Der Anfang der Ladungssicherung

Vor etwa zehn bis 15 Jahren fiel dem Autor im Rahmen seiner gerichtlichen Gutachtertätigkeit auf, dass immer öfter das Thema mangelhafte Ladungssicherung durch instabile Ladeeinheiten bei Verkehrskontrollen und -unfällen im Vordergrund stand. Auch in vielen Fahrversuchen zeigte sich, dass es auch an der Ladungssicherungsbasis, nämlich der Ladeeinheitenbildung – einem Produkt aus der eigentlichen Ware, Verpackung(en) und Ladehilfsmittel(n) – Schwächen gibt. Diese sind so vielfältig wie die Zahl der versendeten Güter.

Rechtliche Anforderungen

Folgende sind die wichtigsten rechtlichen Regelungen in Bezug auf die Ladeeinheitenbildung. u §411 HGB: „Der Absender hat das Gut, soweit dessen Natur unter Berücksichtigung der vereinbarten Beförderung eine Verpackung erfordert, so zu verpacken, dass es vor Verlust und Beschädigung geschützt ist und dass auch dem Frachtführer keine Schäden entstehen ...“ u §427 HGB: Durch die hier aufgeführten „besonderen Haftungsausschlussgründe“ wie etwa eine ungenügende Verpackung durch den Absender geht ein Schaden nicht zu Lasten des Frachtführers. Im internationalen Frachtrecht findet man einen ähnlichen Wortlaut zur Haftungsbefreiung des Frachtführers bei Verpackungsmängeln in Art. 17 Abs. 2 CMR. Aus diesen, schon lange bestehenden Regelungen des Zivilrechts ergibt sich, dass der Frachtführer für die Verpackungsqualität, zu der thematisch auch die Ladeeinheitenbildung gehört, keinen Einfluss hat. Es kann ihm im schlechtesten Fall nur eine Teilverantwortung zugeordnet werden, wenn offensichtliche Verpackungsmängel bereits bei der Verladung erkenntlich sind. Wichtig ist es daher bei Kontrollen, die Verantwortung für Ladungssicherungsmängel, die aus der Ladeeinheiten resultieren, eben nicht an den Fahrer zu adressieren. u Unterabschn. 7.5.7.1 ADR: Neben einigen allgemeinen Vorgaben, dass Gefahrgüter durch geeignete Mittel zu sichern und Hohlräume aufzufüllen sind, wird hier auf die EN 12195-1:2010 als verbindliche Norm verwiesen. Mit dem ADR/RID 2019 wird in einer Fußnote erstmals auch auf den CTU-Code (Code of Practice for Packing of Cargo Transport Units) als Leitfaden verwiesen, der für den Seeverkehr schon seit Jahren verbindlich ist (auch im IMDG-Code selbst finden sich indes in 7.3.3.6 nur einige allgemeine Regeln). Der CTU-Code enthält in Kapitel 9 konkrete Anleitungen für das Verladen nicht gefährlicher Waren in Güterbeförderungseinheiten sowie in Kapitel 10 zusätzliche Hinweise für gefährliche Güter. Beachtet der Anwender die für den Straßenverkehr geforderte EN 12195-1:2010, wird er sich bei der Sicherung starrer Versandstücke wie Metall-IBC mittels kraftschlüssiger Verfahren („Niederzurren“) nach den kalkulatorischen Auslegungen der Norm sicher gut zurechtfinden. Geht es jedoch um die Ladungssicherung weiterer chemietypischer Verpackungen wie Kunststoff-Fässer, -Kanister oder Kombinations-IBC kommt man bereits an die physikalischen Grenzen der Packmittel. Hier wird man von den kraftschlüssigen Verfahren der EN 12195-1 zu den formschlüssigen Verfahren oder zumindest Kombinationen hieraus wechseln müssen. Es ist physikalisch hier nur bedingt möglich, die erforderlichen Vorspannkräfte oder auch die Blockierkräfte sicher in die Verpackungen einleiten zu können. Dies ist die Schnittstelle, wo nun eine wirksame Ladeeinheitenbildung auf unterschiedlichste Art und Weise erforderlich ist.

Normen, Richtlinien, Prüfstandards

Die Prüfung von Ladeeinheiten ist normativ noch in einem jungen, nicht ausgereiften Stadium. Jedoch ist die Fachdiskussion hierüber nahezu in allen Arbeitskreisen und bei allen Experten im vollen Gange. Die Ladungssicherung entwickelte sich historisch natürlich aus dem Interesse heraus, Ladungen auf Fahrzeugen so zu sichern, dass diese nicht herabfallen oder geschädigt werden. Hieraus entstand vor mehr als 50 Jahren die Basis für eine Berechnungsrichtlinie zum Niederzurren aufgrund Transport + Logistik Fotos: Eurosafe Hobbocks als optimierte Ladeeinheiten mit Formschluss Der Anfang der Ladungssicherung transportvorbereitung – Der Artikel beschreibt die Prüfung von Ladeeinheiten in palettierter Form. Im Besonderen wird dabei auf Gefahrgutladungen eingegangen. Von Wolfgang neumann, Maximilian Herold und Moritz Lippert Wolfgang Neumann ist öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Verpackung und Ladungssicherung. Maximilian Herold (oben) und Moritz Lippert (unten) sind wissenschaftliche Mitarbeiter an der TU Darmstadt, Fachgebiet Fahrzeugtechnik. gefährliche ladung 09/2019 21 der Annahmen eines Entwicklungsingenieurs aus der Automobilbranche. Versetzt man sich in diese Zeit zurück – dies gilt auch für die nahezu parallel verlaufene Grundlagenentwicklung in der damaligen DDR – so muss man sich vor Augen halten, dass damals nur sehr begrenzte Mittel für die Messtechnik bei Fahrversuchen verfügbar waren. Dies waren beispielsweise am Fahrzeugäußeren angebrachte Pendel zur Messung der Beschleunigungen, die bei einem Ausschlag auf zirka 40° eine Beschleunigung von rund 8m/s2 (0,8g) bei Blattfederung angezeigt haben. Da die vertikalen Schwingungseinflüsse nicht messbar waren, man aber wusste, dass diese vorhanden waren, wurde die Reibung sicherheitshalber nur mit dem Gleitreibwert angenommen. Aus diesem pragmatischen Ansatz entstand später das Grundlagenwerk VDI 2700. Es folgte vor etwa 15 Jahren die erste europäische Normfassung (EN 12195-1:2004) mit nahezu gleichem Inhalt. Heute lässt sich bei Fahrversuchen anhand hochsensibler Triaxial-Beschleunigungssensoren jede kleinste Bewegung nachweisen – und das bereits beim Stillstand vor Beginn der Fahrversuche. So ist es möglich, viele Faktoren, etwa auch die Verdrehung der Ladeflächen bei Ausweichmanövern, viel besser kennenzulernen als es in den Startjahren der Ladungssicherungs-Richtlinienarbeit der Fall war. Schon seit Längerem akzeptiert man im deutschsprachigen Raum nahezu durchgängig, dass Ladungssicherung notwendig ist und dies auch in Richtlinien und Normen entsprechend veröffentlicht wird. Jedoch gibt es stetig große Diskussionen um Details, zum Beispiel ob nun der Haftreiboder der Gleitreibwert bei der Berechnung der Rückhaltekräfte einzusetzen ist. Dabei führen gerade die verschiedenen Erfahrungen und Sichtweisen von Fachleuten zu einem Wissenszuwachs. So stellte die TU Darmstadt in ihren neuesten wissenschaftlichen Untersuchungen fest, dass die vertikal eingebrachten Kräfte auf Ladeeinheiten einen bisher nicht viel beachteten, aber nicht vernachlässigbaren Einfluss haben (siehe Kasten unten). Die USA und insbesondere Australien haben bereits seit Jahren Werte für die auftretenden vertikalen Beschleunigungen angegeben (Australien mit 0,2g). Die von der TU Darmstadt und Eurosafe gemessenen Werte liegen ebenso im Bereich von 0,2g. Dies könnte ein Ansatz sein, die jetzigen Berechnungsnormen in den nationalen und internationalen Gremien erneut zu diskutieren. Die VDI-Richtlinienreihe 3968 für die Sicherung von Ladeeinheiten steht mit ihren Blättern 1 bis 6 für Schrumpfen, Stretchen, Bändern usw. sowie den organisatorischen Verfahren bereits seit Langem zur Verfügung. Wie eine Ladeeinheit dimensioniert werden muss, findet man jedoch nur ansatzweise wieder. Die Vielfalt von Ladeeinheiten verhindert standardisierte Aussagen.

Neigungsprüfung nach EN 12195-1

Die Neigungsprüfung nach Anhang B.1.2 der Berechnungsnorm EN 12195-1, die der Ermittlung des Reibbeiwertes zwischen Ladung und Ladefläche dient, wird häufig auch als Ladeeinheitenprüfung verstanden. Ob die Ergebnisse der statischen Prüfung auch unter dynamischen Einflüssen verlässlich sind, darf hinterfragt werden. Die Beobachtungen des Autors lassen dies nicht ohne Weiteres zu. Immerhin: Bei palettierten Produkten mit einer Ladeeinheitenhöhe bis 1,30 Meter (einschließlich Palette) und mit Verpackungen aus der Chemischen Industrie lassen sich weitgehend verlässliche Erkenntnisse gewinnen. Überschreitet man jedoch diese Höhe deutlich, so beginnen je nach Nachgiebigkeit und Tragfähigkeit der Gefahrgutverpackungen die Paletten zu kippen, bevor diese ihre Reibwirkung innerhalb des Stapels und zwischen Palette und der untersten Verpackungslage zeigen können. Daher eignet sich der Neigungstest bei hohen „Palettentürmen“ weniger und bringt ein kaum verwertbares Ergebnis. Unterstützt man jedoch diese hohen Paletten zum Beispiel mit einem Zurrmittel, damit diese eben nicht kippen, so handelt es sich fachlich wieder um ein Verfahren der Ladungssicherung und entspricht nicht mehr dem Neigungstest zur Feststellung der Reibung auf der Palette gemäß Norm. Hier kommt es oft zu Verwechselungen und Irritationen.

Dynamischer Schlittentest

Aktuell stehen Prüfstandards wie EUMOS 40509 (Test method for load unit rigidity) oder die kommende prEN 17321 (Transportstabilität von Packstücken – Mindestanforderungen und Prüfungen) im Fokus, die sich mit dynamischen Prüfungen befassen. Betrachtet man die beiden Prüfansätze, so haben sie einen wichtigen gemeinsamen Punkt: Sie haben beide das Ziel, bezüglich der Ladeeinheitenbildung eine reproduzierbare Prüfung abzubilden. Dabei gibt es Prüfparameter, die von den jeweiligen Normungsgremien derzeit unterschiedlich bewertet werden. Unterschiede gibt es etwa bei der Einwirkzeit der Beschleunigungen: diese wird in der prEN 17321 mit 1.000 Millisekunden (ms) angegeben, bei EUMOS 40509 liegt sie bei 300 ms. Der Lastwechsel liegt in der EUMOS 40509 bei 50ms, in der prEN 17321 gibt es noch keinen Wert. Der Lastwechsel zwischen Beginn und Ende der Beschleunigung ist physikalisch ein sehr intensiver Moment, der auf die zu prüfende Ladeeinheit wirkt. Man kennt dies aus den eigenen körperlichen Erfahrungen, wenn öffentliche Verkehrsmittel bis zum Stillstand bremsen. Welcher genauer definierte Wert denn für eine Prüfung der richtige ist, wird die Experten ebenso wie die Diskussion über die Reibwerte noch weiter beschäftigen. Man muss im Auge behalten: auch dies ist zweitrangig. Erstrangig ist die Reproduzierbarkeit von Prüfungen, mit welchen Parametern auch immer. Erst dann können aus einer Prüfung Rückschlüsse gezogen werden, wie etwa Foliensysteme oder Bänder zu dimensionieren sind und welche Verfahren überhaupt zum Einsatz kommen. Hier befindet man sich bereits im Bereich der Verpackungsentwicklung und weniger im Bereich der Ladungssicherung, erstere stellt einen zentralen Teil der Ladeeinheitenentwicklung dar. Die dynamische Schlittenprüfung gibt es im Bereich der Verpackungsprüfung schon lange. Neu sind die Angaben zum zulässigen Versatz gemäß EUMOS 40509: dieser darf maximal 60 Millimeter auf 1,20 Meter Höhe der Ladeeinheit betragen. In einer Höhe von 0,20 Metern (Palettenfuß) werden 40 Millimeter als maximale Versatzbewegung angegeben. Es gibt aber auch Verpackungen, die sich nicht so leicht messen lassen, wenn es um eine Versatzbewegung, hier als Deformierung bezeichnet, etwa FIBC bzw. Bigbags. Diese werden in diesem Artikel nicht näher behandelt, Ergebnisse hierüber werden später publiziert. Es sei für Gefahrgüter nur verwiesen auf Nr. 7-9 DurchführungsrichtlinienGefahrgut (RSEB), die Verformungen zulassen, wenn es nicht zu Verpackungsbeschädigung und Gefahrgutaustritt kommt. Aus sachverständiger und aus physikalischer Sicht ist keiner der genannten Grenzwerte hundertprozentig belastbar, da der Versatz und die Bewegung der Ladeeinheit individuell zu bewerten sind. In Prüfstandards sind lediglich Maximalwerte festgelegt. Es ist also immer eine Bewertung der jeweiligen Gefährdung durch qualifizierte Sachverständige vorzunehmen, die außer in Ladungssicherung auch im Bereich der Verpackungstechnik ausreichende Kenntnisse haben müssen.

Fahrdynamische Untersuchungen

Die fahrdynamische Untersuchung ist immer eine Herausforderung für den Fahrzeugaufbau. Dieser muss den Belastungen so widerstehen, dass nach einem Ausweichmanöver oder einer Kurvenfahrt die gesamt zulässige Fahrzeugbreite gemäß §32 StVZO (2,55 Meter) nicht überschritten wird. Hier ist entscheidend, wie sich die Ladeeinheiten insbesondere in Planen-Aufbauten verhalten. Zunehmend zeigen sich bei den Fahrzeugaufbauten technische Lösungen, die diesen Kräften wirksam widerstehen können. Auch hier stellt sich wie bei den Verpackungsversatzbewegungen die Frage nach den zulässigen Freiräumen, die bei einer formschlüssigen Verladung möglich sind, ohne dass es zu einer Gefährdung kommen kann.

Vergleich der Methoden

Die Ladeeinheitenprüfung auf einem Prüfschlitten erfolgt mit freistehender Ladung und ohne Gegenlager am gepackten Gut. Heute kann während und nach der Beschleunigung die Stabilität der Sicherung mit Hochgeschwindigkeitskameras beobachtet und visuell gemessen werden. Dies bringt eine Aussage über die Belastungsgrenzen. Die Simulation von Kurvenbeschleunigungen im Labor hat eine Reihe von Vorteilen. Moderne Nutzfahrzeuge regeln durch ihre Assistenzsysteme wie das Elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) bei zu hohen Querbeschleunigungskräften bereits frühzeitig die Geschwindigkeit herunter. Dieses setzt je nach Fahrzeug im Bereich von 0,43 bis 0,45g ein. Die von den Ladungssicherungsnormen vorgegebenen Beschleunigungswerte auf Straßenfahrzeugen sind daher im realen Fahrversuch nur noch schwer zu erreichen. Um auf Werte von 0,5g zu kommen, ist zusätzlich immer der Einsatz einer Stützachse erforderlich oder ein Fahrzeug mit kleinerem Radstand. Was jedoch im Labor bisher nicht abzubilden ist, sind die Wankwinkel, die in der Kurvenfahrt entstehen, insbesondere wenn es um das Ausweichen mit seiner wechselseitigen Wirkung geht. Dies sind physikalisch komplexe Vorgänge, bei denen Laborprüfungen ihre Grenzen erreichen. Daher lassen sich dynamische Schlittenversuche auch nicht 1:1 mit dynamischen Fahrversuchen gleichsetzen. Tendenziell lässt sich auf Basis der gewonnenen Messergebnisse sagen, dass Ladeeinheiten, die sich durch Horizontalstöße, die 0,8g über 300 oder 1.000ms erreichen, und dabei am Palettenfuß maximal zwischen 40 bis 60mm verschieben, gute Chancen haben, auch die fahrdynamischen Versuche zu bestehen. Natürlich spielen in der Praxis auch die Art des Fahrzeugs und der Ware immer eine Rolle. Für den Anwendungsfall, dass Ladeeinheiten homogen verladen werden, können auf einem 13,60 Meter langen Sattelauflieger Palettengewichte bis 750kg auf Europaletten-Maß (0,80x1,20m) mit 33 Paletten gut beladen werden. Nun ergeben sich bei Schüttgütern aufgrund der spezifischen Schüttdichte oder abweichenden Kundenanforderungen auch andere Paletten-Abmessungen wie die 1,00x1,20m- oder 1,14x1,14m-Varianten mit abweichenden Palettiermustern. Geht man vom Idealfall aus, so entspricht das Packmaß dem Palettengrundmaß oder befindet sich in leicht „überpacktem“ Zustand. Ungünstig ist es immer, wenn die Packmaße kleiner sind als das Palettengrundmaß. Die Paletten stehen dann zwar formschlüssig zusammen, aber die Ladung drückt bei Vollbremsungen und/oder Ausweichmanövern in die Freiräume zwischen den Ladeeinheiten. Das Folien- oder Bandsystem muss die Ladung dann ausreichend halten können.

Zukunftsvision

Ein validiertes Verfahren, das statisch vorgenommene Prüfungen mit dynamischen Prüfverfahren wissenschaftlich belegbar macht, existiert bisher nicht. Jedoch hat Eurosafe zusammen mit der TU Darmstadt die ersten Grundzüge hierfür ausgearbeitet. Aus den gewonnenen Daten des seit fünf Jahren bestehenden Triple Safe Programm wurden wertvolle Erkenntnisse über verschiedene geprüfte Ladeeinheiten gezogen. Dies ermöglicht nun bereits zu Beginn der Verpackungsentwicklung einen Optimierungsprozesses. Es wird auch eine Digitalisierung möglich, in dem Sinne, dass sich wiederholende Ladeeinheiten-Dimensionierungen schrittweise auf eine belastbare Datenbasis stellen lassen. Damit ist es fallweise möglich, bereits mit vorgeprüften, weitgehend stabilen Ladeeinheiten in einen Fahrversuch zu gehen. Dies ist ein Nutzen für Kunden, die hier schrittweise Optimierungsprogramme, teilweise auch konzernweit, vornehmen möchten. Die Standardisierung von Ladeeinheiten der globalen Player lässt sich so auch auf internationaler Ebene leichter umsetzen. Dies eröffnet ebenso neue Sichtweisen bei der Prozesskostenrechnung. So gibt es bereits jetzt schon Chemiekonzerne, die zum Beispiel erkannt haben, dass 216,5 Liter-Fässer schneller und sicherer transportiert werden können, wenn diese mit einem wiederverwendbaren Schraubsystem auf der Palette fixiert werden. Damit lassen sich unzählige Tonnen an Folienmaterial vermeiden. Jedoch sind Folien- und Umreifungssysteme auch weiterhin die wichtigsten Materialien, um Ladeeinheiten zu bilden. Durch den dynamischen Schlittentest – unabhängig nach welcher Prüfmethode gearbeitet wird – lassen sich die Mindestmengen an Material feststellen, wodurch Ressourcen geschont werden können. Ein möglichst geringer Materialeinsatz war ja auch Motivation bei der Entwicklung des Prüfverfahrens nach EUMOS 40509. Daher ist es sehr positiv zu bewerten, dass nun auch weitere Prüfverfahren wie die prEN 17321 die Ladeeinheitenprüfung thematisieren.