Der globale Klimawandel verändert die Atmosphäre, den Wasserhaushalt und die Lebensbedingungen unserer Vegetation. Daher ist die bodennahe Agrar- und Klimaforschung ein wichtiges Handlungsfeld für Wissenschaftler. Was tatsächlich passiert, messen sie mit Hilfe hochtechnisierter Anlagen. 3- und 7-Achsen-Portalroboter der Pfannenstiel ProProjekt GmbH leisten dabei einen wesentlichen Beitrag. Nach unserer Kenntnis sind wir weltweit die einzigen Anbieter dieser Art Maschinen, weshalb uns auch Forscher aus ganz Europa und Übersee kontaktieren.

Wie ein Portalroboter in der Forschung funktioniert

Auf zwei synchron angetriebenen Fahrschlitten bewegt sich ein querliegendes Joch, an dem eine oder mehrere Forschungsglocken befestigt sind. Diese fahren an einer Schiene über das Versuchsfeld und senken sich an vordefinierten Stellen zu Messungen ab.

Bei den Anlagen in Oberbayern untersuchen Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mit einem Grünland-Lysimeter, wie sich Kohlenstoffdioxid-, Methan- und Lachgaskonzentrationen in den Mutterböden verändern. Diese Werte sind wichtig für den Zweig der Klimaforschung, der sich mit den Emissionen in der Landwirtschaft auseinandersetzt.

Wie ein Portalroboter in der Forschung funktioniert Auf zwei synchron angetriebenen Fahrschlitten bewegt sich ein querliegendes Joch, an dem eine oder mehrere Forschungsglocken befestigt sind. Diese fahren an einer Schiene über das Versuchsfeld und senken sich an vordefinierten Stellen zu Messungen ab. Bei den Anlagen in Oberbayern untersuchen Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mit einem Grünland-Lysimeter, wie sich Kohlenstoffdioxid-, Methan- und Lachgaskonzentrationen in den Mutterböden verändern. Diese Werte sind wichtig für den Zweig der Klimaforschung, der sich mit den Emissionen in der Landwirtschaft auseinandersetzt.

Der 3-Achsen-Portalroboter mit Lysimeter unterstützt den KIT-Campus Alpin bei der Klimaforschung.

Ziel: Durchgängige, jederzeit reproduzierbare Bodenmessungen

Das war der Grund, aus dem sich der KIT-Campus Alpin in Garmisch-Partenkirchen 2010 an unser Team bei Pfannenstiel ProProjekt gewandt hat: der Wunsch, einen Portalroboter für automatisierte Messungen für die Klimaforschung einzusetzen.

Gemeinsam mit den Wissenschaftlern des KIT haben wir deshalb einen schienengeführten 3-Achsen-Portalroboter entwickelt. Mit ihm sind Messungen einfach, sicher, zuverlässig und exakt wiederholbar. Denn im Gegensatz zu herkömmlichen händischen Vorgehensweisen können automatisierte Messvorgänge jederzeit präzise reproduziert und die Messungen kontinuierlich rund um die Uhr durchgeführt werden.

Durch die filigrane Bauweise der Roboter aus Aluminium, Edelstahl, Kunststoff und Carbon werden Einflüsse durch Schattenwurf und Regenschatten auf die Messungen minimiert.

Die tatsächliche Datenerhebung findet in Messglocken statt, die auf Lysimeterzylinder abgesenkt werden. Am KIT-Campus Alpin nutzen die Forscher dazu eine Aluminium-Haube. Die darin untergebrachten Messgeräte mit der entsprechenden Sensorik hat die Universität selbst installiert.

Begeistert vom Konzept und den Messergebnissen des Portalkrans hat das KIT noch zwei weitere Anlagen bestellt, sodass nun mehrere Portalroboter der Pfannenstiel ProProjekt GmbH im Einsatz sind.

Sieben Achsen für zwei Hauben

Diese Erfolgsgeschichte aus Bayern hat schließlich auch das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) im brandenburgischen Müncheberg überzeugt. Seine Wissenschaftler kamen ebenfalls auf Pfannenstiel ProProjekt zu. Zusammen mit dem Institut haben wir, angelehnt an die KIT-Roboteranlagen, einen 7-Achsen-Portalroboter entwickelt, der zwei Messhauben gleichzeitig verwenden kann. Hier bestehen die Hauben aus UV-durchlässigem Kunststoffglas.

Seit 2019 arbeitet der 7-Achsen-Portalroboter beim ZALF im Regelbetrieb und misst dort die relevanten Gasemissionen von Nutzpflanzen im Wachstum.

7-Achsen-Portalroboter für die Klimaforschung beim Zalf

Seit 2019 arbeitet der 7-Achsen-Portalroboter beim ZALF im Regelbetrieb und misst dort die relevanten Treibhausgasemissionen.

Portalroboter von Pfannenstiel: Leistung eines hochspezialisierten Teams

Alle Portalroboter werden von uns individuell auf die Erfordernisse der Forscher und ihrer Vorhaben hin konstruiert und gebaut. Bei der Entwicklung und der Installation beziehen wir Sonneneinstrahlungs- und Regeneinfallsdaten mit ein, um Beeinträchtigungen der Messungen möglichst zu minimieren.

Pfannenstiel entwickelt und fertigt Portalroboter für die Klimaforschung

Durch die filigrane Bauweise der Roboter werden Einflüsse durch Schattenwurf und Regenschatten auf die Messungen minimiert.

Ausgestattet sind die Portalroboter mit modernster Steuerungs- und Regeltechnik. Eine von unserem Partner Attec Automation GmbH für uns entwickelte grafische Bedienoberfläche visualisiert den Betrieb und macht die Bedienung möglichst einfach und intuitiv. Mit Hilfe leicht adaptierbarer Messprogramme können die jeweiligen Koordinaten mühelos vorgegeben und wiederholt angefahren werden.

Die Portalroboter sind je nach Versuchsfeldgröße skalierbar.

Der Erfolg der Pfannenstiel ProProjekt GmbH beruht auf unserem hochspezialisierten Team aus Ingenieuren, Entwicklern, Konstrukteuren und Monteuren, das mittlerweile mehr als zehn Jahre Erfahrung in der Planung und Entwicklung von Mehrachs-Portalrobotern hat.

Mit Hilfe unserer Portalrobotik ist die Wissenschaft in der Lage, Langzeitmessungen durchzuführen und so einerseits das Wachstum von Nutzpflanzen für die Landwirtschaft genau zu erforschen und andererseits aussagekräftige Daten für die Klimaforschung zu sammeln.

Wir bei Pfannenstiel ProProjekt sind stolz, hierzu einen Beitrag leisten zu dürfen!