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Laserauftragschweißen von Bremsscheiben nach Euro-7-Norm

Erfahren Sie, warum Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen die optimale Wahl für die Herstellung Euro-7-konformer Bremsscheiben ist – und zum neuen Standard bei der Herstellung von Bremsscheiben werden könnte.

Mit Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen gelingt die Transformation von Produktionsprozessen

Bremsscheiben werden im Fahrzeugbau bisher meist gegossen und spanend bearbeitet. Bei unbehandelten Bremsscheiben aus Guss kommt es bei der Fahrzeugnutzung zu starkem Bremsabrieb und hohen Feinstaubemissionen. Die neue EU-Norm Euro 7 senkt die erlaubten Schadstoffwerte signifikant und setzt erstmals auch verbindliche Grenzwerte für nichtabgasbezogene Feinstaubpartikel aus Reifen- und Bremsabrieb fest. Die Hersteller von Bremsscheiben setzt diese neue Gesetzesnorm vor große Herausforderungen: Sie müssen nicht nur ein optimiertes Produkt herstellen, sondern auch neue, geeignete Fertigungstechnologien erproben, beschaffen und in ihre Produktionsprozesse integrieren – und das fristgerecht.

Die gute Nachricht: Es gibt bereits ein bewährtes und großserienfähiges Verfahren, um Euro-7-konforme Bremsscheiben herzustellen – das Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (engl: High-Speed Laser Metal Deposition, kurz: HS-LMD). Mit diesem Verfahren wird der herkömmlichen Bremsscheibe eine äußerst dünne Beschichtung aus einer hochfesten und abriebfesten Metall-Karbid Mischung aufgetragen, was die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht. 

Euro-7-Norm setzt neue Rahmenbedingungen für Bremsscheiben

Laserauftragschweißen bietet optimale Voraussetzungen für die Erfüllung der Euro-7-Feinstaubnorm und die damit einhergehende Einhaltung des vorgeschriebenen Bremsabriebs.

HS-LMD als erprobtes Verfahren ist bereit für die Serienproduktion

Das Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (HS-LMD) ermöglicht es, Niedrig-Emissions-Bremsscheiben zuverlässig in Großserien zu produzieren.

Sie möchten genauer wissen, wie Sie Euro-7-konforme Bremsscheiben mittels HS-LMD produzieren?

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Welche Vorteile bietet Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen für die Euro-7-konforme Bremsscheibenproduktion?

HS-LMD ermöglicht die Produktion von Bremsscheiben, die der Euro-7-Norm entsprechen. Darüber hinaus bietet das Verfahren zahlreiche Vorteile bei der Herstellung und dem Einsatz der Bremsscheiben:

Hohe Prozesssicherheit für kompromisslose Bremsscheiben-Qualität

Unsere Strahlformungstechnologie sorgt für eine optimale Schweißverbindung zwischen Bremsscheibe und Beschichtung und garantiert einen sicheren Einsatz in allen Fahrzeugtypen. 

Bereit für eine hochproduktive Serienfertigung

Die hohen Flächenauftragsraten von bis zu 1500 cm²/min ermöglichen den wirtschaftlichen Einsatz der Technologie in der Serienfertigung, auch bei Volumen von mehreren Millionen Bremsscheiben pro Jahr.

Unkomplizierte Integrationsfähigkeit

HS-LMD lässt sich in jeden Produktionsprozess integrieren und für verschiedene Bremsscheibentypen und Beschichtungsarten verwenden.

Höchste Kosteneffizienz

Aufbringung von bis zu 96 % des wertvollen Pulvers optimiert den Materialeinsatz. Zusätzlich können Kosten für aufwendige Vor- und Nachbearbeitungen reduziert werden. Dies spart Zeit und Geld!

CO2-Reduktion
pro Jahr

Durch einen geringeren Materialverbrauch können in der Bremsscheibenproduktion bis zu 2.000 Tonnen CO₂ eingespart werden.

Materialeinsparung
pro Jahr

HS-LMD von TRUMPF reduziert bis zu 43 Tonnen an Zusatzwerkstoffen. Die Strahlformung ermöglicht maximale Verbindungsqualität bei minimalem Energieeintrag.*

Kostenersparnis
pro Jahr

Die Fertigung von beschichteten Scheiben mittels HS-LMD-Technologie ermöglicht hohe Kosteneinsparungspotenziale.*

*Beispielrechnung für eine typische Bremsscheibenbeschichtung von ca. 1 Mio. Scheiben pro Jahr, durch Einsparung von 50 µm Schichtmaterial.

Ein weiteres Plus: Korrosions- und Verschleißbeständigkeit

Beschichtete Bremsscheibe

Das HS-LMD-Verfahren erlaubt es, sehr dünne Schichten von üblicherweise 100 bis 300 µm pro Lage mit hoher Präzision aufzutragen. Eine Besonderheit des Verfahrens ist, dass es das Kombinieren von Metall- und Hartpartikelpulvern erlaubt, um schmelzmetallurgisch verbundene, rissfreie sowie korrosions- und verschleißbeständige Schichten aufzuschweißen davon profitieren auch E-Autos, deren Bremsen rostanfällig sind. Das sorgt für längere Lebensdauer und Wartungsintervalle.

Wie funktioniert die Bremsscheibenbeschichtung mit dem Laser?

Beim HS-LMD führt man einem Laserstrahl über eine Pulverdüse einen Pulverzusatzwerkstoff zu. Der Laser schmilzt das Pulver bereits während des Flugs und bringt es auf die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks auf, wo es sofort verschweißt wird.

Worin bestehen die Unterschiede zu anderen Beschichtungsverfahren?

Elektrochemisches Beschichten

Beim elektrochemischen Beschichten (oder Galvanisieren) wird ein Werkstück als Kathode in eine Metallionen-Lösung getaucht. Durch Anlegen einer Spannung setzen sich diese auf dem Werkstück ab und beschichten es. Galvanisation bietet zwar Korrosionsschutz und niedrigen Materialverbrauch, Verschleißschutzpartikel können jedoch nicht verarbeitet werden und die Schichten sind nicht diffusionsdicht. Insbesondere das "Verchromen" könnte aufgrund neuer europäischer Gesetze bald gänzlich verboten sein.

Thermisches Spritzen

Beim thermischen Spritzen wird ein pulverförmiger Beschichtungswerkstoff erhitzt und auf eine Oberfläche gesprüht. Die aufgespritzte Schicht ist dabei nicht vollständig aufgeschmolzen und haftet daher nur auf der Oberfläche. Die Schichtanbindungsqualität ist daher gering, typischerweise wenige 10 bis 100 MPa. Beim HS-LMD liegt die Anbindung im Bereich der Zugfestigkeit, d.h. 800 bis 1.000 MPa (materialabhängig). Zwar können viele Materialien verarbeitet werden, aber die Schichten sind nicht dicht und die Dicke des Auftrags bleibt begrenzt. Der Wirkungsgrad ist deutlich geringer als bei HS-LMD.

Kaltgasspritzen

Kaltgasspritzen zählt zu den thermischen Spritzverfahren, bei dem Pulverpartikel mit sehr hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche geschleudert werden. Die Pulverpartikel werden durch die hohe kinetische Geschwindigkeit beim Aufprall auf das Werkstück zu einer Schicht geformt. Jedoch sind diese Schichten nicht diffusionsdicht oder korrosionsbeständig. Der Prozess ist dazu sehr laut, verbraucht sehr große Mengen an Prozessgas und Pulver. Des Weiteren sind Karbide nur sehr begrenzt verarbeitbar.

Jetzt verfügbar: TRUMPF Technical Session @EuroBrake 2024

Sprecher hält Vortrag vor einem Publikum

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Dr. Axel Frey
Project Manager Laser Coating Wear Resistant Brakes
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Marco Göbel-Leonhäuser
Business Development Surface Technologies
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