High-End-Keramik-Bremsen aus der Schweiz

13. Oktober 2014 agvs-upsa.ch - Im Labor für Hochleistungskeramik der Empa werden zurzeit Keramik-Bremsscheiben für Kleinwagen entwickelt. Zusammen mit italienischen, spanischen und liechtensteinischen Partnern soll hier eine kostengünstige Automobiltechnik von morgen entstehen.

Während heutige Bremsscheiben aus schwerem, hitzebeständigem Gusseisen gefertigt sind, könnten die Scheiben der Zukunft aus leichtem Aluminium bestehen. Das würde Gewicht sparen und damit Sprit. Zugleich würde sich das Fahrverhalten verbessern, weil die ungefederten Massen im Fahrwerk kleiner werden.Doch vor dem Erfolg der Leichtbaubremse gilt es, ein Materialproblem zu lösen: Aluminium, das gewünschte Baumaterial, ist weich und für hart zupackende Bremszangen nicht geeignet. Eine Keramikschicht muss daher die Aluminium-Bremsscheiben schützen, die Reibarbeit übernehmen und die entstehende Hitze ableiten. Die Empa entwickelt zurezeit dieses entscheidende Bauteil. Im Sport- und Rennwagenbau werden Keramik-Bremsen seit langem eingesetzt. Nur – sie sind teuer. Beim Porsche 911 etwa sorgen Keramik-Carbon-Bremsen für einen Aufpreis von schlappen 12‘000 Franken Aufpreis. Dafür bekäme man fast schon einen kompletten Fiat 500. Für den Einsatz in preisgünstigen Kleinwagen scheint die Technik also kaum geeignet. Die Empa soll helfen, das unmögliche Wirklichkeit werden zu lassen: Unter der Leitung des «Politecnico di Torino» und zusammen mit dem spanischen Bremsenhersteller Fagor Ederlan, dem liechtensteinischen Lötspezialisten Listemann AG und dem Fiat Forschungszentrum C.R.F. soll mit Hilfe von Empa-Knowhow eine neuartige Bremsscheibe für massenproduzierte Kleinwagen entstehen. Die Bremse muss sich in grossen Stückzahlen rasch fertigen lassen, sie darf nicht teuer sein, und sie muss mindestens so lange halten wie bisher übliche Gusseisen-Bremsen.


Vielschichtige Lösung
Aus dem Grundstoff Aluminiumoxid haben die Wissenschaftler ein Keramiklaminat konzipiert – eine rund zwei Millimeter dünne Keramikplatte, die aus bis zu 15 einzelnen Schichten besteht: Zu den Aluminiumoxid-Schichten kommt Siliziumkarbid, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, eine Deckschicht, um den Verschleiss zu regulieren, eine Haftschicht, mit der die Keramik auf die Alufläche gelötet werden kann. Jede der Schichten wird als Schlicker mit Wasser angerührt, dann auf eine Kunststofffolie aufgezogen. Schliesslich werden die Schichten zusammengepresst, der Kunststoff dazwischen herausgebrannt und die verschiedenen Schichten bei mehreren hundert Grad miteinander verbunden und verdichtet. Am Ende des Projekts – im April 2015 – soll die neue Bremsentechnologie auf Bremsprüfständen auf Herz und Nieren geprüft werden und anschliessend in ein Versuchsfahrzeug integriert werden. Wenn sie sich bewährt, entsteht in den nächsten Jahren ein Serien-Bauteil, das europäischen Autos einen Vorsprung auf dem Weltmarkt verschafft. 

Infos: www.empa.ch
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