Industrie aktuell

Vom Motor bis zum kompletten Antriebssystem

minebea11118SPS IPC Drives Halle 1, Stand 350

Anwenderbericht

Innovative High-Tech-Anwendungen und hochmoderne Sensorik hätten wir vor 20 Jahren wahrscheinlich als Letztes im Kuhstall vermutet. Dieses traditionelle Bild der Landwirtschaft ist jedoch längst überholt. Landwirtschaftliche Betriebe gleichen in mancher Hinsicht inzwischen Industrieunternehmen. Heute ist beinahe jeder fünfte Kuhstall in Deutschland auf den Zug der Digitalisierung aufgesprungen. Da dürfen die BLDC-Motoren von Minebea Mitsumi PM DM nicht fehlen.

 

minebea31118Roboter melken Kühe, Drohnen kartieren Felder und Sensoren messen den Nährstoffgehalt der Böden. So sieht Prozessoptimierung in landwirtschaftlichen Betrieben aus. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft hat bereits 2016 einen Zwölf-Punkte-Plan zur Digitalisierung aufgesetzt.  Milchbauer Friedrich Bürkle hat gemeinsam mit seiner Familie in den vergangenen sechs Jahren einen digitalen Vorzeigehof im Ursental in Baden-Württemberg aufgebaut. Neben einer zweijährigen, intensiven Planungsphase hat er rund eine Million Euro in seinen automatisierten Hof investiert. Anfangs sah sich Familie Bürkle mit viel Skepsis konfrontiert. „Viele haben mich zu Beginn für verrückt gehalten“, berichtet der Landwirt. Doch heute sind die meisten der Skeptiker vom Projekt „Digitaler Kuhstall“ überzeugt. Häufig schon war der Bauernhof in den Medien, im Rundfunk und im Fernsehen. Das Interesse am Thema Landwirtschaft 4.0 ist groß und der Bedarf an Automatisierungstechnik wächst. Landwirt Bürkle arbeitete zuvor 30 Jahre beim Maschinenbauunternehmen Arburg. Für ihn waren Automatisierung, das Vernetzen von Maschinen und die Datenverarbeitung kein Neuland.

Kuh-Massage vor dem Melken

80 Milchkühe werden auf dem Hof vollautomatisch gemolken und gefüttert. Die Kühe können sich völlig frei zum Melk-Roboter bewegen. Dieser weiß immer genau, welche Kuh gerade zum Melken vor Ort ist. Noch bevor der Melk-Arm loslegt, wird der Euter gereinigt, was ein wenig wie eine Massage aussieht und den Tieren sichtlich gefällt. Über einen Laser-Scanner findet der Melk-Roboter bei jeder Kuh die exakte Position des Euters. Während des Melkens passiert im Hintergrund dann noch weitaus mehr. So werden zum Beispiel Temperatur, Farbe und damit auch die Qualität der Milch analysiert. Die Kühe haben ihre Gänge zum Melk-Roboter weitestgehend selbst in der Hand. Es gibt natürlich bestimmte Zeitfenster, die die Stallbewohner jedoch schon voll und ganz verinnerlicht haben.

Automatisiertes Füttern

Auch beim Füttern setzt der moderne Landwirt auf Automatisierung. Die Fütterungsmaschine fährt am Tag bis zu achtmal frisches Futter aus. Die Devise ist: lieber öfter kleine, und dafür frische Portionen. Wenn der Landwirt früher von Hand füttern musste, ging das zeitlich nur einmal am Tag. Hier wurde dann natürlich eine größere Menge ausgegeben, die dann auch bei heißen Temperaturen sehr lange lag. Der Fütterungsroboter fährt eigenständig in regelmäßigen Abständen den Trog entlang. Bei Problemen ruft das Gerät auf Bürkles Handy an, der über eine App in Echtzeit verfolgen kann, wo das Problem liegt. Über Bluetooth übermittelt der Fütterungsroboter Informationen zum Gewicht seiner Ladung und zur benötigen Zusammenstellung an die Füllstation, die ebenfalls völlig automatisch funktioniert. Der große Vorteil dabei: Die Zusammenstellung des Futters kann für unterschiedliche Kuh-Gruppen auch unterschiedlich programmiert werden. Der Fütterungsautomat kann zudem das vorhandene Futter der Kühe scannen und bedarfsgerecht auffüllen. Dies ist vor allem im Sommer praktisch, wenn die Kühe bei hohen Temperaturen weniger Futter benötigen. Landwirte können dank der modernen Technik nicht nur Zeit, sondern auch Futterkosten sparen.

Friedrich Bürkles Kälber bekommen ihre Milch ebenfalls vollautomatisch. Alle drei Stunden fährt ein Fütterungsarm die jungen Tiere ab und der Landwirt kann genau kontrollieren, wie viel und wie schnell jedes Kalb trinkt. Denkbar sind hier natürlich noch zahlreiche weitere Daten, die in Zukunft gesammelt werden könnten. Gerade in den ersten 40 Tagen ist die Entwicklung der Kälber entscheidend und bestimmte Vitaldaten könnten Aufschluss über die zukünftige Entwicklung geben.

Die gläserne Kuh

minebea41118Über eine App oder am Bildschirm können Bürkles so einiges über jede einzelne Kuh erfahren. Alle Kühe tragen ein Halsband mit Chip, durch das die Aktivität und Bewegung der Kühe, die jeweilige Milchmenge sowie das Wiederkäuverhalten aufgezeichnet wird. So weiß Landwirt Bürkle immer ganz genau, bei welcher Kuh es vielleicht gerade Magenprobleme gibt, welche Kuh kurz vor der Brunst ist oder bald kalbt. Auch wenn eine Kuh nicht beim Melken war, kann direkt eingegriffen und nach dem Tier geschaut werden.

Der zweimalige Gang in den Stall pro Tag wird durch die Roboter also keineswegs ersetzt. Aber Friedrich Bürkle kann nun gezielter auf sein Vieh eingehen. Auf die Frage hin, ob das Verhältnis zu seinen Kühen durch die Automatisierung unpersönlicher geworden ist, winkt er ab: „Jeder Landwirt hat eine sehr enge Bindung zu seinen Tieren, man gibt ihnen Namen und baut Beziehungen zu den Tieren auf. Beim täglichen Melken habe ich mich hauptsächlich mit dem Euter der Kuh befasst, jetzt kann ich mich dem ganzen Tier widmen.“ Seine Kühe sollen es zu jeder Tageszeit gut haben: „In unserem Stall gibt es für die Kühe keine Sackgassen, falls sie einem ranghöheren Tier ausweichen müssen. Auch durch das selbstbestimmte Melken fühlen sich die Tiere messbar wohler.“

Die Tiere sind im vollautomatisierten Stall gesünder und rund 10 % effizienter in der Milcherzeugung. Bei derart hohen Investitionssummen muss natürlich auch effizient gewirtschaftet werden. Friedrich Bürkle weiß zu jedem Zeitpunkt genau, was die Produktion eines Liters Milch gerade kostet. Der Beruf des Landwirts entwickelt sich immer mehr in Richtung Datenmanager.  

BLDC Motoren im vollautomatisierten Stall

minebea21118Der Markt, der dank den Entwicklungen in der Landwirtschaft 4.0 entstanden ist, wächst stetig an. Das Motorenentwicklungsunternehmen PM DM in Villingen-Schwenningen entwickelt bürstenlose Gleichstrommotoren, die auch beim automatisierten Melken zum Einsatz kommen und dabei das Verfahren und Andocken des Melk-Armes an die Euter unterstützen. Der Steuerzylinder sowie andere Bauteile werden vom Automatisierungsexperten Festo in Esslingen entwickelt und gebaut.

Schon seit Jahren entwickelt PM DM, Tochterunternehmen des Minebea Mitsumi Konzerns, in diesem speziellen Markt. Die Motoren werden in dieser Applikation entgegen anderer Industriemotoren enormen Umweltanforderungen ausgesetzt. Mit dem „BLDC65“ und einer gezielten Materialauswahl konnten alle Vorrausetzungen und vor allem die Lebensdauer-Spezifikation erfüllt werden. So ist der modifizierte Motor im fast täglichen Dauereinsatz das „Kraftpaket“ im System. Die Produktion von bürstenlosen Gleichstrommotoren für die Landwirtschaft ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen.


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