ThinKing Februar - Kombination leichter Hightech-Werkstoffe mit Bionik ermöglicht bahnbrechendes Logistikkonzept

10.02.2017

 

Be- und Entladen von Transportern kostet oft wertvolle Minuten und damit nicht nur Zeit, sondern auch Geld. Angesichts staugeplagter und verstopfter Innenstädte, wozu auch in zweiter Reihe parkende Kurierdienste beitragen, braucht es hier neue Konzepte. Einen wichtigen Beitrag hierzu hat das Stuttgarter Startup CIKONI mit seinem Leichtbauregal geleistet, das im Vision Van der Mercedes-Benz Vans zum Einsatz kommt. Es verbindet Hightech-Werkstoffe mit einem bionischen Design und gewinnt dadurch die notwenige Leichtigkeit.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im Februar 2017. Die Leichtbau BW GmbH gibt mit diesem Label monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Mit dem Vision Van präsentierte Mercedes-Benz Vans 2016 eine revolutionäre Transporter-Studie für den urbanen Raum. Als Gesamtsystem integriert das Fahrzeug eine Vielzahl innovativer Technologien für die Zustellung auf der letzten Meile - beispielsweise sind Drohen für die Auslieferung mit an Bord. Damit definiert das Unternehmen nach eigenen Angaben Leistungs-Anforderungen und Lösungen künftiger Transporter-Generationen.

One-Shot-Loading spart Zeit und Kosten

Das Herzstück des Fahrzeugs stellt das intelligente Laderaummanagement dar. Es hilft dabei, sowohl die Beladung des Fahrzeugs im Logistikzentrum als auch die Auslieferung der Pakete an den Empfänger effizienter zu machen. Durch das sogenannte One-Shot-Loading spart dem Betreiber Zeit und Kosten bei der Beladung.

Das von CIKONI entwickelte leichte Regalsystem wird vollständig bestückt in den Laderaum geschoben. Am Zustellungsort werden die Pakete vollautomatisch maschinell entnommen und dem Kurier oder den mitgeführten Drohen übergeben. Dies reduziert die Auslieferungszeit und damit auch die Parkzeit. Der Durchsatz pro Fahrzeug wird deutlich erhöht.

Das Regal besteht aus einem intelligenten Materialmix aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK), Aluminium und Sandwichbauweisen. Das garantiert hohe Stabilität bei Bremsmanövern und Kurvenfahrten bei gleichzeitig geringem Eigengewicht. Die Entwickler haben die verschiedenen Werkstoffe jeweils bezüglich ihrer Stärken ausgenutzt. Schwächen der einzelnen Werkstoffe konnten durch Werkstoffkombinationen gezielt eliminiert werden. Integral gefertigte Auflagerpunkte für die Ladungsträger mit integrierten Funktionsflächen zur Minimierung der Gleitreibung und Stoßdämpfer schützen das Regal und sparen zusätzliche Komponenten ein.

Gestelle müssen handhabbar und optisch ansprechend sein

Das Regal hatte bei Auftragserteilung mehrere Anforderungen zu erfüllen. Es soll den Bauraum des Fahrzeugs maximal ausnutzen. Und das bei einem minimalen Gewicht bei gleichzeitig höchster Anforderung an die Stabilität in der Fahrzeugdynamik mit einer Beladung von jeweils bis zu 500 Kilogramm. Gleichzeitig müssen die Gestelle für die gute Handhabung in der Logistik sehr robust sein. Damit die Konstruktion zum futuristischen Vison Van passt, war auch ein ansprechendes und zukunftsträchtiges Design erwünscht. Trotz all dieser Anforderungen wurde das Regal von CIKONI in einer extrem kurzen Entwicklungszeit umgesetzt.

Es wurde zunächst ein bionisches Prinzip erarbeitet, dass sich an der Struktur eines Baums orientierte, hierzu wurde intensiv auf Topologieoptimierung und Computer Aided Optimization (CAO) zurückgegriffen. Das bionische Vorbild wurde dann in die CFK-Aluminium-Hybridlösung überführt und dann mit den Freiheitsgraden der Faserverbundkonstruktion numerisch optimiert. Die erzeugte Struktur ist hochgradig anisotrop und bringt nur dort Material ein, wo es lasttragend eingesetzt wird.

Die Koordinierung der Fertigung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit etablierten Firmen wie UBC und Hermann Blechtechnik aus der Region Stuttgart. Dabei wurde unter anderem auf agile Entwicklungsmethodik und schnelle Konzeptsprints gesetzt. CIKONI-Geschäftsführer Dr. Farbod Nezami unterstreicht: "Alle Beteiligten waren offen für innovative Entwicklungen, das ist nicht selbstverständlich."

Startup arbeitet partnerschaftlich mit etablierten Unternehmen zusammen

Das verfügbare Ladevolumen hat CIKONI dank Einsatzes der Hightech-Werkstoffe optimal genutzt, denn Volumen und Gewicht wirken sich beide direkt auf die Effizienz des Systems aus. Das Startup brachte dabei seine Expertise für Multimaterial-Leichtbaulösungen von der Konzeption, der numerischen Optimierung und der Funktionsabsicherung über die Detailkonstruktion und FE-Berechnung bis zur einbaufertigen Lieferung des Regalsystems und der Ladungsträger ein.

Dafür hat CIKONI das passende Know-how aufgebaut. Nezami: "Wir haben hochspezialisierte Entwicklungsingenieure die den gesamten Prozess von der Konzeptfindung, über die Simulation und Konstruktion bis zur Fertigungsplanung für Klein- und Großserien überblicken. Dieses Know-how paaren wir mit Kreativität und einer absoluten Kundenorientierung. Unser primäres Ziel ist es immer, Begeisterung zu entfachen - bei unseren Kunden und bei den Kunden unserer Kunden. Hier spielen wir unsere Stärke gegen Massendienstleister aus."

Mercedes-Benz Vans setzte bei der Entwicklung der Transporter-Studie bewusst auf junge Unternehmen, um Innovation voranzutreiben. Nach den Worten des Geschäftsführers, "fällt es uns einfacher, radikaler, mutiger und technologisch fokussierter zu sein, denn uns bindet nichts an gewachsene Strukturen". Gleichzeitig lobt der promovierte Ingenieur die Schlagkraft und der Erfahrung etablierter Unternehmen, von denen Startups profitieren. Sein Credo: "Wir versuchen, unsere Kunden zu ergänzen und partnerschaftlich mit ihnen zu arbeiten." UnternehmensseiteVideo Vision Van