Die Herstellung von Carbon-Keramik-Bremsscheiben steht für die technologische Spitzenklasse moderner Bremssysteme. Dank eines optimierten und hocheffizienten Fertigungsprozesses gewährleistet BSCCB Produkte mit herausragenden chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Das Ergebnis sind Carbon-Keramik-Bremsscheiben, die sowohl den Anforderungen des täglichen Straßeneinsatzes unter unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen als auch den extremen Belastungen im Hochleistungs- und Motorsportbereich gerecht werden. Sie bieten außergewöhnliche Performance, Zuverlässigkeit und Beständigkeit selbst unter anspruchsvollsten Einsatzbedingungen.

Der gesamte Produktlebenszyklus* aller Bremsscheibentypen (CCM, CCB und DYATOM) gliedert sich in präzise und streng geregelte Phasen, von der Rohstoffmischung über die Endmontage bis zu umfassenden Qualitätskontrollen auf höchstem Niveau

Dosierung und Formgebung

Der Prozess beginnt mit der präzisen Dosierung und Mischung der wesentlichen Rohstoffe: kurze Kohlenstofffasern (Schnittfasern) und Phenolharz. Die kurzen Fasern werden zufällig innerhalb der Mischung in genau definierten Größen und Mengen verteilt. 

Die Mischung wird anschließend in spezielle Formen eingebracht, um die in der Konstruktionsphase festgelegte Geometrie des Bremsscheibenrings zu erhalten. Während dieser Formgebungsphase werden auch interne Kühlkanäle für die Selbstbelüftung geschaffen: ein Ansatz, der die Gleichmäßigkeit der Materialstruktur bewahrt und invasive mechanische Nachbearbeitung vermeidet.

Bohrbearbeitung des Bremsscheibenrings

Anschließend wird der Bremsscheibenring gebohrt, um Belüftungslöcher zu schaffen, die sowohl zur Kühlung der Scheibe unter extremen Einsatzbedingungen als auch zur Auffrischung des Bremsbelags dienen. 

Dadurch wird sichergestellt, dass der in der Entwicklungsphase festgelegte Reibwert dauerhaft und zuverlässig aufrechterhalten wird.

Pyrolyse (Carbonisierung)

Das gepresste Halbzeug durchläuft anschließend eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung, die als Pyrolyse bezeichnet wird. Während dieses Prozesses werden die in der Phenolharzmatrix enthaltenen organischen Bestandteile karbonisiert. Das Ergebnis ist die Umwandlung des Bauteils in ein Carbon/Carbon-Material (Kohlenstoff in einer Kohlenstoffmatrix), 

das sich durch eine für den nachfolgenden Prozessschritte exakt abgestimmte Form und Porosität (Dichte) auszeichnet.

LSI-Prozess (Liquid Silicon Infiltration)

Die nächste Prozessphase ist die Infiltration mit flüssigem Silizium, bekannt als LSI-Prozess (Liquid Silicon Infiltration). Das geschmolzene Silizium dringt kapillar in die Kohlenstoffmatrix ein und bildet durch die chemische Reaktion mit dem Kohlenstoff Siliziumkarbid (Keramik). Diese chemische Umwandlung verleiht der Carbon-Keramik-Bremsscheibe ihre außergewöhnliche Härte und ihre hohe Verschleißbeständigkeit. Dadurch wird eine Lebensdauer gewährleistet, die praktisch der Lebensdauer des Fahrzeugs entspricht.t.

Die AoX-Behandlung

Die AoX-Behandlung von Carbon-Keramik-Bremsscheiben ist ein Antioxidationsverfahren, das den Kohlenstoffanteil bei hohen Temperaturen schützt. Durch die Versiegelung von Poren und den Einsatz spezieller Schutzbeschichtungen wird das Eindringen von Sauerstoff reduziert und die Materialdegradation begrenzt. Dadurch bleiben die strukturelle Integrität, die Masse und die Performance der Bremsscheibe über die Zeit erhalten. Dies erhöht die Lebensdauer der Bremsscheibe und sorgt für eine höhere Stabilität selbst unter extremen Einsatzbedingungen, wie bei sportlicher Fahrweise oder auf der Rennstrecke.

Mechanische Endbearbeitung

Sobald die keramische Struktur vollständig ausgebildet ist, weist die Rohscheibe eine Härte auf, die ihre Bearbeitung nur noch mit speziellen Werkzeugen ermöglicht. 

Anschließend werden die Reibflächen durch präzise Schleif- und Endbearbeitungsverfahren bearbeitet. Hierfür kommen Maschinen und Werkzeuge mit industriellen Diamanten zum Einsatz, um die geforderte Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und Performance sicherzustellen.

Design und Montage des Bremsscheibentopfs

Um den Bremsscheibenring mit der Radnabe zu verbinden, wird er mit einem metallischen Bremsscheibentopf verbunden. Da der keramische Bremsscheibenring und der metallische Topf sehr unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, kommt dem Verbindungssystem eine entscheidende Bedeutung zu.

  • Verzahnungssystem: Die Geometrie der Verzahnungen und Verbindungsnuten ist so ausgelegt, dass eine optimale radiale Relativbewegung zwischen den Komponenten gewährleistet wird. Dadurch werden Spannungen vermieden und eine zwängungsfreie Verbindung sichergestellt.
  • Elastische Ausgleichselemente: Um geringe geometrische Unregelmäßigkeiten auszugleichen und die Bremskräfte gleichmäßig zu verteilen, werden spezielle metallische Elemente mit elastischer Verformbarkeit zwischen den Kontaktflächen des Bremsscheibentopfs und des CCM-Bremsscheibenrings eingesetzt.

Qualitätskontrolle und Validierung

Sicherheit und Zuverlässigkeit sind die Grundpfeiler unserer Produktion. Aus diesem Grund durchlaufen 100 % der gefertigten Bremsscheiben strenge interne Prüf- und Validierungsverfahren. Die Prüfungen, die vollständig zerstörungsfrei sind, umfassen:

  • die 100%ige Überprüfung der Abmessungen der Bremsscheibe sowie der Oberflächeneigenschaften des Bremsscheibenrings, um die korrekte Reibpaarung mit dem Bremsbelag hinsichtlich Funktionalität, Performance und NVH-Eigenschaften sicherzustellen;
  • die 100%ige Kontrolle von Dichte und Gewicht nach den kritischsten thermischen Prozessen, um die korrekte chemische Zusammensetzung der Komponenten der Carbon-Keramik-Bremsscheibe zu gewährleisten.

Nur Bremsscheiben, die sämtliche Validierungsprüfungen erfolgreich bestehen und den strengen Qualitätsanforderungen entsprechen, werden für den Markt freigegeben. 

Dies gewährleistet eine konstante Performance, hohe thermische Stabilität und maximale Bremseffizienz.

(*) Bei den CCB- und Dayatom-Bremsscheiben umfasst der Fertigungsprozess eine zusätzliche Phase zwischen den Pyrolyse- und der Silifizierung. In dieser Phase erfolgt das Aufbringen der Reibschicht, bei dem eine funktionale Oberflächenschicht appliziert wird, die gezoielt auf die Optimierung der Reibpaarung zwischen Reibfläche und Bremsbelag ausgelegt ist. Diese Schicht, die in der Regel aus speziell entwickelten keramischen Werkstoffen und Siliziumkarbid besteht, verbessert den Reibwert, die Dosierbarkeit der Bremsleistung sowie die Verschleißbeständigkeit. Vor und Nach dem Aufbringen der Reibschicht erfolgen mechanische Bearbeitungsschritte.  Anschließend wird eine weitere Pyrolyse  durchgeführt, um das  beim Aufbringen der Reibschicht verwendete Phenolharz zu karbonisieren. 

Exklusiv bei der DYATOM-Bremsscheibe werden während der Formgebung zusätzlich zu den kurzen Kohlenstofffasern zwei Ringe aus langen Kohlenstofffasern (Filz) integriert. In einem echten Co-Molding -Verfahren werden diese unmittelbar zu den Reibringen der Bremsscheibe mitgeformt. Dieses Material zeichnet sich durch außergewöhnliche  mechanische und thermische Eigenschaften aus und verleiht der DYATOM-Scheibe ein Leistungsniveau, das über denen von Bremsscheiben liegt, die ausschließlich aus kurzen Kohlenstofffasern (CCM und CCB) bestehen.

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