Was hält dich auf? Werfen Sie einen Blick auf die Materialien von Bremssystemen, um es herauszufinden

Nov 14, 2023

Erfahren Sie mehr über die Materialien, die Brembo in seinen Bremssätteln und Bremsscheiben für Pkw, Lkw und Motorräder verwendet.

Bremsen sind die am härtesten arbeitenden, aber am meisten unterschätzten Komponenten im Fahrwerk eines jeden Autos. Ihre Betriebstemperaturen liegen über denen der meisten Motorteile und in ihrer Arbeitsumgebung kommt es gelegentlich zu Schlaglöchern und Pfützen. Bremsen sind oft Ihre letzte Verteidigungslinie vor einer Kollision.

Um unsere Wertschätzung für Bremsen zum Ausdruck zu bringen und besser zu verstehen, wie sie sich vor verbiegenden Kotflügeln und Straßengräben schützen, besuchten wir Brembo USA, nur wenige Meilen von unserem Hauptsitz in Ann Arbor, Michigan, entfernt, um an einer fachmännischen Vorführungsstunde teilzunehmen. Brembo ist der weltweit bekannteste und angesehenste Lieferant von Hochleistungsbremsausrüstung sowohl für Erstausrüstungs- als auch für Aftermarket-Anwendungen. Ohne sie wären unsere Corvettes, Porsches und Mercedes-AMGs verloren.

Der folgende Fotoessay konzentriert sich auf die Materialien, die Brembo in seinen Bremssätteln und Bremsscheiben für Pkw, Lkw und Motorräder verwendet. (Die Begriffe Rotor und Scheibe werden für diese Technologie synonym verwendet.) Achtung; Eventuell gibt es ein Quiz.

Dieser Carbon-Keramik-Rotor aus dem Heck eines Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio beginnt an der Spitze der technologischen Skala und ist eine Mischung aus mehreren Hochleistungsmaterialien. Der Hauptrotor besteht zunächst aus einer Mischung aus Kohlefasern und Phenolharzen, die in einer Präzisionsform gebacken werden. Nachdem das Harz weggebrannt ist, wird die verbleibende Kohlenstoffmatrix mit flüssigem Silizium infiltriert, wodurch eine robuste, hitzebeständige und leichte Bremsscheibe entsteht. Nach verschiedenen Bearbeitungsvorgängen, einschließlich Querbohren mit Ultraschallbohrwerkzeugen, wird ein Oxidationsschutz auf alle Oberflächen aufgesprüht.

Die Glocke in der Mitte des Rotors wird aus einem Block Aluminium gestanzt oder bearbeitet und dann mit Edelstahlbefestigungen am Rotor befestigt, die eine kontrollierte Relativbewegung zwischen den beiden Teilen ermöglichen, um wärmebedingte Ausdehnungen auszugleichen. Der gesamte Herstellungsprozess für den fertigen Kohlenstoff-Keramik-Rotor dauert eine ganze Woche, während es bei einem Gusseisen-Rotor weniger als einen Tag dauert – ein Grund, warum Kohlenstoff-Keramik-Rotoren oft eine so teure Option sind.

Dieser in den USA hergestellte einteilige Rotor besteht aus Grauguss. Um den Luftstrom und die Wärmeableitung zu fördern, gibt es radiale Belüftungsöffnungen und zahlreiche interne „Säulenpfosten“ zur Unterstützung der äußeren Reibungsplatten. Eine sorgfältig bearbeitete Mittelbohrung positioniert diesen Rotor genau auf der Radnabe des Fahrzeugs. Zusätzlich zu den Radbefestigungslöchern gibt es fünf zusätzliche Löcher, um das Gewicht des Rotors zu reduzieren und alternative Montageorte zu ermöglichen. Nachdem alle Oberflächen bearbeitet wurden, wird eine Kerbe in den Umfang des Rotors geschnitten, um dessen Auswuchtung zu optimieren.

Das Querbohren und Bearbeiten gebogener Schlitze in einem Gusseisenrotor dient mehreren Zwecken. Zusätzlich zum sportlicheren Erscheinungsbild entlüften die Löcher und Schlitze die von den Bremsbelägen freigesetzten Gase und beseitigen die beim Fahren auf nasser Fahrbahn vorhandene Feuchtigkeit. Die Schlitze führen eine sogenannte „Mikrorasur“ der Belagoberfläche durch, um sicherzustellen, dass immer frisches Reibmaterial mit dem Rotor in Kontakt ist. Dies beschleunigt natürlich den Belagverschleiß, ein Grund, warum die meisten Automobilhersteller zweimal darüber nachdenken, geschlitzte Oberflächen bereitzustellen. Eine Außenbeschichtung auf Zinkbasis minimiert die Korrosion während des Transports des Neufahrzeugs zum Kunden.

Diese Kombination aus einer massiven Gusseisenscheibe und einem Mittelteil aus Stahl spart Gewicht (im Vergleich zu einem einteiligen Gusseisendesign) und Kosten (im Vergleich zum folgenden zweiteiligen Design). Die beiden Teile werden durch eine Kombination aus Crimpen und radialer Verriegelung miteinander verbunden, sodass keine Befestigungselemente erforderlich sind. Mercedes-Benz verwendet dieses Design bei verschiedenen Limousinenmodellen.

Dieser in Amerika hergestellte Rotor wird in Chrysler- und Dodge-Fahrzeugen eingebaut, die mit dem Hellcat-V8-Kompressor ausgestattet sind. Das zweiteilige Design umfasst eine riesige gusseiserne Außenkomponente mit einem Mittelteil aus gestanztem Aluminium. Die beiden werden mit Sechskant-Sternschraubenbefestigungen, Muttern und Positionierungsbuchsen aus Edelstahl verbunden. Die Oberflächenschlitze und die Innenkonstruktion der Säulenpfosten verbessern die Luftzirkulation und Wärmeableitung.

Dieser zweiteilige Rotor aus Eisen und Aluminium wurde gemeinsam von Brembo und Ford entwickelt und stammt vom Ford GT-Rennwagen Nr. 68, der letztes Jahr die GTLM Pro-Klasse bei den 24 Stunden von Le Mans gewann, wo die Carbon-Keramik-Bremsen eingebaut waren Straßen-GT sind verboten. Gebogene Innenlamellen werden ohne Querbohrungen verwendet. Bei diesen Rotoren sind starke Hitzeschäden in der Gusseisenoberfläche zu erkennen, was jedoch nicht bedeutet, dass ein Ausfall unmittelbar bevorsteht, da alle Risse flach sind. Tatsächlich wurde dieses Design so konzipiert, dass es volle 24 Stunden hält und über den Austausch des Pads hinaus keine Wartung erfordert. Der Mittelteil ist aus einem Aluminiumblock gefertigt.

Exotischere und leichtere Carbon-Carbon-Bremsscheiben, die für LMP1- und LMP2-Fahrzeuge in Le Mans zugelassen sind, werden auch in der MotoGP (Hauptmotorrad-Straßenrennen) und in der Formel 1 bevorzugt. Hier dauert der Herstellungsprozess drei bis fünf Monate. Lange oder kurze Kohlenstofffasern werden zunächst in einem Vorformwerkzeug mit einem Harzbindemittel geformt. Nach der Infiltration mit Methangas wird jeder Rotor über einen langen Zeitraum bei hoher Temperatur erhitzt (die Dauer wurde aus proprietären Gründen nicht bekannt gegeben). Dabei entstehen Kohlenstofffasern, die in einer Kohlenstoffmatrix eingelagert sind – daher der Name „Kohlenstoff-Kohlenstoff“. Um der Oxidation vorzubeugen, wird eine spezielle Farbe aufgetragen. Der bei diesem Rotor verwendete Bremssattel ist ein aus einem Aluminiumblock gefertigter Vierkolben-Bremssattel.

Motorräder, die für den Straßenverkehr gedacht sind, verwenden Edelstahl anstelle der in der Welt der Vierräder üblichen Gusseisen- und Carbon-Keramik-Rotoren. Ein Grund dafür ist, dass diese Bremsen der ganzen Welt stolz zur Schau gestellt werden und korrodiertes Gusseisen aus ästhetischer Sicht versagt. Darüber hinaus ist die Wärmekapazität, die zum Anhalten eines Zweirads erforderlich ist, weitaus geringer als bei Autos, und eine gelochte Edelstahlscheibe reicht für wiederholte Stopps aus hohen Geschwindigkeiten völlig aus. Die hier gezeigte Scheibe stammt von einem Ducati-Panigale-Sportmotorrad und ist über einen zentralen Hut aus gestanztem Aluminium am Vorderrad befestigt. Sechs gecrimpte Befestigungselemente und Unterlegscheiben sorgen für die gewünschte radiale Bewegung, um die Wärmeausdehnung auszugleichen und so Geräusche und Vibrationen zu reduzieren. Der Vier-Gegenkolben-Bremssattel für diese Anwendung ist fest an der Gabel des Fahrrads montiert.

NASCAR-Kurzstreckenrennfahrer nutzen Brembo-Bremsausrüstung, um ihre Rundenzeiten zu verkürzen. Dieser Monoblock-Vordersattel (einteilig) ist aus einem Aluminiumblock gefertigt und enthält drei Kolben pro Seite. Die Pfeilanzeige hilft dabei, die richtige Ausrichtung zu erreichen, da diese Bremssättel von Seite zu Seite unterschiedlich sind. Die offenen Fenster und Rippen in diesem Bauteil leiten die Wärme ab. Die bei diesem Bremssattel verwendeten Beläge bestehen aus Keramikmaterial, das mit einer Trägerplatte aus Kohlenstoffstahl verbunden ist.

Dieser Achtkolben-Bremssattel aus Aluminiumguss ist für den Einsatz in Lkw und großen SUVs wie der Mercedes-Benz G-Klasse konzipiert. Hier bestehen die Pads aus einer proprietären Mischung aus Stahl- und Kupfermaterial, die auf einer Stahlträgerplatte befestigt ist. Asbest, das als gesundheitsgefährdend gilt, wurde einst häufig verwendet, ist jedoch seit zwei Jahrzehnten aus Bremsreibmaterialien verboten.

Die hier gezeigte hintere Bremssattelbaugruppe des Ferrari LaFerrari ist eine elektrisch betätigte schwimmende Feststellbremse, die direkt an einem Vierkolben-Monoblock-Bremssattel befestigt ist. Beide Komponenten sind aus Aluminiumguss. Die doppelte Funktion spart Gewicht und erleichtert die Montage.

Als Beweis dafür, dass Bremsen vollen Boutique-Status haben, stellte Brembo auf der SEMA-Messe 2016 einen neuen, hochwertigen Bremssattel vor. Die hier gezeigte zweiteilige Konstruktion mit sechs Kolben wird mit fünf Schrauben zusammengehalten und wird über die Ersatzteilorganisation von GM für große Chevrolet-Lkw-Modelle verkauft. Auch wenn er nicht für Offroad-Rennen oder Leistungseinsätze gedacht ist, spart die Aluminiumkonstruktion dieses Bremssattels doch ein paar Pfund. Nach dem Eloxieren wird der Bremssattel rot lackiert, um ihm ein langlebiges und attraktives Aussehen zu verleihen.

Der hier gezeigte Aluminium-Monoblock-Bremssattel wird an den Vorderrädern von Ford GTs verwendet, die für den Straßeneinsatz vorgesehen sind. Die sechs gegenüberliegenden Kolbenbohrungen werden mit hochentwickelten CNC-Fräsern bearbeitet, die so konzipiert sind, dass sie innerhalb der engen Innenräume arbeiten. Die Mittelrippe erhöht die Steifigkeit dieses Bremssattels und radiale Befestigungslöcher ermöglichen eine steife, leichte Befestigung am Achsschenkel der Vorderradaufhängung. Um die Herstellung (etwas) zu vereinfachen, fließt die Bremsflüssigkeit bei diesem Bremssattel über eine außenliegende Stahlleitung von innen nach außen.

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