Grashüpfer mit fester Bodenhaftung

Mit viel Phantasie erinnern Name und Aussehen von FLIP® an einen Grashüpfer. Der Behältertransporter mit den schlanken Grashüpferbeinen unterscheidet sich jedoch in vielerlei Hinsicht von besagtem Insekt. Zudem ist auch bedeutsamer, inwieweit sich das am Fraunhofer IML entwickelte Fahrerlose Transportfahrzeug (FTF) von derzeitigen Behältertransportern unterscheidet: Die Trumpfkarte des extrem schlanken FTF ist die infrastrukturlose Behälterübergabe am Boden.

Bodenständigkeit ist nicht nur beim Menschen eine positive Tugend. Auch FLIP® »Flexible Lifter for Intralogistics and Production« gereicht diese Eigenschaft zum Vorteil, denn sein Aufgabenbereich erstreckt sich auf Behälter am Boden. Ausgestattet mit einem neuen Lastaufnahmeprinzip des Fraunhofer IML kann das FTF die Behälter jederzeit an beliebiger Position abladen und aufnehmen. Spezielle Übergabestationen sind dazu nicht notwendig. Hierdurch unterscheidet sich FLIP® von vielen Fahrerlosen Transportfahrzeugen, die für den Transport von Kleinladungsträgern (KLT)
gedacht sind.

Das innnoative Design der Tragarme macht den Unterschied

Der Grashüpfer Flip aus der Serie Biene Maja trägt keine Behälter, bloß einen Zylinder. Die Assoziation mit einem Grashüpfer beruht deshalb auch auf den Tragarmen des Lastaufnahmemittels. Diese sind zu zwei Dreiecken angeordnet, wodurch FLIP® so aussieht, als hätte es die Beine eines Grashüpfers. Das Design der Tragarme trägt maßgeblich zum innovativen Lastaufnahmeprinzip bei.

»Das Außergewöhnliche dabei ist, dass das Fahrzeug seine Länge verändern kann. Dies wird durch den veränderbaren Winkel zwischen den beiden Tragarmen der Dreiecke ermöglicht. Weitet sich der Winkel, verlängert sich dadurch das Fahrzeug. Somit bewegen sich die beiden nach oben zeigenden Spitzen der Dreiecke näher an den Boden. Durch ein verbindendes Element senken sich bei diesem Mechanismus auch die Auflagewinkel, mit denen die Behälter gegriffen werden. Bei ausreichend auseinandergefahrenen Tragarmen befinden sich die Auflagewinkel tief genug, um unter die Stapelkante eines Behälters greifen zu können.«

Jan Behling, Fraunhofer IML

Gleichzeitiges Auf- und Abladen von Behältern

Dabei fährt FLIP® derart an einen Behälter heran, dass sich rechts und links von diesem je ein Paar Tragarme, also je ein Dreieck befindet. Zwei Dinge sollen nun passieren: Die Auflagewinkel müssen sich zum einen zum Behälter hinbewegen, um ihn »einzuklemmen«, und zum anderen muss der Behälter angehoben werden. Bei FLIP® geschieht das gleichzeitig. »Zustell- und Hubbewegung erzeugen wir mit ein und demselben Antrieb«, beschreibt Behling die Besonderheit von FLIP®. Denn ein Anliegen der Entwickler war es, mit möglichst wenig Motoren auszukommen. »Beobachten kann man bei diesem Vorgang zudem, wie das Fahrzeug sich verkürzt und die Spitzen der Dreiecke sich anheben«, so Behling.

Den Vorteil, Behälter am Boden aufzunehmen und abzugeben, kann FLIP® insbesondere dort ausspielen, wo es viele Quellen und Senken gibt - also viele Ausgangs- und Endpunkte von Materialflüssen. Behling denkt da zum Beispiel an ein Produktionsumfeld mit mehreren Maschinen, beispielsweise in der Spritzgussfertigung. Bei solchen Anwendungen wäre sonst für jede Maschine eine Übergabestation nötig bzw. die KLT müssten zunächst aufwändig manuell oder automatisch palettiert werden.

Hohe Flexibilität für die Intralogistik

Obwohl das Problem einer effizienten Lastaufnahme vom Boden der Anstoß für ihr Projekt war, passten die Entwickler FLIP® auch in weiteren Aspekten der Intralogistik an. Das  Lastaufnahmemittel von FLIP® ist deutlich schmaler und damit flexibler als vergleichbare
Lösungen auf dem Markt. So passt es in den Zwischenraum von zwei Behältern oder Behälterstapeln, die dicht nebeneinanderstehen.

Zur Lokalisation von FLIP® kommen im aktuellen Prototyp nicht wie meist üblich Laserscanner zum Einsatz. »Hier wollten wir einen anderen, neuartigen und vielversprechenden Sensor testen«, sagt Behling. Die Entwickler entschieden sich für eine Methode, bei der das Fahrzeug sich mithilfe von zwei Kameras an Bodenmerkmalen orientiert. Der gewählte Lokalisierungssensor erreicht auch in dynamischen Umgebungen und ohne zusätzliche Infrastruktur eine sehr hohe Genauigkeit. Daher ist er aus Sicht der Entwickler für FLIP® gut geeignet. Das gleiche gilt für den Lithium-Eisenphosphat-Akku und den Drehschemel zur Rotation des Fahrzeugs. FLIP® ist jedoch im Wesentlichen nur ein Prototyp, an dem vor allem das Lastaufnahmeprinzip veranschaulicht wird. »Es ist das Prinzip und nicht das komplette Fahrzeug, was wir etablieren wollen. Es sind auch andere Lokalisierungsverfahren und Fahrwerksprinzipien denkbar«, erklärt Behling.

Erste potenzielle Interessenten für den Grashüpfer

Nachdem das Team um Behling vor gut einem Jahr die Idee zu FLIP® hatte, wurde dies zunächst als einfaches Modell mit Legobausteinen nachgestellt. Beim Weg vom Modell zum fahrtüchtigen Prototyp kamen die eigene mechanische und die elektrotechnische Werkstatt sowie das 3D-Druck-Labor des Fraunhofer IML zum Einsatz. Bisher fährt FLIP® auf dem Hallenboden des Instituts. Jedoch haben sich bereits auf der LogiMAT und auch im Nachgang einige potenzielle Anwender sehr interessiert gezeigt.

Neben dem Kontakt zu solchen Anwendern, die FLIP® in ihren eigenen Materialflussprozessen einsetzen wollen, strebt das Fraunhofer IML auch eine Partnerschaft mit einem Anbieter von Logistiklösungen an. In der jetzigen Phase der Entwicklung können die Konstrukteure nach eigenen Angaben noch spezielle Anforderungen an ein Serienprodukt berücksichtigen. Geige zu spielen wie Grashüpfer Flip ist dabei allerdings nicht vorgesehen.