Clean bioenergy for industry (CBE4I)

Development of a novel, fuel-flexible biomass updraft gasification based technology for a highly energy efficient, almost zero emission and zero waste process heat supply for flexible implementation at industrial settings satisfying the specific demands of industry.

The biomass supply of the heating system is realized by a wood chip conveying system, which is based on the extraction of the wood chips at the top of the bunker. Using this type of extraction, the wood chips can be analyzed by a multi-sensor gripper and fed to the heating system as required by the current operating conditions.

Project Acronym: CBE4I
Grant agreement number: 101122292
Duration: 09/2023 – 08/2026
Website: https://cbe4i.eu

Mobile multifunktionale urbane Logistik-Plattformen mit elektrischem Antrieb (MULE)

MULE – Mobile multifunktionale urbane Logistik-Plattformen mit elektrischem Antrieb - ist ein von der FFG teilfinanziertes Sondierungsprojekt aus dem Call „Mobilität der Zukunft“, welches erforschen soll ob MULEs eine innovative Lösung für nachhaltige Logistik in Städten darstellen können. Mittels Fokusgruppen und Experteninterviews wurden in einen mehrdimensionalen Betrachtungsansatz einige der aussichtsreichsten Anwendungsmöglichkeiten ausgewählt. Beispiele für die ausgewählten Anwendungen sind: Kurier-Express-Paketdienste für „single“- oder „multi-client“ Anwendungen, genormte Transporteinheiten für Industrie oder Handel mit einem oder mit mehreren Fahrzielen. Es werden nun technische Lösungsansätze für diese unterschiedlichen Anwendungen ausgearbeitet und eine Roadmap für ihre Einführung erstellt. Dabei sollen sowohl Anwendungen in Betracht gezogen werden, die eine kurzfristige Umsetzung ermöglichen, aber jene Anwendungen nicht ausgeschlossen werden, die erst in einem längeren Zeithorizont realistisch umsetzbar sind – wie zum Beispiel gänzlich autonom fahrende Lösungen.

Energieeffiziente Materialflusstechnik (effMFS)

Kennzahl zur Berechnung der Energieeffizienz

Sankeydiagramm: Darstellung der Verluste eines Rollenförderers

Im Forschungsprojekt effMFS wurden Grundlagen erarbeitet, wie Energieeinsparungen in Materialflusssystemen zu berechnen, messen und bewerten sind. Die Bearbeitung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner SSI Schäfer PEEM und wurde von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG gefördert.

Aufgabenstellung:

Möglichkeiten und Potentiale von Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung
Bewertungsmechanismen zur nachhaltigen Nutzbarmachung der Effizienzsteigerungspotentiale

Vorgehensweise, Methoden:

Definition von Kennzahlen zur Energieeffizienz
Einführung von standardisierten Vorgaben zur Kennzahlenbestimmung
Ermittlung von geräteseitigen Potentialen (Antriebsstrang und Mechanik)
Ermittlung von anlagenseitigen Potentialen
Erarbeiten eines Maßnahmenkataloges

Ergebnisse:

Effizienzkennzahlen zum Systemvergleich für Förder- und Lagergeräte
Standardisierte Ermittlungsverfahren (Messverfahren, -methoden)
Energieeffizienz-Potentiale im Antriebsstrang von Materialflusssystemen
Betriebsstrategische und steuerungstechnische Potentiale

Das Projekt wurde Ende Februar 2014 abgeschlossen und vom Fördergeldgeber FFG positiv evaluiert. Ab 04/2015 wird das Folgeprojekt EEkMFS am ITL bearbeitet und befasst sich mit der Gesamt-Energieeffizienz von komplexen Materialflusssystemen.

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Automatische Entladung und Vereinzelung von Stückgütern im Pulk

Wareneingang eines Paketverteilzentrums — Quelle: www.dhl.com

Die Be- und Entladung von Gütern ist sehr häufig ein Flaschenhals in Logistikketten (Beispiel: Sortierzentren der KEP-Branche). Inhalt dieses Forschungsprojekts ist es, Lösungen und Produkte für automatische Entladungs- und Vereinzelungssysteme zu entwickeln.

Aufgabenstellung:

Entwicklung eines Entladesystems für Pakete mit folgenden Zielsetzungen:
- Erheblich schnellere Entladung als durch manuelle Methoden
- Gleichmäßige und schonende Entladung
- Flexible Einsetzbarkeit und Nachrüstbarkeit für bestehende Anlagen

Vorgehensweise, Methoden:

Restriktionsanalysen, Szenarien und Use Cases – Beschreibung von Anforderungen, Vorgaben, Schnittstellen und ext. Einschränkungen
Am ITL erarbeitete Methodik zur entwicklungsunterstützenden Simulation großer Paketmengen auf Basis der Disktreten Elemente Methode (DEM)
Statistische Versuchsplanung (DoE) – Reduzierung der zur Funktionsoptimierung notwendigen Simulationsläufe
Mehrkörpersimulation (MKS) und Finite-Elemente-Methode (FEM) – Unterstützung bei der Entwicklung von mechanischen Teilsystemen

Ergebnisse:

Entwicklung und Design des Systems
Überprüfung der Funktionsfähigkeit mittels Paketsimulationen
Prototypische Umsetzung

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Urbane E-Lieferservices

Fokus des Projektes ist die Einführung von Elektrofahrzeugen für Zustell- und Verteildienste von Kleinmengen im Stadtgebiet Graz (Modellregion). Nach einer gezielten Basiserhebung betreffend Mobilitäts-Bedürfnisse und -Bedarfe werden daraus Schlüsselindikatoren extrahiert und spezifische Zielgruppen / Unternehmen, die für die Einführung von E-Fahrzeugen besonders geeignet sind, identifiziert und bei der Umsetzung unterstützt.

Aufgabenstellung:

Vernetzung von Stakeholdern der E-Mobilität in Österreich
Basiserhebung über Bedarf der City-Güterlogistik für Unternehmen im urbanen Raum
Testaktion und Pilotphase zu E-Mobilitätskonzepten im Bereich Werksverkehr
Entwicklung Geschäftsmodell für urbane E-Lieferservices

Vorgehensweise, Methoden:

Durch exakte Untersuchungen werden mittels Analysemethoden der Logistik detaillierte Kenntnisse über aktuelle Lieferketten geschaffen
Aus den resultierenden Untersuchungsergebnissen werden konkrete Bedarfe und Bedürfnisse an eine urbane Güterlogistik abgeleitet und mit Experten abgestimmt
Ableitung der technischen und organisatorischen Anforderungen für die Umsetzung einer nachhaltigen und effizienten Logistik im innerstädtischen Wirtschaftsverkehr

Ergebnisse:

Vernetzungstreffen mit Einbindung der Modellregionen Wien, Klagenfurt und Österreichische Post AG
Ableitung eines Leitfadens (Best-Practice) zur Einführung elektromobiler Logistiklösungen bei Unternehmen
Durchführung einer Testaktion mit 8 Firmen zur Aufzeichnung der Fahrzeugrouten
Pilotaktion mit einem Elektrofahrzeug bei einer Firma zur Validierung der Fahrzeug-Simulation
Geschäftsmodell und Berechnungstools für urbane E-Lieferservices

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Modular Logistics In Shared Co-Modal Networks (MODULUSHCA)

MODULUSHCA-Box für einen Teil der Fast Moving Consumer Goods

Im Rahmen des europäischen Projekts MODULUSHCA realisiert das ITL gemeinsam mit 14 Partnern die visionäre Idee des Physical Internets. Dazu wurde am ITL eine modulare logistische Einheit (Box) entwickelt und als Prototyp gebaut.

Aufgabenstellung:

Ermittlung der modularen Größen der MODULUSHCA-Box für einen Teil der Fast Moving Consumer Goods
Entwicklung von Lasten- und Pflichtenheft der Box
Entwicklung und Konstruktion des Prototyps der Box
Prototypenbau

Vorgehensweise, Methoden:

Ermittlung der modularen Box-Größen mit Hilfe eines Optimierungs-Algorithmus unter Beachtung der vorherrschenden Randbedingungen
Methodische Prototypenentwicklung nach VDI 2221
3D-Druck der Prototypen mittels Stereolithographie und Lasersintern

Ergebnisse:

Prototypendesign & -entwicklung der MODULUSHCA-Box
Prototypische Umsetzung MODULUSHCA-Box
Erkenntnisse aus funktionalen Tests
Mehrere Protototypen in unterschiedlicher Größe für weitere Testzwecke
Leistungsbeurteilung der Prototypen nach realen Tests in einem Distributionszentrum eines Projektpartners

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Wood chip feeding technology of the future for small-scale biomass boilers (BioChipFeeding)

BioChipFeeding Prototyp des Hackschnitzelgreifers

BioChipFeeding Render-Ansicht des Hackschnitzelgreifers

Im Rahmen eines internationalen FP7- EU- Projektes wird eine intelligente Hackgutfördertechnik entwickelt, welche den Brennstoff, entsprechend dessen Feuchte und Körnung, aus dem Lagerraum entnimmt und dem Kessel zuführt.

Aufgabenstellung:

Entwicklung eines innovativen Hackgutförder-Konzeptes zur
Homogenisierung des Brennstoffmassenstromes durch selektive Entnahme mit Hilfe eines Schalengreifers für Hackgut aus dem Lagerraum nach Brennstofffeuchte und Partikelgröße
Eliminierung der Dombildungsproblematik in Silos
Gewährleistung höchster Verfügbarkeit
Steigerung des Wirkungsgrades und Reduktion der Abgasemissionen durch genaue Kenntnis der Brennstoffeigenschaften

Vorgehensweise, Methoden:

Entwicklung mehrerer Greiferkonzepte gemäß VDI 2221
Projektierung eines geeigneten Kransystems
Testreihen zur Bestimmung der Eignung verschiedener Sensorprinzipien
Versuchsstand zur Erprobung der Auswirkungen auf die Verbrennungstechnik

Ergebnisse:

Entwicklung und Design des Hackgutgreifers
Evaluierung und Auswahl geeigneter Sensoren und Zukaufteile
Fertigung und Montage des Hackgutgreifers
Inbetriebnahme der Prototypenanlage und Langzeittest
Techno-ökonomische Analyse

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MKS-Analyse eines Kettenfahrwerks für Gewinnungsmaschinen

Sandvik MC350 continuous miner, for mid-size room and pillar applications — Quelle: Sandvik Mining and Construction GmbH

Eine Hauptkomponente von Gewinnungsmaschinen, die für den Abbau von Kohle und weichen Mineralien zum Einsatz kommen, ist das Kettenfahrwerk. Das Institut für Technische Logistik unterstützt die Firma SANDVIK bei der stetigen Weiterentwicklung der Fahrwerkskomponenten.

Aufgabenstellung:

Analyse des Bewegungsverhaltens von Kettenfahrwerken ausgewählter Maschinen
Untersuchung der Eingriffssituation von Kettenrad und Laufkette
Darstellung der Kraftwirkungen und Bauteilverformungen beim Eingriff der Kette
Geometrieoptimierung der Laufräder zur Erhöhung der Laufruhe

Vorgehensweise, Methoden:

Durchführung von MKS-Simulationen (Schaffung Wissensbasis, Bewertung neuer Varianten)
Erweiterte CAD-Methodiken zur Geometrieneuentwicklung
Sensitivitätsanalysen um die Auswirkung verschiedener Systemparameter (z.B. Kettenvorspannkraft) auf die Funktionen des Fahrwerks zu ermitteln

Ergebnisse:

Berechnung der Bauteilverformungen und Spannungen (MKS mit flex. Körpern)
Validierung der MKS-Ergebnisse durch FEM und analytische Überschlagsrechnungen
Bewertung der erarbeiteten Zahngeometrien unter Berücksichtigung der Bauteilfestigkeit

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