Neuartige Maschinenelemente in der Fördertechnik und Logistik : Hochfeste, laufende Faserseile

Materialflusssysteme und fördertechnische Anlagen und Maschinen lassen sich herunterbrechen auf die Fördermittel, die Groß- und Unterbaugruppen bis hin zu den Basiselementen wie z.B. Tragmittel, Bremse, Kupplung, Zahnrad und Antrieb (Abb. 1). Eine sehr wesentliche sicherheitstechnische Funktion kommt dem Tragmittel zu. Das am häufigsten in verschiedensten Anwendungsfällen wie Kran, Aufzug, Seilbahn, Hebezeugen usw. eingesetzte Tragmittel ist bisher noch mit Abstand das Stahldrahtseil. Dabei wird zwischen vorwiegend auf zug- und zugschwellbeanspruchte Seile und schwellend auf Biegung beanspruchte über Scheiben laufende Seile unterschieden. Im Bereich der modernen Wachstumsbranchen Fördertechnik und Logistik steigen die Anforderungen an die Tragmittel Seile hinsichtlich der Lebensdauer, der Ablegereifeerkennung, der Reduzierung der Masse bei gleichzeitiger Steigerung von Bruchkräften, Verzicht auf Schmierung bis hin zu gekoppelten Funktionalitäten aus Kraft übertragen, Beanspruchung messen, Daten übertragen und Selbstüberwachung des Seils. Die hohen Anforderungen an die nächsten Generationen Tragmittel sind nicht ausschließlich mit Stahldrahtseilen zu erfüllen. Vielmehr müssen neuartige Maschinenelemente aus spezifischen Materialien mit angepassten Eigenschaften als Tragmittel in der Materialflusstechnik und Logistik Einzug halten.

„RFID - Systematische Versuche für den zuverlässigen Einsatz in der Logistik“

Mit zunehmender Komplexität und Vielfalt der Logistikprozesse steigt der Stellenwert der eingesetzten Informationstechnologien. Die den Warenfluss begleitenden bzw. vorhereilenden Informationen sind erforderlich, um Waren identifizieren und Unternehmensressourcen optimal einsetzen zu können. Als Beispiel ist der klassische Wareneingang zu nennen. Durch die Avisierung von Menge und Art eingehender Waren können der Einsatz des Personals zur Entladung und Vereinnahmung sowie die erforderlichen Ressourcen (Ladehilfsmittel, Flurförderzeuge, usw.) im Vorfeld geplant und bereitgestellt werden. Der Informationsfluss ist demnach als Qualitätsmerkmal und als Wirtschaftlichkeitsfaktor zu verstehen. Die Schnittstelle zwischen dem physischen Warenfluss und dem Informationsfluss auf EDV-Basis bildet die Identifikationstechnologien. In der Industrie verbreitete Identifikationstechnologien bestehen in der Regel aus einem Datenträger und einem Erfassungsgerät. Der Datenträger ist am physischen Objekt fixiert. Das Erfassungsgerät liest die auf dem Datenträger befindlichen Objektinformationen und wandelt sie in einen Binär-Code um, der durch nachgelagerte EDV weiterverarbeitet wird. Die momentan in der Industrie und im Handel am häufigsten verwendete Identifikationstechnologie ist der Barcode. In den letzten Jahren tritt die RFID-Technologie in den Fokus der Industrie und des Handels im Bereich Materialfluss und Logistik. Unter „Radio Frequency IDentification“ wird die Kommunikation per Funkwellen zwischen Datenträger (Transponder) und Lesegerät verstanden. Mittels der RFID-Technologie ist der Anwender, im Gegensatz zum Barcode, in der Lage, Informationen auf dem Transponder ohne Sichtkontakt zu erfassen. Eine Ausrichtung der einzelnen Artikel ist nicht erforderlich. Zudem können auf bestimmten Transpondertypen weitaus größere Datenmengen als auf einem Barcode hinterlegt werden. Transponder mit hoher Speicherkapazität eignen sich in der Regel, um die auf ihnen hinterlegten Daten bei Bedarf aktualisieren zu k��nnen. Eine dezentrale Datenorganisation ist realisierbar. Ein weiterer Vorteil der RFID-Technologie ist die Möglichkeit, mehrere Datenträger im Bruchteil einer Sekunde zu erfassen. In diesem Fall spricht man von einer Pulkerfassung. Diese Eigenschaft ist besonders im Bereich Warenein- und -ausgang von Interesse. Durch RFID ist es möglich, Ladeeinheiten, z. B. Paletten mit Waren, durch einen Antennenbereich zu fördern, und die mit Transpondern versehenen Artikel zu identifizieren und in die EDV zu übertragen. Neben der Funktionalität einer solchen Technologie steht in der Industrie vor allem die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Transponder sind heute teuerer als Barcodes. Zudem müssen Investitionen in die für den Betrieb von RFID erforderliche Hard- und Software einkalkuliert werden. Daher muss der Einsatz der RFID-Technologie Einsparungen durch die Reorganisation der Unternehmensprozesse nach sich ziehen. Ein Schwachpunkt der RFID-Technologie ist momentan je nach Anwendung die mangelnde Zuverlässigkeit und Wiederholgenauigkeit bei Pulklesungen. Die Industrie und der Handel brauchen Identifikationstechnologien, deren Erfassungsrate im Bereich nahe 100 % liegt. Die Gefahr besteht darin, dass durch ein unzuverlässiges RFID-System unvollständige bzw. fehlerhafte Datensätze erzeugt werden können. Die Korrektur der Daten kann teurer sein als die durch die Reorganisation der Prozesse mittels RFID erzielten Einsparungen. Die Erfassungsrate der Transponder bei Pulkerfassungen wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, die im Folgenden detailliert dargestellt werden. Das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) in Stuttgart untersucht m��gliche Einflussgrößen auf die Erkennungsraten bei Pulkerfassungen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sollen mögliche Schwachstellen bei der Erkennung mehrerer Transponder im Vorfeld einer Implementierung in die Logistikprozesse eines Unternehmens eliminiert werden. With increasing complexity and variety of the logistics processes the significance of the used information technologies increases. The information accompanying the material flow is necessary in order to be able to identify goods and to be able to use corporate resources optimally. The classical goods entrance is to be mentioned as an example. The notification of amount and kind of incoming goods can be used for previously planning and providing of the personnel and necessary resources. The flow of information is to be understood accordingly as a high-quality feature and as an economic efficiency factor. With increasing complexity and variety of the logistics processes the significance of the used information technologies increases. The information accompanying the material flow is necessary in order to be able to identify goods and to be able to use corporate resources optimally. The classical goods entrance is to be mentioned as an example. The notification of amount and kind of incoming goods can be used for previously planning and providing of the personnel and necessary resources. The flow of information is to be understood accordingly as a high-quality feature and as an economic efficiency factor.

Experimentelle Analyse von Last- und Treibketten zur Optimierung der Lebensdauer

Zusammen mit einem namhaften Kettenhersteller hat das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) im Rahmen eines AIF-geförderten Forschungsprojektes einen Kettenverschleißprüfstand für Last- und Treibketten entwickelt und gebaut, um neuentwickelte Ketten in kurzen Testphasen unter normierter Umgebung auf ihre Lebensdauer bzw. Verschleißfestigkeit zu prüfen. Durch steigende Rohstoffkosten und den immer größer werdenden Konkurrenzdruck im Bereich der Ketten entsteht ein hoher Bedarf an der Entwicklung neuer leistungsfähigerer Produkte. Die Neuheit dieser Projektidee liegt in dem erstmaligen Einsatz alternativer Werkstoffe und Konstruktionen in Kombination mit neuen verschleißarmen Beschichtungsverfahren für Kettenbauteile um Schmierstoffe langfristig einzulagern und bedarfsgerecht abzugeben

Monofunktionale autonome Transporteinheiten

Ziel eines am Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) laufenden, von der AiF geförderten, Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines flexiblen Transportsystems für kleine Transportgüter mit geringem Gewicht. Dazu werden kleine autonome Transporteinheiten (KATE) entwickelt, die sich einerseits selber orientieren können und deren Pose (Fahrzeugposition und Geschwindigkeitsvektor) andererseits z.B. durch ein externes System festgestellt wird. In einem weiteren Projekt des IFT werden kleine autonome Transportfahrzeuge entwickelt, welche den Transport von Paletten ermöglichen. Bei diesen neuartigen Fahrzeugen wurde ein Antriebssystem entwickelt, welches Hub-, Fahr- und Lenkbewegungen kombiniert, um mit denselben Antrieben dem Fahrzeug eine bestimmte Fahrtrichtung vorzugeben, es anzutreiben und die Hubplattform in die Höhe zu bewegen.

Einsatz hochmodularer Faserseile in fördertechnischen Anwendungen

Hochmodulare Faserseile bieten dem Anwender gegenüber Drahtseilen eine Reihe von Vorteilen, die einen Einsatz in fördertechnischen Anwendungen sinnvoll erscheinen lassen. Um die Einsatzmöglichkeiten hochmodularer Faserseile zu erforschen hat das Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) mehrere Forschungsprojekte im Bereich der laufenden hochmodularen Faserseile und Endverbindung durchgeführt.

Vergleich von additiv und herkömmlich gefertigten Strukturen für ein neuartiges Regalfahrzeug

Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen. Technische Weiterentwicklungen der Maschinen machen den Einsatz dieser Fertigungsverfahren für Industrieanwen-dungen immer attraktiver. In einer Untersuchung am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML wurden die Einsatzmöglichkeiten additiver Fertigungsverfahren im Bereich autonomer Regalfahrzeuge analysiert. Die Adaption eines neuartigen Förderfahrzeuges für den Einsatz in Regalanlagen steht hierbei im Fokus der Untersuchung. Diese Analyse stellt die Besonderheiten der additiven Fertigung heraus und vergleicht den Herstellungsprozess mit herkömmlichen Verfahren.

Lamellenwerkzeuge mit konturfolgender Kuehlung für Spritzguss- und Schaeumwerkzeuge

Die Verkürzung der Zeit von der Produktidee bis zur Markteinführung wird für Unternehmen in nahezu allen Branchen zunehmend zum Wettbewerbsfaktor. Fertigungsverfahren, bei denen kein Material abgetragen sondern aufgebaut wird, können in diesem Zusammenhang ein Alternative zur konventionellen Fertigung darstellen. Ein generatives Verfahren, welches besonders zur schnellen Fertigung von Prototypwerkzeugen mit Kantenlängen größer 300 mm geeignet ist, ist das Metal Laminated Tooling (MELATO®). Bei diesem Verfahren werden komplex geformte Werkzeuge aus Stahlblechzuschnitten zusammengesetzt und in Abhängigkeit vom Anwendungsgebiet kraft- oder stoffschlüssig verbunden. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden arbeitet gemeinsam mit industriellen Partnern aus den Gebieten Werkzeug- und Anlagenbau sowie Softwareentwicklung und Sensorik an einer Automatisierungslösung für das Schneiden, Paketieren und Fügen von Blechzuschnitten. Damit soll die Fertigungszeit großer Werkzeuge von derzeit etwa 12 Wochen auf eine Woche verkürzt werden. Neben der Anwendung im Bereich der Präge- oder Tiefziehwerkzeuge ist das Verfahren prädestiniert für die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen mit konturfolgenden Kühlkanälen. Die Darstellung der Prozesskette, möglicher Verbindungstechnologien und realisierte Anwendungen sind Gegenstand des vorliegenden Beitrages.

Realtime Logistics : echtzeitnahe Steuerung von Materialflusssystemen auf Basis autonomer Agenten und Entitäten

Die Steuerung logistischer und produktionstechnischer Systeme ist heute durchgängig hierarchisch organisiert. Auch dezentrale und wandelbare Systeme mit eingebetteten fraktalen oder adaptiven Elementen oder Regelkreisen lassen sich in ihrer Gesamtheit stets auf eine zeitgenaue zentrale Planung zurückführen. „Realtime Logistics“ bezeichnet im Gegensatz hierzu die echtzeitnahe Materialflusssteuerung auf Basis einer autonomen, selbstgesteuerten Abwicklung der im einzelnen logistischen Objekt implementierten Mission. Hierzu werden mobile Softwareagenten eingesetzt, die zunächst synchron zum Objekt, und in Zukunft eingebettet im logistischen Objekt, laufen werden.

Systemvergleich zwischen magnetisch erregten und piezoerregten Schwingförderern

Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit von fördertechnischen Anlagen sind in den vergangenen Jahren immer mehr in den Fokus der Betreiber und Hersteller gerückt. Im Rahmen einer Untersuchung am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML wurden diese beiden Aspekte an magnetisch erregten und piezoerregten Schwingförderern untersucht. Ein Systemvergleich stellt dabei die wesentlichen Vor- und Nachteile der jeweiligen Antriebsart dar und unterstützt sowohl bei der Auswahl als auch bei der Optimierung von Transportsystemen im logistischen Umfeld.

Alternatives Linienführungssystem für autonome, fahrerlose Transportsysteme

In modernen Unternehmen zählen fahrerlose Transportsysteme (FTS) zum Stand der Technik. Die am weitesten verbreitete Form solcher Systeme stellen spurgeführte Systeme dar. Durch die jahrzehntelange Entwicklung und den jahrzehntelangen Einsatz gelten solche Systeme als erprobt und robust. Allerdings werden sie, auf Grund minimaler Möglichkeiten auf ihre Umwelt zu reagieren, auch als unflexibel eingestuft. Aus diesem Grund wurde am Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) ein System entwickelt, welches vorausschauend fahren kann und somit in der Lage ist, in begrenzter Form, auf seine Umgebung zu reagieren.

Sequenzierung mit Ant-Colony-Systemen am Beispiel Querverteil-Wagen

Dieser Beitrag zeigt die Anwendung des Ant-Colony-System (ACS) Algorithmus auf die Sequenzierung von Querverteil-Wagen in einem Lager. Wir erweitern den Basisalgorithmus der Ant-Colony-Optimierung (ACO) für die Minimierung der Bearbeitungszeit einer Menge von Fahraufträgen für die Querverteil-Wagen. Im Vergleich zu dem Greedy-Algorithmus ist der ACO-Algorithmus wettbewerbsfähig und schnell. In vielen Lagerverwaltungssystemen werden die Fahraufträge nach dem FIFO-Prinzip (First-in-First-out) ausgeführt. In diesem Beitrag wird der ACO-Algorithmus genutzt, um eine optimale Sequenz der Fahraufträge zu bilden.

Erforderlicher technischer Durchsatz von Materialfusssystemen zur Erreichung eines Solldurchsatzes - ermittelt durch Simulation mit Integrationsalgorithmus

Eine Analyse der Kundenauftragsprozesse in der Automobilindustrie zeigt, dass trotz großer An-strengungen nach wie vor Schwierigkeiten bei der Stabilisierung der komplexen Produktions- und Logistikprozesse mit negativen Auswirkungen auf die Zielgröße Termintreue auftreten. Innerhalb des mehrstufigen Wertschöpfungsnetzwerks wird dieser Planungs¬unsicherheit durch kurzfristige Bedarfs-schwankungen mit großen Sicherheits¬beständen und der Forderung nach hochflexiblen Logistik- und Produktionsprozessen bei den Zulieferern begegnet. In diesem Beitrag werden neue Methoden und Konzepte zur Planung und Umsetzung der Produktionssteuerung nach stabiler Auftragsfolge in der Automobilindustrie vorgestellt. Ziel ist es, den Produktionsprozess hinreichend stabilisieren zu können, sodass erhebliches Rationalisierungspotential sowohl bei den internen Prozessen als auch im gesamten Zuliefernetzwerk erreicht wird.

Der Schmatzomat – Schokolade mal anders verpacken

Am Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) wurde zur Unterstützung und Entlastung der behinderten und nicht behinderten Mitarbeiter der Ostalb-Werkstätten der Samariterstiftung eine Apparatur zur Verpackung von Schokoladenriegeln entwickelt. Grundlage des „Schmatzomaten“ sind dabei rein mechanische Prinzipien, die den Durchsatz der verpackten Schokoladenriegel (des „Schmatz“) erhöhen, gleichzeitig aber auch zu einer Erleichterung des Gesamtprozess führen.

Validierung intralogistischer Systemmodelle anhand gemessener Kenngrößen

Die konsequente Anwendung von einer Validie-rungsmethoden ist eine wichtige Grundlage zur Angabe der Genauigkeit von Simulationsmodellen. Im nachfolgenden Beitrag wird eine Vorgehensweise zur Validierung von Simulationsmodellen vorgestellt und auf ein am Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (IFL) entwickeltes Modell zur Quantifizierung des Energiebedarfs und der Spielzeit von Regalbediengeräten angewandt und analysiert.