Ladungssicherung im Stückgutverkehr Bedeutung der Reibung für die Ladungssicherung

Transkript

1 Ladungssicherung im Stückgutverkehr Bedeutung der Reibung für die Ladungssicherung Dipl.-Ing. Norbert Biermann Fachgebiet Logistik Fakultät Maschinenbau Universität Dortmund Tel.: 0231/

2 Risiko- und Kostenfaktoren in der Distributionskette Versender Empfänger Transportkette Transportbelastungen Klima Schwingungen, Stöße Stapeln Fallen Transportbelastungen

3 Mangelhafte Ladeeinheitenund Ladungssicherung Verpackungsmängel Mangelhafte Transportverpackung Mangelhafte Verladung und Ladungssicherung

4 Mangelhafte Ladeeinheitenund Ladungssicherung Verpackungsmängel Mangelhafte Ladeeinheitensicherung mit Umreifungsbändern Mangelhafte Ladeeinheitensicherung mit Schrumpffolie

5 Unzureichend gesicherte Stückgut-Ladeeinheiten Verrutschte Packstücke aufgrund einer mangelhaften Wickelstretchsicherung Quelle: StAfA Transportschäden aufgrund einer mangelhaften Transportsicherung Quelle: StAfA

6 Verpackungsmängel: Fehlerhafter Einsatz des Ladungssicherungsmittels (Zurrgut) Ungeeignete Kombination Transportverpackung / Ladungssicherungsmittel Verpackungsmängel

7 Mängelstatistik Quelle: GDV

8 Intralogistik Transportsicherung Distribution Sicherung von Transporteinheiten Ladungssicherung Sicherung mittels Verpackung Sicherung durch Ladeeinheitensicherungsverfahren Produktschutz Transportsicherheit Aspekte der Transportsicherung

9 Rechtliche Vorschriften Die erste rechtliche Basis der Ladungssicherung bilden die 22 und 23 StVO. Hier wird die Verantwortlichkeit für den Verlader und den Fahrzeugführer geregelt. 22 StVO Ladung Die Ladung einschließlich Geräte zur Ladungssicherung sowie Ladeeinrichtungen sind so zu verstauen und zu sichern, dass sie selbst bei Vollbremsung oder plötzlicher Ausweichbewegung nicht verrutschen, umfallen, hin- und herrollen, herabfallen oder vermeidbaren Lärm erzeugen können. Dabei sind die anerkannten Regeln der Technik zu beachten. Das Oberlandesgericht (OLG) Stuttgart hat mit seinem Beschluss vom zu 22 StVO entschieden, dass neben dem Fahrer auch der Leiter der Ladearbeiten (hier Verlader genannt) für die verkehrssichere Verstauung der Ladung Verantwortlich ist. (Beschluss OLG Stuttgart, Aktenzeichen 1 Ss 858/82. VRS 64, 308) 23 StVO Sonstige Pflichten des Fahrzeugführers (Auszug) "Der Fahrzeugführer ist dafür verantwortlich, dass seine Sicht... nicht durch die... Ladung, Geräte oder den Zustand des Fahrzeugs beeinträchtigt werden. Er muss dafür sorgen, dass das Fahrzeug, der Zug oder das Gespann sowie die Ladung... vorschriftsmäßig sind, und dass die Verkehrssicherheit des Fahrzeugs durch die Ladung... nicht leidet. Rechtliche Vorschriften 22 und 23 StVO

10 Rechtliche Vorschriften Die zweite rechtliche Basis bilden die 30 und 31 StVZO. Hier wird die Verantwortlichkeit für den Fahrzeughalter geregelt. 30 Absatz 1 StVZO Beschaffenheit der Fahrzeuge "Fahrzeuge müssen so gebaut und ausgerüstet sein, dass 1. ihr verkehrsüblicher Betrieb niemanden schädigt oder mehr als unvermeidbar gefährdet, behindert oder belästigt, 2. die Insassen insbesondere bei Unfällen vor Verletzungen möglichst geschützt sind und das Ausmaß und die Folgen von Verletzungen möglichst gering bleiben. 31 Absatz 2 StVZO Verantwortung für den Betrieb der Fahrzeuge (Auszug) "Der Halter darf die Inbetriebnahme nicht anordnen oder zulassen, wenn ihm bekannt ist oder bekannt sein muss, dass... die Ladung... nicht vorschriftsmäßig ist, oder dass die Verkehrssicherheit des Fahrzeuges durch die Ladung oder die Besetzung leidet." Rechtliche Vorschriften 30 und 31 StVZO

11 Rechtliche Vorschriften Die dritte rechtliche Basis bildet der 412 Handelsgesetzbuch (HGB). Hier wird die Verantwortlichkeit für den Absender und den Frachtführer geregelt. 412 Absatz 1 HGB (TRG) So weit sich aus den Umständen oder der Verkehrssitte nicht etwas anderes ergibt, hat der Absender das Gut beförderungssicher zu laden, zu stauen und zu befestigen (verladen) sowie zu entladen. Der Frachtführer hat für die betriebssichere Verladung zu sorgen. Mit dem Transportrechts Reformgesetz (TRG) wurde mit Wirkung vom der vierte Abschnitt in das HGB neu eingeführt. Er enthält u.a. Regelungen zur Ladungs- Sicherung und zur Haftung. Diese Regelungen betreffen den Absender und den Frachtführer. Rechtliche Vorschriften 412 HGB

12 Gesetzliche und technische Regelwerke Gesetzliche Vorschriften (z. B. StVO, StVZO) Ladungen und Ladungssicherungshilfsmittel müssen verkehrssicher verstaut und gegen Herabfallen und vermeidbares Lärmen gesichert sein. Richtlinie VDI 2700 ff Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen Die Verpackung, die Ladeeinheitensicherung und die am Ladegut angebrachten Zurrpunkte müssen die durch die Ladungssicherung bzw. durch die Fahr-bewegungen hervorgerufenen Kräfte (quantifizierbare Größen) aufnehmen können. Richtlinie VDI 3968 Sicherung von Ladeeinheiten Ladeeinheitensicherungsverfahren werden qualitativ beschrieben, ohne dass konkrete Auslegungs- und Dimensionierungsempfehlungen gegeben werden.

13 Ladungssicherung im Stückgutversand: Staulückenausfüllung durch Luftsäcke Zurrgurte Klemmbretter Sperrstangen etc. Wichtige Voraussetzung: stabile Ladeeinheiten stabile Packstücke Verpackungsprozess Verladung und Ladungssicherung

14 Physikalische Grundlagen Zur Berechnung von Ladungssicherungsmaßnahmen werden im Allgemeinen nur wenige Berechnungsformeln benötigt. Im Wesentlichen müssen die Kräfte ermittelt werden, die während der Transportprozesse wirken. Das sind insbesondere: Gewichtskräfte von einzelnen Ladegütern und der gesamten Ladung (durch Wiegen ermitteln, den Frachtpapieren entnehmen), Masse- oder Trägheitskräfte, die von den Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen des Transportmittels bestimmt werden (Beschleunigung, Kurvenfahrt, Bremsung), Reibungskräfte zwischen Ladefläche und Ladegut oder zwischen gestapelten Ladegütern (abhängig von den Oberflächen der Reibungspartner) und Sicherungskräfte (Mindestkräfte zur Sicherung des Ladegutes). Physikalische Grundlagen

15 Physikalische Grundlagen - Kräfte am Ladegut Normalkraft FN = FG + FZ Gewichtskraft FG = m x g Zurrkraft FZ α = Zurrwinkel Trägheitskraft F = m x a Reibungskraft FR = μ x FN Physikalische Grundlagen Kräfte am Ladegut

16 Physikalische Grundlagen Kennwerte für die Trägheitskraft bei unterschiedlichen Transportmitteln

17 Physikalische Grundlagen - Sicherungskraft zur Ladungssicherung Den Differenzbetrag zwischen Trägheitskraft F und wirksamer Reibungskraft F R bezeichnet man als Sicherungskraft F S gegen Verschieben. F S = F F R Die Sicherungskraft F S ist die Kraft, die von den Sicherungsmitteln und vom Ladegut aufgenommen werden muss. Um die Dynamik von Transportvorgängen praxisgerecht zu erfassen, muss auch bei rechnerisch ausreichenden Reibungskräften (Reibungskraft größer Trägheitskraft) das Ladegut zusätzlich niedergezurrt werden. Dadurch soll sichergestellt werden, dass auch bei vertikalen Schwingungsbewegungen des Transportfahrzeugs und des verladenen Ladeguts eine ausreichende Reibung vorliegt. Physikalische Grundlagen Sicherungskraft

18 Physikalische Grundlagen Einfluss der Reibungskraft auf die Sicherungskraft

19 Anzahl erforderlicher Zurrgurte bei nicht optimierten Reibungskräften Quelle: A. Lampen Kraftschlüssige Ladungssicherung Niederzurren

20 Physikalische Grundlagen - Reibbeiwert Der Reibbeiwert ist ein materialspezifischer Kennwert für die Reibungspartner im Kontaktbereich (z. B. Ladefläche Standfläche einer palettierten Ladeeinheit). Um die Dynamik von Transportvorgängen praxisgerecht zu erfassen, wird für die Ladungssicherung nicht der Haft-Reibbeiwert μ H = μ S, sondern der Gleit-Reibbeiwert μ H = μ D eingesetzt. Im Zweifelsfall ist für den Gleit-Reibbeiwert µ D der niedrigste angegebene Wert einzusetzen, soweit nicht für den Einzelfall ermittelte und nachgewiesene Reibwerte für bestimmte Materialpaarungen vorliegen. Physikalische Grundlagen Reibbeiwert

21 Anmutige Bewegungen, elegantes Gleiten, Quelle: DPA Die schönen Seiten des Gleitens Eistanz

22 da war kein Halten mehr Quelle: unbekannt Die schrecklichen Seiten des Gleitens Glatteis

23 Gummigranulat- ARM Schaumstoffbeschichtete Gewebe-ARM, geschlossene Oberfläche Schaumstoffbeschichtete Gewebe-ARM, Gitterstruktur Vollgummi- Schaumstoffbeschichtete Vlies-ARM Rutschhemmend beschichtete oder getränkte Filz-ARM ARM Rutschhemmend beschichtete Gitter-ARM Vielfalt rutschhemmender Materialien

24 Versuchsstand zur Ermittlung von Reibbeiwerten Das Forschungsvorhaben AiF-FV-Nr.: N wurde aus Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.v. (AiF) gefördert und im Auftrag der Gesellschaft für Verkehrsbetriebswirtschaft und Logistik e. V. (GVB) am Fachgebiet Logistik (FLog) der Universität Dortmund mit Unterstützung industrieller Partner durchgeführt.

25 IDH IfV Verein zur Förderung innovativer Verfahren in der Logistik e. V., Dortmund, mit den Instituten Institut für Distributions- und Handelslogistik Institut für Verpackungstechnik Institut für Kreislaufwirtschaft und Umwelttechnik Fachgebiet Logistik Universität Dortmund Forschungsstelle des DVEU/VVL der BVL der GVB in den Bereichen Transport- und Handelslogistik Verpackungslogistik Entsorgungslogistik Logistisches Demonstrations- und Versuchsfeld des Verpackungsprüfungen Transportsimulationen Gefahrgutverpackungsprüfungen Warensicherungsprüfungen Kooperationspartner: Verpackungstechnisches Dienstleistungszentrum Dortmund Entwicklung individueller Verpackungslösungen (inkl. tests) Vertrieb von Software zur Optimierung von Verpackungslösungen Planung und Entwicklung von Qualitäts- und Umweltmanagementsystemen Logistikverbund Dortmund

26 Prüflaboratorium für ausgewählte mechanischtechnologische Prüfungen an Verpackungen und Verpackungsmitteln nach DIN EN ISO/IEC Prüfstelle Gefahrgutverpackung der Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM), Berlin nach UN, RID, ADR, IATA DAP Deutsches Akkreditierungssystem Prüfungswesen GmbH, vertreten im Deutschen AkkreditierungsRat Logistisches Demonstrations- und Versuchsfeld des Testlabor Transponder Prüf- und Testmöglichkeiten von unterschiedlichen RFID-Transpondertechnologien und deren Einflussgrößen ä Entfernungstests ä Mechanische Belastungstests ä Klimatische Tests ä Qualitätstests ä Pulkfähigkeitstests ä Applikationstests Prüflabor Wellpappe Testlabor Warensicherung Systemtests und Zertifizierungen nach VDI 4470 Qualitätsprüfung von Sicherungsmitteln nach VDI 4471 Logistisches Demonstrations- und Versuchsfeld

27 Logistisches Demonstrations- und Versuchsfeld* *das Labor ist akkreditiert nach DIN EN ISO IIEC : 2000 für mechanischtechnologische Prüfungen an Verpackungen und Verpackungsmitteln sowie anerkannte Prüfstelle für Gefahrgutverpackungen der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) in Berlin. Geräteauswahl Logistisches Demonstrations- und Versuchsfeld

28 Abhängigkeiten des Reibbeiwertes von der Oberflächenbeschaffenheit der Reibungspartner von der Flächenpressung von der Dicke der Rutschhemmenden Materialien vom Verschleiß von der Temperatur von der Nässe vom Verunreinigungsgrad von der Zuggeschwindigkeit Abhängigkeiten des Reibbeiwertes

29 Gummigranulat-ARM Gummigranulat-ARM: Reibbeiwert [µ] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 12 x 1/1000 N/mm² Flächenpressung Europalette (5.000 N) 24 x 1/1000 N/mm² Flächenpressung Europalette ( N) µg min µg mittel µg max Hohe Druckfestigkeit unterstützt nahezu gleichbleibende Reibbeiwerte bei unterschiedlichen Flächenpressungen 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 Flächenpressung [1/1000 N/mm²] Schaumstoffbeschichtete ARM Schaumstoffbeschichtete ARM: Reibbeiwert [µ] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 12 x 1/1000 N/mm² Flächenpressung Europalette (5.000 N) 24 x 1/1000 N/mm² Flächenpressung Europalette ( N) µg min µg mittel µg max Geringe Druckfestigkeit kann zu sinkenden Reibbeiwerten bei zunehmender Flächenpressung führen 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 Flächenpressung [1/1000 N/mm²] Abhängigkeit des Reibbeiwertes von der Flächenpressung

30 Gummigranulat-ARM Prüftemperatur 23 C 1 0,9 0,8 0,7 µ-wert 0,6 0,5 0,4 Versuch1 Versuch2 Versuch3 Versuch4 Versuch5 0,3 0,2 0, Messpunkte Gummigranulat-ARM Prüftemperatur 55 C 0,8 Reduzierung des Gleitreibbeiwertes von μ G (T = 23 C) = 0,84 auf μ G (T = 55 C) = 0,61 0,7 0,6 0,5 µ-wert 0,4 0,3 Versuch1 Versuch2 Versuch3 0,2 0, Messpunkte Abhängigkeit des Reibbeiwertes von der Temperatur

31 Siebdruckboden, rauh - Gummigranulat-ARM - Holz-Prüfkörper Zuggeschwindigkeit 50 mm/min Kraft [N] Messung 1 Messung 2 Messung Siebdruckboden, rauh - Gummigranulat-ARM - Holz-Prüfkörper Zuggeschwindigkeit 100 mm/min Weg [mm] Siebdruckboden, rauh - Gummigranulat-ARM - Holz-Prüfkörper Zuggeschwindigkeit 200 mm/min Kraft [N] Messung 1 Messung 2 Messung 3 Kraft [N] Messung 1 Messung 2 Messung Weg [mm] Siebdruckboden, rauh - Gummigranulat-ARM - Holz-Prüfkörper Zuggeschwindigkeit 500 mm/min Weg [mm] Kraft [N] Messung 1 Messung 2 Messung Weg [mm] Abhängigkeit des Reibbeiwertes von der Zuggeschwindigkeit

32 Gummigranulat-ARM Zugversuche 1-10 Gummigranulat-ARM Zugversuche Kraft [N] 300 Kraft [N] 300 leichter Abrieb sichtbar Weg [mm] Weg [mm] Schaumstoffbeschichtete ARM Zugversuche 1-10 Schaumstoffbeschichtete ARM Zugversuche Kraft [N] 300 erste Schäden sichtbar Abrieb sichtbar Abrieb auf Unterseite sichtbar Kraft [N] 300 weitgehender Schaumstoffabrieb sichtbar Weg [mm] Weg [mm] Geringfügige Verschleißspuren am rutschhemmenden Material ohne signifikanten Einfluss auf den Reibbeiwert Abhängigkeit des Reibbeiwertes vom Verschleiß

33 Veränderung von ARM aufgrund von Verunreinigungen mit Betriebsstoffen Gummigranulat-ARM Quellverhalten infolge Verunreinigung durch Betriebsstoffe 54,00 52,00 Dieselkraftstoff Venno Vet G-421 Länge [mm] 50,00 48,00 46,00 Hydraulikflüssigkeit Schmieröl SAE 5W-30 O-1178 O-236 H-542 Schmieröl SAE 15W-40 H ,00 F-54 42,00 S ,00 0 Std. 1 Std. 2 Std. 3 Std. 4 Std. 5 Std. 24 Std. 48 Std. 72 Std. 144 Std. Zeit Gummigranulat-ARM Quellverhalten infolge Verunreinigung durch Betriebsstoffe 15,00 14,00 13,00 Venno Vet 12,00 G ,00 O-1178 Dicke [mm] 10,00 9,00 8,00 Dieselkraftstoff Hydraulikflüssigkeit Schmieröl SAE 5W-30 Schmieröl SAE 15W-40 O-236 H-542 H-515 7,00 F-54 6,00 S-783 5,00 0 Std. 1 Std. 2 Std. 3 Std. 4 Std. 5 Std. 24 Std. 48 Std. 72 Std. 144 Std. Zeit

34 Reibungskräfte Reibungskräfte bzw. Reibbeiwerte werden von vielen Parametern beeinflusst. μ = f(x 1, x 2, x 3, ) Ein definierter Haftreibbeiwert ist bei elastischen Reibungspartnern nicht immer gegeben. Insbesondere in dynamischen Systemen sinken die wirksamen momentanen Reibungskräfte. Fazit Reibungskräfte

35 Rutschhemmende Materialien Vielversprechende Neu- und Weiterentwicklungen von Antirutschmatten für die Ladungssicherung Vielfältiges Angebot unterschiedlicher Antirutschmatten Hoher Beratungsbedarf des Anwenders / Verladers Notwendigkeit umfassender, seriöser Beratung durch Hersteller und Lieferanten von Antirutschmatten Fazit Beratungsbedarf

36 Lange Zeit galt in bestimmten Kreisen die Erde als Scheibe. Diese Zeiten sind vorbei! Lassen Sie sich auch bei der Reibung nicht auf s Glatteis führen! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!