Стандарт Euro 7: Лазерът на TRUMPF спира финия прах

По-голямата част от мръсотията не излиза от ауспуха. До 70% от финия прах се образува при движение, тъй като при триенето от гумите, пътните настилки и спирачките се отделят частици. Това се отнася и за електрическите автомобили. Европейската агенция по околна среда ЕАОС изчислява, че около 250 000 европейци умират преждевременно всяка година поради прекомерно замърсяване с фини прахови частици. Досега Европейският съюз регулираше само емисиите на отработени газове на бензинови и дизелови автомобили в така наречените евростандарти. С Euro 7 ЕС се заема с гумите и спирачките на всички леки автомобили. Производителите, които искат да продължат да продават нови автомобили в ЕС след 2026 г. – тоест всички – сега бързо се нуждаят от идея как да намалят износването на спирачките с 80 процента.

Д-р Клаус-Улрих Лот е управляващ директор на Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik в Нюртинген. Обхождайки по-старата, обляна от светлина част на основната фабрика, той изброява: „Как трябва да изглежда решението? Първо: трябва стандартът да бъде спазен. Почти никакво триене. Това е ясно. Второ: това трябва да е икономически изгодно. Спирачките са масов продукт, така че цената на бройка е въпрос на стотинки. И трето: трябва да се впише в установения производствен процес възможно най-безпроблемно.“ Лот се приближава до инсталацията за изпитване на спирачни дискове и застава там. „Ето защо решихме да конструираме машина, която покрива спирачните дискове с изключително твърдо покритие.“

На кръглата маса на машината чугунен спирачен диск за лек автомобил се върти под лазерна оптика и седем дюзи за подаване на прах. Високоскоростната лазерна камера за наваряване, наречена NaCoat, нанася два слоя. Първо се полага лепилен слой от неръждаема стомана с дебелина 0,1 милиметра. И върху него функционален слой с дебелина 0,2 милиметра, който е посипан със свръхтвърди карбидни частици. „След тридесет секунди време на обработка под микроскоп повърхностният слой изглежда като шоколадов блок с цели ядки: твърдите частици се подават“, обяснява Лот. „Това все още не би намалило финия прах.“

Спирачният диск преминава към шлифовъчната машина NaGrind, която го шлифова гладко с 36 диамантени инструмента. Свръхтвърдият автомобилен спирачен диск е готов. Износващият слой е приблизително десет пъти по-твърд от стандартните чугунени дискове и издържа много по-дълго.

Лот: „Идеята за твърдо покритие на спирачните дискове е очевидна. Но как?“ Три процеса бързо бяха отхвърлени: електрохимично нанасяне на покритие - твърде замърсяващо. Термично нанасяне на покритие – твърде бавно. Студено разпръскване – твърде скъпо и не е подходящо за всеки диск. Лот избра високоскоростния вариант за лазерно наваряване на метали, така наречения Highspeed Laser Metal Deposition (HS-LMD), поради чистия процес и краткото време за обработка.

„Проблемите обаче винаги започват, когато поискаш да приложиш на практика една добра идея“, смее се Лот, „Чугунът, например, не е добър носител на покритията.“ Те просто трудно залепват, поради което е необходим много прах. „Прахът обаче в крайна сметка представлява 60 до 70% от производствените разходи в процеса на производство на спирачни дискове. Затова нашата машина трябва да постигне високо ниво на ефективност на праха, т.е. да използва възможно най-голяма част от подавания прах.“ Как Nagel намалява консумацията на прах?

„Обединихме сили с TRUMPF в разработката. Те използват двоен трик за формирането на лъча.“ Технологията за оформяне на лъча BrightLine Weld разделя лазерната мощност на централна и периферна зона, които могат да се управляват независимо една от друга, подобно на глава на душ с централна и периферна струя. По този начин може да се оптимизира подаването на енергия и топлина. От една страна това означава, че спирачният диск почти не се деформира. От друга страна покритието е значително по-тънко, така че е необходим по-малко прах. Втората решаваща стъпка за разхода на прах е бифокалната технология на TRUMPF: Част от лазерния лъч леко подгрява чугунената отливката малко преди върху нея да започне посипването на праха. В резултат на това прахът прилепва веднага и безпроблемно, вместо да отскача и да се превръща в скъп отпадък. В процеса на нанасяне на метален прах машината използва до 94% от праха. Nagel вече разполага с икономически изгоден метод за производство на спирачни дискове с ниска степен на износване, отговарящи на изискванията на Euro 7.

За всички шофьори на електрически автомобили има специален бонус: не само че могат да се радват на препускане през града практически без прах благодарение на изключително твърдите спирачни дискове. Дискът с това покритие прави електрическия автомобил също още по-безопасен. Тъй като той е устойчив на корозия, тоест не ръждясва. А това е особено добра новина за шофьорите на електрически автомобили. Тъй като в ежедневната употреба електрическите автомобили почти винаги спират, използвайки рекуперация, т.е. възстановяване на енергия. При това в трансмисията възниква съпротивление, което забавя автомобила. Механичният спирачен диск се използва рядко и започва да ръждясва.

„Ако се наложи да спрете аварийно на магистралата с висока скорост, корозиралият спирачен диск е изключително важен за безопасността: тогава отделящите се частици ръжда значително увеличават спирачния път“, обяснява Лот. Със спирачните дискове с твърдо покритие, обаче, вече не е нужно никой да се тревожи за това.

Лот поема управлението на Nagel преди две години и половина и се ориентира изцяло към преустройството и спирачните дискове. „Предишният ни бизнес беше силно зависим от двигателите с вътрешно горене и намаля чувствително. С нашето решение за спирачни дискове, отговарящи на изискванията на Euro 7, искаме да предложим продукт, независим от начина на задвижване, и същевременно да останем в индустрията, която познаваме най-добре.“ Списъкът с поръчки доказва правотата му: през първите шест месеца Nagel е доставила двуцифрен брой системи за спирачни дискове за серийно производство.

Производителите и доставчиците на автомобили се подготвят за мащабния преход към Euro 7. Първият автомобил със спирачни дискове с твърдо покритие вероятно ще бъде на пътя до края на 2025 г.: Вече са в ход обширни тестове в изпитателни автомобили. Лот се гордее с търговския успех, и само за миг се замечтава, преди да стане сериозен: „Важно е и нещо друго: нашите съоръжения ще помогнат на хората да бъдат изложени на по-малко фини прахови частици и да останат здрави. За мен това е изключително удовлетворяващо чувство.“