Masterarbeit: Konzeptionierung, Entwicklung und Validierung der Sensorintegration in den Reibbelag einer Bremse

Fraunhofer LBF | LF GmbH | Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Darmstadt / 11.4.2019

Das Fraunhofer LBF beschäftigt sich im Forschungsbereich Adaptronik unter anderem  mit fortgeschrittenen Methoden der Strukturdynamik und Signalverarbeitung, sowie neuartigen Sensoren zur Digitalisierung von Produkten (z.B. zur Zustandsüberwachung). Projektpartner und Co-Betreuer der Abschlussarbeit ist die LF GmbH, welche innovative Bremsbeläge herstellt. Die Arbeit findet im Rahmen des Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrums Darmstadt statt.

Projektbeschreibung:

Heutige Bremssysteme sind gekennzeichnet durch eine autarke Beziehung zu den anderen Fahrzeugkomponenten in PKW, NKW und Eisenbahn oder Industrieanwendungen. Einzig der Verschleißzustand des Bremsbelages kann durch Herstellen eines Massekontaktes bei PKWs angezeigt werden. Bei den LKW-Bremsen wird die Belagpositionierung hydraulisch nachjustiert.

Projektziel ist die Integration einer geeigneten Sensorik in den Bremsbelag zur Zustandskontrolle der Bremse, zur besseren Steuerung des Bremsprozesses in den verschiedenen Fahrzeugklassen und zur Eigendiagnose der Beläge. Der innovative Herstellungsprozess der LIQFRIC®-Reibmaterialien erlaubt die zerstörungsfreie Einbettung einer angedachten Sensortechnologie in einen Reibbelag, da die Fertigung entgegen der heute etablierten Technologie drucklos im niedrigen Temperaturbereich (RT-120°C) erfolgt.

Im Rahmen des Projektes werden dabei alle Entwicklungsphasen (V-Modell) von der Analyse des Ausgangszustands bis hin zur Validierung im Bremsenprüfstand durchlaufen.

Im Detail sind folgende Arbeiten geplant:

  • Literaturrecherche zur Sensorintegration in den Bremsbelag
  • Sensorkonzeptionierung & –entwicklung (Hardware, Mikrocontrollerprogrammierung (z.B. Raspberry pi), Software zur Datenverarbeitung)
  • Sensorfertigung & Integration in Bremsbelag (Teilweise bei LF GmbH)
  • Aufbau eines einfachen Bremsen-Laborprüfstands
  • Konzeptvalidierung am Laborprüfstand
  • Validierung des finalen Konzepts in einem Original-Bremsenprüfstand

Die Forschungsarbeit liegt insbesondere in der in der Entwicklung geeigneter Sensorkonzepte zur Integration in den Bremsbelag, in Methoden zur Datenauswertung und in der Validierung des Nutzens der gewonnen Informationen entsprechend der recherchierten Fragestellungen.

Voraussetzungen:

Dieses Thema ist für Studierende (m/w) der Ingenieurwissenschaften geeignet. Folgende Kenntnisse sind wünschenswert, werden aber nicht zwingend vorausgesetzt:

  • Mess- und Sensortechnik
  • Strukturdynamik
  • Signalverarbeitung und Kommunikation mit Mikrokontrollern (Raspberry pi, Aruduino o.a.)