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05.24.13
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Energieeffizienz in der Intralogistik: Kosten senken, Umwelt schonen.

Energieverbrauch_01Im Rahmen der Nachhaltigkeitsinitiative Blue Competence des VDMA übernimmt GEBHARDT umfassende Verantwortung für Ökonomie, Ökologie und Gesellschaft. Ziel ist die Minimierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs durch innovative Technologien.

Optimierungsmöglichkeiten des Energieverbrauchs

Der Energieverbrauch hängt nicht allein von der automatischen Förder- und Lagertechnik ab. Der größere Teil des Energieverbrauchs betrifft Heizung/Lüftung, Beleuchtung und sonstige Verbraucher. Deshalb ist es notwendig einen ganzheitlichen Ansatz zu wählen, wenn der Energieverbrauch gesenkt werden soll. Neben der Förder- und Lagertechnik ist deshalb die Gebäudetechnik von Bedeutung. Großen Einfluss haben zudem die Prozesse und Abläufe des Betriebs.

Kosten senken und die Umwelt schonenAnteiliger_Energieverbrauch_Automatiklager_01

Die Blue Competence Initiative des VDMA hilft bei der Suche nachhaltiger Produkte und nachhaltig agierender Unternehmen. GEBHARDT hat sich früh entschieden seine Produkte und Dienstleistungen unter die Blue Competence Flagge des VDMA zu stellen. Für uns ist es seit jeher das Ziel Maschinen so zu entwerfen, dass der Energieverbrauch möglichst gering ist. Gerade in Zeiten steigender Energiepreise gewinnt dieses Ziel zunehmend an Bedeutung. GEBHARDT verbindet dazu innovative Software mit innovativer Mechanik. Doch eine Optimierung, die lediglich Einzelkomponenten einbezieht, hebt nur einen kleinen Teil des Optimierungspotentials. Vielmehr muss das intralogistische Gesamtsystem betrachtet werden. Die Reduktion des Energieverbrauchs geht oftmals einher mit dem ebenfalls willkommenen Effekt der Verschleißreduktion. Beides zusammen reduziert die Betriebskosten und macht das Logistikzentrum effizienter und kostengünstiger. Eine Visualisierung des Energieverbrauchs rundet das Energiemanagement ab.

Anbieter automatischer Intralogistikanlagen haben vielfältige Möglichkeiten den Energieverbrauch im Logistikzentrum zu beeinflussen:

Leichtbau

Besonders im Bereich Lagertechnik gilt es gezielten Leichtbau umzusetzen, denn die Reduktion der bewegten Masse ist der erste Schritt zur Minimierung des Energieverbrauchs. Bei der Produktentwicklung sind hierzu umfangreiche Simulationswerkzeuge, wie beispielsweise FEM, notwendig. Dies führt zur Verwendung innovativer Materialien und Fügeverfahren, wie dem Kleben. Das Verbundwerkstoff-RBG Cheetah ist hier der Vorreiter in der Branche.

Dynamikanpassung / Run on Demand

Die Last in Logistikzentren und damit auch in Automatischen Kleinteilelagern schwankt im Tagesverlauf zum Teil erheblich. Hier liegt ein großes Einsparpotential. Durch intelligente Dynamikanpassung lässt sich insbesondere an der Fahrachse erheblich Energie einsparen. Intelligente Algorithmen analysieren die Auftragslast und passen automatisch die Dynamikwerte der Lagertechnik an. Auch Fördertechnik sollte nur dann laufen, wenn es auch etwas zu fördern gibt. Deshalb ist es wichtig, eine intelligente Abschaltung von Antrieben zu integrieren. Auch die Dynamik der Fördertechnik kann an die Auftragslast angepasst werden. Intelligente Software sorgt dafür, dass die Leistung mehrerer Intralogistik-Komponenten synchronisiert und auf einander abgestimmt wird. So wird nur die Energie verbraucht, die tatsächlich benötigt wird.

Zwischenkreiskopplung bei RBG

Die Zwischenkreiskopplung steht für die intelligente Ansteuerung der Fahr- und Hubachse. Ziel ist die minimale Fahr- und Hubzeit für eine maximale Anzahl Doppelspiele bei minimalem Energieverbrauch. Dazu wird freiwerdende Energie, beispielsweise beim Bremsen der Fahrachse, auf die Hubachse umgeleitet, um die notwendige Bewegung der Hubachse zu versorgen. Diese Lösung amortisiert sich meißt sofort und sorgt für eine Reduktion des Energieverbrauchs um bis zu 20%.

Rückspeisung bei RBG

Die im System freiwerdende, generatorische Energie in Form von Bewegungs- und Lageenergie wird über ein Netzrückspeisegerät mit dem Umrichterzwischenkreis der Frequenzumrichter gekoppelt. So kann generatorische Energie, die nicht in einer weiteren Achse nutzbar ist, in das Netz zurückgespeist werden. Mit dieser Technologie können RBG bis zu 50 % Energie einsparen. Die Amortisierung liegt bei Paletten-RBG bei ca. 2 Jahren.

Software

Intelligente Software zur Energieeinsparung umfasst vielfältige Funktionen. Neben der Dynamikanpassung muss der zurückzulegende Weg analysiert und minimiert werden, beispielsweise mittels einer ABC Analyse. Das Lastmanagement kann dafür sorgen, dass Hilfsprozesse wie Umlagerungen in Zeiten mit schwacher Last, z.B. nachts, verlagert werden. Außerdem müssen Ein- und Umlagerstrategien auf die tatsächliche Anwendung hin optimiert werden.

Kontinuierliche Verbesserung

Der Energieverbrauch eines Logistikzentrums lässt sich stetig verbessern. Hierzu muss der Verbesserungsprozess kontinuierlich wiederholt werden. Den Ausgangspunkt bildet die Auswertung der Verbrauchsdaten, gefolgt von der Suche nach Verbesserungspotentialen. Nach deren Identifzierung folgt die Effizienzverbesserung. Deren Ergebnisse müssen gemessen, visualisiert und überwacht werden, bevor der Prozess von neuem beginnt.

05.07.13
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Leichtbau bei Regalbediengeräten: Evolution oder Revolution?

Seit vielen Jahren wird der Leichtbau bei Regalbediengeräten getrieben von Anforderungen an die Umschlagsleistung und der Energieeffizienz.  Es herrscht jedoch ein Zielkonflikt in Betrieb und Auslegung eines Automatischen Kleinteilelagers.

Ein modernes RBG muss eine verbesserte Umschlagleistung bieten, ohne den Kostenvorteil oder die Lagerkapazität zu verschlechtern. Eine Erhöhung der Umschlagleistung erfordert eine höhere Fahrdynamik des RBG, wozu eine großvolumigere und damit steifere Tragwerksstruktur mit reduzierter Beruhigungszeit sinnvoll ist. Dies führt jedoch zu einer Verschlechterung des Anfahrmaßes und damit der Lagerkapazität. Bei gleichem Volumen des Tragwerks kann hingegen eine Stabilisierung mit unverändertem Anfahrmaß durch einen Antipendelantrieb realisiert werden, der jedoch durch den zusätzlichen technischen Aufwand zu erhöhten Anschaffungskosten und zu einer verschlechterten Verfügbarkeit führt. Ebenso kann die Steifigkeit durch Leichtbau mit neuen Werkstoffen, wie z. B. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK), erhöht werden. Der Energieverbrauch sowie die Belastung von verschleißanfälligen Bauteilen werden damit reduziert, was zu einer Senkung der Betriebskosten führt und die Verfügbarkeit erhöht. Allerdings steigen die Anschaffungskosten beim Einsatz von CFK beträchtlich.

Die Evolution bekannter Konzepte die auf die Verwendung von dünnwandigen, gekanteten oder gerollten Metallstrukturen setzen, kommen mit zunehmender Dynamik an ihre Grenzen. Diese Grenzen treten zum Vorschein, wenn es beispielsweise zu Problemen mit der Dauerfestigkeit kommt und im Metall Risse entstehen. Bei GEBHARDT hat man sich daher entschieden einen für Regalbediengeräte revolutionären Weg einzuschlagen und auf Verbundwerkstoffe zu setzen. Das Ergebnis ist das GEBHARDT Cheetah.

Bisher scheiterte die Umsetzung eines konsequenten Leichtbaus mit Kompositwerkstoffen an den hohen Material- und Fertigungskosten. Bei der Umsetzung des Cheetah-Mastes werden deshalb Standardprofile aus Faserverbundwerkstoff verwendet. Durch den Einsatz von Profilen im Schubbereich des Mastes kann das kritische Beulen des großvolumigen Mastes ohne zusätzlichen Aufwand unterbunden werden. Das RBG wird aus verschiedenen Materialien, hauptsächlich Stahl, Aluminium und einem Faserverbundwerkstoff, hergestellt. Dieser Multimaterialmix überwindet die Probleme bisheriger Kompositwerkstoffkonzepte im Bereich der Lagertechnik. Da sich das Kleben als Fügetechnik für unterschiedliche Materialien bewährt hat, wurde ein geeignetes Oberflächenvorbehandlungs- und Klebeverfahren entwickelt. Ebenso wurden die verklebten Materialien Aluminium, Stahl und Faserverbundwerkstoff bezüglich ihrer Alterung untersucht, um eine dauerhafte Klebung zu garantieren. Besonders vorteilhaft ist das Kleben im Vergleich zum Schweißen, da sich bei dem benutzten Klebstoff nur ein vernachlässigbarer Wärmeverzug ergibt, der nicht aufwändig gerichtet werden muss. Weiterhin nutzt der Klebstoff – z. B. im Vergleich zum Punktschweißen – die komplette zur Verfügung stehende Kontaktfläche der Fügepartner. Darüber hinaus verleiht der Klebstoff der Gesamtstruktur eine erhöhte Dämpfung, so dass das Regalbediengerät nach dem Abbremsen eine verbesserte Beruhigungszeit aufweist. Neben der Entwicklung des neuen Produkts musste Gebhardt auch für die Fertigung veränderte Technologien erarbeiten und einführen. Der Multimaterialmix und vor allem die Verarbeitung von Kompositwerkstoffen fanden in der Intralogistik bisher nur selten Verwendung.

Um die Betriebsfestigkeit und -sicherheit des neuen RBG zu überprüfen, wurde der Mast auf einem servo-hydraulischen Schwingungsprüfstand getestet. Er bewies auch nach vielen Millionen Lastwechseln seine Festigkeit und zeigte keinerlei Schädigungen. Die Prüfung umfasste zudem viele zehntausende Pufferfahrten und Not-Halt-Situationen. Die durchgeführten Prüfstands- und Alterungsversuche widerspiegelten somit den gesamten Lebenszyklus des Cheetah.