Und so funktioniert es: Die E-Commerce-Branche wächst seit ihren Anfängen in den späten 90er Jahren mit unglaublichem Tempo, und die Nachfrage nach im Internet verkauften Waren steigt weiter an. Dies wiederum erfordert schnellere und intelligentere Lösungen für das Fertigungs- und Lagermanagement, da der Wettbewerb hart ist und die Schwellenländer immer mehr Marktanteile gewinnen.

Unternehmen wie Amazon, Walmart, Target und La Redoute, um nur einige zu nennen, müssen Wege finden, um der kostengünstigen Produktion und Lagerung aus den Schwellenländern, in denen andere Sicherheits- und Umweltvorschriften sowie Arbeitsbedingungen gelten, entgegenzuwirken.

Skeleton-Technologies-LogiMAT.jpg

Ein Ultrakondensatorpack von Skeleton Technologies für Shuttles und AGVs auf der LogiMAT 2018.

.

Eine der Möglichkeiten, dies zu erreichen, ist die Steigerung der Produktivität und die Reduzierung der Mitarbeiterzahl in der Produktion und im Lagerbereich. Der Einsatz von automatischen Maschinen zur Herstellung von Waren ist an sich nichts Neues, aber der Einsatz von automatisierten Fahrzeugen zur Beförderung eines Produkts oder von Teilen davon während der Herstellung oder bei der Lagerung in einem Lager gewinnt an Fahrt und hat erst vor kurzem begonnen.

Mit Hilfe von im Boden eingebettetem Metalldraht, 3D-Positionierung und Triangulation, Laserführung oder einfach nur mit Klebeband auf dem Boden finden automatisierte Fahrzeuge unterschiedlicher Form und Größe ihren Weg durch die Labyrinthe großer Produktions- oder Sortiergebäude, wobei sie auf Personen oder andere entweder automatisierte oder von Menschen gesteuerte Fahrzeuge achten, die ihren Weg kreuzen.

Willkommen in der Welt der Fördertechnik!

Drei Kategorien von automatisierten Fahrzeugen 

AGVs

AGV.jpg

Automated Guided Vehicles oder AGVs sind Roboter, die durch visuelle Erkennung, Magneten oder Lasern zur Navigation innerhalb eines Lagers oder einer Produktionsstätte geführt werden. Sie eignen sich ideal für den Transport von Materialien oder Paketen und ihre Verwendung nimmt rasant zu.

AGVs werden derzeit mit Batteriepacks betrieben, die in einem bestimmten Bereich des Lagers oder Fabrikgebäudes zum Aufladen herausgenommen werden. Dies ist zeitaufwändig und nimmt wertvollen Platz in Anspruch. In einigen Fällen sind die Batteriepacks direkt gegen Ultrakondensatoren mit einer Spannung von 60 V bis 24 V austauschbar. Durch den Einsatz von Ultrakondensatoren anstelle von Batterien können AGVs in Sekundenschnelle aufgeladen werden und in kalter Umgebung störungsfrei arbeiten. 

Shuttles

shuttles.jpg

Shuttles sind die besten Kandidaten für den Einsatz von Ultrakondensatoren. Sie dienen zum Bewegen von Paletten und Paketen innerhalb eines Lagerlagersystems.

Der Einsatz von Ultrakondensatoren erhöht die Lebensdauer des Shuttles drastisch und verkürzt die Ladezeit auf ein Minimum, denn mit Ultrakondensatoren können Shuttles an bestimmten Stellen entlang der Strecke vorgesehene Lademöglichkeiten nutzen und in Sekundenschnelle voll aufgeladen werden.

Mithilfe von Ultrakondensatoren können Shuttles auch in gekühlten oder tiefgekühlten Umgebungen arbeiten, was bei batteriebetriebenen Shuttles nur schwer möglich ist.

Gabelstapler

Forklift.jpg

Konstruktive Verbesserungen und Innovation waren ein ständiger Antrieb bei der Implementierung dieser Geräte. Ursprünglich wurden sie von Diesel- und Erdgasmotoren angetrieben. Als jedoch die Anforderungen an eine saubere Luft am Arbeitsplatz immer strenger wurden, wurden dieselbetriebene Geräte aus geschlossenen Räumen verbannt. Der Trend geht jetzt dahin, wo und wann immer es möglich ist, elektrisch angetriebene Fahrzeuge einzusetzen.

Elektrische Gabelstapler mit Ultrakondensatoren profitieren von geringerem Wartungsbedarf, schnellerer Ladung und der Möglichkeit, in Kühl- und Tiefkühlumgebungen effizient zu arbeiten.

Vorteile der Elektrifizierung

Ein elektrisches System hat einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als ein Verbrennungssystem. Kosteneinsparungen sind relativ einfach zu erzielen, insbesondere durch die wesentlich einfacheren Energiesysteme und den geringeren Wartungsaufwand.  Li-Ion-Akkus ermöglichen einen emissionsfreien Schichtbetrieb im Werk und das ist ein Schritt in die richtige Richtung.

Weitere Verbesserungen sind jedoch in Bezug auf Ladezeit, Effizienz und Lebensdauer der Fahrzeuge möglich. Graphenbasierte Ultrakondensatoren können eine wichtige Rolle bei der Verbesserung aller drei Aspekte spielen.

Derzeit müssen die mit Batterien ausgestatteten Systeme alle 8 bis 12 Stunden aufgeladen werden, was mehrere Stunden dauern kann. Um dies zu beschleunigen, gibt es die Möglichkeit eines Batteriewechsels, der jedoch ca. 5 bis 10 Minuten in Anspruch nehmen kann und entweder einen Bediener erfordert oder vollständig automatisiert werden muss. 

Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung der „Gelegenheitsladung“. Dieses Konzept erfordert ein Überwachungssystem auf dem mobilen Gerät, das entscheidet, dass es Zeit zum Aufladen ist, wenn sich der Akku auf einem bestimmten Niveau befindet. Daraufhin liefert das mit Ladegeräten ausgestattete Netzwerk einen 10 oder 15-minütigen Ladeschub, um das Mobilgerät auf ein akzeptables Niveau aufzuladen. Dieses Konzept ermöglicht ein unterbrechungsfreies Arbeiten des mobilen Geräts.

Ultrakondensatoren sind in der Lage, in Sekundenschnelle zu laden. Zugegeben - die Dauer ihrer Nutzung ist begrenzt, aber wenn wir zum Beispiel ein Shuttle nehmen, das sich wiederholt auf einem vorgegebenen Weg bewegt, kann das durchaus sinnvoll sein. Am Ende des Weges und/oder an vorgegebenen Haltestellen kann das Shuttle seine Ultrakondensatoren in Sekundenschnelle aufladen und seine Arbeit fortsetzen. Ultrakondensatoren, die eine Million oder mehr Lade- und Entladezyklen aushalten können, garantieren mindestens 200 000 Betriebsstunden.

Das bedeutet, dass statt 2 Shuttles, die einen bestimmten Weg abfahren (ein Shuttle fährt, das andere lädt) oder einen eigenen Platz zum Laden oder Batteriewechsel benötigen, nur noch ein einziges Shuttle benötigt wird, das rund um die Uhr arbeitet und praktisch wartungsfrei ist. 

Dies kann bei allen anderen AGVs in gewissem Umfang angewendet werden, da Ultrakondensatoren die Spitzenlasten in Verbindung mit Batterien abdecken und wertvolle zusätzliche Betriebszeit zwischen den Ladevorgängen bieten können, während die Batterielebensdauer erhalten bleibt.

Zu beachten ist auch, dass in Kühl- oder Tiefkühllagern batteriebetriebene Fahrzeuge unter Umständen nicht so gut funktionieren, während Ultrakondensatoren ab -40°C optimal arbeiten können.