Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik
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OrbiRoboTree

Roboter-basierte Handhabung in der Steck- und Setzlingsaufzucht zur Aufforstung

Der Wald ist in Deutschland und weltweit stark bedroht. Die Schäden lassen sich durch die derzeitige Aufforstung nicht ausreichend ausgleichen. In OrbiRoboTree werden daher innovative Ansätze zur Indoor-Kultivierung von Baumsetzlingen erforscht, um diese optimal auf die Freilandausbringung vorzubereiten. Mithilfe KI-gesteuerter Robotik können die Setzlinge flexibel gehandhabt, die Anlage automatisiert beladen und die Produktion effizient skaliert werden.

Automatisierte Setzlingsproduktion für die Wälder der Zukunft

OrbiPlant®-Kultivierungssystem
© Fraunhofer IME / Simon Vogel
OrbiPlant®-Kultivierungssystem
Erntehilferoboter
© Fraunhofer IPK / Larissa Klassen
Erntehilferoboter

Die steigende Nachfrage nach Baumsetzlingen zur Aufforstung überfordert die herkömmliche Setzlingsproduktion, die kostenintensiv, manuell sowie platz- und ressourcenaufwendig ist.

Das Vorhaben OrbiRoboTree adressiert diese Herausforderungen, indem das am Fraunhofer IME entwickelte OrbiPlant®-Kultivierungssystem durch flexible Robotik erweitert wird, um eine vollständige Automatisierung des Prozesses zu ermöglichen. 

Das Vertical-Farming-System fixiert die Pflanzen, richtet sie kontinuierlich neu aus und optimiert Beleuchtung und Nährstoffversorgung. Zudem reduziert die aeroponische Bewässerung den Verbrauch von Wasser, Dünger und Pestiziden. Ein Roboterarm kann verschiedene Stecklinge aufnehmen, sie vertikal in das OrbiPlant® einbringen und nach der Anzuchtphase die bewurzelten Setzlinge behutsam entnehmen und einer abschließenden Nachbehandlung zuführen.

Durch die vollautomatisierte Indoor-Aufzucht mit OrbiRoboTree sollen Setzlinge künftig unabhängig von Ort, Wetter und Jahreszeit produziert werden. Dies führt auch zu einer Reduzierung der Emissionen durch Transportwege. 

Beitrag zu den UN Sustainable Development Goals (SDG)

Das Projekt leistet einen Beitrag zu den UN-Nachhaltigkeitszielen. Es vereinfacht die Wiederherstellung von Waldökosystemen, reduziert den Wasserverbrauch (SDG 6) und fördert Industrie und Innovation (SDG 9). Darüber hinaus ermöglicht es eine nachhaltige Produktion von Baumsetzlingen (SDG 12) und beschleunigt Wiederaufforstungsmaßnahmen weltweit (SDG 13 und 15). 

OrbiRoboTree lässt sich zudem mit geringem Aufwand auf weitere Setzlinge übertragen, beispielsweise zur Bekämpfung von Wüstenbildung in mediterranen Gebieten. 

In ersten Feldversuchen im Wald soll das Anwuchsverhalten der Baumsetzlinge überprüft werden. Die Ergebnisse von OrbiRoboTree sollen gemeinsam mit dem Industriepartner wirtschaftlich skaliert werden. Zudem bietet sich der Transfer der flexiblen, robotischen Handhabungslösung für die Automatisierung weiterer Anwendungsfälle im vertikalen Indoor-Anbau an, beispielsweise in der Lebensmittelerzeugung. Die entwickelten Technologien sollen wissenschaftlich fundiert und öffentlichkeitswirksam dargestellt werden.

Leistungen des Fraunhofer IPK

KI-generiert

Als Verbundkoordinator leitet das Fraunhofer IPK das gesamte Konsortium und koordiniert die Tätigkeiten und Entwicklungen im Projekt. Darüber hinaus entwickelt das Fraunhofer IPK eine flexible Handhabung für unterschiedliche Steck- und Setzlinge, die aus einem Leichtbauroboter, einer KI-basierten Bilderkennungs- und Robotersteuerung sowie einem geeigneten Greifer besteht. Diese am Fraunhofer IPK entwickelten Module werden im Rahmen der Validierung in ein prototypisches Gesamtsystem integriert. Im Testbetrieb werden das Einbringen, das Entnehmen und die Nachbehandlung bewurzelter Baumsetzlinge an dem Kultivierungssystem mit dem Roboter getestet. Abschließend werden die Ergebnisse hinsichtlich ihrer wirtschaftlichen Verwertung und ihres Transfers geprüft und die wissenschaftlichen Ergebnisse werden veröffentlicht.