¿Por qué algunos trenes alemanes no aparecen en el sitio web de Deutsche Bahn?

Jcaron tiene razón con su comentario. El tren que le falta sale antes de Hamburgo y llega más tarde a Colonia que otro tren, por lo que con las opciones de búsqueda por defecto, el planificador de viajes no lo muestra en los resultados de la búsqueda.

Este tipo de conexiones ferroviarias "superpuestas" son bastante comunes en Alemania, no sólo porque los trenes paran en un número diferente de estaciones, sino porque a menudo los trenes no siguen la ruta más corta desde su origen hasta el destino final. El ICE515 que mencionas, por ejemplo, sale de Hamburgo a las 5:48, da un largo rodeo por las zonas más occidentales de Alemania antes de dirigirse de nuevo al este y llega finalmente a Múnich a las 14:27. No tiene sentido utilizar ese tren si realmente va a ir de Hamburgo a Múnich, ya que también podría tomar el ICE1003 que sale de Hamburgo a las 5:52, que recorre una ruta mucho más directa y llega a Múnich a las 12:01.

Al abrir el planificador de viajes de DB, la opción "mostrar las conexiones más rápidas" está preseleccionada. Si desmarca esta opción, al menos verá más trenes, aunque quizás no todos, que hacen la ruta que busca:

Otra posibilidad, si sabes que quieres viajar vía Bremen (pero no necesariamente quedarte allí), también puedes en "otras opciones" añadir una parada en Bremen con una duración de 0:00. Sin embargo, esto sólo encontrará los trenes que pasen por Bremen.