Hardware-Entwicklung für Bahn, Automotive und Defence

Serienreife
Hardware für
die Industrie

Die Entwicklung von Hardware mit dem Anspruch sicher, langlebig und robust zu sein, ist eine fordernde Aufgabe für Hersteller und Entwicklungspartner gleichermaßen. Wir werden konkret und zeigen die Facetten der Entwicklung industriell serienreifer Devices.

BOARD COMPUTER

Steuergeräte mit Mikroprozessortechnik für sichere Anwendungen im Kontext Bahn, Automotive oder Defence. Board Computer erfüllen in der Regel komplexere Signalverarbeitungsaufgaben (Audio, Video, Sensoren) und bieten Diagnose-Schnittstellen und zum Teil User Interfaces an. In der Regel werden Ethernet-basierte-Schnittstellen verwendet.

ECU

Elektronische Steuergeräte auf Basis Mikrocontrollertechnik für die Implementierung von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen. ECUs haben in der Regel industrielle Busprotokolle wie CAN, SPE, EtherCAT oder Profibus

EDGE DEVICES

Edge Devices sind Geräte für den Einsatz in sehr datenintensiven Umgebungen und sammeln Video- und Sensordaten, die zur Zustandserkennung verwendet werden. Diese Zustandsdaten können über eine Cloud-Anbindung bereitgestellt werden.

SENSORTECHNIK

Wir entwickeln Analog- und Mixed-Signal-Hardware für die Auswertung von Sensordaten und Bereitstellung dieser auf industriellen Busprotokollen wie ioLink, Modbus, Profibus oder EtherCAT.

LEISTUNGSELEKTRONIK

Wir entwickeln Antriebssteuerung und Schaltelektronik bis 800V für Anwendungen im Kontext Automotive, Industrie und Wehrtechnik

Unser Hardware Tech Stack bildet das Rückgrat für innovative Produkte und Lösungen. Dieser ist entscheidend um die wachsenden Anforderungen an Zuverlässigkeit, Obszoleszenz und Bauteile-Verfügbarkeit zu gewähren. Im Zentrum unseres Stacks steht Altium Designer als umfassende Plattform für PCB-Design. Neben unseren ECAD-Software-Tools verfügen wir über eine umfassende Palette an Hardware-Geräten von führenden Herstellern wie Rigol und Digilent. Diese Geräte, darunter Oszilloskope, Netzgeräte, Power Sequencer, Spektrumanalysatoren, Messgeräte und Logic Analyser, sind unverzichtbar für die Prüfung und Validierung unserer Designs.

PROJEKTVERLAUF

Wir folgen in unseren Projekten einem Konsequenten prozessualen Modell, das sichert, dass die Design-Qualität und die Langzeitverfügbarkeit hoch ist und durch alle Lebensphasen unsere

Spezifikation

Der Entwicklungsprozess beginnt immer mit einer genauen Spezifikation, die in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden erarbeitet wird. Hierbei geht es darum, die funktionalen Anforderungen und Leistungsmerkmale des Steuergeräts zu definieren. Wichtig ist dabei auch die Berücksichtigung von Faktoren wie Größe, Temperaturbereich, Kostenrahmen und EMV-Anforderungen.

Unsere Vorgehensweise passen wir dabei stets an das Einsatzgebiet und die Zielstückzahl der Elektronik an. Typische Zielstückzahlen für uns sind 1.000 bis 50.000 Stück pro Jahr, was wir bei der gesamten Entwicklung berücksichtigen.

Design Freeze

Nach der Festlegung der Spezifikationen erfolgt der sogenannte Design Freeze, bei dem das finale Design festgeschrieben wird. Alle Änderungen müssen ab diesem Zeitpunkt sorgfältig geprüft werden, um Zeitpläne einzuhalten und unnötige Kosten zu vermeiden.

Architektur und Stückliste (BoM)

Die Entwicklung der Hardware beginnt mit der Erstellung der Architektur und der Stückliste (BoM). In dieser Phase legt das Team die Hauptkomponenten und das Schaltungsdesign fest. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass alle Funktionalitäten abgedeckt und die Materialkosten innerhalb des Budgets bleiben. Bei der Auswahl der Bauteile achten wir zudem auf eine möglichst lange Verfügbarkeit, da viele unserer Elektroniken einen Lebenszyklus von 15 Jahren oder mehr haben.

Schaltpläne (Schematics)

Auf Basis der Architektur werden die detaillierten Schaltpläne (Schematics) erstellt. Dieser Schritt ermöglicht es, das Design in technischer Tiefe zu überprüfen und sicherzustellen, dass es den Spezifikationen entspricht. Dabei berücksichtigen wir auch Aspekte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Anfang an, unterstützt durch unsere umfassende Laborausstattung.

Layout

Anschließend wird das Layout der Leiterplatte (PCB) erstellt. Dieser Schritt erfordert Präzision, um sicherzustellen, dass alle Bauteile optimal platziert und die Signalintegrität gewährleistet ist. Besonders bei komplexen Designs mit einer Kombination aus Mikro- und Leistungselektronik, wie sie in vielen unserer Projekte vorkommt, sind thermische Herausforderungen und der Umgang mit hunderten von Bauteilen ein wesentlicher Faktor.

Hardware-Produktionsvorbereitung

Nach Abschluss des Layouts erfolgt die Vorbereitung der Hardwareproduktion. Hierzu gehören das Prototyping und die Absprache mit Fertigungspartnern. In dieser Phase stellt PICKPLACE sicher, dass alle Materialien verfügbar sind und der Herstellungsprozess reibungslos abläuft.

Hardware-Inbetriebnahme

Die Inbetriebnahme der ersten Hardware-Prototypen ist ein entscheidender Moment im Projekt. Hier wird überprüft, ob alle Funktionen wie gewünscht arbeiten und ob das Design den Spezifikationen entspricht. Eventuelle Fehler werden identifiziert und behoben.

Optimierung und Weiterentwicklung

Nachdem die erste Version der Hardware in Betrieb genommen und getestet wurde, erfolgt eine umfassende Optimierung und Weiterentwicklung des Designs. Basierend auf den Testergebnissen und der Rückmeldung des Kunden werden Anpassungen vorgenommen, um die Funktionalität, Zuverlässigkeit und Kostenstruktur weiter zu verbessern.

Vorbereitung der Serienproduktion

In dieser Phase wird sichergestellt, dass das optimierte Hardware-Design reibungslos und in großer Stückzahl produziert werden kann. Die Produktionsprozesse werden verfeinert, und es wird eng mit den Fertigungspartnern zusammengearbeitet, um die Skalierbarkeit und Effizienz sicherzustellen.

Finaler Funktionstest

Vor der endgültigen Freigabe durchläuft das optimierte Steuergerät eine erneute Inbetriebnahme, bei der alle Funktionen gründlich überprüft werden. Dies garantiert, dass die Hardware die geforderten Spezifikationen erfüllt und bereit ist, in Serie produziert zu werden.

EMC-Präqualifikation

Ein kritischer Teil der Entwicklung ist die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Vor der eigentlichen Zertifizierung wird eine EMV-Präqualifikation durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Design den geltenden EMV-Richtlinien entspricht. Wir führen Tests gemäß IEC 61000-4-2 zur Umsetzung von Burst-, Surge- und Strahlungsanforderungen.

Umwelttests

Zusätzlich zu den EMV-Prüfungen durchläuft die Hardware Umwelttests wie Vibration, Schock und Temperatur. Diese Tests überprüfen die Funktionsfähigkeit unter extremen Bedingungen wie Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen, um sicherzustellen, dass das Steuergerät auch in rauen Umgebungen zuverlässig arbeitet.

Obsoleszenzprüfungen und Nachentwicklungen

Unsere Arbeit hört nicht mit der Produktion auf. Wir bieten auch Obsoleszenzprüfungen und Nachentwicklungen für laufende Serienprodukte an, um sicherzustellen, dass die Elektronik lange Zeit verfügbar bleibt und den Anforderungen des Marktes gerecht wird.

Vom Nischenprodukt zum strategischen Device

Unser Kunde jumo musste aufgrund einer strategischen Anfrage aus einem bisher nicht beachteten Industriezwei ein Nischenprodukt praktisch "über Nacht" zu einem strategischen Device aufwerten. Das Problem: der Controller war bereits abgekündigt.

Mit unserem erfahrenen Team von über 20 Spezialisten begleiten wir Embedded-Projekte vom Konzept bis zur Serienreife – professionell und zielgerichtet aus unserem Headquarter "Brand24".

Ihre Ideen sind unsere Leidenschaft. Wir setzen auf agile Methoden und halten uns an gängige Standards in funktionaler Sicherheit und Cybersecurity.

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