Biogene Wertschöpfung und Smart Farming

Fraunhofer EMFT

Schnelltest zur Früherkennung bienenfeindlicher Substanzen

Ein elektrochemischer Schnelltest auf Basis von Insektenzellen ermöglicht die Identifizierung „bienenfeindlicher“ Pestizide quantitativ, markierungsfrei und vollautomatisiert. Die auf den Elektroden eingefrorenen Insektenzellen können langfristig in großen Stückzahlen gelagert und unmittelbar vor Durchführung des Assays aufgetaut werden.

Auf der Agritechnica zeigt das Fraunhofer EMFT ein Tischgerät zur kompletten Analyse, einschließlich des Auftauens der Zellen und der Probenzugabe. Mit einer präzisen Mikropumpe wird die Pestizidlösung ohne Kreuzkontamination dosiert. Alle Einstellungen sind über einen Touchscreen intuitiv steuerbar.

Die Entwicklung trägt zum Erhalt der Artenvielfalt bei und ermöglicht Herstellern von Pflanzenschutzmitteln Anpassungen neuer Formulierungen bereits im Entwicklungsprozess.

Sensorik und Aktorik für Smart Farming

Insektenzellen als Sensoren für Umweltgifte

On Plant Sensorik zum Pflanzen-Monitoring

Bei der On Plant Sensorik werden leitfähige Strukturen direkt auf Pflanzenblätter aufgebracht. Durch bestimmte Strukturierung dienen sie als Sensorik für die Pflanzenvitalität sowie für das drahtlose Auslesen der erfassten Daten.

Mit dieser Methode lässt sich die Vitalität von Pflanzen effizient überwachen, insbesondere der Wasser- und Nährstoffgehalt. Zusätzlich ist im Pflanzentopf ein flexibler Sensorstreifen integriert, der Feuchte- und Temperaturdaten erfasst. Eine aktive mikrofluidische Extraktionseinheit, basierend auf einer piezoelektrischen Mikromembranpumpe, liefert Echtzeit-Bodendaten zu Stoffflüssen wie Stickstoff, Feuchtigkeit, pH-Wert und gelöstem Sauerstoff.

On-Plant Sensorik

Umweltmessstation: Innovative Technologie für Gewächshäuser

Die am Fraunhofer EMFT entwickelte Umweltmessstation kombiniert Gassensorik, Bodensensorik und spektrale Analysen, um frühzeitig Schädlingsbefall zu erkennen und optimale Wachstumsbedingungen für verschiedene Pflanzentypen zu schaffen. Mit Hilfe künstlicher Intelligenz können die gewonnenen Daten bereits in der Edge verdichtet und vorverarbeitet werden. Das reduziert die zu übertragende Datenmenge auf ein kompaktes Maß.

Die Integration moderner Sensortechnologien und drahtloser Kommunikationsnetzwerke in Gewächshäuser bietet enormes Potenzial für eine effiziente und ressourcenschonende Schädlingsbekämpfung sowie Umweltüberwachung.

Künstliche Intelligenz im Sensorknoten

Agritechnica 2025

Fraunhofer IGD

Wie sieht die Landwirtschaft der Zukunft aus? Beim Fraunhofer IGD wird sie datengestützt, nachhaltig und effizient – durch KI-gestützte Verfahren zur Pflanzenanalyse, 3D-Digitalisierung von Feldern und Früchten sowie präzise Ernteplanung. Auch Tierwohl und der Erhalt sensibler Ökosysteme wie Moore stehen im Fokus.
 

Biodiversitätserkennung im Grünland

Gezeigt wird die grafische Pflanzenbestimmung im Grünland über ein Dashboard zur Visualisierung und zum Management der Ergebnisse. Dies ist vor allem für Landwirt:innen und Dienstleister:innen gedacht, die die Ergebnisse sichten und nutzen werden. Als Anschauungs- und Informationsmaterial dient eine Drohne (DJI M350) mit RGB- und Multispektralkamera für die Bilddatenerhebung im Grünland und auf dem Acker.

Drohnen und KI für eine nachhaltige Grünlandwirtschaft

Krankheitserkennung bei Erdbeeren

Ein Dashboard visualisiert die grafische Erkennung biotischer Stressfaktoren – Mehltau und Raupenfraß – im Erdbeeranbau unter Folientunnelbedingungen. Die Ausbreitung des Befalls wird in Karten und Hotspots dargestellt und ermöglicht dadurch eine gezielte Behandlung sowie schnelle Entscheidungsunterstützung.

Krankheits- und Stresserkennung in Erdbeeren mittels Computer Vision 

Bewertung von Ökosystemleistungen in Mooren

Präsentiert wird ein Dashboard zur KI-basierten Bewertung von Mooren in Bezug auf Hydrologie, Biodiversität, Vegetation und Treibhausgase. Ergänzend dazu wird eine App zur Vegetationskartierung von Mooren vorgestellt, die eine Echzeitauswertung des Global Warming Potentials (GWP) mittels GEST-Methode ermöglicht.

Moor-Wiedervernässung

Monitoring of Tillage Device Results (MOTDR)

Ziel des Projekts MOTDR ist die Entwicklung eines KI-gestützten Überwachungssystems zur automatisierten Analyse und Bewertung der Arbeitsqualität bei der Bodenbearbeitung. Ein Modell eines Grubbers (ca. 50 x 50 cm) mit integrierter Kamera- und Beschleunigungssensorik wird präsentiert. Auf einem Tablet werden Videos der Datenerhebung sowie die Auswertung gezeigt.
 

Smart Farming im Überblick

Über Videos wird die Entwicklung von KI-Lösungen für die Landwirtschaft dargestellt, die Arbeiten auf dem Feld und Programmierungen am Computer miteinander verbindet. In einem 3D-Modell werden die Aktivitäten des Fraunhofer IGD im Bereich Smart Farming visualisiert.

Smart Farming

Agritechnica 2025

Fraunhofer IGP

Das Fraunhofer IGP demonstriert (auf der Agritechnica) zwei zukunftsweisende Technologien für eine ressourcenschonende Landwirtschaft. Im Fokus steht eine Plasmaanlage, die Stickstoff direkt aus der Umgebungsluft im Wasser bindet und dadurch Nitratverbindungen erzeugt. Dieses Verfahren soll es Landwirt:innen zukünftig ermöglichen ihr eigenes Düngemittel flexibel und direkt vor Ort herzustellen – lediglich mit Wasser und Strom als Ausgangsstoffe. Dies eröffnet neue Wege für eine nachhaltige und unabhängige Nährstoffversorgung in der Landwirtschaft. 

Ein weiterer Schwerpunkt ist das Verfahren des thermischen Spritzens. Durch diese spezielle Beschichtungstechnologie werden komplexe Bauteile landwirtschaftlicher Maschinen deutlich widerstandsfähiger gegen Verschleiß, wobei gezielt kritische und toxische Werkstoffe vermieden werden. Das verlängert die Lebensdauer der Komponenten, reduziert Stillstandzeiten und ermöglicht eine verlässliche und nachhaltige Planung von Wartungsintervallen.
 

Agritechnica 2025

Fraunhofer IIS

Technologiezentrum Phänotypisierung am Standort Merkendorf

Am Technologiezentrum Phänotypisierung legen wir den Schwerpunkt speziell auf die Entwicklung und Erprobung von Technologien, die für die Phänotypisierung von Pflanzen und somit für die objektive Bewertung besonderer Pflanzenmerkmale und die Qualitätskontrolle eingesetzt werden können. Das Highlight des Standorts ist ein »Controlled Environment System«, mit dem das Wachstum von bis zu 400 Pflanzen unter definierten Umgebungsbedingungen mittels unterschiedlicher Sensorik beobachtet werden kann. Einzigartig ist die Kombination von oberirdischer Bildgebung mittels 3D RGB Sensorik und die unterirdische Wurzelsegmentierung mittels 3D-Computertomographie. Am Technologiezentrum bilden wir mit unserer Forschungsarbeit an non-invasiven Sensorsystemen die gesamte Wertschöpfungskette ab: Vom Saatgut über die Keimlingsanalytik, die Pflanzen Phänotypisierung, den Feldaufgang bis hin zur Ernte.

DeBiFiX: Zuverlässige Ertragsprognose mithilfe von Röntgentechnik

Mithilfe des autonomen Feldroboters DeBiFiX (Determination of Biomass on the Field with X-ray) ist es möglich, detaillierte Biomassebestimmungen auf dem Feld von wachsenden Pflanzen zu treffen. Mit Röntgentechnik werden optisch unzugängliche Früchte wie Kichererbsen-Hülsen, Rapsschoten oder Weizenähren vollständig erfasst und digital ausgewertet. Dank des zerstörungsfreien Verfahrens ist dies wiederholt möglich und liefert so ein dynamisches Bild der Ertragsentwicklung während der Vegetationsperiode. Die Technologie kann mit weiteren kognitiven Sensorsystemen wie RGB, Hyperspektral, Laserlichtschnitt beliebig erweitert werden. Züchterische Fragestellungen wie die frühe Selektion von ertragreichen und stressresistenten Sorten können somit deutlich schneller, präziser und effizienter als bisher adressiert werden.

Flexible Drohnen-Sensorplattform für die Feldphänotypisierung

Die Phänotypisierung von Pflanzen auf dem Feld, der Plantage oder in ihrer natürlichen Umgebung ist eine entscheidende Ergänzung zu Experimenten im Gewächshaus oder unter komplett kontrollierten Umgebungsbedingungen. Die von uns entwickelte flexible Drohnen-Sensorplattform ermöglicht eine Erfassung von bodenseitig eingeschränkt erreichbaren land- und forstwirtschaftlichen Anlagen aus der Luft. Durch die Optimierung des Flugpfades speziell für den Anwendungszweck, lässt sich eine möglichst vollständige und detailreiche Erfassung einzelner Pflanzen realisieren. Die Drohne bietet eine Schnittstelle, um verschiedene Sensoren oder auch Sensorkombinationen zu integrieren (RGB, Multispektral, LIDAR, etc.).

CTPortable 2.0

Die CTportable 2.0 wurde speziell für die Qualitätsanalyse von Saatgut und Keimlingsproben entwickelt und ermöglicht gleichzeitig eine kosteneffiziente und kompakte Einrichtung, die jederzeit mit einem Automationssystem erweiterbar ist.  Das mobile CT-Gerät beinhaltet neben einer leistungsstarken Röntgenquelle und einem schnellen Detektor ein Manipulationssystem mit Hubachse und präziser Drehvorrichtung. Die Konfiguration ermöglicht es, Samen hinsichtlich Ihrer Größe zu analyiseren, die Segmentierung einzelner Samen sowie eine detailliertere Analyse von (virtuellen) inneren Schichten innerhalb eines einzelnen Samens. Mit der vorhandenen Algorithmik für die Keimlingsanalyse können 1000-Korngewicht, Triebkraft und Keimfähigkeit bestimmt werden. CTportable ist ein ideales Werkzeug für die selektive Pflanzenzucht.

Plant2Trait: Innovative Lösungen für den Klimawandel

Die Züchtung neuer, auf regional veränderte Umweltbedingungen angepasster Sorten ist ein Schlüssel für die Sicherstellung der weltweiten Ernährungssicherheit. Für einen schnellen Züchtungserfolg ist neben der genauen Kenntnis des Genotyps auch die objektive Charakterisierung des Phänotyps einzelner Individuen einer Kultur entscheidend. Unsere multispektrale Plant2Trait-Technologie ermöglicht es, auch komplexe Pflanzenarchitekturen vollständig und detailliert zu erfassen und mit Hilfe von KI-gestützten Algorithmen automatisch phänotypische Merkmale abzuleiten. Durch Nutzung der vollen 3D-Information können, im Gegensatz zur konventionellen 2D-Bildauswertung, wichtige Merkmale, wie z.B. Blattflächen, Krümmungen, Blattstielwinkel sowie der lokale Vitalitätszustand korrekt bestimmt und für die weitere Auswertung zur Verfügung gestellt werden.

Agritechnica 2025

Fraunhofer IOSB

Fruchtscanner: KI-gestützte Qualitätsprüfung mit Hyperspektral Imaging

Besucher erleben live, wie ganze Kisten mit Obst oder Gemüse in Sekunden zerstörungsfrei auf Qualität geprüft werden können, ohne Aufschneiden oder Probenentnahme. Dank moderner Hyperspektral-Technologie (HSI) werden sowohl äußere Merkmale (z. B. Defekte, Beschädigungen) als auch innere Qualitätsparameter (z. B. Zuckergehalt) objektiv und automatisiert erfasst. KI-gestützte Software bereitet die komplexen Sensordaten praxistauglich auf und liefert Ergebnisse in Echtzeit.

Besonderheiten:

• Zerstörungsfreie Qualitätsbewertung direkt in der Kiste
• Kombination äußerer und innerer Qualitätsmerkmale
• Echtzeit-Analyse großer Produktmengen für Wareneingang und Verarbeitung
• Früherkennung von Qualitätsmängeln zur Reduzierung von Lebensmittelverlusten
• Flexible Schnittstellen ermöglichen den Einbau in bestehende Anlagen und Logistikketten
  
  

Flexible NIR-Sensorik zur Qualitätsanalyse von Agrarprodukten

Der mobile NIR-Sensor ermöglicht eine schnelle und zerstörungsfreie Qualitätsanalyse direkt im Feld oder im Betrieb. Als Demonstrator wird ein Reifesensor für Weintrauben präsentiert, mit dem Zuckergehalt und Säure in wenigen Sekunden bestimmt werden können. Die Messergebnisse lassen sich standortgenau dokumentieren und flexibel in digitale Systeme wie Farm-Management-Plattformen oder Erntemaschinen integrieren.

Besonderheiten:

• Schnelle Qualitätsbestimmung in wenigen Sekunden
• Zerstörungsfreie Messung direkt vor Ort
• Flexible Schnittstellen ermöglichen den Einbau in bestehende Anlagen und Abläufe.
• Durchgängige Lösung von Sensor bis Auswertung und Systementwicklung
• Digitale Dokumentation für Planung, Rückverfolgbarkeit und Sortierentscheidungen
   

Agritechnica 2025

Fraunhofer IVV

Recycling von Agrar-Stretchfolien durch Lösemittel-basierten Recycling-Technologien

Agrarfolien werden in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. Man unterscheidet Silo- und Stretchfolie, Spargelfolie, Mulchfolie, Pressgarne und Ballennetze. Silo- und Stretchfolien sind die beiden größten Fraktionen. Agrarfolien werden heute im Idealfall von bestimmten Organisationen, z.B. »Erde« gesammelt und einem Recycling zugeführt. Das Recycling von Agrarfolien erfolgt im Normalfall in zwei Schritten: Sammlung und mechanische Verarbeitung. Zunächst müssen die Folien gesammelt und gereinigt werden. Verunreinigungen können teilweise bis zu 80 % des Gesamtgewichts ausmachen. Anschließend werden sie mechanisch recycelt. Dabei werden lediglich Silofolien heute bereits mit einem Anteil von bis zu 95 % aus Regranulat hergestellt. Aufgrund der hohen mechanischen Anforderungen werden Stretchfolien hingegen weiterhin nur mit Neuware produziert. Mit unserem Recyclingverfahren ist es möglich alle Arten von Agrarfolie (auch unabhängig der Verschmutzung) vergleichbar zu Neuware als Rezyklate herzustellen. 

Paludibasierte Verpackungslösungen - Alternative, regionale Rohstoffquelle 

Für die land- oder forstwirtschaftliche Nutzung wiedervernässter Moorflächen (Paludikultur) werden Pflanzenarten eingesetzt, die einen hohen Wasserstand gut vertragen, wie beispielsweise Schilf, Rohrkolben oder Rohrglanzgras. Vor allem deren deutlich niedrigerer Ligningehalt im Vergleich zu Holz sowie die Tatsache, dass Lignin aus nicht verholzenden Pflanzen leichter auszulösen ist, machen diese Pflanzen attraktiv für die Herstellung von Zellstoff. Denn so können für die Aufbereitung der Rohstoffe Aufschlussverfahren genutzt werden, die deutlich weniger Energie benötigen als bei der Papierherstellung aus Holz. Ein geringerer Ligningehalt sorgt zudem dafür, dass sich ein stabileres Fasernetzwerk ausbilden kann. Darüber hinaus verfügt Zellstoff aus diesen Pflanzenfasern potentiell über bessere mechanische Eigenschaften als Zellstoff aus anderen Strohzellstoffen, wie z. B. Mais oder Bambus.

Zur Analyse des Potentials von Paludikulturen für den Einsatz in Verpackungsanwendung erfolgt anhand von Verpackungsdemonstratoren. Diese werden mittels Faserguss (Rough fibre, Thick Wall und Thin Wall) und dem Tiefziehen hergestellt. Bisherige Ergebnisse zeigen, dass entsprechende Ganzstoffe sehr gut mittels Faserguss zu Verpackungen verarbeitet werden können und diese höhere Festigkeitseigenschaften aufweisen als vergleichbare, marktverfügbare Verpackungen. 

Agritechnica 2025

Fraunhofer IWU

Sensorierte Bodenbearbeitungswerkzeuge für autonome Feldrobotik

Für die Zukunft der autonomen Landwirtschaft bedarf es der Erfassung der Situation auf dem Feld und der Selbstwahrnehmung der agierenden Geräte. Mit dem Fokus auf Bodenbearbeitungswerkzeuge entwickelt das IWU robuste Sensorik, die Belastungen und Verschleißzustände von Scharen und Scheibeneggen geeignet erfasst.

Es wird ein interaktiver Demonstrator mit sensorierten Scheibeneggen präsentiert. Mit den Messmanschetten werden die Belastungen während der Bodenbearbeitung in Zug- und Querrichtung separat erfasst und live dargestellt. In Kombination mit Daten von Drehsensoren können so Rückschlüsse bzgl. der Bodenbearbeitung und den Verschleißzustand der Eggenscheiben gezogen werden.

Agritechnica 2025