High-End-Bremsen aus Hochleistungskeramik?

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Wie Badezimmerkacheln

Daraus konzipierte J. Kübler mit seinem Team ein Keramiklaminat – 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. Wie gut die vertikale Vernetzung funktioniert hat, zeigt dann das Elektronenmikroskop.

Das Konsortium entschied sich, kleine Kacheln zu fabrizieren, die nebeneinander – wie Badezimmerkacheln – auf die Bremsscheibe aufgelötet werden. Der Grund: Bei Hitze dehnt sich Aluminium drei bis vier Mal mehr als die Keramik. Ein einteiliger Keramik-Bremsbelag würde also aufgrund von Spannungsrissen vom Aluminium-Träger abfallen. Doch auch mit kleinen Kacheln ist das Festlöten kein triviales Problem: Aluminium schmilzt bei knapp 700 Grad, daher muss die Lötung bei tieferen Temperaturen geschehen. Trotzdem darf das Lot auch bei einer Notbremsung nicht weich werden, sonst fallen die Kacheln genau dann ab, wenn man sie am nötigsten braucht.

Spezielle Festlöttechnik

Ein einziger Keramik-Mix genügte also nicht. J. Kübler und sein Team müssen immer wieder auf Feedbacks der Lötspezialisten aus Turin eingehen, die Mischung der Keramik weiter optimieren und neue Proben liefern. Dabei muss er schon bei der Konzeption auf die Kosten achten: Teure Verfahren, etwa im Vakuum oder unter Schutzgas, gilt es zu vermeiden – die wären nicht tauglich für die Massenfertigung.

Die Listemann AG in Vaduz entwickelt unterdessen die spezielle, industriegeeignete Fügetechnik zum Festlöten der Kacheln. Der Bremshersteller Fagor Ederlan konzipiert das Bremssystem aus Aluminium und die nötigen Dimensionen der Bremsscheibe. Am Ende des Projekts – im April 2015 – steht ein Prototyp der «Forscher-Bremse», die dann auf Bremsprüfständen auf Herz und Nieren geprüft werden und anschliessend in ein Versuchsfahrzeug integriert werden kann. Wenn sie sich bewährt, entsteht in den nächsten Jahren daraus ein Serienbauteil, das europäischen Autos einen Vorsprung auf dem Weltmarkt verschafft. <<

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