Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Dynamik und die Wechselwirkung auf den Regalbau von Shuttle-Systemen

In der Lagerlogistik wird immer mehr Flexibilität und Skalierbarkeit gefordert. Shuttle-Systeme gewinnen daher zunehmend an Bedeutung. Aufgrund der Entkoppelung der horizontalen und vertikalen Bewegungen können bei diesem System gleichzeitig Lager- und Förderprozesse durchgeführt werden. Durch die gleichzeitige Bewegung mehrerer Shuttle-Fahrzeuge treten große dynamische Kräfte auf. Eingesetzte Regale in Shuttle-Systemen sind überdimensioniert und damit zu robust und stabil für die durch Shuttles erzeugte Schwingungen und dynamischen Kräfte ausgelegt. Um dies zu ändern, soll in diesem Forschungsvorhaben eine Analyse und Bewertung der Dynamik von Shuttle-Systemen auf den Stahlbau von Regalen erfolgen. Die Ergebnisse sollen in einem Leitfaden zur Dimensionierung geeigneter Regale für Shuttle-Systeme münden. Dazu wird im ersten Schritt ein Gesamtmodell des Shuttle-Systems entwickelt. Dieses Modell soll das gesamte Shuttle-System und die Wechselwirkung zwischen Regal, Shuttle-Fahrzeug, Lift und Ladung abbilden. Im zweiten Schritt werden umfassende Simulationsstudien durchgeführt, wodurch die Auswirkungen der Bewegungen der Shuttle-Fahrzeuge auf die Regale aufgezeigt werden. Aus den erzielten Ergebnissen können Handlungsempfehlungen zur Gestaltung und Dimensionierung des Regallagers abgeleitet werden, welche in einem Leitfaden veröffentlicht werden. Die im Forschungsvorhaben verwendeten und gewonnenen Forschungsdaten sowie der Leitfaden werden den KMU zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse dieses Vorhabens können diese dabei unterstützen, Shuttle-Systeme und insbesondere deren Regalbau zukünftig besser und effizienter zu gestalten. Dazu kann die benötigte Robustheit und Stabilität vor dem Bau der Regale bestimmt werden, wodurch gegebenenfalls Materialeinsparungen möglich sind. Zusätzlich wird auch die Sicherheit der Regallager erhöht, da die dynamischen Einflüsse der Shuttle-Fahrzeuge auf die Stabilität der Regale bestimmt werden können.

Ergebniszusammenfassung:

Anbei einige ausgewählte Ergebnisse und Handlungsempfehlungen. Für eine detailliertere Beschreibung und für weitere Ergebnisse wird auf den Abschlussbericht verwiesen.

Erzielte Ergebnisse:

• Entwicklung einer Methodik für die Berücksichtigung von dynamischen Kräften im Regallager

• Entwicklung eines komplexen-parametrierbaren Regalmodells

• Entwicklung eines parametrierbaren Fahrzeugmodells

• Kopplung dieser Modelle

• Zeitlich und räumlich veränderliche Kräfte (z.B. durch Shuttle-Fahrweise) im Regal können simuliert werden

• Betrachtung verschiedener Lagerbetriebsstrategien

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen typische Verhalten auf und erlauben allgemeine Aussagen zur Gestaltung. Weitgreifend zusammengefasst konnte festgestellt werden, dass markttypische Shuttle-Regale bereits gut für die spezifischen dynamischen Lasten ausgelegt sind. Auch extreme Belastungen aus bewusst implementierten worst-case Szenarien wirken nicht strukturell-versagend (abgesehen vom Pufferstoß).

Folgende Handlungsempfehlungen konnten abgeleitet werden:

• Zusätzliche Sicherheitszuschläge sind beim dynamischen Shuttle-Betrieb (vermutlich) nicht erforderlich

• Die Wirkung des Pufferstoßes (Schwingungsamplitude bis 11 mm, Spannungsspitzen) sollte z.B. durch Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit oder höhere Nachgiebigkeit der Schienenbegrenzung vermindert werden

• Eine Gewichtsreduktion durch Optimierung der Steherquerschnitte ist grundsätzlich möglich.

Anwendungsmöglichkeit:

So können mithilfe der erzielten Ergebnisse schon in der frühen Planungsphase neue Regal-, Shuttle-Fahrzeug- und Liftkonfigurationen sowie Steuerungsstrategien entwickelt werden. Ebenso können hilfreiche Informationen für die Auslegung des Regalbaus entnommen werden – z.B. Materialeinsparungen durch die Anwendung der im Abschlussbericht dargestellten Handlungsempfehlungen unter Berücksichtigung der speziellen mechanischen Anforderungen an die Regale.