Şu ana kadar, lastik ve fren aşınmasından kaynaklanan ince toz, Avrupa emisyon yasalarında dikkate alınmamıştı. Ancak, 2026'nın sonundan itibaren yeni geliştirilen (tip onaylı) ve 2027'nin sonundan itibaren tüm yeni onaylı binek araçlar ve hafif ticari araçlar için yürürlüğe girecek olan Euro-7 standardı, bağlayıcı sınır değerleri getirmektedir. Amaç: 10 mikrometreden daha küçük çaplı, solunum yollarına derinlemesine nüfuz edebilen ince toz parçacıklarının salınımını sınırlamaktır. Bu tür parçacıklar, özellikle sağlık açısından zararlı olarak kabul edilmektedir. Fraunhofer IWU'nun katılımıyla bir proje konsorsiyumu, şimdi sıkı AB gerekliliklerini sorunsuz bir şekilde karşılayan bir paslanmaz çelik fren diski sunuyor.
Şekil verilerek üretilen paslanmaz çelik fren diski son derece düşük aşınma oranına sahiptir ve öngörülen ömrü 300.000 km'ye kadar çıkmaktadır. Anorganik fren balatası malzemesi ile bir tekerlek freninde, aşınma oranı günümüzdeki gri döküm fren diski ve organik sürtünme malzemesi ile standart çözüme kıyasla yüzde 85'ten fazla azalır.
Neden paslanmaz, sertleştirilmiş (nitrasyonlu) paslanmaz çeliğin özellikle uygun olduğu
Proje ekibi, tribolojik ve termal özellikleri nedeniyle özellikle uygun olan nitrürlü paslanmaz çeliği erken bir aşamada seçti. Ayrıca, motosikletlerdeki paslanmaz çelik fren diskleri ile elde edilen olumlu deneyimler de bunu destekliyor. Karbon/seramik gibi pahalı özel çözümler yalnızca özellikle yüksek fiyatlı araçlar için dikkate alınmaktadır; dökme demirin kaplanması son derece zordur - lazer kaynak yöntemleri henüz seri üretime uygun değildir. Öte yandan, inşaat çeliği diskleri 650 °C üzerindeki sıcaklık aralığında şekil stabilitesi gereksinimlerini karşılamamaktadır; bu sıcaklık aralığında meydana gelen mikro yapı dönüşümleri ayrıca çeliğin özelliklerini değiştirebilir.
Şekil verme üretimi, ağırlık avantajları
Proje ekibi, konvansiyonel gri döküm disklerden biraz daha büyük çapta fren diskleri üretti, böylece gereken yavaşlama performansı (fren gücü) için yeterli alan sağlanmış oldu. Bunun karşılığında, paslanmaz çelikten bir fren diskinin kalınlığı daha az olabilir. İş parçası için başlangıç malzemesi ilk olarak kare formatta olduğundan, kesim atıkları oluşur, ancak bunlar tekrar eritilebilir. Araç modeline bağlı olarak, paslanmaz çelikten dört fren diski, gri döküm çözümlerine göre 5 kg'a kadar daha hafif olabilir.
Daha düşük ağırlık, aracın enerji tüketimini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda süspansiyon sisteminin kütlelerini de azaltır. Bu sayede yaylar ve amortisörler daha verimli çalışabilir, bu da dikey dinamikleri ve dolayısıyla genel sürüş davranışını iyileştirir.
Ömür boyu fren seçeneği, olumlu mali bilanço
Gri döküm fren disklerinin üretim maliyetleri, fren aşınmasından kaynaklanan ince toz emisyonları için yasal gereklilikler olmadığı sürece düşük görünmektedir. Ancak Euro-7 normunun uygulanmasıyla birlikte, 3,5 ton toplam ağırlığa kadar olan binek otomobiller ve hafif ticari araçlar için yalnızca 3 mg/km elektrikli araçlar ve diğer tüm motor tipleri için 7 mg/km emisyona izin verilmektedir. Burada, konvansiyonel bir tekerlek freni genellikle "uyum sağlamak" zorundadır, hatta yüksek kaliteli fren balataları ile kombinasyon halinde - bu değerleri ulaşamaz. Ancak Euro-7 normunun düzenleyici gereklilikleri olmadan bile, toplam maliyet dengesi, 300.000 km'ye kadar bir araç ömrü göz önüne alındığında olumsuzdur. Aşınma sınırına ulaşıldığında, genellikle fren balataları ile birlikte değiştirilmesi gerekir ve işçilik maliyetleri genellikle en büyük maliyet payını oluşturur. Değişim, uzun araç bekleme süreleri ve tuz (korozyon), kısa mesafe trafiği veya spor sürüş tarzı (artmış aşınma, çizgi oluşumu) nedeniyle 40.000 km'den daha kısa bir mesafede bile gerekli olabilir.
İlk testler başarıyla geçildi.
Fraunhofer IWU tarafından, Chemnitz Teknik Üniversitesi'nin Araç Sistem Tasarımı Profesörlüğü, ElringKlinger AG ve ANDRITZ AWEBA GmbH ile birlikte geliştirilen paslanmaz çelik fren diski, Chemnitz Teknik Üniversitesi'nin atalet kütlesi test standında başarıyla test edilmiştir. Fren diski, SAE J2522 (AK-Master) standartlarına göre yapılan testleri başarıyla geçmiştir. Test sonucunda çok iyi bir tribolojik davranış sergilemiştir. Paslanmaz çelik fren diski ve inorganik sürtünme malzemesinden oluşan sistem, mevcut piyasa çözümleriyle karşılaştırıldığında yaklaşık %85 daha az aşınma göstermiştir.
Proje ortakları
Otomotiv tedarikçisi ElringKlinger AG, kaplama konusundaki süreç bilgisi ve metal işleme konusundaki malzeme bilgisiyle "Ufo-Brems" projesine katkıda bulundu. ANDRITZ AWEBA GmbH, geliştirmeden seri üretime kadar şekillendirme, kesme ve döküm aletleri alanında tam hizmet sunan sağlayıcılardan biridir. Chemnitz Teknik Üniversitesi'ndeki Araç Sistem Tasarımı profesörlüğü, test altyapısını sağladı ve fren diskinin tasarımını üstlendi. Fraunhofer IWU, şekillendirme teknolojisindeki kökleriyle birlikte, fren diskinin şekillendirme aşamalarının FE simülasyonu ve deneysel uygulanmasını gerçekleştirdi.
İletişim:
