Der Landmaschinenhersteller Claas arbeitet im Rahmen des Projekts mit der Universität Bielefeld, dem Fraunhofer IOSB-INA und der Technischen Hochschule OWL zusammen. Das Team untersucht, wie sich Erntemaschinen elektronisch so vorbereiten lassen, dass Refurbishing – also die Wiederaufbereitung und funktionale Aufwertung von Bestandsmaschinen – technisch erleichtert werden kann. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können später auch anderen Unternehmen aus dem Netzwerk als Orientierung dienen. Denn viele Maschinen- und Anlagenbauer kennen ähnliche Fragen: Die Grundmaschine ist auf eine lange Nutzung ausgelegt, elektronische Komponenten und digitale Funktionen müssen aber regelmäßig erneuert oder erweitert werden. Das Projekt geht am Beispiel Mähdrescher der Frage nach, wie sich Elektronik über mehrere Maschinengenerationen hinweg mitdenken lässt.
Wie arbeitet ein Mähdrescher?
Um den Ansatz von Claas im Projekt GoProZero einzuordnen, hilft ein Blick auf den Ernteprozess. Die Aufgabe eines Mähdreschers besteht darin, Getreide von Halmen und Pflanzenresten zu trennen und das Korn sauber zu gewinnen. Zunächst schneidet das Schneidwerk die Pflanzen ab und fördert sie in das Innere der Maschine. Im Dreschaggregat (1) werden die Körner zunächst ausgedroschen und im Abscheideaggregat (2) und in der Reinigung (3) mithilfe von Sieben und Luftströmungen von den restlichen Pflanzenbestandteilen wie etwa unterschiedlichen langen Strohresten und Spelzen entmischt. Das gereinigte – also von allen Pflanzenbestandteilen befreite – Korn wird im Korntank (4) gespeichert. Die restlichen kleinen Pflanzenbestandteile wie Spelzen werden auf das Feld zurückgegeben (5). Die langen Strohreste werden mit einem am Heck des Mähdreschers integrierten Strohhäcksler (6) zerkleinert und anschließend auf dem Feld verteilt (7).
Zwischen kleinster und größter Baureihe des Landmaschinenherstellers liegen große Unterschiede in Größe und Leistung. Die grundlegenden Prozessschritte ähneln sich jedoch in allen Baureihen. Diese Gemeinsamkeit möchte Claas nutzen: Wenn die Prozesse vergleichbar sind, stellt sich die Frage, ob sich elektronische Lösungen, Sensorkonzepte und Datenmodelle über verschiedene Baureihen und Generationen hinweg nutzen lassen.
Elektronik über den Lebenszyklus mitdenken
Alle Baugruppen werden laufend weiterentwickelt. Das betrifft mechanische Komponenten ebenso wie Sensortechnik und Assistenzsysteme zur Prozessüberwachung und Optimierung. Neue Funktionen müssen sich im weltweiten Einsatz bewähren, bevor sie in die Serie einfließen. „Wir möchten besser verstehen, unter welchen Voraussetzungen sich Elektronik über viele Jahre erweitern oder ersetzen lässt, ohne bei jeder Maschine bei null anzufangen. Das Projekt soll uns dafür wichtige Daten und Denkanstöße liefern“, sagt Marvin Barther, Advanced Development Process Automation bei Claas.
Refurbishing als Baustein der Kreislaufwirtschaft
Refurbishing spielt im Kontext der Kreislaufwirtschaft eine zentrale Rolle. Statt Maschinen früh auszutauschen, werden sie technisch überarbeitet, mit neuen Komponenten versehen und so für weitere Nutzungsphasen fit gemacht. Dazu gehören Maßnahmen wie die Erneuerung von Verschleißteilen, die Modernisierung der Elektronik oder softwareseitige Funktionsupgrades. Das Konzept der Kreislaufwirtschaft berücksichtigt verschiedene sogenannte R-Strategien. Dazu zählen z.B. Reparatur, Wiederverwendung, Refurbishment, Remanufacturing und Recycling. Alle Ansätze verfolgen das Ziel, Produkte möglichst lange im Einsatz zu halten und Materialkreisläufe zu schließen. GoProZero untersucht, welche Beiträge Elektronik und digitale Funktionen zu dieser Logik leisten können. Wenn Sensorik, Steuerungen und Software modularer aufgebaut sind, lässt sich die Funktionalität bestehender Maschinen grundsätzlich leichter erweitern. Das unterstützt sowohl die Ressourcenschonung als auch wirtschaftliche Aspekte wie Restwerte und Planungssicherheit.
Wie das Team vorgeht
Das Projektteam betrachtet zunächst ausgewählte Prozessaggregate im Mähdrescher. Hierfür sollen mehrere Maschinen mit unterschiedlichen Bautypen eines Aggregats ausgestattet werden. „In realen Ernten werden die Daten unserer elektronischen Systeme, insbesondere der Sensoren zur Prozessüberwachung, aufgezeichnet. In Kooperation mit den Instituten wollen wir dann auf Grundlage verschiedener Methoden die Übertragbarkeit der Bautypen untereinander und anschließend auch aggregatübergreifend untersuchen. In diesem Sommer konnten wir hierfür im Rahmen der Getreideernte erfolgreich die ersten Daten aufzeichnen. Parallel konnten wir die ersten Methoden aufarbeiten, um geeignete Modelle aufzustellen“, sagt Barther.
Auf dieser Datengrundlage untersuchen die Forschungspartner, wie gut sich verschiedene Aggregatvarianten miteinander vergleichen lassen. Im nächsten Schritt geht es darum, Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Baugruppen zu verstehen. Ziel ist es, Muster zu erkennen, etwa welche Sensoren welche Informationen unter welchen Bedingungen liefern und mit welcher Übertragbarkeit auf andere Maschinenvarianten. Die weiteren Arbeiten sind als iterative Schleifen angelegt: Daten analysieren, Modelle anpassen, Ergebnisse mit der Praxis rückkoppeln und daraus die nächsten Entwicklungsschritte ableiten.
Nutzen für andere Unternehmen
Für Claas bietet das Projekt die Chance, Erfahrungen zu sammeln, wie sich Elektronik so gestalten lässt, dass spätere Modernisierungen realistischer werden. Für andere Unternehmen im It’s OWL-Netzwerk kann dabei deutlich werden, welche Prinzipien sich grundsätzlich übertragen lassen – etwa beim Umgang mit Schnittstellen, beim Einsatz von Sensordaten oder bei der Verbindung von Feldversuchen mit digitalen Auswertungen. „Wir erwarten nicht, dass jede Maschine plötzlich komplett umrüstbar wird. Aber wir möchten lernen, wo schon kleine Entscheidungen in der Entwicklung später Spielraum für Modernisierung schaffen. Diese Lernkurve ist für uns mindestens so wichtig wie einzelne technische Ergebnisse“, sagt Barther.
