Untersuchung von dynamischen Regalbelastungen
Hochregallager sind komplexe Stahlbauten, die zur Aufbewahrung von Gütern dienen. Die Abmessungen können dabei bis zu 50m in der Höhe und 360m in der Länge betragen. Sie können in einer Halle als freistehende Systeme montiert werden oder tragen in der sog. Silobauweise das Dach und die Seitenverkleidungen mit. Die Dachunterkonstruktion (siehe Abb.1) verbindet die Regale an den oberen Enden miteinander.
- Abb.1: Dachunterkonstruktion eines HRL. Quelle: Dematic GmbH
Die Ein- und Auslagerung von Ladeeinheiten ist bei Hochregallagern ab einer Höhe von 15m nur mit Hilfe von Regalbediengeräten möglich (siehe Abb.2). Fehlfunktionen dieser Geräte sind nicht auszuschließen. Eine absolute Sicherheit für den einwandfreien und störungsfreien Betrieb gibt es nicht.
- Abb.2: Stahlbau eines HRL. Quelle: Dematic GmbH
Projektziele
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden die Szenarien
- Anfahren der Durchschubsicherung
- Unsanftes Absetzen einer Ladeeinheit
- Durchfallen von Ware auf die darunter liegende Ebene
mit Hilfe von Finite Elemente Modellen untersucht. Das Hauptziel besteht in der Bestimmung der auf die Regalstruktur einwirkenden Kräfte und Momente. Damit soll die Auslegung von Bauteilen, wie z.B. der Durchschubsicherung (Abb.2), möglich werden. Vorab müssen durch Serienberechnungen an einer vorgegebenen Regalanlage die Regalfächer im Regal bestimmt werden, die am höchsten beansprucht sind. Anschließend werden diese genauer untersucht, um gezielt Aussagen über die Auswirkung (z.B. Plastifizierung oder Bauteilversagen) der auftretenden dynamischen Belastung machen zu können.
Vorgehensweise
Die im Projektziel genannten Szenarien sind von hochdynamischer Natur und erfordern eine besondere Sorgfalt bereits bei der Auswahl der Berechnungssoftware. Als geeignet erscheint das FEM-Programm LS-Dyna, das in der Automobilindustrie zu Crash-Simulationen verwendet wird. Dort ist es eher unter dem Namen "Pam-Crash" bekannt. LS-Dyna besitzt die Fähigkeit der multiplen Kopplung von starren/elastischen Körpern durch Kontaktflächen. Stöße zwischen diesen sowie große elastische oder plastische Verformungen werden berechenbar. Das Ergebnis sind Kraft-, Spannungs- oder Verschiebungsgrößen über der Zeit.
Wie eingangs erwähnt ist ein Hochregallager ein komplex aufgebautes System. Es reicht nicht, einzelne Ebenen oder Fächer isoliert zu betrachten. Die Antwort des Systems ist vielmehr abhängig von der Position des Anfahrvorgangs. Je nachdem wo dieses geschieht, hat man unterschiedliche Verformungs- und Spannungswerte zu erwarten.
Angestrebte Ergebnisse
Mit Abschluss dieses Projekts wird es möglich sein, gezielt Aussagen über die in das Regal eingeleiteten Kräfte aufgrund eines des o.g. Fehlverhaltens eines Regalbediengerätes zu treffen. Es wird angestrebt, einen formelmäßigen Zusammenhang zwischen den berechneten Kräften in Abhängigkeit von der Regalbauart und anderen Parametern zu finden. Diese kann zur Herleitung statischer Ersatzlasten und damit zur Auslegung von Regalen dienen. Messungen an einer realen Versuchsanlage sollen die Güte der numerischen und analytischen Berechnungen zeigen. Die Sicherheit im Regalbau wird durch den Einbezug dieser neuen Erkenntnisse erhöht.
(Projekt des Logistik-Innovations-Zentrums)
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liz – Logistik-Innovations-Zentrum
eine Initiative des
fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik
Prof. Dr.-Ing. W. A. Günthner
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