Formschluss in der Ladungssicherung
Bei technischen Verbindungen und in der Ladungssicherung gilt der Formschluss als wesentliches Prinzip zur Reduzierung oder Vermeidung von Bewegung. Er wird in vielerlei Anwendungen eingesetzt – beim Bau von mechanischen Maschinenteilen bis hin zur Sicherung von Gütern in Laderäumen von Beförderungseinheiten (CTU´s) wie Containern, Lastwagen oder Flugzeugen. Der Formschluss basiert auf dem Prinzip der Positionierung zweier oder mehrerer Elemente, bei der ihre Formen ineinander greifen oder flächig zueinander anliegen und so eine stabile Einheit gewährleisten. Diese Art der Verbindung sorgt dafür, Objekte so zu fixieren, dass sie sich nicht relativ zueinander bewegen können.
Stellen Sie sich z.B. die Zahnräder in einer Uhr vor, die präzise ineinander greifen. Oder denken Sie an die Sicherung der Ladung auf einem LKW, wo die Form der geschichteten Paletten und die entsprechenden Sicherungseinrichtungen das Verrutschen z.B. beim Bremsen verhindern. Im Gegensatz zum Kraftschluss, der auf physikalischen Kräften wie der Reibung basiert, und zum Stoffschluss, der eine molekulare Verbindung der Elemente beinhaltet, zeichnet sich der Formschluss durch geometrische Genauigkeit und Zuverlässigkeit aus. In diesem Beitrag werden wir uns eingehend mit dem Prinzip des Formschlusses beschäftigen. In einem früheren Beitrag haben wir schon alles Wissenswerte über den Kraftschluss verfasst. Lesen Sie heute:
Definition Formschluss
Der Formschluss ist eine Verbindungstechnik, bei der zwei oder mehr Teile durch die direkte Berührung ihrer Oberflächen ineinandergreifen bzw. aneinander positioniert werden. Im Gegensatz zum Kraftschluss, bei dem die Verbindung durch äußere Kräfte wie Reibung oder Magnetismus entsteht, basiert der Formschluss auf der genauen Passform und der geometrischen Beschaffenheit der Verbindungselemente in ihrer Umgebung. Ein klassisches Beispiel für formschlüssige Verbindungen sind Zahnräder, bei denen die Zähne genau in die Zwischenräume des Gegenstücks passen. Auch bei der Ladungssicherung ist der Formschluss relevant, wenn hier auch oft spezielle Halterungen oder Formteile verwendet werden müssen, um die Leerräume bzw. Ladelücken auszufüllen und die Ladung sicher und unbeweglich zu transportieren.
Die Wirkungsprinzipien beim Formschluss
Beim Formschluss spielt die geometrische Passgenauigkeit die Hauptrolle. Die per Formschluss zu verbindenden Elemente müssen so gestaltet sein, dass sie exakt ohne Freiräume aneinander oder ineinander positioniert sind. Dies kann durch verschiedene Formen wie Verzahnungen, Nuten, Federn oder ähnliches erreicht werden. Die Stabilität der Verbindung hängt dabei von der Präzision der Fertigung und der Stabilität der Materialien selbst ab. Ein weiteres wichtiges Prinzip ist die Verhinderung von Bewegungen, die relativ zwischen den verbundenen Teilen stattfinden. Durch die passgenaue Formgebung verhindert man, dass sich die Elemente voneinander lösen oder gegeneinander verschieben. In der Ladungssicherung wird der Formschluss durch ein lückenloses Verladen auf der nach außen hin gesicherten Ladefläche erreicht. Oft wird die Ladung dabei durch Diagonal- und Schrägzurren gesichert. Als Lashing wird eine starre Verzurrung bezeichnet, bei der die Zurrgurte in Ankerpunkten an der Bordwand oder auf dem Boden des LKW befestigt werden. Eine weitere Methode ist das Anbringen eines Netzes zur Ladungssicherung, die die formschlüssige Aufgabe der äußeren Sicherung erfüllt.
Beispiele für den Formschluss und die eingesetzten Hilfsmittel bei der Ladungssicherung
In der Ladungssicherung wird der Formschluss häufig genutzt, um Transportgüter sicher zu fixieren. Oft geschieht dies auch in Kombination mit dem Kraftschluss. Hier einige Beispiele:
- Sicherung von Ladeeinheiten z.B. Paletten
Hier werden die Güter so auf einer Palette platziert, dass sie formschlüssig ineinandergreifen. Dies kann durch die spezifische Anordnung der Packungen oder durch Verwendung spezieller Halterungen oder Packhilfsmittel erreicht werden, die genau zur Form der Ladung passen. Dazu gehört ebenfalls die -Beschaffenheit der Paletten selbst, die durch ihre standardisierte Form eine spätere Formschlüssigkeit beim Transport erleichtern. - Containerverriegelung
Bei der Sicherung von Containern auf Schiffen oder LKW werden oft spezielle Verriegelungsmechanismen (Twistlock) eingesetzt, die formschlüssig in die Container-Ecken greifen. Diese Verriegelungen verhindern ein Verrutschen oder Umkippen der Container während des Transports. - Nut- und Feder-Systeme
Diese Systeme werden oft bei der Ladungssicherung von Holzelementen oder anderen Baumaterialien verwendet. Diese Elemente greifen formschlüssig ineinander, bilden eine kompakte Ladeeinheit und verhindern so, dass sich die Ladung verschieben kann.
Wenn man eine optimale Sicherung gewährleisten will, muss man entweder für eine lückenlose Anordnung der Ladung gegen die Laderaumbegrenzungen des Fahrzeugs (wie Bordwände und Stirnwand) sorgen, oder es müssen die Lücken zwischen der Fahrzeugwand und der Ladung bzw. zwischen einzelnen Ladungsteilen sorgfältig aufgefüllt werden. Dies kann mit verschiedenen Hilfsmitteln erreicht werden.
- Schaumstoff-/Kartonpolster, Stausäcke/Staupolster, Sperrbalken oder Ladebalken
Diese Hilfsmittel dienen dazu, Lücken effektiv zu schließen und die Ladung zusätzlich zu schützen. Sie ermöglichen eine formschlüssige Anordnung, indem sie verhindern, dass sich die Ladung bewegt oder verrutscht. Mit diesen Elementen kann der Laderaum in einzelne Felder aufgeteilt werden, was die Ladungssicherung erleichtert. Sperrbalken, die in das Lochraster der Zurrschienen gesteckt werden, ermöglichen so eine formschlüssige Verbindung. Dabei sollten jedenfalls die Belastungsgrenzen der verwendeten Verbindungselemente beachtet werden.
- Zurrmittel wie Zurrschienen und Zurrgurte
Diese Elemente werden oft in Kombination mit anderen Hilfsmitteln verwendet, um eine fixierte Verbindung zwischen der Ladung und dem Fahrzeug bzw. dem Beförderungsmittel zu schaffen. Zurrschienen mit Lochraster ermöglichen das flexible Anbringen von Zurrgurten und können sowohl waagerecht als auch senkrecht eingesetzt werden. - Antirutschmatten
Diese Matten werden unter das Ladegut gelegt und erhöhen die Reibungskraft. Der erhöhte Gleit-Reibbeiwert verhindert ein Verrutschen der Ladung und reduziert die benötigte Sicherungskraft. Das ist ein typisches Beispiel für die Kombination von Kraftschluss und Formschluss. - Vorkonfektionierte Rückhaltesysteme aus Zurrgurten (Lashings)
Diese Systeme bieten eine zusätzliche Sicherungsebene, indem sie die Ladung direkt mit dem Fahrzeug verbinden.
Vorausschauende Planung bei der Ladung
Erfahrene Experten für das Verpacken und die Ladungssicherung beziehen den nötigen Formschluss bei der Verladung schon im Vorfeld bei der Planung des Transports von Packstücken und ihrer jeweiligen Beschaffenheit ein. Dazu werden die jeweiligen Maße der Packstücke mit den Größen z.B. der Paletten und der Packweise abgestimmt. Eine genauso große Rolle spielt die Stabilität der Außenverpackung. Wird diese Planung vernachlässigt, muss damit gerechnet werden, dass ein Formschluss beim Verpacken und Laden nur noch mit zeit- und kostenaufwendigen Hilfsmitteln realisiert werden kann. Als eines der optimalen Hilfsmittel bei der Ladung haben sich in der Größe variierbare Holz- bzw. OSB-Kisten bewährt. In diesen können unregelmäßig geformte oder empfindliche Güter für eine formschlüssige Verladung perfekt vorbereitet und geschützt werden. Anhand der beigefügten Beispielbilder lässt sich erkennen, wie Paletten, Packstücke und Packweise so konzipiert werden können, dass bei der Verladung ein Formschluss entsteht. Ähnliches gilt für die Schichtung und Verpackung der entsprechenden Bauteile.
Formschluss: Vorschriften und Regelungen in der Ladungssicherung
Ähnlich wie beim Kraftschluss existieren auch für den Formschluss spezifische Vorschriften und Regelungen, die sicherstellen sollen, dass die Ladung während des Transports stabil und sicher bleibt. Diese Vorschriften variieren je nach Land und Art des Transports, aber die grundlegenden Prinzipien sind überall die gleichen. Dazu gehören:
- Präzise Anforderungen an die Passgenauigkeit der Sicherungselemente
- Regelmäßige Überprüfungen der Verbindungsteile auf Verschleiß und Beschädigung
- Schulungen für das Personal, um sicherzustellen, dass die Ladung korrekt gesichert wird
In Deutschland regeln diverse Normen (DIN EN) die Ladungssicherung. Die gesetzlichen Unfallversicherer, VDI-Richtlinien wie die VDI 2700 sowie die Berufsgenossenschaften halten Informationen, Vorschriften und Anleitungen bereit. Diese regeln z.B. die Berechnung benötigter Hilfsmittel wie die oben erwähnten. Die Berufsgenossenschaften der verschiedenen einschlägigen Branchen geben entsprechende Handbücher und Formblätter heraus. PDF herunterladen (22,9 MB)
Der CTU-Code
In diesem Zusammenhang muss auch auf den so genannten CTU-Code verwiesen werden. CTU steht für Cargo Transport Units, zu Deutsch Güterbeförderungseinheiten. Der CTU-Code steht für die Verfahrensregeln, die für das Packen von Güterbeförderungseinheiten anzuwenden sind. Dieser Code ist seit 2015 in Kraft getreten und entstand durch eine Gemeinschaftsarbeit der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation IMO, der Internationalen Arbeitsorganisation ILO und der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa UNECE. Der CTU-Code ist international gültig und ersetzt damit die bis dahin geltenden CTU Packrichtlinien. Inhaltlich bestehen keine großen Unterschiede. Es geht in beiden Regelwerken um die Sicherheit bei der Ladung von Gütern, so dass sich diese auf dem Transport nicht in gefährlicher Weise bewegen können. Aber der neue CTU-Code liefert genauere Angaben z.B. zur Belastbarkeit von Zurrpunkten und den Wänden der Verpackungen wie zu der Reibungswirkung verschiedener Materialien. Im CTU-Code wird insbesondere auf die sogenannten Ladelücken eingegangen, die in den CTUs wie vor allem den Containern zu gefährlichen Mängeln der Sicherung führen können. In diesen Fällen wird also die Formschlüssigkeit nicht eingehalten. “In den CTU-Richtlinien unter dem Abschnitt 3.2 über das Packen und Sichern wird gesagt, dass die Ladung in einer Beförderungseinheit so zu sichern ist, dass sie sich innerhalb der CTU nicht bewegen kann. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass es durch die angewandte Ladungssicherungsmethode nicht zu Beschädigungen oder sonstigen Beeinträchtigungen der Ladung oder der CTU kommen darf.” (Quelle: “Containerhandbuch”, Fachinformationen der deutschen Transportversicherer) Weitere Informationen dazu finden sich z.B. in dem entsprechenden Amtsblatt des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur der Bundesrepublik Deutschland PDF herunterladen (12,4 MB). Experten für die Ladungssicherung sind mit dem CTU-Code vertraut, in den jeweiligen nationalen Vorschriften werden die Regelungen aus dem Code übernommen.
Zusammenfassung zum Formschluss
Der Formschluss ist neben dem Kraftschluss eine der zwei hauptsächlichen verwendeten Methoden zur Ladungssicherung. In der Ladungssicherung spielt der Formschluss eine wichtige Rolle, da er die sichere und feste Positionierung der Ladung während des Transports gewährleistet. Dieser Beitrag schildert die Grundlagen, Anwendungen und spezifischen Vorschriften des Formschlusses in der Ladungssicherung. Dazu verwenden wir anschauliche Beispiele und beantworten zum Schluss die wichtigsten Fragen zum Thema.
Oft gestellte Fragen zum Formschluss
Was ist ein Formschluss und wie unterscheidet er sich von Kraft- und Stoffschluss?
Formschluss ist eine Verbindungstechnik, bei der die Verbindung zwischen Objekten durch die direkte Berührung und das Ineinandergreifen ihrer geometrischen Formen entsteht. Im Gegensatz dazu basiert der Kraftschluss auf physikalischen Kräften wie Reibung, Magnetismus oder Vakuum, um Objekte zusammenzuhalten. Der Stoffschluss beruht auf einer molekularen oder chemischen Verbindung zwischen Materialien, wie beim Schweißen, Löten oder Kleben. Der wesentliche Unterschied liegt also in der Art und Weise, wie die Verbindung hergestellt wird: Formschluss durch passgenaue Formen, Kraftschluss durch Kräfte und Stoffschluss durch materielle Bindungen.
Welche Bedeutung hat der Formschluss in der Ladungssicherung?
In der Ladungssicherung gewährleistet der Formschluss eine stabile und sichere Fixierung der Ladung. Er verhindert, dass sich die Ladung während des Transports bewegt oder verrutscht. Das gilt vor allem bei schweren, unregelmäßigen oder empfindlichen Gütern, bei denen eine formschlüssige Verbindung die Sicherheit und Integrität der Ladung während des Transports garantiert. Beispiele sind die Verwendung von speziellen Halterungen, Palettensicherungen oder Containerverriegelungen.
Wie wird die Effektivität des Formschlusses in der Praxis sichergestellt?
Die Effektivität des Formschlusses wird durch präzise Fertigung und die Qualität der Materialien sichergestellt. Die Verbindungselemente müssen exakt zueinander passen, um eine optimale Fixierung zu gewährleisten. Regelmäßige Inspektionen und Wartungen sind notwendig, um Verschleiß und Schäden an den Verbindungsteilen zu erkennen und zu beheben. Darüber wird eine sachkundige Handhabung durch geschultes Personal gefordert, um sicherzustellen, dass die Ladung korrekt und sicher befestigt wird.
Welche gesetzlichen Vorschriften gibt es zur Anwendung von Formschlüssigkeit in der Ladungssicherung?
Die gesetzlichen Vorschriften zur Anwendung der Formschlüssigkeit in der Ladungssicherung variieren je nach Land und Transportmittel. Sie beinhalten in der Regel spezifische Anforderungen an die Passgenauigkeit und Qualität der Verbindungselemente. Dazu kommen Richtlinien für die korrekte Anbringung und Verwendung der Sicherungssysteme. Regelmäßige Kontrollen und Wartungen der verwendeten Geräte ermöglichen die Früherkennung von Fehlerquellen. In den vorgeschriebenen Schulungen wird das mit der Ladungssicherung betraute Personal eingewiesen und trainiert, um eine sachgerechte Anwendung der Techniken zu gewährleisten.