IPL-Magazin 38 | Januar 2017 | Autor: Friedhelm Widulla

Längst ist der dreidimensionale Druck, 3D-Druck, kein Zukunftsthema mehr, sondern angewandte Praxis. Seine Eignung insbesondere für die Prototypen-, Einzelstück- oder für die Kleinserienproduktion hat sich in vielen Anwendungsbeispielen bereits bewährt.

 

Auch das IPL in Zusammenarbeit mit der Hochschule München haben die Technologie erfolgreich eingesetzt. Für einfache handelsübliche Electronic Shelf Labels (ESL) wurde damit die Voraussetzung geschaffen, um sie im Unternehmen als Smart Labels einzusetzen. Installiert am Ladungsträger und bereit zur Bedienung durch die Mitarbeiter.
 

Friedhelm Widulla

3D-Druck in der Logistik
Bedingt durch die Verbreitung der additiven Fertigung werden sich die Produktions- und Logistikprozesse in und zwischen den Unternehmen dramatisch verändern. So könnte es durchaus geschehen, dass der 3D-Druck langfristig zu einem deutlichen Rückgang bei den weltweit transportierten Warenmengen führt. Nicht mehr Material, sondern Informationen werden bewegt. Erst der Kunde erstellt aus einem Datensatz das benötigte Produkt - in unmittelbarer Nähe zum Einsatzort. Doch auch die Logistik selbst kann sich zum potenziellen Anwender des 3D-Drucks entwickeln, wie das nachstehende Projektbeispiel beschreibt.


Das IPL beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit der Frage, wie durch den Einsatz intelligenter Labels die Auszeichnungs- und Kommissionierprozesse im Lager sowie die anschließenden Produktionsprozesse unterstützt werden können. Zu diesem Zweck wurde ein Vorgehen entwickelt, wie sich die einfachen handelsüblichen Electronic Shelf Labels (ESL) in die benötigten Smart Labels überführen lassen. Die resultierenden Vorteile und vielfältigen Einsatzgebiete von Smart Labels wurden in vorangegangen Ausgaben des IPL-Magazins bereits vorgestellt. Diese Innovation stellte das IPL jedoch vor die Aufgabe, die Labels an den unterschiedlichsten Ladungsträger und Behälter anzubringen, die in einem Lager verbreitet sind.  Der Variantenvielfalt möglicher Ladungsträger steht eine Variantenvielfalt möglicher Labels gegenüber. Geringe Stückzahlen je Ausführung, kleine Bauteilvolumen und der prototypenhafte Charakter des Projekts ergaben ideale Rahmenbedingungen für den Einsatz der additiven Technologie.

 

Vorgehen zur Problemlösung
In einer Analyse wurden die Maße der im Einsatz befindlichen Behälter und Labels aufgenommen und in ein 3D-Konstruktionsprogramm übertragen. Damit konnten die zu den einzelnen Ladungsträgern passenden Label-Halterungen einfach entworfen werden - s. Abbildung 1.

 

Abbildung 1: Halter eines Labels in der Konstruktionszeichnung
Abbildung 1: Halter eines Labels in der Konstruktionszeichnung

 

 

Abbildung 2: Montierte Version der gedruckten Halterung
Abbildung 2: Montierte Version der gedruckten Halterung



Die Umwandlung des CAD-Datenformats in das für 3D-Drucker standardisierte STL-Format wird inzwischen von den gängigen Konstruktionsprogrammen angeboten. Die erforderliche Datenkonvertierung war somit problemlos aus dem verwendeten CAD-Programm realisierbar. Da die Halterungen nur geringen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, war die Verwendung von Kunststoffen ausreichend. Zur Herstellung der unterschiedlichen Halterungen für die Label kam deswegen PLA Material zum Einsatz. Die Verwendung von PLA ist gegenüber dem Metall 3D-Druck wesentlich günstiger.  Auch der 3D-Drucker für Kunststoffe ist preiswerter als ein vergleichbarer 3D-Metalldrucker.

 

Label mit Halterung am Ladungsträger
Die Erprobung der neuen Halterungen und der entsprechenden Anzeigensoftware am Label erfolgten in dem Logistiklabor der Hochschule München - vgl. Abbildung 3.

 

Abbildung 3: Unterschiedliche Ladungsträger mit Halterungen und Labels unterschiedlicher Hersteller
Abbildung 3: Unterschiedliche Ladungsträger mit Halterungen und Labels unterschiedlicher Hersteller

 

Die unterschiedlichen Ausführungen der Halterungen erlaubten eine Gegenüberstellung, Erprobung und weitere Optimierungen - s. Abbildung 4. Insbesondere in der Entwicklungsphase neuer Produkte und Anwendungen stellt der 3D-Druck eine schnelle, kostengünstige und leicht anpassbare Möglichkeit zur Erstellung von ersten Gebrauchsmustern dar. Anstelle konventioneller Steckkarten bzw. Etiketten können nun elektronische Labels in die Aussparungen am Ladungsträger eingesteckt werden. Bei Bedarf ist sogar eine feste und irreversible Verbindung zwischen dem Label und dem Ladungsträger herstellbar.

 

Abbildung 4: Labels im Einsatz
Abbildung 4: Labels im Einsatz