständig durch die Obstanlagen fährt, die Baumstämme automatisch erkennt und die Injektion selbsttätig durchführt. Durch einen elektrischen Antrieb und die Aufladung an Solarstationen ist zudem neben der PSM-Einsparung auch eine CO2-Ersparnis möglich.

Vorgehensweise
Neben der Erforschung optimal geeigneter PSM-Mischungen, die eine Vielzahl relevanter Pflanzenkrankheiten abdecken sollen, steht vor allem die Entwicklung eines automatischen Injektionssystems im Vordergrund. An einen elektrisch betriebenen, GPS-gesteuerten Fahrroboter werden Sensorsysteme zur Fahrspur-, Hindernis- und Stammerkennung implementiert. Darüber hinaus wird ein zu entwickelnder Greifarm mit Hilfe einer geeigneten Bilderkennung an den Stamm herangebracht und zur Injektion sicher justiert. Um eine schnelle und verlustfreie Injektion zu gewährleisten, muss die gesamte Gerätegeometrie an die Anforderungen angepasst werden. Über eine optimierte Mechanik werden die Injektoren schonend bis an die Leitbahnen sanft ins Holz eingepresst, von wo aus die injizierten Mittel durch den Saftstrom automatisch in der gesamten Pflanze verteilt werden. Ein Austritt der PSM in die Umwelt wird damit ausgeschlossen. Die Prüfung des Verfahrens erfolgt praxisnah auf Obstanbauflächen. Das Verfahren wird für alle verholzten Pflanzen geeignet sein, die in Plantagenform angebaut werden, wie z. B. Obst, Wein und Baumschulen.

Anwendungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Mit dem neu zu entwickelnden automatischen Stammapplikator wird ein präziser, schneller und umweltschonender Pflanzenschutz im Obstbau erreicht. Die Zahl der notwendigen Pflanzenschutzmaßnamen wird auf eine pro Jahr reduziert. Die dabei notwendige Menge an Pflanzenschutzmitteln wird deutlich verringert und die Belastung der Umwelt sowie der CO2-Ausstoß werden minimiert.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu