Entwickelt wurde das System im Projekt "Ufo-Brems" unter Leitung des Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik. An der Entwicklung beteiligt sind neben dem Fraunhofer IWU auch die ElringKlinger AG und die Andritz Aweba GmbH. Im Fokus steht ein veränderter Werkstoff- und Systemansatz, der klassische Graugusslösungen technisch ersetzen könnte.
Werkstoff und Aufbau der neuen Bremsscheibe
Kern der Entwicklung ist eine Bremsscheibe aus nitriertem Edelstahl. Durch die thermochemische Behandlung entsteht eine gehärtete Randschicht, die Verschleiß reduziert und gleichzeitig stabile Reibwerte ermöglicht.
Im Vergleich zu Grauguss bietet Edelstahl eine höhere Korrosionsbeständigkeit und bleibt auch bei hohen Temperaturen formstabil. Baustahl wurde im Projekt verworfen, da sich dessen Gefüge bei Temperaturen oberhalb von etwa 650 Grad Celsius verändern kann. Karbon-Keramik-Systeme gelten als technisch geeignet, sind aber für den breiten Serieneinsatz zu kostenintensiv.
Reibsystem mit angepasstem Bremsbelag
Neben dem Scheibenmaterial wurde auch der Reibpartner angepasst. Die Edelstahl-Scheibe arbeitet mit einem anorganischen Bremsbelag. Diese Kombination beeinflusst den Materialabtrag direkt an der Kontaktfläche.
Im Prüfstand reduzierte sich der Verschleiß im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um rund 85 Prozent. Die Tests wurden unter anderem an der Technische Universität Chemnitz nach dem Standard SAE J2522 durchgeführt. Das Projekt beschreibt das tribologische Verhalten als stabil, auch bei wiederholter Belastung.
Was ist Tribologisch?Tribologisch bezieht sich auf die Eigenschaften von Oberflächen, die sich gegeneinander bewegen, also vor allem auf Reibung und Verschleiß. Es beschreibt, wie gut zwei Materialien im Kontakt "zusammenarbeiten", z. B. wie konstant die Bremswirkung bleibt. Ein gutes tribologisches Verhalten bedeutet meist: weniger Abrieb, weniger Wärmeprobleme und dadurch weniger Feinstaub.
Verhalten unter thermischer Belastung
Bei intensiven Bremsvorgängen entstehen hohe Temperaturen, die das Reibverhalten beeinflussen können. Die Edelstahl-Bremsscheibe zeigte im Prüfstand auch bei mehrfachen Bremszyklen keine nachlassende Verzögerungsleistung.
Damit bleibt der Reibwert über einen breiten Temperaturbereich konstant. Dieser Aspekt ist entscheidend für die Auslegung moderner Bremssysteme, insbesondere bei höherem Fahrzeuggewicht und wiederholter Beanspruchung.
Geometrie und Fertigung
Die Konstruktion unterscheidet sich in mehreren Punkten von klassischen Grauguss-Scheiben. Um die notwendige Bremsleistung sicherzustellen, wird der Durchmesser vergrößert. Gleichzeitig kann die Scheibe dünner ausgeführt werden.
Die Fertigung erfolgt über Umformprozesse. Dabei wird das Ausgangsmaterial geformt statt gegossen. Verschnitt kann wiederverwendet werden, was den Materialeinsatz beeinflusst. Die Umformschritte wurden im Projekt durch Simulation und Versuche ausgelegt.
Starker Rostansatz und mit Riefen: Grauguss-Bremsscheibe, die eine Hauptuntersuchung nicht mehr bestehen würde. Ein sicherer Weiterbetrieb des Fahrzeugs ist bei einem solchen Tragbild der Bremsscheibe nicht mehr möglich.
Gewicht und fahrdynamische Aspekte
Durch die reduzierte Materialstärke ergibt sich ein Gewichtsvorteil. Für vier Bremsscheiben wird eine Einsparung von bis zu fünf Kilogramm gegenüber Grauguss angegeben.
Die geringere Masse wirkt sich auf die ungefederten Massen aus. Diese beeinflussen das Ansprechverhalten von Fahrwerk und Dämpfung. Der konkrete Effekt hängt vom Fahrzeugkonzept ab.
Lebensdauer und Wartungsaufwand
Die prognostizierte Lebensdauer der Edelstahl-Bremsscheibe liegt bei bis zu 300.000 Kilometern. Ein Austausch während der üblichen Fahrzeugnutzung könnte damit entfallen.
Zum Vergleich nennt das Projekt für konventionelle Bremsscheiben mögliche Wechselintervalle von unter 40.000 Kilometern, abhängig von Nutzung und Umwelteinflüssen wie Korrosion oder Kurzstreckenbetrieb.
