Agrotech Valley

Das LZH auf der Agritechnica

Laser Zentrum Hannover e. V.
mit dem Projekt
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Agrar 4.0: Ihre Herausforderung – Unsere Lösung. Für eine nachhaltige Landwirtschaft der Zukunft.

Als unabhängiges, gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das LZH widmet sich der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie und bietet mit seinen Anwendungen der Smarten Photonik individuelle und maßgeschneiderte Lösungen. Bei uns arbeiten Naturwissenschaftler:innen und Ingenieur:innen interdisziplinär daran, Licht für Innovation zu nutzen: Von der Entwicklung und Fertigung spezialisierter Lasersysteme bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, für die Agrarwirtschaft aber auch besispielsweise für die Medizintechnik oder den Leichtbau im Automobilsektor. Derzeit sind ca. 200 Mitarbeiter:innen am LZH beschäftigt. Das LZH erhält seine Grundfinanzierung vom Niedersächsischen Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Bauen und Digitalisierung.

 

Im Projekt „Niedersachsen ADDITIV“ unterstützen wir Unternehmen dabei, den 3D-Druck einzuführen, umzusetzen und weiterzuentwickeln.

Niedersachsen ADDITIV ist der Ansprechpartner für kleine und mittlere Unternehmen in Niedersachsen, die sich für den 3D-Druck interessieren. Unternehmen und Betriebe erhalten bei Niedersachsen ADDITIV Zugang zu Veranstaltungen, Branchentreffs und professionellen Weiterbildungen – vor Ort oder online. Mit dem Praxis-Check 3D-Druck begleitet das Projektteam Unternehmen, die Ideen zum 3D-Druck bei sich umsetzen möchten, mit fachlicher Expertise und technischem Knowhow. Sämtliche Angebote für Unternehmen sind dabei kostenfrei und herstellerunabhängig. Niedersachsen ADDITIV ist ein gemeinsames Projekt des LZH und des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH).

Das Exponat

Smarte Agrartechnik

An Lösungen für Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion forschen wir im Innovationsfeld Smarte Agrartechnik. Mit dem Laser lassen sich Unkrautmanagement, die Bekämpfung von Schädlingen und die Lebensmittelverarbeitung neu denken mit den Zielen, weniger Pflanzenschutzmittel einzusetzen, die Effizienz zu erhöhen und mehr Lebensmittelsicherheit zu erreichen. Dazu forschen wir an der Kombination von Bildgebung und maschinellem Lernen, um Pflanzen und Schädlinge präzise zu erkennen und gegebenenfalls unschädlich zu machen. Wir beschäftigen uns mit der Desinfektion und Markierung von Lebensmitteln und bringen den Mehrwert des Lasers in die Produktion und Individualisierung von Landmaschinen ein.

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. 


Die Insekten werden per LED-Leuchtfläche angelockt. (Foto: LZH)
LZH
Die LichtFalle kann selbständig durch Gewächshäuser manövrieren (Foto: LZH)
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.

 

Der Unkrautbehandlungs-Demonstrator (Foto: LZH).
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.