Verbundprojekt BrakeClean: Produkt- und Prozessentwicklung für nachhaltige ("clean") Bremsen im Automobilbereich

Abstract

Konventionelle Bremsscheiben aus Grauguss sind im Automobilbereich technisch etabliert, weisen jedoch Grenzen hinsichtlich Gewicht, Verschleiß, Korrosionsbeständigkeit und partikelbedingter Emissionen auf. Bestehende Ansätze adressieren einzelne dieser Herausforderungen, erfüllen die Anforderungen jedoch nur teilweise. Zugleich gewinnen Bremsstaubemissionen als Nicht-Abgas-Emissionen an Bedeutung. Das Verbundprojekt BrakeClean zielte auf die Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette für nachhaltige Aluminium-Bremsscheiben. Im Mittelpunkt standen leichte, korrosionsbeständige und verschleißarme Bauteile mit recyclingbasiertem Aluminiumträger, funktionalen Reibschichten sowie Ansätzen für Re-Use und werkstoffliche Rückführung. Die Bearbeitung erfolgte entlang einer vernetzten Prozesskette aus Recycling- und Gießprozess, Sinter- und Diffusionsfügeprozess, spanender Bearbeitung, Reibflächenvorkonditionierung, Prüfstandserprobung, Fahrzeuguntersuchungen, Bremsstaubmessungen und Laboranalytik. Im Projekt konnten recyclingbasierte Rohlinge hergestellt, Reibschichten gefügt, Bremsscheiben bearbeitet, vorkonditioniert und geprüft werden. Die Hinterachsvarianten zeigten eine mit Grauguss vergleichbare Leistungsfähigkeit bei reduzierter Masse. Für Vorderachsanwendungen wurde die grundsätzliche Funktion nachgewiesen. Emissionsseitig bestätigte insbesondere die AMC-Variante mit geeignetem Bremsbelag ein deutliches Reduktionspotenzial. Zudem wurden fahrzeugnahe Messansätze zur Bremsstauberfassung entwickelt und validiert. Zum Projektende liegt kein serienreifes Bremsscheibenkonzept vor, jedoch ein validierter Prototypenstand mit belastbaren Erkenntnissen zu Werkstoffen, Fügeprozessen, Bauteilverhalten, Emissionen und Nachhaltigkeit. Der MMC-Ansatz besitzt Potenzial für weiterführende Entwicklungen leistungsfähiger Aluminium-Verbundbremsscheiben, während AMC-Systeme insbesondere für Anwendungen mit geringerer thermomechanischer Belastung interessant sind.