Software für die Palettenkonstruktion nutzt statische Modelle von Holz, Verbindungsmitteln und Lasten, um vorherzusagen, wie sich eine Palette durchbiegt, welche Last sie tragen kann und welche Konstruktion für eine bestimmte Aufgabe die günstigste ist. Das bekannteste Werkzeug ist das Pallet Design System (PDS), entwickelt von der National Wooden Pallet and Container Association (NWPCA) und von fast 500 Palettenherstellern in mehr als 30 Ländern eingesetzt.
Warum Paletten berechnet werden
Eine Palette wirkt einfach, ist aber ein Tragwerk, das schwere, ungleichmäßige Lasten tragen muss und dabei unterschiedlich aufgelagert wird: auf ebenem Boden, auf Gabelzinken oder über zwei Regaltraversen. Jeder Zustand erzeugt andere Biegemomente und Durchbiegungen. Mehr oder dickeres Holz als nötig verschwendet Material; zu wenig führt zu Durchbiegung, gebrochenen Brettern und beschädigter Ware.
Vor der Software verließen sich Hersteller auf Erfahrung und physische Prüfungen, die langsam und teuer sind. Mit Computermodellen kann ein Konstrukteur Dutzende Varianten in Minuten vergleichen und Laborprüfungen für die Bestätigung aufsparen. Die Prüfverfahren selbst werden in Palettenprüfnormen beschrieben.
Was das PDS leistet
Das PDS wurde in Zusammenarbeit mit der Palettenforschungsgruppe der Virginia Tech entwickelt und wird von der NWPCA vertrieben. Es ist eine proprietäre Software; die im Dezember 2022 veröffentlichte Ausgabe ist Version 6.6. Nach Angaben des Verbands erzeugt sie 2-D- und 3-D-Konstruktionen, sagt die sichere Tragfähigkeit voraus, analysiert die Durchbiegung und liefert eine „Palettenfestigkeits-Ausnutzungszahl“ zusammen mit Bestanden/Nicht-bestanden-Bewertungen.
Das Programm bildet die Palette als System aus Brettern und Stringern (oder Klötzen) ab, die durch Nägel verbunden sind, und simuliert, wie die Ladeeinheit mit ihr zusammenwirkt. Neuere Ausgaben ergänzen:
- die Analyse von Ladeeinheiten wie Wellpappkartons, Kunststoffbehältern, Stahlfässern und neu auch Fässern und Eimern;
- Durchbiegungsergebnisse für mehrere Auflagerbedingungen;
- die Anbindung an ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning);
- die Bewertung des CO₂-Fußabdrucks anhand von durch Dritte verifizierten Umweltproduktdeklarationen.
| Eingaben | Ergebnisse |
|---|---|
| Palettenmaße und -bauart (Stringer, Klotz) | Sichere Tragfähigkeit |
| Dicke, Breite und Abstand von Brettern und Stringern | Durchbiegung unter Last |
| Holzart und Sortierung | Festigkeitsausnutzung und Bestanden/Nicht-bestanden-Bewertung |
| Art und Anordnung der Verbindungsmittel | Stückliste und Kostenschätzung |
| Lastart, Gewicht und Auflagerung (Boden, Regal, Gabel) | 2-D- und 3-D-Konstruktionszeichnungen |
Die Technik dahinter
Unabhängig vom Programm stammen die zugrunde liegenden Berechnungen aus der Mechanik des Holzes. Ein Deckbrett verhält sich wie ein Balken, der die darunterliegenden Auflager überspannt; Brettdicke, Breite und Spannweite bestimmen daher seine Steifigkeit. Stringer sind Balken, die die Lasten der Deckbretter zu den Auflagern tragen. Die Holzeigenschaften variieren nach Holzart, Sortierung und Feuchtegehalt: Dichte Laubhölzer sind steifer und fester als die meisten Nadelhölzer, und nasses Holz ist schwächer. Der Zusammenhang zwischen Dichte und Festigkeit wird in der Tabelle der Holzdichten behandelt, die Wahl der Holzarten in Holzarten für Paletten.
Verbindungsmittel sind bei vielen Konstruktionen das schwächste Glied. Nageldurchmesser, Länge, Schaftform und Abstand bestimmen, wie gut die Deckbretter an den Stringern haften, und das Ausziehverhalten und Scherverhalten der Nägel ist in die Modelle eingebaut. Siehe Palettennägel und Verbindungsmittel.
Die Finite-Elemente-Analyse (FEA), die ein Tragwerk in kleine Elemente zerlegt und für jedes die Spannung berechnet, wird von Forschern und von allgemeiner Konstruktionssoftware für komplexere oder nicht standardisierte Paletten eingesetzt, auch für Konstruktionen aus Kunststoff und Verbundwerkstoffen. Auf der Balkentheorie beruhende Werkzeuge wie das PDS sind für typische Holzpaletten schneller, während sich die FEA für neuartige Formen eignet.
Nutzen und Grenzen
Vorteile, von denen Hersteller berichten:
- Materialeinsparung. Überflüssiges Holz wird weggelassen, zum Beispiel durch ein dünneres Brett nur dort, wo die Spannweite es zulässt.
- Gleichbleibende Qualität. Eine Konstruktion mit dokumentierter Tragfähigkeit ist leichter zu vertreten als eine nach Gewohnheit gezeichnete.
- Kundenservice. Der Konstrukteur kann einem Kunden zeigen, dass eine bestimmte Palette sein Produkt trägt und die Handhabung übersteht.
- Schnellere Angebote. Die Stückliste fließt in eine Kostenberechnung ein; siehe Kalkulation der Palettenkosten.
Ebenso wichtig sind die Grenzen. Ein Modell ist nur so gut wie seine Eingaben; angenommene Holzart, Sortierung und Feuchte müssen daher zum tatsächlich verwendeten Schnittholz passen. Modelle behandeln idealisierte Lasten, reale Ladeeinheiten können jedoch ungleichmäßig, überstehend oder instabil sein. Software sagt die strukturelle Leistung voraus und ersetzt weder Prüfungen noch die Einhaltung der Regeln für Tauschpaletten noch die Kontrolle der Produktionsqualität (siehe Qualitätskontrolle bei Paletten). Für Arbeiten an nicht standardisierten Paletten beschreibt die kundenspezifische Palettenkonstruktion einen vollständigen Konstruktionsablauf.
Software auswählen
- Das Werkzeug auf den Palettentyp abstimmen: Holz, Kunststoff oder beides.
- Prüfen, welche Lastfälle modelliert werden (Boden, Gabel, Regal).
- Fragen, ob die Holzeigenschaftsdatenbank die regional verwendeten Holzarten abdeckt.
- Bestätigen, dass die Ergebnisse in Kalkulation und ERP-Systeme einfließen können.
- Ergebnisse als Konstruktionswerte behandeln; kritische Konstruktionen durch Prüfung validieren.
Häufige Fragen
Was ist das Pallet Design System?
Das PDS ist die Konstruktionssoftware der NWPCA zum Entwerfen und Analysieren von Holzpaletten. Es sagt Tragfähigkeit und Durchbiegung voraus und liefert Festigkeitsausnutzungs- und Bestanden/Nicht-bestanden-Bewertungen.
Wer nutzt Software für die Palettenkonstruktion?
Palettenhersteller, Verpackungsingenieure und Forscher. Die NWPCA berichtet von der Nutzung durch fast 500 Hersteller in über 30 Ländern.
Kann Software Palettenprüfungen ersetzen?
Nein. Sie verringert die Zahl der nötigen physischen Prüfungen, wichtige oder ungewöhnliche Konstruktionen sollten aber weiterhin durch Prüfungen nach Normen wie ISO 8611 oder ASTM D1185 abgesichert werden.
Funktioniert das PDS auch für Kunststoffpaletten?
Das PDS ist für Holzpaletten ausgelegt. Konstruktionen aus Kunststoff und Verbundwerkstoffen benötigen in der Regel Herstellerdaten oder eine Finite-Elemente-Analyse.
Quellen
- NWPCA's Newest Release of PDS Takes the Power of Pallet Design to the Next Level — Pallet Foundation
- Pallet Design System — Wood Packaging Global
- NWPCA Releases PDS 6.0 Ground Breaking Unit Load Design Tool — Wood Packaging Global
- PDS Version 3.3 Offers Easier, More Flexible Program — Pallet Enterprise
- EVS-EN ISO 8611-1:2022 — Estonian Centre for Standardisation and Accreditation