INNOVATIONEN / FORSCHUNG

Ein junges motiviertes Team, allerbeste technische Ausstattung und hervorragende Kontakte zu Hochschulen und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen lassen brehmermechatronics auch im Bereich innovativer Forschung seit langem intensiv tätig sein. Gegenüber neuen Ideen stets offen, werden hier spannende Projekte für die "Industrie 4.0" sowie innovative Mechatronik-Lösungen für Kraft- und Nutzfahrzeuge umgesetzt. 

Weiterhin wurden bereits Vorentwicklungen für den Bereich "Industrie 4.0" und Fahrzeugkomponenten wie einen Zero-Power Switch, den AdBlue-Sensor und einen Multiqualitätssensor begonnen. Viele unserer Forschungsprojekte werden aus Mitteln des BMWI und des BMBF gefördert.

SENSA-BOLT

Das innovative Projekt "SensA-Bolt" stellt die Entwicklung einer selbstüberwachenden Schraubenverbindung dar, deren Funktion und praktischer Einsatz die eigene adaptive Überwachung der Vorspannkräfte darstellt, um damit hochbeanspruchte Schraubenverbindungen intelligent und dauerhaft zu sichern.

SENSA-CHAIR

Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes wird in einem Team von Universitäten, Technischen Hochschulen und mittelständischen Unternehmen an der Entwicklung des intelligenten Sitzsystems "SensA-Chair" geforscht, welches sich adaptiv an die Sitzhaltung des Anwenders an­passt und anhand von identifizierten Sitzmustern sowie muskulo-skelettaler Beanspruchung die sitzende Person prospektiv zu Sitzhaltungswechseln anregt. Mit Hilfe dieses adaptiven Sitzsystems wird statisches Sitzen vermieden und der Anwender wird gezielt zu dynamischem Sitzen angeregt. Nicht das Sitzen an sich ist das Problem, sondern das lange Verharren in belastenden Sitzpositionen.

Durch ein Modell zum stimulierten Wechsel der Sitz­position, in ein den Rücken entlastendes Sitzprofil, wurde der Stuhl zum gesundheitserhaltenden Sitzen optimiert. Berücksichtigt wurden sowohl typische Sitzpositionen für Büro bzw. PC-Tätigkeiten, als auch Arbeitsposi­tionen, die im Rahmen des digitalen Wandels besondere Positionen mit mobilen Arbeitsmitteln (Notebook, Smartphone, etc.) fokussieren.

Die Reduktion auf sechs archetypische Positionen wurde, hinsichtlich der Belastung der Wirbelkörper und Bandscheiben, qualitativ in ein Schulnoten­system eingestuft. Schlechtere Noten beschreiben höhere, positionsspezifische Belastungen durch Kräfte und Momente, die auf den Sitzenden wirken. Diese Einstufung zeigte, dass reale – subjektiv, temporär, komfortable – Sitzprofile zum Teil deutlich vom Ideal abweichen.

Das System basiert auf zwei sich ergänzenden Aktor-Prinzipien. Anhand der Sitzmodelle und der daraus resultierenden Druckverteilung auf der Sitzfläche und der Rückenlehne, analysiert das System die Belastung des Sitzenden und bestimmt die in dieser Position gesunde Verweildauer. Daraufhin wird die Mikrover­stellung in der Sitzfläche aktiviert. Damit werden lokal geringfügige Höhenänderungen der Sitzfläche initii­ert. Der Nutzer realisiert diese nur unterbewusst als störend, er wird damit aber subtil zur Einnahme einer anderen Sitzposition angeregt.

Der Aktor basiert auf der Wechselwirkung eines, aus einer Formgedächtnislegierung gefertigten, Elements mit einer Blattfeder. Wenn der Nutzer nicht auf die Mikroverstellung reagiert, wird die 3D-Makroverstel­lung der Sitzfläche aktiviert und der Nutzer aktiv in eine weniger belastende Sitzposition bewegt. Das System kann über eine App konfiguriert und somit auch das tagesspezifische Nutzerverhalten analysiert werden.

Systemmerkmale

• Die Sitzfläche des Stuhles wird von zwei Aktoren dreidimensional verstellt.
• In die Sitzfläche und die Rückenlehne sind Aktoren und Sensoren zur Mikroverstellung der Sitzfläche integriert.
• Der Aufbau ist so gestaltet, dass die Integration der Aktorik ein gewohntes Bild ergibt.
• Die horizontal und vertikal verstellbaren Armlehnen gewährleisten individuelle Sitzpositionen.
• Durch einen in die Sitzschale integrierten Hebel lässt sich die Sitzhöhe schnell und zuverlässig verstellen.
• Durch einen QR-Code auf der Rückseite der Rückenlehne lässt sich die App mühelos mit dem Stuhl verbinden.

KMMIS: KUNSTSTOFF-MOTORGEHÄUSEDECKEL FÜR MOTORRADMOTOREN MIT INTEGRIERTER SENSORIK

Derzeit bestehen typische Motorradgetriebedeckel aus mehreren Bauteilen: Deckel, Befestigungsschrauben, Dichtring, Stützblech, Elastomerscheibe und Schrauben zur Befestigung letzterer. Hauptaufgabe sind die Abdichtung des Getriebes und der Kupplung, um Leckage zu vermeiden sowie eine Reduktion der Schallemissionen, zur Einhaltung der Euro 4 Norm. Möglichkeiten zur Sensierung von Größen wie dem Kupplungshub oder der Öltemperatur bestehen jedoch nicht. Sehr häufig werden diese Getriebedeckel aus einer Magnesiumlegierung hergestellt.

Zielstellung des Projekts
Der Kupplungsdeckel aus Kunststoff, mit integrierter Sensorik, besteht aus einem einzigen Bauteil, welches alle derzeitigen Funktionalitäten vereint und darüber hinaus die Möglichkeit eines "predictive maintenance" für die Motorradkupplung schafft. Dabei liegt er preislich nicht über den üblichen Deckeln. Diesen Preisvorteil macht die – trotz erweiterter Funktionalitäten – sehr viel leichtere Montage möglich.

Herausforderungen
Für die Umsetzung sind innovative Maßnahmen im Bereich "Auslegung/Berechnung" und beim Herstellungsprozess notwendig. Durch das Inkrafttreten der Euro 4 Norm wird ein zusätzliches Elastomer-Bauteil zur Dämpfung von Geräuschemissionen notwendig, welches ein weiterer Kostenfaktor ist und die Montage erschwert.

Der Prototyp
Der nun verwendete Kunststoff bietet eine deutlichere Geräuschdämpfung und schafft die Möglichkeit, mehrere Funktionen zu integrieren. Dies macht ein zusätzliches Bauteil aus Elastomer überflüssig. Die Intergration der Dichtschnur erleichtert die Montage und Demontage deutlich und senkt somit die Kosten der Motorradproduktion. Die neu entwickelte Befestigung des Getriebedeckels ersetzt die derzeitigen Schrauben. Dies ist ein weiterer Pluspunkt für die einfache Montage und Demontage und letztendlich auch für die Fertigunskosten des Motorradherstellers.

SDeFS

In der Nutzfahrzeug-, der Baumaschinen- und in der Automatisierungsindustrie gewinnt der Einsatz von Smart Devices zur Planung von Aufgaben sowie zur Steuerung von Maschinen mehr und mehr an Bedeutung. Durch die zunehmende Digitalisierung von Produktion und Logistik, vor allem im Rahmen der Industrie 4.0 wird die Nachfrage nach dem Einsatz von kabellosen Bedienelementen zur Steuerung von Maschinen und Anlagen immer größer. Zurzeit werden hierzu spezielle industrielle Tablets eingesetzt, die sich in das Sicherheitskonzept einer Maschine integrieren lassen, da diese nach den gängigen Sicherheitsrichtlinien konstruiert sind und somit eine funktionale Sicherheit hinsichtlich der Schutzfunktionen bieten.

Diese Bediengeräte sind mit entsprechenden Freigabe- bzw. Zustimmtastern sowie Not-Halt Schaltern ausgestattet und genügen somit den Anforderungen der übergeordneten Norm (DIN EN ISO 13849). Smart Devices aus dem Consumer Marktsegment erfüllen diese Ansprüche nicht. Mit diesen Geräten können bisher nur Daten ausgetauscht werden die keine direkte Steuerung der Maschine auslösen. Diese Geräte bieten jedoch den Vorteil, das dem Nutzer ein bekanntes Interface zur Verfügung gestellt wird (Look & Feel), das Unternehmen einen Workflow mit vorhandenen Unternehmens-Apps aufbauen kann und die Geräte sowie die Softwareentwicklung im Vergleich zu industriellen Tablets deutlich günstiger ist. In diesem Projekt soll eine Lösung entwickelt werden, die Smart Devices Funktional Sicher macht (SDeFS). Das SDeFS soll eine Erweiterung für Consumer Smart Devices sein, die die notwendigen Sicherheitsfunktionen zur Steuerung von Maschinen ergänzt. Für Nutzer des SDeFS ergibt sich hieraus der Vorteil, dass vorhandene Maschinen mit geringem Aufwand mit verhältnismäßig günstigen Smart Devices bedient werden können und ggfs. vorhandene Applikationen/Programme weiter genutzt werden können. Für weitere Informationen schauen Sie sich auch unser SDeFS Video an oder downloaden Sie unseren Sonder-Newsletter. Außerdem finden Sie unter Presse einige Berichte aus der Fachpresse.