DE102021001394A1 - Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette - Google Patents

Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette, umfassend Elemente (3, 5) aus einem faserverstärkten Kunststoff. Bei einem Leichtbauladungsträger, welcher gewichtsreduziert ist, eine hohe geometrische Komplexität ermöglicht und trotzdem beschädigungsfrei transportiert werden kann, sind die aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff (19) bestehenden separaten Elemente (3, 5) mit Verbindungselementen (7, 9, 13, 15) modular zu einer vorgegebenen Ladungsträgergeometrie zusammengesetzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette, umfassend Elemente aus einem faserverstärkten Kunststoff, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Aus der DE 41 113 301 A1 ist ein Transportbehälter für hochwertige Luftfracht bekannt, welcher eine Palette und eine Haube umfasst, die in Leichtbauweise unter Verwendung von Faserverbund-Sandwichbauteilen gefertigt sind.
  • Die DE 10 2008 058 238 A1 offenbart eine Kunststoffpalette, die aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff einstückig hergestellt ist, der ein wellblechartiges Rinnen- bzw. Rippenprofil aufweist.
  • Eine Bodenplatte und ein Bodenelement für eine Frachtpalette sind aus der DE 10 2014 107 357 A1 bekannt. Die Bodenplatte umfasst einen Hybridkern, mit mindestens einer Schaumstoffschicht, die zwischen einer ersten Kernschicht aus faserverstärktem Kunststoff und einer zweiten Kernschicht aus faserverstärktem Kunststoff eingelagert ist.
  • In der DE 10 2011 050 893 A1 sind ein Frachtcontainer und ein Verfahren zur Herstellung des Frachtcontainers gezeigt, bei welchen der Frachtboden des Frachtcontainers eine Kernschicht aus kohlenstoffverstärkten- oder glasfaserverstärktem Kunststoff und eine Auflageschicht aus einer Metalllegierung aufweist.
  • Die EP 0 997 383 B1 offenbart eine Palette aus Kunstharz mit Faserverstärkungselementen. Die Palette ist aus einem faserverstärkten thermoplastischen Verbundwerkstoff hergestellt.
  • Solche Sandwichaufbauten bieten zwar eine hohe Steifigkeit, aber geringe Festigkeiten, da keinerlei Anpassungsfähigkeit der plattenartig ausgebildeten Palette an die vorherrschenden Lastpfade existiert. Gleichzeitig wird die geometrischer Komplexität durch die Platten-Bauweise eingeschränkt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, welche einen gewichtsreduzierten Ladungsträger ermöglichen, der bei hoher geometrischen Komplexität trotzdem beschädigungsfrei transportiert werden kann.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
  • Die Aufgabe ist mit einem eingangs beschriebenen Leichtbauladungsträger dadurch gelöst, dass die aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff hergestellten separaten Elemente aus einem Stück gewickelt oder mit Verbindungselementen modular zu einer vorgegebenen Ladungsträgergeometrie zusammengesetzt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Masse des Ladungsträges auch bei erhöhter Nutzlast erheblich reduziert werden kann. Beim Transport des beladenen Ladungsträger, der üblicherweise mittels eines Nutzfahrzeuges, wie einem LKW, erfolgt, werden Transportkosten gesenkt und CO2-Emissionen reduziert. Gleichzeitig stellt der Faserverbundwerkstoff ein witterungsbeständiges Material dar, wodurch korrosionsbedingte Alterungseffekte minimiert werden können.
  • Vorteilhafterweise sind die separaten Elemente als faserverstärkte Kunststoffprofile ausgebildet, die als Verbindungssätze und/oder Verbindungswinkel ausgebildeten Verbindungselementen kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind. Dadurch lassen sich in Modularbauweise aus Normelementen gitterähnliche Strukturen erzeugen, die die Herstellung vielfältiger Ladungsträgeraufbauten gestatten. Im Schadensfall ist ein einfacher Austausch einzelner Elemente möglich.
  • In einer Ausgestaltung sind die an dem faserverstärkten Kunststoffprofil fixierten Verbindungselemente kraft- und/oder formschlüssig zur Verkleidung des faserverstärkten Kunststoffprofils mit einem Schutzelement verbunden. Das Schutzelement vermeidet direkte Stöße auf die aus endlosfaserverstärktem Kunststoff hergestellten Elemente und minimiert somit deren Beschädigungsgefahr.
  • In einer Variante ist das metallische, flächige Schutzelement auf den sich erhaben über dem faserverstärkten Kunststoffprofil hervortretenden Verbindungselemente positioniert. Durch den Abstand des flächigen Schutzelementes zu dem faserverstärkten Kunststoffprofil wird dessen Beschädigungsgefahr weiter reduziert.
  • In einer Ausführungsform ist zwischen dem Schutzelement und dem Verbindungselement ein stoßdämpfendes Zwischenelement angeordnet. Dadurch wird die Stoßbelastung des Faserverbundwerkstoffes im Rahmen des Handlings des Ladungsträgers mit einem Gabelstapler weiter reduziert, da durch das Zwischenelement eine Entkopplung der Schutzbleche von den Verbindungselementen erfolgt.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Verbindungselemente aus Metall, vorzugsweise Aluminium, bestehen. Durch diese Materialwahl erhöhen die Verbindungselemente nicht nur die Stabilität des Ladungsträgers, sondern tragen gleichzeitig zu dessen Gewichtsreduzierung bei.
  • In einer weiteren Ausgestaltung bestehen die Verbindungselemente aus einem Material zu deren elektrochemischen Trennung von dem Material des Schutzelementes. Dadurch werden Elektronenübergänge zwischen den Materialien unterbunden und somit Korrosionserscheinungen vermieden.
  • In einer weiteren Variante besteht das Schutzelement aus außenliegenden Metallprofilen, zu denen die faserverstärkten Kunststoffprofile innenliegend angeordnet sind. Die außenliegenden Metallprofile schützen die durch Schläge und Stöße des Gabelstaplers betroffenen Stellen des Ladungsträgers. Bei besonders hoher Druckbelastung empfiehlt sich eine Verwendung von Stahlprofilen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der endlosfaserverstärkte Kunststoff glasfaser- oder kohlefaserverstärkt. Welches faserverstärkte Kunststoffmaterial verwendet wird, kann anhand des vorgesehenen Einsatzfalles entschieden werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbauladungsträgers nach mindestens einem der in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal. Bei einem Verfahren, welches die Herstellung eines gewichtsreduzierten Ladungsträger ermöglicht, der bei hoher geometrischer Komplexität trotzdem beschädigungsfrei transportiert werden kann, werden aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff faserverstärkte Kunststoffprofile hergestellt, in welche formschlüssig Verbindungselemente integriert werden, an denen zur Verkleidung der Kunststoffprofile mindestens ein Schutzelement fixiert wird. Durch die Verwendung von endlosfaserverstärkten Kunststoff zur Herstellung faserverstärkte Kunststoffprofile lassen sich große Mengen der faserverstärkten Kunststoffprofile in einer Serienproduktion kostengünstig in beliebigen Geometrien und Größen herstellen. Mit einfachen Befestigungsmethoden der faserverstärkten Kunststoffprofile lassen sich verschiedene Module des Ladungsträger kostengünstig erzeugen. Die flexible Kombination der Kunststoffprofile mit den Verbindungselementen aus verschiedenen Materialien erlauben eine Hybridbauweise, bei welcher immer das richtige Material an der richtigen Position des Ladungsträgers vorgesehen werden kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leichtbauladungsträgers,
    • 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leichtbauladungsträgers dargestellt, wie er in Logistikprozessen in der Industrie, beispielsweise dem Automobilbau zum Transport von Teilen aus der Einzelteilproduktion zur Endmontage genutzt wird. Der Leichtbauladungsträger 1 in Form einer Palette besteht aus mehreren gitterartig angeordneten kohlefaserverstärkten Kunststoffprofilen 3, 5, die über in den Kunststoffprofilen 3, 5 formschlüssig integrierte Hülsen 7, 9 miteinander verbunden sind. Auf die Hülsen 7, 9 wird zur Verkleidung der kohlefaserverstärkten Kunststoffprofile 3, 5 mindestens ein Schutzblech 11 positioniert. Die Schutzbleche 11 können dabei direkt auf die Hülsen 7, 9 und/oder Verbindungswinkel 15 und Verbindungssätze 17 aufgebracht sein und leicht erhaben über die Kunststoffprofile 3, 5 an allen Seiten herausstehen. Im vorgegebenen Fall sind ein Schutzblech 11 als Boden weitere Schutzbleche als Seitenwände dargestellt. Zusätzlich kann zwischen den Verbindungswinkeln 15 und den Verbindungssätzen 17 und dem Schutzblech 11 ein nicht weiter dargestelltes stoßdämpfendes Zwischenelement, beispielsweise Schaumstoff eingesetzt sein. Das Zwischenelement dient gleichzeitig zur elektrochemischen Trennung von Verbindungsmittel- und Schutzblechmaterial. Durch den Gabelstapler auf den Ladungsträger 1 ausgeübte Stöße gehen vom Schutzblech 11 direkt in die Verbindungsmittel 15, 17 über. Die Schutzbleche 11 werden bevorzugt an den Stellen des Ladungsträgers 1 befestigt, wo eine Berührung des Ladungsträgers 1 durch den Gabelstapler erwartet wird.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Ladungsträgers 1. In einem ersten Verfahrensschritt A wird ein strangförmiges Kohlefaserkunststoffprofil 3, welches aus einem Kohlefaserendlosstrang 19 gefertigt und auf eine vorgegebene Länge eingekürzt wurde, mit den Hülsen 7, 9 zusammengeführt. Die Hülsen 7, 9 werden formschlüssig in das Kohlefaserkunststoffprofil 3 eingebunden und bilden einen vorgefertigten Strang 13. Dieser Strang 13 wird mit Verbindungswinkeln 15 oder Verbindungssätzen 17 versehen (Verfahrensschritt B), an welche in der Endfertigung des Ladungsträgers 1 die Schutzbleche 11 angebunden werden.
  • Da außenliegende Profilsegmente in erster Linie von Stößen des Gabelstaplers betroffen sind, ist auch eine Hybridbauweise des Ladungsträgers 1 möglich, bei welcher außenliegend Stahlprofile zum Einsatz kommen, während die kohlefaserverstärkten Kunststoffprofile 3, 5 innenliegend montiert werden. Sollten hohe Druckbelastungen erwartet werden, können auch an diesen Stellen metallische Werkstoffe zum Einsatz kommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 41113301 A1 [0002]
    • DE 102008058238 A1 [0003]
    • DE 102014107357 A1 [0004]
    • DE 102011050893 A1 [0005]
    • EP 0997383 B1 [0006]

Claims (10)

  1. Leichtbauladungsträger für die Logistik zum gleichzeitigen Transport mehrerer Bauteile, vorzugsweise eine Palette, umfassend Elemente (3, 5) aus einem faserverstärkten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff (19) bestehenden separaten Elemente (3, 5) mit Verbindungselementen (7, 9, 13, 15) modular zu einer vorgegebenen Ladungsträgergeometrie zusammengesetzt sind.
  2. Leichtbauladungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente als faserverstärkte Kunststoffprofile (3, 5) ausgebildet sind, die mit als Verbindungssätze (15) und/oder Verbindungswinkel (13) ausgebildeten Verbindungselementen (7, 9, 13, 15) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden sind.
  3. Leichtbauladungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem faserverstärkten Kunststoffprofil (3, 5) fixierten Verbindungselemente (7, 9, 13, 15) kraft- und/oder formschlüssig mit einem Schutzelement (11) zur Verkleidung der faserverstärkten Kunststoffprofile (3, 5) verbunden sind.
  4. Leichtbauladungsträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische, flächige Schutzelement (11) auf den sich erhaben über dem faserverstärkten Kunststoffprofil (3, 5) hervortretenden Verbindungselemente (7, 9) positioniert ist.
  5. Leichtbauladungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schutzelement (11) und dem Verbindungselement (7, 9, 13, 15) ein stoßdämpfendes Zwischenelement angeordnet ist.
  6. Leichtbauladungsträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (7, 9, 13, 15) aus Metall, vorzugsweise Aluminium, oder Kunststoff bestehen.
  7. Leichtbauladungsträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (13, 15) aus einem Material zu deren elektrochemischen Trennung von dem Material des Schutzelementes (11) bestehen.
  8. Leichtbauladungsträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement aus außenliegenden Metallprofilen besteht, zu denen die faserverstärkten Kunststoffprofile (3, 5) innenliegend angeordnet sind.
  9. Leichtbauladungsträger nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der endlosfaserverstärkte Kunststoff glasfaser- oder kohlefaserverstärkt ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbauladungsträgers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff (19) faserverstärkte Kunststoffprofile (3, 5) hergestellt werden, in welche formschlüssig Verbindungselemente (7, 9, 15, 17) integriert werden, an denen zur Verkleidung der Kunststoffprofile (3, 5) mindestens ein Schutzelement (11) fixiert wird.
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