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Revolution der Bremstechnik

Motorsport

Bremsbeläge aus Carbon-Keramik fördern die Nachhaltigkeit. Ursprünglich aus der Raumfahrtindustrie stammend, werden sie in Rennsportmodellen bereits seit den 1980er Jahren eingesetzt und heute zunehmend auch in Straßenautos verbaut.

Strengere Abgasnormen sorgen dafür, dass künftig auch Benziner mit Partikelfilter ausgestattet sein müssen. Damit wird das Feinstaubproblem wesentlich entschärft, wie das Umweltbundesamt bestätigt. Dass die Feinstaubbelastung im Straßenverkehr jedoch nicht so stark sinkt wie erhofft, liegt an Verursachern, die bisher kaum Beachtung fanden: Reifen und Bremsen. Messungen der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) zeigen, der verkehrsbedingte Feinstaub bis zehn Mikrometer Durchmesser entsteht zum Großteil durch Reifen-, Bremsen- und Straßenabrieb sowie durch die Aufwirbelung der Staubschicht auf den Fahrbahnen und nicht durch Feinpartikel aus dem Auspuff. Die Forschungsanstalt Empa fand zusätzlich heraus, dass in Deutschland jährlich über 100.000 Tonnen Abrieb durch die Atemluft wirbeln. Gesundheitlich ist dieser Cocktail schwer bedenklich, enthält er doch Schwermetalle wie etwa Cadmium, Kupfer, Zink und Blei. Nur sechs Prozent des Feinstaubs in den Innenstädten ist hingegen den Automotoren zuzurechnen. Anders gesagt: Das E-Auto bringt weniger als erwartet. Denn dem Abrieb von Bremsen, Reifen und der Wiederaufwirbelung von Staub lässt sich mit der bloßen Umstellung von Autos mit Verbrennungsmotor auf das E-Auto nicht beikommen.

iDisc von Bosch: kupferfrei & abriebarm
Die EU hat sich der Herausforderung mittlerweile angenommen und festgelegt, den Partikelausstoß bis 2020 um mindestens 47 Prozent senken zu wollen. Gleich mehrere Forschungsprogramme wurden hierzu gestartet, unter anderem „REBRAKE“ unter Führung des italienischen Bremsenproduzenten Brembo. Außer der Ursachenforschung stand auch die Entwicklung neuer Bremssysteme im Zentrum des Projekts. Das Innovative: Die erzeugten Bremsscheiben und -beläge sind sowohl kupferfrei als auch abriebarm, und das ohne Abstriche bei Sicherheit oder Komfort. Der neue Porsche Cayenne weist bereits eine entsprechende Bremsscheibe namens „iDisc“ von Bosch auf. Eine Beschichtung aus Hartmetall bzw. der nichtoxidischen Keramik Wolframcarbid sowie der Verzicht auf Kupfer sollen den Bremsstaub um bis zu 90 Prozent reduzieren. Neben dem geringeren Abrieb werden auch kaum Riefen und Rost gebildet.

Zement-Bremse gegen Feinstaubproblem
Auf dem Campus des Wissenschafts- und Technologieparks Kilometro Rosso, am Fuß der Alpen in Bergamo, forschten bzw. arbeiteten Experten aus verschiedensten Fachbereichen unter dem Namen „Forschungsgruppe Cobra“ bis vor Kurzem zudem an der Zement-Bremse. Projektbeginn war im Juli 2014. Abgesehen von Brembo war auch Zementhersteller Italcementi an den Forschungen beteiligt. Der Abrieb der neuen Zement-Bremse ist minimal, und das bei 90 Prozent weniger Energie- bzw. Wasserverbrauch in der Herstellung. Während für die Produktion von einem Kilogramm Phenolharz 75 bis 83 Megajoule nötig sind, sind es bei der gleichen Menge Zement gerade einmal drei bis vier Megajoule Energie. Phenol-Formaldehyd-Harze verbrauchen in der Erzeugung außerdem zwischen rund 100 und 300 Liter Wasser pro Kilogramm, während dieselbe Menge Zement mit gerade einmal 1,7 bis 5,1 Liter Wasser produziert werden kann. Das Projekt wurde von der EU mit 1,5 Millionen Euro gefördert und ist Ende März ausgelaufen. 3,8 Millionen Euro betrugen die Projektkosten insgesamt.

Weltraumtechnologie erobert Straßen
Eine weitere Variation der umweltfreundlichen Bremse ist die Carbon-Keramik-Bremsscheibe, die im Motorsport schon seit den 1980er Jahren sehr erfolgreich eingesetzt wird und seit den 2000er Jahren auch zunehmend im Straßenverkehr Einzug hält. Erstmals verwendet wurde sie in den 1970er Jahren in Bremssystemen von Raumfahrzeugen. Mit ihrem geringen Gewicht – sie wiegt nur die Hälfte einer gewöhnlichen Grauguss-Bremsscheibe – revolutionierte sie die Bremstechnik. Auch die Lebensdauer einer Carbon-Keramik-Bremsscheibe ist mit über 300.000 Kilometern enorm. Durch ein absolut gleichbleibendes Bremsverhalten können sich Rennfahrer mit Carbon-Keramik-Bremsen selbst bei herausfordernden Fahrbedingungen sicher fühlen, denn sogar unter hohen Betriebstemperaturen lassen Bremswirkung und Ansprechverhalten kaum nach. Der Verschleiß ist ebenfalls wesentlich geringer als bei herkömmlichen Grauguss-Bremsscheiben, sodass Carbon-Keramik-Bremsen selbst im harten Motorsport etwa doppelt so lang wie diese halten, im Straßenverkehr sogar fünf Mal so lange.

Carbon-Keramik-Bremsen in Serie
Vorreiter war hier Porsche, der Carbon-Keramik-Bremsscheiben 2001 erstmals serienmäßig im Modell 911 GT2 einbauen ließ. Neben Porsche stehen z. B. auch schon bei Audi, Lamborghini und Mercedes-Benz Carbon-Keramik-Bremsen für Straßenautos zur Wahl. Solche sind heute aber noch extrem teuer und schlagen schon einmal mit 10.000 Euro pro optionaler Carbon-Keramik-Bremse zu Buche. Verwechselt werden dürfen die hochpreisigen, überwiegend für den Motorsport entwickelten High-End-Carbon-Keramik-Bremsen jedoch nicht mit „gewöhnlichen“ und wesentlich günstigeren Keramik-Bremsbelägen, die z. B. häufig als Tuning-Zubehör für Audi oder BMW nachgefragt werden. Ob nun Zement oder Keramik: Wir begrüßen die Entwicklungen in puncto umweltschonend produzierter Bremsen und sind gespannt auf weitere Innovationen der nächsten Jahre!