Euro-7-Norm: Die Autohersteller stellen ihre Schleifprozesse für Bremsscheiben um

Mithilfe der neuen Norm sollen die Emissionswerte durch Feinstaub strenger kontrolliert und eingehalten werden. Denn neben den Abgasen sollen in Zukunft auch weitere Emissionsquellen in den Griff bekommen werden, da durch die Reifen und das Bremsen der Fahrzeuge Mikroplastik und Feinstaub in die Umwelt abgegeben wird. Dies ist ein relevantes Problem für die Bewohner in Städten und die Umwelt.
Der Grund: Während die Auswirkung der CO2-Belastung global ist, wirkt sich die Feinstaubbelastung auf die Menschen aus, die in der direkten Nähe der Emissionsquelle leben. Orte mit hoher Feinstaubbelastung sind beispielsweise Kreuzungen, dicht befahrene Straßen und U-Bahn-Stationen. Ursache dafür ist das erhöhte Aufkommen von bremsenden Verkehrsmitteln. Durch das Bremsen entsteht ein Abrieb der Bremsscheibe und des Bremsbelages, dies führt zu einer Feinstaubbelastung der direkten Umgebung. Dieses Problem gilt es nun, aufgrund der neuen Emissionsnorm 7, in den Griff zu bekommen. Vor allem die Hersteller und Lieferanten der Bremsscheiben stehen inzwischen vor der Herausforderung sowohl die Bremsanlagen, als auch die Reifen überdenken. Diese Neuerung geschieht jenseits der Verbrennungsmotoren und lockt Automobilhersteller damit aus der Komfortzone. Der Druck vonseiten der Regierung zwingt die Hersteller von Fahrzeugen etwas genauer auf die Feinstaubwerte zu achten, die durch den Abrieb von Bremsscheiben entstehen. Aktuell emittiert ein Fahrzeug zwischen 5 und 40 Milligramm Feinstaub pro Kilometer. Diese Werte entstehen durch eine Messung der Feinstaubpartikel mit einer Größe kleiner als 10 Mikrometer (PM10) innerhalb eines Fahrzyklus.
In der neuen Euro-7-Norm wird die Grenze auf nur noch 7 Milligramm PM10 je Kilometer und Fahrzeug gesenkt. Und zwar ganz unabhängig von der Größe des Fahrzeuges oder der Antriebsart. (Quelle: HPL Technologies GmbH)

Wie lässt sich dieses Problem in den Griff bekommen? Die Lösung dazu wären Bremsscheiben mit verschleißarmen Hartbeschichtungen. Das Ergebnis ist weniger Verschleiß und folglich weniger Feinstaub, der in die Umwelt abgegeben wird.
Im Kontrast dazu steht die alternative Idee eines Bremsstaubfilters und eines Absaugmechanismus in den Fahrzeugen. Allerdings ist dies problematisch, da durch die Bremsstaubfilter und Absaugmechanismen die Einhaltung der Feinstaubgrenzwerte nicht flächendeckend erreicht werden kann. Die Fahrzeughersteller haben dadurch ebenfalls keine Vorteile, da durch den Einbau und Pflege dieser Filter und Absaugmechanismen zusätzliche Kosten entstehen. Auch sind solche Vorrichtungen meistens mit einer regelmäßigen Wartung verbunden. Somit stellt sich die mit Hartstoff beschichtete Bremsscheibe als effektivste und effizienteste Lösung dar. Herkömmliche Guss-Bremsscheiben werden mit Wolfram-, Titan- oder Niobcarbid beschichtet und ermöglichen dadurch eine Reduktion der bremsbedingten Feinstaubemission. Die hartstoffbeschichteten Bremsscheiben werden zusätzlich mit Korrosions- und Verschleißschutz veredelt. Dies geschieht durch die Beschichtung durch rostfreien Stahl oder eben Hartstoff. Allerdings ist dies mit hohem Fertigungsaufwand verbunden, folglich wird der Preis der Bremsscheiben in die Höhe getrieben. Daher werden diese bisher vorwiegend bei Premium-Fahrzeugen angeboten wurden.
Der weltweite jährliche Bedarf an Bremsscheiben liegt, nach Angaben von Der Pressedienst bei rund 450 Millionen Stück.
Auf den Straßen sind mehr und mehr Elektrofahrzeuge unterwegs. Das Problem hierbei ist, dass diese Fahrzeuge seltener die Bremsen nutzen, da während der Rekuperation des Motors genügend Bremswirkung besteht und somit die Nutzung der Bremsen minimiert wird. Klingt im ersten Moment nach DER Lösung, allerdings kann die mangelnde Nutzung der Bremsen zu Rost führen. Daher ist für die Automobilhersteller aus dem Bereich der Elektroautos die beschichtete Bremsscheibe ebenfalls eine attraktive Alternative, da so die Bremsscheiben verschleißarm und korrosionsfrei sind. Dies hat zur Folge, dass die Nutzungsdauer der Bremsscheiben aufgrund des geringeren Verschleißes gesteigert werden.
Das Ziel der neuen Norm soll sein, die Luftschadstoffemissionen im Straßenverkehr zu senken und gleichzeitig ein hohes Umwelt- und Gesundheitsniveau zu gewährleisten. Dies bedeutet keineswegs die Verbrennungsmotoren ganz zu verbieten, sondern sie auf kosteneffiziente Weise so sauber wie möglich zu gestalten. Die beschichteten Bremsscheiben helfen die vorgeschriebenen Ziele zu erreichen.

Die EU-Kommission hat diese Anforderung an die Automobilindustrie gestellt und diese muss nun reagieren – und zwar umgehend. Die Anpassungen müssen schnell geschehen, da es sonst zu Problemen in der Zulassung führen kann, wenn die Anforderungen am Stichtag nicht erfüllt werden. Fahrzeughersteller stehen damit vor mehreren Problemen gleichzeitig. Zum einen müssen die beschichteten Bremsscheiben und Bremsbeläge als tribologisches System fahrzeugbezogen aufeinander abgestimmt und erprobt werden. Zum anderen müssen die Beschaffungs- und Anlaufzeiten der Serienproduktion und die Produktionstechnik geplant und aufgebaut werden.
Allerdings entsteht die hartstoffbeschichtete Bremsscheibe durch eine Beschichtungstechnologie. Diese Beschichtungstechnologie ist ein urformendes, additives Verfahren. Bei ungenauer Planung oder Unwissen in der Herstellung kann es zu ungeplanten Ausfällen der Bremsscheiben kommen. Dies sollte auf jeden Fall verhindert werden, weshalb auch die Serienproduktion der hartstoffbeschichteten Bremsscheiben bisher fehlt.
Bevor die Serienproduktion starten kann, müssen die Automobilhersteller zunächst die Bearbeitung der beschichteten Bremsscheiben für die Fahrzeuge meistern. Damit stellen sie eine spezielle Herausforderung für die Herstellung der Komponenten dar. Die Hersteller dieser Bremsscheiben stehen vor einer neuen fertigungstechnischen Herausforderung, die es zu bewältigen gilt, und das zeitnah. Die Reibfläche jeder Bremsscheibe muss nach dem Beschichten beidseitig geschliffen werden, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten. Daher eignet sich das Doppelplanschleifen besonders gut als Fertigungsverfahren. Durch das Doppelplanschleifen kann eine ebene und planparallele, sowie hohe Oberflächengüte erreicht werden. Die Grundvoraussetzung für funktionsfähige Bremsscheiben sind neben der hohen Oberflächengüte auch die Ebenheit und die Planparallelität im Schleifprozess. Daher ist es notwendig, diesen Schleifprozess mit Bearbeitungsmaschinen und Werkzeugen durchzuführen, die durch hohe Präzision gekennzeichnet sind. Im Fokus der Fertigung dieser Bremsscheiben steht vor allem, die Leistung und Langlebigkeit der Bremsscheiben zu maximieren, aber auch eine kosteneffektive Produktion. Dieser Fokus kann nur eingehalten werden, wenn die Fertigung problemlos vonstattengeht. Bei der Fertigung von hartstoffbeschichteten Bremsscheiben handelt es sich um einen extrem schwierigen Prozess, da das Schleifwerkzeug enorm in Mitleidenschaft gezogen wird. Der Verschleiß des Schleifwerkzeuges wird durch den harten Werkstoff erhöht. Zusätzlich ist, eine große Kontaktlänge und wenig Platz vorhanden. Daher ist eine gezielte Kühlschmierstoffzufuhr essenziell, um für eine ausreichende Kühlung und Schmierung im Schleifprozess zu ermöglichen.

Der Bedarf an Werkzeugmaschinen und an Werkzeugen für die Fertigung von hartstoffbeschichteten Bremsscheiben wird in naher Zukunft mehr und mehr steigen. Automobilhersteller reagieren auf die Euro-7-Norm, indem sie Schleifmaschinen für diesen Prozess aufrüsten. Ziel dabei ist es, die Schleifprozesse hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und Qualität zu optimieren, indem ein gutes Verhältnis zwischen Materialabtrag und Schleifscheibenverschleiß angestrebt wird. So kann ein hoher Werkstückdurchsatz, bei geringen Werkzeugkosten, ermöglicht werden. In Kombination mit einer gezielten und für den Prozess optimierten Zufuhr von Kühlschmierstoff, lässt sich dieses Ziel erreichen und die Herausforderung, vor der die Hersteller nun stehen, meistern.
Die grindaix-Düsen stellen hierbei eine passende Lösung dar. Unsere prozessangepasste KSS-Zufuhr ermöglicht Ihnen den Schleifscheibenverschleiß zu reduzieren und eine optimierte Schmierung zu erreichen. Dabei passen wir unsere Düse individuell auf die Anforderungen Ihrer Maschine an, damit Sie eine Fertigung von hartstoffbeschichteten Bremsscheiben durchführen können. Ihren Schleifprozess zu optimieren und ressourcenschonend zu produzieren sind unsere oberste Priorität.
Die grindaix GmbH ist dafür Ihr Ansprechpartner, denn gemeinsam mit Ihnen erarbeiten wir eine Lösung, wie auch Sie in Zukunft effizient und ressourcenschonend produzieren können. Erkundigen Sie sich per Mail über info@grindaix.de über ein mögliches Angebot oder rufen Sie uns unter folgender Nummer an +49 (0)2273-95373 0. Bei Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.