Können Bremsbeläge umweltfreundlich sein? Lumag führt Tests durch

Neuerwerb der Firma Lumag in Budzyn weckt das Interesse der Passanten. Die an der Karosserie installierten Messgeräte werden zum Blickfang. Das unscheinbar aussehende Gerät wird sich als Sprungbrett erweisen, um die Bedürfnisse der Nutzer von Ökostrom-Autos zu verstehen.

Elektroautos sieht man auf europäischen Straßen immer häufiger. Laut der Europäischen Umweltagentur wurden 2019 fast 550.000 Elektroautos in Ländern der Europäischen Union angemeldet. Das ist einerseits eine unschätzbare Erleichterung für die Umwelt, andererseits aber auch eine große Herausforderung für die Hersteller von Bremsbelägen, die ihre Produktion den Marktanforderungen anpassen müssen. Um die Bedürfnisse der Nutzer von Ökostrom-Autos besser zu verstehen, hat Lumag, Eigentümer der Marke Breck, einen VW ID.4 gekauft, an dem neue Lösungen, die bei der Herstellung von Reibmaterialien nützlich sind, getestet werden sollen.

– Das Auto soll dazu dienen, die in der Entwicklung befindlichen Reibmaterialien für Elektrofahrzeuge zu testen. Die Hauptentwicklung eines Reibmaterials wird auf einem Schwungmassen-Bremsenprüfstand, d.h. auf einem sogenannten Dynamometer, durchgeführt – sagt Tomasz Orłowski, Dipl.Ing., Leiter der F&E-Abteilung bei Lumag. Die Tests am Fahrzeug sind jedoch die endgültige und wichtigste Bestätigung für die Erfüllung der vordefinierten Anforderungen. – fügt er hinzu.

Man könnte viel über die Unterschiede zwischen Elektro- und Verbrennungsautos reden. Während das äußere Erscheinungsbild dieser Fahrzeuge nahezu unverändert bleibt, unterscheiden sie sich durch die Designlösungen und verwendeten Technologien, die von außen nicht sichtbar sind. Als eines von vielen Beispielen für solche Abweichungen entpuppt sich das Bremssystem und das Bremsen selbst.

– Elektrofahrzeuge gewinnen beim Bremsen einen Teil der kinetischen Energie zurück und wandeln sie in elektrische Energie um. Dann wirkt der Elektromotor als Generator und lädt die Batterien mit der erzeugten Energie. – merkt der Leiter von DBiR bei Lumag an.

Auf den ersten Blick scheint dies Einsparungen durch eine fast vernachlässigbare Nutzung des Bremssystems zu generieren. Das würde bedeuten, dass die Wirtschaftlichkeit, die mit der Nutzung von Elektroautos einhergeht, viel breiter betrachtet werden sollte. Leider holt die Realität all jene, die so denken, gnadenlos auf den Boden der Tatsachen zurück.

– Generell ist das Hauptproblem von Bremssystemen ihre Korrosionsanfälligkeit, dies gilt insbesondere für Scheiben und in geringerem Maße auch für Bremsbeläge. Bremssysteme sollten häufig benutzt werden, um dünne Schichten von Korrosionsprodukten zu entfernen. Ist dies nicht der Fall – und das ist eine häufige Situation bei Elektroautos, die vor allem durch die Rekuperation an Geschwindigkeit verlieren – können die Scheiben rosten und das nächste Bremsen mit dem Bremssystem wird unkomfortabel. Bei sehr seltener Benutzung der Bremse über einen längeren Zeitraum kann es sogar zu Lochfraß auf der Oberfläche der Bremsscheibe kommen, was zu Vibrationen am Lenkrad führt. – sagt Dipl.Ing. Tomasz Orłowski.

Eine Teillösung für dieses Problem kann die Verwendung von Trommelbremsen sein, die aufgrund ihrer eingebauten Konstruktion weniger anfällig für Korrosion sind. Eine solche Lösung wurde ab Werk an der Hinterachse des von Lumag gekauften Elektroautos VW ID.4 angewandt, das für Fahrversuche eingesetzt wird und auch durch sein ungewöhnliches Aussehen auf sich aufmerksam macht. Dabei handelt es sich um Messgeräte, die in und an der Karosserie des Fahrzeugs angebracht sind. Es handelt sich um ein LINK VMAX 4000-System, das sich aus einem Computer mit entsprechender Software und Sensoren zusammensetzt, die u. a. das Quietschen oder die Vibration des Bremssattels messen.

– Die Vielseitigkeit des Systems bedeutet, dass es für eine Vielzahl von Tests unter extrem unterschiedlichen Straßen- und Wetterbedingungen eingesetzt werden kann – sagt Orłowski. So können die Spezialisten des Forschungsteams Parameter wie Geschwindigkeit, Scheiben- und Belagstemperatur, Druck im Bremssystem, Bremssattelvibrationen, Intensität und Frequenz des von den Bremsen ausgehenden Geräuschs sowie den Weg und die Kraft des Bremspedals analysieren. Dadurch können Aspekte wie die Bremswirkung, der Arbeitskomfort des Bremsbelags und das Vibrationsniveau beim Bremsen überprüft werden.

Die Messungen sollen den Spezialisten von der Firma Lumag die notwendigen Daten für die Entwicklung von Reibmaterialien für Elektrofahrzeuge liefern. Der Hersteller strebt an, Werkstoffe mit geringer Staubbildung, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Bremswirkung bei unregelmäßiger Beanspruchung des Bremssystems zu entwickeln. Auf der letzten Stufe der Forschungsentwicklung will der Hersteller das Portfolio der Bremsklötze um Produkte aus Reibmaterialien erweitern, die auf die Bedürfnisse der Nutzer der gängigsten Elektrofahrzeuge zugeschnitten sind.

Darüber hinaus ist das neue Elektroauto in der Lumag-Flotte eines der Elemente in der Umweltstrategie des Unternehmens, die seit einigen Jahren konsequent verfolgt wird. Regenwasserrückgewinnung, Abfalltrennung, Reduzierung des Folieneinsatzes und Recycling von Produktionsrückständen sind nur einige der Aktivitäten, die der Hersteller von Reibmaterialien aus Wielkopolska bisher im Interesse der Umwelt unternommen hat. Seit kurzem gibt es auch eine beeindruckende Photovoltaik-Farm auf den Gebäuden des Unternehmens sowie eine Ladestation für Elektrofahrzeuge auf dem Firmenparkplatz, die das besondere Engagement für die Umwelt widerspiegelt.

Can brake pads be eco-friendly? Lumag is conducting tests

A new acquisition of the Lumag company located in Budzyń intrigues passers-by. The measuring devices installed on the car body are an eye-catcher. The inconspicuous apparatus will prove to be a leap in trying to understand the needs of green energy car users.

Electric cars are an increasingly common view on European roads. According to the European Environment Agency, almost 550,000 of them were registered in 2019 in the European Union countries. On the one hand, it is an invaluable relief for the environment, but on the other hand, it is a big challenge for brake pad manufacturers who have to adapt their production to market requirements. In order to better understand the needs of users of green energy cars, the Lumag company, the owner of the Breck brand, purchased VW ID.4, which will test new solutions useful in the production of friction materials.

The car will be used to test the friction materials under development for electric vehicles. The main development of friction materials will be carried out on an inertia brake test rig, the so-called dynamometer”, says EngD Tomasz Orłowski, the head of the Lumag’s Research and Development Department. “However, the tests on the vehicle are the final and most important confirmation of meeting the previously assumed requirements”, he adds.

A lot could be said about the differences between electric and internal combustion cars. While the external appearance of these cars remains almost unchanged, they differ in design solutions and technologies that are not visible from the outside. One of many examples of such differences turns out to be the braking system and the braking itself.

Electric vehicles recover part of their kinetic energy during braking, converting it into electrical energy. The electric motor then acts like a generator, charging the batteries with the energy generated”, points out the head of the Lumag Research and Development Department.

At first glance, it might seem that such a solution generates savings due to the almost negligible operation of the brake system. This would mean that the economy that goes hand-in-hand with the use of electric cars should be perceived much more broadly. Unfortunately, reality mercilessly brings all those who think this way down to earth.

In general, the main problem of braking systems is their susceptibility to corrosion; this especially applies to discs and, to a lesser extent, brake pads. Braking systems should be used frequently to remove thin layers of corrosion products. If they are not – and this is a common situation in electric cars, which mainly reduce speed thanks to regeneration – the discs can rust and the next braking with the use of the braking system will be uncomfortable. Very infrequent use of the brake for long periods of time can even result in pitting on the surface of the brake disc, which will cause the steering wheel to vibrate”, says EngD Tomasz Orłowski.

A partial solution to this problem may be the use of drum brakes, which are less susceptible to corrosion due to their built-in design. This is the factory-fitted solution on the rear axle of VW ID.4, an electric car purchased by Lumag for road tests, which also draws attention with its unusual appearance. This appearance is about the measuring instruments placed inside and on the body of the car. It is the LINK VMAX 4000 system that consists of a computer with appropriate software and sensors that measure, among other things, squeaks and vibrations of the brake caliper.

The universal nature of the system means that it can be successfully used for a wide variety of tests, carried out in extremely different road and weather conditions”, says Mr Orłowski.“As a result, the specialists on the research team can analyse parameters such as speed, disc and pad temperature, pressure in the brake system, caliper vibration, the intensity and frequency of the sound coming from the brakes, and the stroke and force of the brake pedal. This makes it possible to verify aspects such as braking efficiency, pad work comfort and vibration levels during braking.

The measurements carried out are expected to provide the Lumag specialists with the necessary data to develop friction materials for electric vehicles. The manufacturer aims for such materials to have low dusting, high corrosion resistance and high braking efficiency when the braking system is irregularly used. In the latest phase of research development, the manufacturer intends to expand its brake pad portfolio with friction material products tailored to the needs of users of the most popular electric vehicles.

Moreover, the new electric car in Lumag’s fleet is one of the components that make the company’s environmental strategy, which it has been following for several years, a reality. Recovering rainwater, segregating waste, reducing the amount of plastic foil used, and recycling production residues are just some of the actions taken so far by the Wielkopolska-based manufacturer of friction materials to care for the environment. The company’s buildings also now feature an impressive photovoltaic farm, as well as a charging station for electric vehicles located in the company’s parking lot, which reflects a specific concern for the environment.