Maschinenkonzept verfeinert – Diplomarbeit von David Balzer

Extern · Forschung · Kooperation · Studium · TU Dresden · Unsortiert · Wissenschaft · 31. März 2025 · Ulrike Janssen ·
Schlagwörter: Agrarmaschinen, Ausbildung, Autonom, bodenschonende Feldbearbeitung, Designprozess, Diplomarbeit, Feldroboter, Feldrobotik, Landwirtschaft, Maschinenkonzept, Prototyp, Serienproduktion

Die Landwirtschaft unterliegt vielseitigen Herausforderungen, wie beispielsweise einem Drang zu steigender Produktivität, der Notwendigkeit einer Reduktion von negativen Umwelteinflüssen und der Anpassung an demografisch bedingte Fachkraftengpässe. Autonome Agrarmaschinen können hierbei einen relevanten Entwicklungsschritt bieten, indem sie hohe Schlagkraft bei geringem menschlichen Arbeitsaufwand erreichen und gleichzeitig den Boden dank reduzierter Fahrzeugmassen schützen.

Der von Eidam Landtechnik entwickelte Feldroboter innoMADE TK100 mit Methan-Verbrennerantrieb bietet eine innovative Perspektive für bodenschonende Feldbearbeitung. Der auf der Agritechnica 2023 vorgestellte Prototyp ermöglicht den gleichzeitigen Einsatz von drei verschiedenen Arbeitsgeräten und somit eine Bodenbearbeitung mit weniger Überfahrten als herkömmliche Schlepper. In seiner Diplomarbeit hat David Balzer das Maschinenkonzept des Prototypen verfeinert.

Ziel der Arbeit war, den Nutzwert der Maschine zu erhöhen, gleichzeitig aber den Herstellungsaufwand zu begrenzen und einer Serienproduktion näher zu kommen. Folgende Probleme der Maschine sollten gelöst werden:

• Bei kleinen Wenderadien tritt ein Kippmoment auf, welches die Stabilität der Maschine in Ausnahmefällen gefährdet.
• Zum Ankuppeln des mittleren Werkzeugs wird ein Gabelstapler oder ähnliches Gerät benötigt, was den Zeitaufwand bis zum tatsächlichen Einsatz der Maschine erhöht.
• Dazu kommt eine unergonomische Positionierung von Bedienelementen am Heck der Maschine.
• Eine StVZO-Konforme Beleuchtung ist für eine zukünftige Straßenzulassung notwendig.

In einem iterativen Designprozess wurden technische Anforderungen an die Maschine formuliert und der Aufbau des TK100 analysiert sowie überarbeitet. Aus vier Konzepten wurde anhand einer gewichteten Punktebewertung ein Favorit ausgewählt. Dieser nutzt ein neues Lenkkonzept mit je einem Knickgelenk an Vorder- und Hinterachse anstelle des bisher nur vorne eingesetzten Gelenks. In weiteren Iterationsschritten wurde die tragende Struktur der Maschine überarbeitet, sowie eine Verkleidung entworfen, welche an die bereits gestaltete Front der Maschine anknüpft. Die erzielte harmonische Gesamtwirkung wertet die Maschine optisch auf und integriert weitere Funktionen.

Das Ergebnis von Davids Diplomarbeit ist eine überarbeitete Version des TK100, welche einen wesentlichen Schritt in Richtung Serienproduktion darstellt. Sie verfügt über ein deutlich vereinfachtes Kuppelverfahren für Werkzeuge im Hundegang, optimiertes Lenkverhalten und bietet zusätzliche Funktionen wie Stauraum für Werkzeug oder Ersatzteile. Die tragende Struktur wurde erstmals am Prototyp mit einer FEM-Simulation überprüft, wodurch auch die Maschinensicherheit höher als bisher ausfällt. Obwohl die neue Maschine eine Verkleidung besitzt, sind insgesamt weniger Bauteile als zuvor notwendig, während sich die Maschinenmasse nur um etwa 100 kg erhöht. Der sogenannte TK100.2 ist eine außergewöhnlich vielseitige Plattform für schonende Bodenbearbeitung.