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.
Zero-Power Solar Multitaster
Projekt: Zero Power Solar Multitaster
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2009 – 2011
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines energieautarken Funktasters für Busse, Bau und Landmaschinen
- Kombination aus Solarzelle, kapazitiver Sensorik und Funkübertragung
- Nutzung der Solarzelle als Energiequelle und Sensor (zero power Ansatz)
- Realisierung von Multifunktionstastern (Druck, Swipe, Bewegung)
- Reduzierung von Verkabelungsaufwand und flexible Nachrüstbarkeit
Ultraschall-Abstandsmessgerät per RFID-Signal
Projekt: Laufzeitbestimmtes Ultraschall-Abstandsmessgerät mit Nullpunktreferenz per RFID-Signal
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2012 – 2014
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines verschleißfreien Sensorsystems zur Messung der Fahrhöhe von LKW mit Luftfederbälgen
- Kombination von Ultraschall-Laufzeitmessung mit einer RFID-Referenzmessung zur Nullpunktbestimmung
- Integration zusätzlicher Funktionen wie Balginnendruckmessung zur Kosten- und Bauraumreduktion
- Überwindung der Nachteile bisheriger Puls-Echo-Ultraschallsysteme
I-CHAIN
Projekt: i-Chain, RFID-gestützes, intelligentes Schlepp Kettenmesssystem zur kontinuierlichen Maschinenüberwachung
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2013 – 2015
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines RFID basierten Messsystems zur Überwachung von Schleppketten in industriellen Anlagen
- Kontinuierliche Erfassung von mechanischen Belastungen, Spannungsspitzen und Verschleißindikatoren
- Analyse von Prozess und Zustandsdaten zur Vermeidung ungeplanter Stillstände
- Automatische Rückwirkung auf die Steuerungsparameter von Anlagen und Maschinen
- Unterstützung von Entwicklern bei der Auslegung und Optimierung komplexer Kettenantriebe
- Predictive Maintenance Fähigkeit durch frühzeitige Identifikation kritischer Belastungszustände
Integriertes Multifunktionssensornetzwerk
Projekt: Integriertes Multifunktionssensornetzwerk
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2013 – 2015
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines modularen Sensornetzwerks zur Erfassung von Temperatur, Füllstand, Dichte und fluidbezogenen Parametern
- Fokus auf Kostenoptimierung für den Serieneinsatz in Nutzfahrzeugen und Arbeitsmaschinen
- Kompakte , skalierbare Sensoreinheit, die sich leicht an unterschiedliche Kundenanforderungen anpassen lässt
- Vorbereitung einer Produktfamilie für Hersteller von Baumaschinen, Traktoren, Staplern und Motoren
- Reduktion von Bauraum, Schnittstellen und Installationsaufwand durch Integration mehrerer Messfunktionen
NOTIERT, Entwicklung sensorbasierter Datenerfassungssysteme bei temperaturgeführten Transporten
Projekt: NOTIERT – Entwicklung einer Normvorlage für sensorbasierte Datenerfassungssysteme
Fördergeber: BMWK
Laufzeit: 2014 – 2016
Inhalte und Ziele
- Entwicklung einer Normvorlage für ein standardisiertes Gesamtsystem aus Sensoren, Datenzentrale und Software zur Überwachung temperaturgeführter Transporte
- Sicherstellung einer lückenlosen Erfassung, Speicherung und Auswertung aller relevanten Messgrößen entlang der Transportkette (Temperatur, Feuchte, Lichtstärke, Schock, Vibration etc.)
- Aufbau eines modularen Funksensorsystems, geeignet für Lkw, Trailer, Ladegut und branchenübergreifende Anwendungen
- Entwicklung einer herstellerneutralen Referenzarchitektur inkl. Hardware-, Mechanik-, Firmware- und Prüfanforderungen
SENSA-CHAIR
Projekt: SensA-Chair – Adaptives Sensor-Aktor-Sitzsystem mit FGL-Technologie
Fördergeber: BMBF
Laufzeit: 2016 – 2018
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines intelligenten adaptiven Sitzsystems, das sich prospektiv an die Anatomie und Sitzhaltung des Nutzers anpasst
- Erfassung von Muskelbelastung und Sitzmustern mittels kapazitiver Sensorik und biomechanischer Modelle
- Einsatz einer Formgedächtnislegierungs-(FGL)-basierten Aktorik zur Mikro- und Makrokonturanpassung von Sitzfläche und Rückenlehne
- Entwicklung eines Self-Sensing-Aktoriksystems zur individuellen Konturanpassung ohne zusätzliche Wegsensoren
- Aufbau eines voll funktionsfähigen Demonstrators inkl. Software, Ergonomieanalyse und Usability-Betrachtung
GANGWAHLERKENNUNGSAUTOMAT (GWEA)
Projekt: GWEA – Innovativer Gangwechselerkennungsautomat für Motorräder
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2016 – 2018
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines bidirektionalen, kupplungsfreien Gangwechselautomaten, der Gangwechselwunsch und tatsächliche Schalthebelbewegung präzise erkennt
- Kombination aus Kraft- und Wegsensorik, um Schaltmoment, Schaltweg und Schaltkraft robust zu detektieren
- Umsetzung eines komplett integrierten Systems (Mechanik + Elektronik im selben Gehäuse) mit extrem hoher Umweltresistenz (IP68K, −40 °C … +85 °C, Vibration, Schock)
- Integration eines Federspeichers zur Energiepufferung für sicheren Gangwechsel ohne „Nachdrücken“
Mikrowellenbasierter Qualitäts- und Analysesensor (MQS)
Projekt: MQS – Mikrowellenbasierter Qualitäts- und Analysesensor
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2014 – 2017
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines langzeitstabilen, kostengünstigen Analysesensors für technische Automotive-Fluide wie AdBlue®, Bremsflüssigkeit, Getriebeöl oder Diesel
- Messung der Fluidqualität, Konzentration, Reinheit und Identifikation von Fremdmedien
- Einsatz eines Mikrowellen-Stripline-Prinzips zur Messung in der Tiefe des Fluids, unabhängig von Belag-, Blasen- oder Oberflächeneinflüssen
- Entwicklung einer kompakten Messsonde für Tankintegrationen und Inline-Montage in Saugleitungen
- Aufbau eines robusten Systems mit großer Temperaturbandbreite (-40 °C bis +100 °C), Druckfestigkeit, EMV-Beständigkeit und Wartungsfreiheit
SENSA-BOLT
Projekt: SensA Bolt, Intelligenter Schraubensensor zur Zustandsüberwachung
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2017 – 2019
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines intelligenten Schraubensystems, das mechanische Belastungen, Vorspannkraft, Temperaturen und zusätzliche Umgebungsgrößen erfasst
- Integration der Sensorik direkt in die Schraube oder in ein schraubnahes Element, ohne die Funktion oder Festigkeit der Verbindung zu beeinträchtigen
- Aufbau eines energieeffizienten, miniaturisierten Sensorknotens mit Funkkommunikation (z. B. BLE)
- Realisierung einer kontinuierlichen oder ereignisbasierten Überwachung von sicherheitskritischen Schraubverbindungen
- Entwicklung eines skalierbaren, mechanisch robusten Sensoraufbaus inkl. EMV-Schutz, Temperaturfestigkeit und Vibrationsbeständigkeit
Berührungsloser Federwegsensor für Motorrad-Federgabeln (BFSK)
Projekt: BFSK – Berührungsloser Federwegsensor für Motorrad-Federgabeln
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2018 – 2020
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines kontaktlosen, verschleißfreien Federwegsensors für Motorradanwendungen
- Einsatz eines induktiven Messprinzips zur Distanzbestimmung zwischen Emitter- und Receiver-Einheit
- Berührungslose Messung des Federwegs, unabhängig von Schmutz, Wasser, Eis oder Metallumgebung
- Aufbau eines kompletten Sensorknotens inkl. Elektronik, Firmware und Auswertealgorithmen
- Validierung durch Laborprüfungen, Prüfstandversuche und reale Fahrtests (Rennstrecke und Straße)
SDeFS / uFrame, Smart Devices Funktional Sicher
Projekt: SDeFS
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2018 – 2020
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines zweikanaligen, sicherheitsgerichteten-Systems
- Integration von Not-Halt und Zustimm-/Freigabetaster
- Aufbau einer sicheren, zyklischen, redundanten Bluetooth-Kommunikation (BLE) zwischen uFrame und Maschinensteuerung
- Entwicklung einer Sicherheitssoftware mit deterministischem Prozess-Management-System (PMS) zur getrennten, überwachten Ausführung aller sicherheitsrelevanten Tasks
- App-Entwicklung für Android/Tablet: UI, Steuerung, sicherheitsrelevante Statusanzeige
- Ergonomische Optimierung des gesamten Gehäuses
- Entwicklung zweier Hardwarevarianten
- Bau von Prototypen, EMV-Tests, IP-Tests (IP6X / IPX7), Vibrations- und Mechaniktests
KMMI
Projekt: KMMI Entwicklung eines intelligenten Motorrad Getriebedeckels im Ein-Bauteil-Konzept
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2018 – 2020
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines einzigen, vollintegrierten Kupplungs-/Getriebedeckels aus Kunststoff
- Integrierte Sensorik für Kupplung, Ölzustand und Drehzahl
- Substitution eines mehrteiligen Systems (Deckel, Insert, Dichtungen, Bleche) durch ein Bauteil.
- Signifikante Reduktion der Schallemissionen.
- Kostenneutralität gegenüber bestehenden Serienlösungen trotz höherer Funktionalität.
- Entwicklung eines Spritzguss-Werkzeugkonzepts, inkl. konturnaher Kühlkanäle und FEM-optimierter Struktur
eBTS, elektronischer Batterietrennschalter
Projekt: eBTS, elektronischer Batterietrennschalter
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2019 – 2021
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines vollelektronischen Batterietrennschalters, der herkömmliche mechanische Trennschalter bzw. Hochstromrelais ersetzt
- Schalten von bis zu 400 A Dauerstrom bei 12–48 V Bordnetzen
- Umsetzung eines sicheren Not-Halt / Safe-State entsprechend ADR und DIN EN ISO 13849 (Not-Aus, sicherheitsgerichtetes Abschalten)
- Integration in bestehende Fahrzeugarchitekturen
- Realisierung mit hoher Packungsdichte
- Thermisches Gesamtkonzept zur Ableitung der Verlustwärme
- Entwicklung eines MOSFET-basierten Schaltmoduls mit hoher RDSon-Effizienz
- Firmware-Architektur zur synchronen Ansteuerung aller MOSFETs
watchER, Wartungsarmes cyber-physisches Logistiksystem
Projekt: watchER, Wartungsarmes cyber-physisches Logistiksystem
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2021 – 2023
Inhalte und Ziele
- Reduktion von Lebensmittelverschwendung entlang der Supply Chain durch lückenlose Echtzeit-Zustandsüberwachung von Ladeeinheiten
- Entwicklung eines intelligenten, nahezu wartungsfreien Mehrwegladungsträgers mit integrierter Sensorelektronik
- Aufbau einer Cloud-basierten IoT-Plattform (watchER-Cloud) zur Massendatenerfassung und KI-basierten Analyse
- Ableitung von Optimierungspotenzial für Kühlketten, Bestandsmanagement und Distributionsprozesse
- Entwicklung eines aktiven, sensorischen Überwachungssystems (Temp., Feuchte, Beschleunigung, GPS) mit NB-IoT/CoAP-Datenübertragung
HitchHike Box, Dezentral vernetztes, multimodales Smart-Logistiksystem
Projekt: HitchHike Box, Dezentral vernetztes, multimodales Smart-Logistiksystem
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2021 – 2023
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines intelligenten, selbstorganisierten Logistiksystems, das Waren automatisch „mitfahren“ lässt
- Aufbau einer vernetzten Infrastruktur aus Smart-Boxes, Dispositions-Software und multimodalem Routing
- Entlastung bestehender Lieferketten durch Synergien zwischen Personen- und Gütertransport
- Skalierbares System für Stadtlogistik, ländliche Regionen und On-Demand-Transporte
ConTAD – Smart Container Tracking and Accident Detection
Projekt: ConTAD – Smart Container Tracking and Accident Detection
Fördergeber: BMWK
Laufzeit: 2023 – 2026
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines weltweit erstmaligen Havariedetektions und Kommunikationssystems zur automatischen Ortung von über Bord gegangenen Seefrachtcontainern
- Drastische Reduktion der Detektionszeit bei Multi Container Havarien Integration in maritime Kommunikationssysteme Verbesserung von Umweltschutz, Schifffahrtssicherheit der Lieferketten
- Entwicklung einer anwendungsspezifischen IoT Hardware inkl GNSS, Sensorik, Funk (Mobilfunk/Satellit/UKW) und Energiemanagement
- Entwicklung einer Firmware Plattform für energieoptimiertes Tracking, Havarie Erkennung, Funkrouting
HoDi, Kapazitive Hands-on-Detection und Interaction für Zweiräder
Projekt: HoDi, Kapazitive Hands-on-Detection und Interaction für Zweiräder
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2023 – 2026
Inhalte und Ziele
- Verlagerung der HMI direkt in den Motorradgriff, für intuitive, blinde Bedienung
- Entwicklung eines kapazitiven Eingabefelds im Griff unter Nutzung der vorhandenen Heizfolie
- Aufbau einer Hands-on-Detection, die eindeutig erkennt, wie der Fahrer den Griff hält
- Entwicklung eines haptischen Feedbacksystems (Vibration, Force Feedback)
- Integration von KI-basierter Gestenerkennung (EML) für Touch-, Wisch-, Klopf-, Dreh-Gesten
- Schaffung eines sicheren Interaktionskanals für Assistenzsysteme (ACC, Notbremsassistent, ABS)
- Aufbau des gesamten Mechatroniksystems (Mechanik, Flex-PCB, Firmware, KI, App)
VERBIND – Integrierte 3D-Leitstrukturen in mechatronischen Bauteilen
Projekt: VERBIND – Integrierte 3D-Leitstrukturen in mechatronischen Bauteilen
Fördergeber: BMWi
Laufzeit: 2024 – 2027
Inhalte und Ziele
- Entwicklung einer neuen Fertigungstechnologie, die leitfähige Strukturen innerhalb von 3D-Bauteilen integriert – statt wie bisher nur auf der Oberfläche
- Kombination aus additiver Fertigung + Spritzguss, um komplexe Bauteilgeometrien mit innenliegenden Kanälen herzustellen
- Einbringung eines leitfähigen Mediums in definierte Hohlräume zur Erzeugung homogener, reproduzierbarer Leitstrukturen
- Integration von Bauteilplatinen (SMD/THT) direkt in den 3D-Grundkörper → vollständige mechatronische Module ohne Kabelsatz
- Reduktion von Bauraum, Gewicht, Komplexität und Fertigungskosten bei Bedienelementen (z. B. Lenkerschalter, Joysticks)
SETI – Superelastische Trigger Innovation
Projekt: SETI – Superelastische Trigger Innovation
Projektpartner: Johnson Electric
Fördergeber: Innovationsförderagentur NRW
Laufzeit: 2025 – 2028
Inhalte und Ziele
- Entwicklung eines Systems zur Zustandsüberwachung von Formgedächtnislegierungs-Drähten (FGL)
- Detektion von Dehnung, mechanischer Belastung und Materialalterung
- Kombination aus Sensorik und mikroelektronischer Signalverarbeitung
- Entwicklung zweier Elektronikansätze:
- kostenoptimierte Basiserfassung
- hochpräzise, adaptive Signalauswertung
- Grundlage für datenbasierte Auswertungsmethoden (inkl. einfacher KI-Ansätze)
- Entwicklung robuster elektromechanischer Schnittstellen (FGL ↔ Elektronik)
- Sicherstellung der Funktionsstabilität unter realen Einsatzbedingungen
- Übertragbarkeit auf industrielle und sicherheitskritische Anwendungen
