Cuvillier Verlag
Aluminium-Bremsscheiben für elektrifizierte Personenkraftwagen?
Die zunehmende Elektrefizierung des Automobilsektors hat zur Folge, dass sich auch die Anforderungen an zentrale Elemente des PKWs ändern. Auch die Bremse ist betroffen, doch können Aluminium-Bremsscheiben die Lösung sein?
Neue Herausforderungen durch die E-Mobilität
Die zunehmende Elektrifizierung des Automobilsektors führt zu neuen Herausforderungen und die Anforderungen an zentrale Elemente wie die Bremse ändern sich. Der Elektromotor sorgt im Fahrzeug nicht nur für Vortrieb, durch elektromagnetische Induktion – regeneratives Bremsen – kann dieses auch verzögert werden. Bei einer Vielzahl von elektrifizierten Fahrzeugen kommt die Radbremse erst ab sehr niedrigen Geschwindigkeiten zum Einsatz (Circa 90% der Bremsungen werden rekuperativ durchgeführt).
Das Material
Bremsscheiben in Personenkraftwagen bestehen heutzutage standardmäßig aus Gusseisen mit Lamellengraphit. Dieser eisenbasierte Werkstoff ist kostengünstig, einfach zu gießen, hat einen hohen Schmelzpunkt und besitzt eine ausreichende Wärmespeicher- und Wärmeleitfähigkeit sowie Verschleißbeständigkeit. Dieses Material wird den neuen Anforderungen durch die Elektromobilität allerdings nur eingeschränkt gerecht, denn Korrosionsangriffe nehmen durch die geringe Korrosionsbeständigkeit und reduzierten Nutzung der Bremse zu. Die Folge sind nicht nur optische Mängel, sondern auch eine reduzierte Leistungsfähigkeit des gesamten Bremssystems sowie eine verkürzte Lebensdauer.
Das Potenzial aluminiumbasierter Bremsscheiben
Durch die veränderten Anforderungen sowie die reduzierte Temperaturbelastung des Bremssystems in elektrischen und hybridelektrischen Fahrzeugen wird eine Betrachtung aluminiumbasierter Bremsscheiben sinnvoll. Die Materialeigenschaften sind Schlüsselfaktoren, um einerseits den zukünftigen gesetzlichen Anforderungen gerecht zu werden und andererseits auch die eigenen Qualitätsansprüche zu erfüllen.
Aluminium-Bremsscheibenkonzepte für E-Fahrzeuge
Die aufgetretenen Schädigungen der unterschiedlichen Konzepte wurden anhand von mechanischen und analytischen Verfahren untersucht und darauf aufbauend Bildungsmechanismen erarbeitet. Einige Konzepte erreichen die notwendige Verschleißbeständigkeit durch Verschleißschutzschichten aus Hartmetall- oder Keramik. Partikelbeschichtete Aluminium-Bremsscheiben bilden hingegen einen „dritten Körper“ auf den Reibflächen – einen Transferfilm. Ein zentraler Bestandteil der Forschungsarbeit ist die Ausbildung und Charakterisierung dieses Films anhand diverser Einflussfaktoren wie Bremsbelag, -druck, -scheibentemperatur, wodurch eine Abschätzung der Transferfilmqualität möglich ist.
Interdisziplinäre Reihe „Mobilität –Zukunft“
Dieser Titel ist auch der zweite Band der neuen Cuvillier-Schriftenreihe „Mobilität – Zukunft“, welche von Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Brunner herausgegeben wird. In dieser interdisziplinären Forschungsreihe wird exzellentes Wissen rund um die Mobilität der Zukunft gebündelt.
