Low-Cost-Automation Automatisierte „Wurmpflege“ im Selbstbau

Autor Stefanie Michel

Um als Anbieter von Regenwürmern wettbewerbsfähig zu bleiben, hat Superwurm nach und nach komplette Prozesse automatisiert – mit Roboter und FTS im Eigenbau. Wirtschaftlich war das nur möglich mit günstigen, aber zuverlässigen Komponenten beispielsweise von Igus.

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Einfach und günstig automatisieren: In seinen unterschiedlichen Konstruktionen setzt Martin Langhoff unter anderem auf Linearführungen und Energieketten von Igus.
Einfach und günstig automatisieren: In seinen unterschiedlichen Konstruktionen setzt Martin Langhoff unter anderem auf Linearführungen und Energieketten von Igus.
(Bild: Stefanie Michel)
  • Das Züchten und Verkaufen von Regenwürmern braucht Zeit und kann teuer werden. Die günstigere Konkurrenz aus dem Ausland und der Fachkräftemangel machen Automatisierung nötig.
  • Kleine Betriebe wie „Superwurm“ müssen auf die Kosten achten, doch es gibt langlebige Komponenten für einen vergleichsweise geringen Invest.
  • Im Selbstbau konnte der Fütterungs- und Bewässerungsprozess vollständig automatisiert werden. Dafür kommen nun ein fahrerloses Transportsystem (FTS), zwei Roboter mit intelligenten Greifern und ein Förderband zum Einsatz.

Es ist ein ungewöhnlicher Ort, an dem es um Automatisierung geht: eine Wurmfarm. So exotisch das auch klingt, es hat einen nachvollziehbaren Grund, denn auch eine Wurmfarm muss wettbewerbsfähig produzieren. Eine Herausforderung für die Automatisierungskomponenten ist zudem das Umfeld aus Erde, Feuchtigkeit und Regenwürmern.

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Der Regenwurm an sich erregt bei wenigen Menschen Aufmerksamkeit – Angler und Gartenenthusiasten ausgenommen. Einer, der sich jedoch tagtäglich um diese Tierchen kümmert, ist Martin Langhoff, Besitzer von Deutschlands größter Wurmfarm namens „Superwurm“. Was nach großem, industriellen Maßstab klingt, erweist sich in der Realität als kleines Familienunternehmen in drei großen Hallen. Hier züchtet Familie Langhoff die Regenwurmart Dendrobena, die auch roter Riesenwurm genannt wird. Zu den Kunden gehören neben Anglern und Hobbygärtnern auch Landwirte und Jäger, denn die Würmer dienen als Futter oder als natürlicher Düngerproduzent.

Automatisierung als Schlüssel, um konkurrenzfähig zu sein

Vor 20 Jahren begann sich Martin Langhoff erstmals mit der Zucht solcher Würmer zu beschäftigen und stellte fest, dass sich im Ausland bereits ein Markt dafür entwickelt hatte. Warum also nicht auch in Deutschland? So dauerte es nicht lange, bis er aus der Garage heraus Würmer verkaufte – und zwar nicht wie in Anglergeschäften pro Stück, sondern kiloweise. Schnell wuchs die Nachfrage, zu Hause war kein Platz mehr für die zahlreichen Kisten. So entstand 2003 die erste Halle, ein Jahr später schon die zweite. Doch inzwischen musste er sich mit der Konkurrenz im Ausland messen – das Internet machte es ihnen immer leichter und die billigere Konkurrenz, beispielsweise aus Polen, machten es Langhoff immer schwerer. Aufgrund des höheren Lohnniveaus in Deutschland stand für ihn fest: Sein Unternehmen kann nur durch immer mehr Automatisierung wettbewerbsfähig bleiben.

Martin Langhoff selbst hat einige Jahre als Softwareentwickler gearbeitet und ist ein wahrer Bastler. So begann er vor etwa 10 Jahren, eigene Maschinen zu entwickeln, die seine Wurmzucht effektiver machen. Einfach ist dieser Weg nicht. „Automatisierung ist schon teuer“, weiß Langhoff aus Erfahrung. „Deshalb muss man schauen, wo man für einen guten Preis die Teile findet, die man braucht.“ Viele Komponenten, wie Linearführungen, Kunststoff-Gleitlager oder Kabelführungen, fand er bei Igus, weitere unter anderem bei Sick, Beckhoff oder Wittenstein. Inzwischen übernehmen selbst konstruierte Maschinen Arbeitsschritte, die bislang sehr zeitaufwendig waren.

Erste Maschine seit zehn Jahren ohne Wartung im Einsatz

Die Würmer, die in hellen Kunststoffkisten herangezüchtet werden, müssen wöchentlich gefüttert und bewässert werden. Um diesen Prozess nach und nach zu automatisieren, war Langhoff auf der Suche nach Bauteilen für seine erste selbst gebaute Maschine. Sie musste trotz Schmutz, Erde und Feuchtigkeit zuverlässig arbeiten, weil sie auf 24 Stunden Dauerbetrieb ausgelegt wurde. Außerdem sollte sie keine Schmierung benötigen, damit Würmer und Erde unbeschadet bleiben. Damit waren Igus-Komponenten prädestiniert für diese Aufgabe. Mittlerweile sind die Drylin-R-Quattroschlitten mit Kunststofflagern, die auf zwei parallelen Wellen gleiten, und die E-Ketten seit zehn Jahren im Dauereinsatz und die Maschine läuft seitdem ohne Wartung, ohne Reinigung. Diese Fütterungs- und Bewässerungsmaschine platziert nun also mit einem Druckluftgreifer die Kunststoff-Container an die Stationen, wo die Wurmerde mit Futter bestreut und mit Wasser besprüht wird.

Besonders bei dieser Maschine gelangen Erde und Feuchtigkeit an die Lagerstellen. Da die Gleitelemente der Linearführungen aus Kunststoff mit inkorporierten Festschmierstoffen bestehen und somit keine zusätzliche Schmierung benötigen, gelangt kein Schmiermittel in die Erde oder zu den Würmern. Ein weiterer Vorteil der selbstschmierenden Gleitelemente ist, dass Schmutz nicht an Fett oder Öl anhaften kann. Sie können selbst bei Sand und Staub eingesetzt werden, da Fremdkörper durch die Kontaktfläche zwischen Kunststoffgleitelement und Welle einfach aus der Laufbahn gefördert werden, ähnlich einem Schneeschieber.

Mannlose Fütterung und Bewässerung

Um den Fütterungs- und Bewässerungsprozess vollständig zu automatisieren, entwickelte Langhoff nun zwei Roboter, ein Förderband sowie ein fahrerloses Transportsystem (FTS), sodass keine Arbeitskraft mehr die monotonen Arbeitsschritte übernehmen muss. „Mit der neuen Anlage kann die Fütterung und Bewässerung rund um die Uhr durchgeführt werden, selbst bei Personalausfall. Zudem werden Fehler auf ein absolutes Minimum reduziert“, erklärt Langhoff. Dafür holt das FTS die Rollwägen mit den gefüllten Containern stapelweise vom Lager zur neuen Fütterungs- und Bewässerungsanlage. Dort entlädt ein Roboter das FTS, indem angepasste Greifer die Container fassen, und auf ein Förderband abstellen. Dieses bewegt die Wurmkisten nun automatisch durch die Fütterung und Bewässerung. Am Ende des Prozesses packt der zweite Roboter die Container vom Förderband und stapelt sie wieder auf den Rollwagen, den das FTS zurück ins Lager fährt.

Im FTS sind zwei parallel synchron angetriebene Drylin-ZLW-Zahnriemenachsen inklusive Portalmittenantrieb verbaut, welche die Containerstapel auf einem Rollwagen in das Transportfahrzeug ziehen. Dafür waren Zahnriemenachsen mit Schrittmotoren notwendig, die die 120 kg schweren Container ziehen können. Danach schließt sich eine motorisch betriebene Schranke, um den Transport zu sichern. Nur dadurch sind eine CE-Kennzeichnung und eine Zulassung für die Nutzung im Betrieb möglich. Dieses Komplettsystem ist besonders leicht, erfordert für den Betrieb nur eine geringe Leistung und ist stoß- und schmutzunempfindlich. Für die Bewegung der Zahnriemenachsen werden die Leitungen zum Schutz in einer Energiekette geführt.

Sobald das FTS die „Parkposition“ an der Fütterungs- und Bewässerungsanlage erreicht, wird der intelligente Greifer des Roboters aktiv. Er erkennt und korrigiert die Position der Container und hebt diese erst an, wenn ein sicherer Griff garantiert ist. „Dafür brauchten wir kostengünstige, kompakte und leichte Bauteile“, erklärt Langhoff. Zum Auf- und Zufahren des Greifers werden deshalb Wellen in Igubal-ESTM-Stehlagern gelagert. Sie halten aufgrund der speziellen Tribopolymere hohen radialen Belastungen stand. Für die Bewegung des Roboters förderlich sind außerdem ihr schwingungsdämpfendes Material und das geringe Gewicht. Am Roboter kommen zudem Energieketten sowie Schrittmotoren mit Getriebe zum Einsatz, damit der Greifer die Container auf das Fließband setzen kann.

Sollte der Akku des FTS leer sein, fährt das Fahrzeug selbstständig zur Ladestation und ist nach 30 Minuten wieder einsatzbereit. Nach der Optimierungsphase plant der Familienbetrieb, ein zweites, baugleiches FTS einzusetzen, um den Prozess zusätzlich zu beschleunigen.

Bohrportal macht Bearbeitung von Eimern günstiger

Um die Würmer aufbewahren zu können, bietet Superwurm einen speziellen Eimer an. Bislang mussten in jeden Eimer große Belüftungslöcher gebohrt werden, die mit maßgefertigten Kunststoffsieben verklebt wurden. Das Bearbeiten der Eimer und Einkleben der Siebe kostete die Langhoffs viel Zeit und Geld. Allein die selbstklebenden Siebe beliefen sich auf etwa 2500 Euro pro Jahr. „Das Bohren der Eimer und Einkleben der Siebe war für uns immer eine sehr nervige Arbeit. Niemand mochte es gerne“, sagt Langhoff. Also machte er sich Gedanken, auch diesen Prozess zu verbessern. Das Ergebnis ist ein Rahmen, in den 40 Eimer gleichzeitig eingespannt werden können, um die Luftlöcher automatisiert in die Eimer zu bohren. „Nun sind nur noch zehn Minuten Umrüstzeit notwendig, um die Eimer in die Maschine einzusetzen“, merkt Langhoff an. Ein Dremel wird zum Bohren mithilfe eines Drylin-Portals bewegt. Gestützt werden die Wellen des Portals dabei von Igubal-KSTM-Stehlagern, damit sie parallel synchronisiert werden können. Siebe für die Löcher werden nicht mehr benötigt, da der Dremel mit winzigen Löchern jetzt auch gleich das Firmenlogo in die Eimer bohrt. Es kann nun nichts mehr aus den Löchern fallen und gleichzeitig ist eine einzigartige Verpackung entstanden.

Bei der Konstruktion des Eimerbohrers stieß Martin Langhoff jedoch auf einige Schwierigkeiten. Für das Portal nutzte er Drylin-Zahnriemenachsen mit Schrittmotoren. Initiatoren und Achsenhalter wurden für die Anwendung passend zu den Konstruktionsprofilen ausgewählt. Der anfangs verwendete Schrittmotor für die vertikale Achse war zu schwach und konnte den Dremel nicht wie gewünscht bewegen. Mit dem Einbau eines größeren Motors war dieses Problem behoben.

Beim Bohren der Belüftungslöcher fallen viele sehr feine Plastikspäne an. Die eingesetzten Igus-Produkte sind schmutzunempfindlich und eignen sich deshalb besonders für den Einsatz bei Spänen. Da keine zusätzliche Schmiermittel verwendet werden, sind die Komponenten leicht zu reinigen und Späne können nicht anhaften.

Einfache Automatisierung für kleine Unternehmen

Weltweit gibt es bereits Unternehmen, die die gleiche Marktlücke erkannt haben wie Familie Langhoff. Jedoch ist die arbeitsintensive Wurmzucht dort so gut wie gar nicht automatisiert. Die Langhoffs hingegen denken bereits weiter, denn sie planen, den aktuellen Stand der Automatisierung in der Wurmfarm zu verdoppeln. „Kleine Unternehmen müssen bezahlbare und einfache Automatisierungslösungen für Produktion und Lager nutzen, um mit den Großen mithalten zu können“, erklärt Martin Langhoff. Das ist unter anderem einer der Gründe, warum der Firmenchef seine eigenen Entwicklungen auch anderen Unternehmen zur Verfügung zu stellen möchte. Deshalb plant die Familie, ihre Automatisierungslösungen selbst zu vertreiben. Hierfür haben sie die Firma Robcotec gegründet.

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