Feinstaub-Emissionen durch Reifenabrieb und Bremsen sind ein großes Problem. Neue Verfahren bei der Herstellung der Bremsscheiben sollen diese nun deutlich reduzieren können.
Eine der wesentlichen Feinstaubquellen in urbanen Räumen ist der Abrieb an Bremsscheiben.
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Feinstaub ist eines der größten Gesundheitsrisiken, die durch Luftverschmutzung entstehen. Mehrere Studien schätzen, dass Feinstaub jährlich für Millionen von Todesfällen verantwortlich ist. "In urbanen Räumen erreicht die Feinstaubbelastung immer wieder gesundheitsschädigende Werte. Ein erheblicher Anteil von bis zu 25 % der Emission geht dabei auf den Abrieb von Bremsscheiben zurück", benennt Springer-ATZ-Thomas Molitor in seinem Zeitschriftenbeitrag Verringerte Feinstaubemission mit hartstoffbeschichteten Bremsscheiben auf Seite 26 eine der wesentlichen Quellen.
Hersteller versuchen deshalb, schon in der Produktion der Bremsscheiben Verfahren zu implementieren, die bei einer späteren Nutzung die Entstehung von Feinstaub und dessen Emittierung in die Umwelt verringern.
Kaltgasspritzen für Grauguss
Grauguss ist der am häufigsten verwendete Werkstoff für Bremsscheiben. Seine Herstellung ist kostengünstig und er erfüllt alle erforderlichen mechanischen Anforderungen. Allerdings weisen Grauguss-Bremsscheiben eine geringe Korrosionsbeständigkeit und einen übermäßigen Verschleiß während des Betriebs auf. Das lässt Feinstaub entstehen. Eine praktikable Lösung zur Verbesserung der Leistung von Grauguss-Bremsscheiben besteht in der Hartmetallbeschichtung mittels des Kaltgasspritzverfahrens.
Dieses Verfahren ist das fortschrittlichste aller thermischen Spritzverfahren. Das Ausgangsmaterial wird weder auf- noch angeschmolzen. Das erhält die mechanischen Eigenschaften. Zudem treten keine Delamination oder starke Rissbildung in der Beschichtung auf. Und: Partikelemission wird drastisch reduziert.
Mit dem Kaltgasspritzverfahren können homogene und sehr dichte Beschichtungen hergestellt werden, die eine breite Palette an Schichtdicken von wenigen Hundertstel Millimetern bis zu mehreren Zentimetern ermöglichen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um metallische Beschichtungen, deren physikalische und chemische Eigenschaften sich kaum von den Eigenschaften des Grundwerkstoffs unterscheiden.
Laser-Alternative zu thermischen Spritzverfahren
Auch laserbasierte Beschichtungsverfahren sind geeignet. Sie können Bremsscheiben standardmäßig mit hochstabilen Verschleißschutzbeschichtungen versehen. Das reduziert den Abrieb und damit die Feinstaubentwicklung. Das Laserverfahren ist zudem kostengünstiger als herkömmliche thermische Spritzverfahren und ist daher auch für einen Massenmarkt wie den für Bremsscheiben anwendbar.
Einzelschichten werden innerhalb von 30 Sekunden oder weniger auf eine Bremsscheibe aufgebracht, die mit hoher Geschwindigkeit unter einem Laserstrahl und einer Pulverauftragsdüse hindurchbewegt werden. Dabei wird das Beschichtungsmaterial gemeinsam mit dem Grundwerkstoff aufgeschmolzen. Beide Werkstoffe vermischen sich zu einer metallurgischen Verbundschicht, die eine hohe Stabilität hat. Dabei wird zuerst eine Pufferlage zum Schutz vor Korrosion aufgeschweißt. Danach kommt die Verschleißschutzbeschichtung aus carbidhaltigem Material.
"Neben der Bremsleistung, dem Bremsgeräusch und der Fahrstabilität müssen Fahrzeug und Bremsenkomponentenhersteller künftig auch das Emissionsverhalten von Bremssystemen berücksichtigen", bestätigt ein Springer-ATZ-Autorenkollektiv um Christian Wanek-Rüdiger in seinem Zeitschriftenbeitrag Bremsemissionen – Problematik und Ausblick auf Seite 25 die Wichtigkeit dieser neuen Verfahren.