Edle Langzeitverzögerer Bremsscheiben aus Edelstahl schonen nicht nur die Umwelt

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Feinstaub entsteht unter anderem dort, wo Materialien auf Reibungskräfte treffen. Das gilt auch für Bremsscheiben. Forscher erklären jetzt, das Varianten aus Edelstahl nicht nur dabei von Vorteil sind ...

Bisher spielte der Feinstaub aus dem Abrieb von Reifen und Bremsen in der europäischen Abgasgesetzgebung keine Rolle. Erst die Euro-7-Norm, die ab Ende 2026 für neu entwickelte (typzugelassene) und ab Ende 2027 für alle neu zugelassenen Pkw und Kleintransporter in Kraft tritt, führt verbindliche Grenzwerte ein, merken die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) zu diesem Thema an. Das Ziel ist es demnach, Entstehung von Feinstaubpartikeln mit einem Durchmesser von unter zehn Mikrometern, die tief in die Atemwege eindringen können, zu begrenzen, weil diese als gesundheitsgefährdend gelten. In Sachen Bremsscheibenabrieb arbeitet man deshalb schon an einer emissionsärmeren Alternative aus Edelstahl. Das Ganze lief im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts „Ufo-Brems“. Mit dabei waren Elrinklinger, Andritz Aweba und die TU Chemnitz.

Eine Edelstahl-Bremsscheibe hält quasi ein Autoleben lang

Das IWU-Projektteam entschied sich, wie man erfährt, recht frühzeitig für nitrierten Edelstahl, der aufgrund seiner tribologischen und thermischen Eigenschaften besonders geeignet ist, als Bremsscheibenalternative zu dienen. Auch die positiven Erfahrungen mit Edelstahl-Bremsschreiben bei Motorrädern sprechen dafür, wie es weiter heißt. Teure Spezialtypen wie die Kombination aus Carbonmaterial und Keramik kommen außerdem nur für besonders teure Fahrzeuge in Betracht. Und das Beschichten von Grauguss gilt als äußerst anspruchsvoll, denn mögliche Methoden, wie das Laserauftragsschweißens seien dafür noch nicht serienreif. Baustahlscheiben wiederum genügen den Anforderungen an die Formstabilität im Temperaturbereich über 650 °C nicht, so die Forscher. In diesem Temperaturbereich auftretende Gefügeumwandlungen könnten außerdem die Eigenschaften des Stahls negativ verändern. Aber die per Umformprozess hergestellte neue IWU-Bremsscheibe aus Edelstahl zeige einen äußerst geringen Verschleiß und habe eine prognostizierte Lebenserwartung bis etwa 300.000 Kilometer. In einer Radbremse mit einem anorganischen Material als Bremsbelag reduziert sich der Verschleiß im Vergleich zur üblichen Standardbremscheibe aus Grauguss nebst organischem Belag (Kunstharz) um über 85 Prozent, wie die Experten betonen.

Deutlich geringeres Gewicht verbessert das Fahrverhalten

Das Projektteam fertigte dazu Bremsscheiben mit einem etwas größeren Durchmesser als bei den Graugussscheiben. Das musste sein, damit ausreichend Fläche für die geforderte Bremsleistung vorhanden ist, wie die Forscher erklären. Dafür darf eine Bremsscheibe aus Edelstahl in ihrer Stärke (Dicke) geringer ausfallen. Weil der Rohling für die Bremsscheibe aber zunächst ein Quadrat ist, fallen Zuschnittsreste an, die jedoch wieder eingeschmolzen werden können. Je nach Fahrzeug können vier Bremsscheiben aus Edelstahl auch noch bis zu fünf Kilogramm weniger auf die Waage bringen als die Graugussvariante. Das geringere Gewicht senkt bekanntlich nicht nur den Energiebedarf des Fahrzeugs, sondern es reduziert auch die ungefederten Massen, wodurch Systeme wie Federn und Dämpfer effizienter arbeiten können. Das zahlt sich auf die sogenannte Vertikaldynamik und damit das Fahrverhalten insgesamt positiv aus.

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