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Feldversuche des Instituts für Bau- und Landmaschinentechnik in Köln :

Summer Camp mit kühlen Köpfen

Anfang Mai war es für das 6. Semester der Bau- und Landmaschinentechnik an der Technischen Hochschule Köln wieder soweit: Raus aus Hörsaal und Seminarraum, ab auf den Acker – die Feldversuchstage.

Feldversuche des Instituts für Bau- und Landmaschinentechnik in Köln: Summer Camp mit kühlen Köpfen

Alle Versuche werden im Verlauf der Präsentation an den Geräten erläutert und die zu erwartenden Messgrößen durch die Theorie begründet abgeschätzt.

Heiß war es und staubig. Nicht immer ist der Mai so sommerlich. An diesen Tagen war es so, und das machte aus den Praxis-Versuchstagen des 6. Semesters der TH Köln ein konzentriertes Sommer-Camp. Wie in jedem Jahr war das Flurstück auf dem Betrieb Litz in Köln Höhenhaus bereits gut vorbereitet.

Wissend Schaffen

Der erste Tag ist noch von vorbereitenden Arbeiten auf dem Flurstück geprägt. Die Studierenden praktizieren laufend, schleppend, messend zwischen Zollstock und Laptop, kurbelnd, grabend, stechend die Wissenschaft. Unterschiedlichste Gerätschaften sind auf den jeweiligen Parzellen aufgebaut. Einige Spezialgeräte, wie der Penetrometer- oder der Laser-Prüfstand, fallen ins Auge. Mit Flatterband und Farbmarkierungen auf dem Boden sind einige Bereiche auf dem Feld gekennzeichnet. Dazwischen stehen Tische unter Party-Zelten, auf denen die Laptops summen oder Eimer, Stechzylinder, Luftpyknometer, Sonden und Zollstock auf den Einsatz warten. An dem einen Ende des Feldes zieht ein Traktor mit Pflug seine Furchen, am anderen der Traktor mit der Kreiselegge seine Bahnen. Dazwischen scheint ein Pisten-Bully einen Traktor via Seilwinde immer wieder auf seine Ursprungsposition zu ziehen.

Fragen über Fragen sind in Seminaren am PC, im Labor und der Technik-Halle abgearbeitet und jetzt stehen alle Geräte und Maschinen gut vorbereitet auf dem Feld. Die Studierenden hochmotiviert – die Praxis kann starten. Es ist heiß, staubig, gleißendes Sonnenlicht, unwilliger Boden – das sind etwas andere Arbeitsbedingungen als bisher.

Während die einen die Spur der vor dem Pflügen im Boden vergrabenen Sensoren verfolgen – weg können sie nicht sein, nur offensichtlich nicht dort, wo erwartet – ist der Laser auf dem Boden nicht zu finden, zeigt auf dem Bildschirm aber sehr obskure Ausschläge.

Nicht weniger spannend sind die Messungen des Penetrometer-Prüfstandes. 48-mal sticht die Sonde in den Boden. In der ersten Spur sind die Daten ganz plausibel, in der zweiten sieht das anders aus. Fragezeichen in den Gesichtern – woran liegt das? Immerhin haben zwei Teams Daten, das Team „Längs- und Querkräfte“ hat gerade keine. Die Irritatio- nen halten nicht lange an. Schnell ist geklärt, was warum geschehen ist. Das Sonnenlicht verfälscht die Laser-Messung, also verschwindet der Messstand unter einer soliden Zeltplane. Die unterschiedlichen Daten aus der Bodenverdichtung hängen mit den Terminen des Pflügens der Parzellen zusammen. Und die „Null-Daten“ – einige kleine Verbindungsstecker haben auf der Fahrt von der TH bis zum Feld einfach mal die Haltung verloren. Anders als die angehenden Techniker.

Hier ermitteln die Studierenden die maximale Zugkraft eines Schleppers bei variierenden Randbedingungen. Der Deutz als rollende Messstation und der Pisten-Bully sorgen für die Randbedingungen. Anhand der erfassten Daten erstellt das Team Zugkraft-Schlupf-Diagramme und ein Traktionsschaubild.

Hier ermitteln die Studierenden die maximale Zugkraft eines Schleppers bei variierenden Randbedingungen. Der Deutz als rollende Messstation und der Pisten-Bully sorgen für die Randbedingungen. Anhand der erfassten Daten erstellt das Team Zugkraft-Schlupf-Diagramme und ein Traktionsschaubild.

Am zweiten Tag läuft es planmäßig und routiniert. Die Projektgruppen stellen sehr souverän dem Auditorium aus dem 6. und dem 2. Semester in einer umfassenden Power-Point-Präsentation ihre Arbeits-Hypothesen vor, erläutern den Versuchsaufbau und die eingesetzte Technik. Die ersten Messdaten und Ursachen für die „Ausschläge“ diskutieren die Studierenden mit dem Auditorium. Allen Arbeitsgruppen ist spätestens jetzt klar: Laborbedingungen sind anders. Die Witterung ist zwar auf den ersten Blick optimal, trocken und warm. Aber die Sonne etwas zu stark, Staub kam in den Vorbereitungen nicht vor, und die Bodenstruktur variiert selbst auf dieser eher übersichtlichen Fläche. Nach der theoretischen Vorstellung folgt die praktische Vorführung. Alexander Humboldt hätte es gefreut zu sehen, mit welcher Konzentration sowohl die modernste Messelektronik als auch Zollstock und Schaufel zum Einsatz kommen.

Am dritten Tag werden weitere Messungen durchgeführt und Daten gesammelt, die in den folgenden Wochen ausgewertet, eingeordnet und interpretiert werden und letztendlich in die Semester-Abschluss-Arbeit einfließen.

Die Praxis im 6. Semester

Im sechsten Semester des Studiengangs Landtechnik dreht sich alles darum, Versuche zu entwickeln und durchzuführen. Inhaltlich geht es unter anderem um Dreh- und Zugleis- tung, Zugkraft-Schlupf und Rollwiderstand sowie die Verteilung der Längs- und Querkräfte. Diese praxisorientierte Vorbereitung und Umsetzung ist Teil der Fächer Landmaschinen 1, Precision Farming, Bodenkunde und landwirtschaftliche Produktionstechnik.

Gleich zu Beginn des Semesters werden Arbeitsgruppen gebildet, die anschließend die unterschiedlichen Aufgabenstellungen bearbeiten. In diesem Jahr haben sich die Studierenden sehr schnell selbst organisiert. In vorherigen Jahren entschied auch schon mal das Los oder das Alphabet.

Prof. Dr. Till Meinel (Mitte) verfolgt die Erläuterungen zur an der Kreiselegge angebrachten Messtechnik, um die Dreh- und Zugleistung mit und ohne Einsatz der Walze zu ermitteln.

Prof. Dr. Till Meinel (Mitte) verfolgt die Erläuterungen zur an der Kreiselegge angebrachten Messtechnik, um die Dreh- und Zugleistung mit und ohne Einsatz der Walze zu ermitteln.

Aktuell standen folgende Themen auf dem Plan:

1. Bestimmung des Leistungsbedarfs einer Kreiselegge. Ermittlung der Dreh- und Zugleistung mit und ohne Einsatz der Walze.

2. Bestimmung der Rückverfestigungswirkung der Walze. Verwendung des Penetrometer-Prüfstandes zur Ermittlung der Rückverfestigungswirkung der Kreiselegge.

3. Erstellung von Zugkraft-Schlupf-Diagrammen und eines Traktionsschaubildes anhand der gesammelten Daten. Verifizierung der dynamischen Raddurchmesser und Rollwiderstände.

4. Beschreibung und Analyse der Interaktion Reifen/Boden unter verschiedenen Parametern und deren Wirkung auf die Bodendichte, elastisch wie auch plastisch. Ableitung von allgemeingültigen Kriterien zur Vorhersage der Ergebnisse.

5. Ermittlung der Längs- und Querkräfte-Momente an den Schlepperrädern beim Pflügen (Messfelgen), Verifizierung über Einzelkräfte oder andere Messverfahren, Analyse der Randbedingungen als Einflussfaktoren auf das Zugkraftverhalten. Ermittlung der Messdaten mittels Radmessnaben. Untersuchung der Gorjatschkin-Gleichung anhand der ermittelten Messwerte.

6. Darstellung der dreidimensionalen Bewegung des Bodenbalkens beim Pflügen. Anforderungen an die Messtechnik und Vergleich verschiedener Sensoren.

7. Allgemeine Bestimmung der Bodenparameter: Scherkraft (Handgerät), Infiltration, Profilbeurteilung, Hand-Penetrologger, Stechzylinder (Porenvolumen), Feuchte, Dichte, Kompressionsfestigkeit, Scherfestigkeit.

Innerhalb der Arbeitsgruppen diskutieren die angehenden Ingenieure die Aufgabenstellung. „Gemessen werden kann alles – nur welche Schlüsse lassen sich daraus ziehen?“ Die Versuchsanordnung, die Installation der Messtechnik an den Maschinen, welche Technik soll eingesetzt werden, welche Messtechnik steht zur Verfügung? Welche neue Messtechnik könnte bisherige ergänzen? Wo sollte die Technik an den Maschinen angebracht werden, ohne die eigentliche Funktion zu beeinträchtigen? Wie sollten die eventuell notwendigen Halterungen zum Anbringen der Messtechnik beschaffen sein? Ist es notwendig in jedem Fall hochentwickelte elektronisch gesteuerte Technik einzusetzen oder kann man auch mit eher einfachen Geräten zu wissenschaftlich verwertbaren Daten gelangen.

Mit Lasertechnik versuchen die Studierenden die Bodenverdichtung und Bodenverdrängung zu ermitteln. Anhand der Daten lässt sich anschließend ein exaktes 3D-Modell erstellen.

Mit Lasertechnik versuchen die Studierenden die Bodenverdichtung und Bodenverdrängung zu ermitteln. Anhand der Daten lässt sich anschließend ein exaktes 3D-Modell erstellen.

Dieses ist nur ein kleiner Teil an Fragen, die sich die jeweiligen Teams erarbeiten. Nach dem praktischen Einsatz folgt die wissenschaftliche Auswertung und Aufbereitung. Die Studierenden entwerfen eigenständig einen Installationsplan, um die Messtechnik an den Maschinen und Geräten anzubringen. Notwendige Halterungen werden konstruiert und in der Werkstatt gebaut. Die Noten zu den Berichten und der Präsentation gehen zu 30 % in die Benotung des Faches Bodenkunde und landwirtschaftliche Produktionstechnik sowie Landmaschinentechnik 1 mit ein.

Wie in den Seminaren begleiten die Professoren Dr. Till Meinel, Dr. Heiner Wesche, Dr. Wolfgang Kath-Petersen und M.Eng. Friedrich Scholte-Reh auch die praktischen Vorbereitungen und letztendlich die Umsetzung der Theorie auf dem Feld.

Die starke Sonneneinstrahlung führt zur Irritation des Lasers. Mit einer Zeltplane wird der Messbereich über dem Laser abgedeckt.

Die starke Sonneneinstrahlung führt zur Irritation des Lasers. Mit einer Zeltplane wird der Messbereich über dem Laser abgedeckt.

Fazit

Die Feldversuchstage sind weit mehr als ein entspanntes Sommer-Camp, wie es auf den ersten Blick scheint. Für die Studierenden gehört das 6. Semester bereits zu den ersten Schritten in die ganz eigenständige fachliche Arbeit. Das macht es nicht nur für die Studenten selbst sehr spannend, sondern auch für die jüngeren Semester. Für Auszubildende im Landtechnikbereich wäre es ebenso eine interessante Veranstaltung, denn die noch ziemlich jungen Studenten haben durchweg einen sehr praktischen Zugang zur Wissenschaft. Mit praxisnahen Erläuterungen können sie die kompliziert scheinenden Geräte und sehr theoretisch klingenden Aufgabenstellungen auch weniger gut informierten Interessenten veranschaulichen.

Mit dem Penetrometer-Prüfstand ermitteln die Studierenden die Rückverfestigung der Kreiselegge in den Fahrspuren. 48-mal pro Messfeld fährt die Sonde in den Boden und misst den Widerstand.

Mit dem Penetrometer-Prüfstand ermitteln die Studierenden die Rückverfestigung der Kreiselegge in den Fahrspuren. 48-mal pro Messfeld fährt die Sonde in den Boden und misst den Widerstand.

Auf dem Feldversuchstag sind die Professoren eher als Ratgeber im Einsatz, wie hier Prof. Dr. Wolfgang Kath-Petersen (links).

Auf dem Feldversuchstag sind die Professoren eher als Ratgeber im Einsatz, wie hier Prof. Dr. Wolfgang Kath-Petersen (links).

Warum ein Studium in der Landtechnik?

Eric Hätzel (22) aus Moers:
Nach dem Abi ab nach Australien. Schon während der Schulzeit hat er bei einem Lohnunternehmen gejobt. Die Arbeitsmaschinen und Geräte, die Vielseitigkeit der Funktionen und das alles unter „eine Haube“ zu bringen hat ihn fasziniert und neugierig gemacht.

Lisa Rüttger (24) aus Haan, Kreis Mettmann:
Mit viel Begeisterung und Interesse an der Landwirtschaft absolvierte Lisa Rüttger die landwirtschaftliche Ausbildung im Acker- und Obstbau sowie auf einem Milchviehbetrieb. Während der
Ausbildung stellte sie fest, dass ihr eigentliches Interesse an der zum Einsatz kommenden
Technik liegt.

Chris Graunemeyer (24) aus Oldenbrok/Övelgönne nördlich von Oldenburg:
Schon als Jugendlicher erstand er seinen ersten Oldtimer-Traktor und restaurierte ihn selbst. Damit war die Richtung der zukünftigen Ausbildung schon vorgezeichnet. Nach der Ausbildung zum Industriemechaniker auf der Schiffs- und Yachtwerft Abeking & Rasmussen entschied er sich für ein Studium.

Daniel Biermann (24) aus Rietberg bei Gütersloh:
Schon während der Ausbildung zum Industriemechaniker bei Claas stand für ihn fest: mit Technik
zu arbeiten macht Spaß – noch mehr Spaß macht es, Technik weiter zu entwickeln. Auf der Suche nach einer optimalen Kombination aus Theorie und Praxis entdeckte er nach dem einjährigen Maschinenbau-Fachabitur den Studienverlaufsplan der TH Köln. Der hat ihn überzeugt.


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