Mit der Einführung der Emissionsnorm Euro 7 sollen die Feinstaubwerte für alle neuen Kraftfahrzeuge drastisch reduziert werden – unabhängig von der Antriebsart. Damit gelangen auch die Bremsanlagen verstärkt in den Fokus. Die Lösung heißt: Bremsscheiben mit verschleißarmen Hartbeschichtungen, denn wenig Verschleiß bedeutet wenig Feinstaub. Vor diesem Hintergrund erweitert die Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH in Nürtingen ihr Portfolio um Anlagen für die Bremsscheibenbeschichtung.
Die Kernmodule für die Aufbringung von Hartstoffbeschichtungen auf Bremsscheiben – in der Regel Gussbremsscheiben – sind eine Laserzelle, die nach dem High-Speed-LMD-Verfahren arbeitet, und eine Doppelseitenplanschleifmaschine für die Nachbearbeitung. Die Laserbeschichtungsmaschine von Nagel erlaubt Werkstückwechselzeiten von unter 2 s, sodass der in puncto Druckschwankungen und Beschleunigung grundsätzlich sensible Pulverstrom nicht unterbrochen werden muss. Im Beschichtungsprozess wurden Pulverwirkungsgrade von über 94 % gemessen.
Doppelseitenplanschleifmaschine für maximale Steifigkeit
Die von Nagel eingesetzte Doppelseitenplanschleifmaschine steht für maximale Steifigkeit. Das gewährleistet eine hochpräzise und reproduzierbare Bearbeitung. Die Maschine bearbeitet Bremsscheiben von bis zu 450 mm Außendurchmesser. Je nach Beschichtungssystem und Kundenanforderung hat die Nagel-Gruppe die passende Lösung. So kann aktuell eine typische Mittelklassebremsscheibe in ca. 50 s auf beiden Seiten geschliffen werden. Auf Wunsch überwacht ein eigens entwickeltes berührungsloses Luftmesssystem die Bearbeitung.
Der sehr zeitkritische Hochlauf der beschichteten Bremsscheibe (nach derzeitigem Stand ab dem 1. Juli 2025) erfordert eine intensive Vernetzung der Disziplinen Beschichten und Schleifen. Hans-Peter Böhm, Entwicklungsleiter für Beschichtungssysteme, lässt diesbezüglich wissen: „Parallel müssen werkstoffseitige Untersuchungen auf mehreren Ebenen die Qualifizierung des Schichtsystems begleiten. Um schnell zu sein, ist eine Gesamtprozessverantwortung mit kurzen Regelkreisen notwendig, die Nagel gemeinsam mit dem gruppeneigenen Schneidstofflieferanten Elgan Diamantwerkzeuge GmbH & Co. KG bereitstellen kann.“
Neben der Prozessentwicklung für die unterschiedlichsten Hartstoffbeschichtungen inklusive Schleifbearbeitungen bietet Nagel im Nürtinger Werk in Kürze auch Möglichkeiten für eine serienvergleichbare Herstellung beschichteter Bremsscheiben zur Homologation an. Dabei werden die bereits zur Verfügung stehenden Prototypenanlagen noch im zweiten Quartal 2023 um entsprechende Serienanlagen erweitert.
Bündelung der Kompetenzen
Darüber hinaus sind für die Prozessentwicklung Werkstoff- und Pulveranalysemöglichkeiten, Geometrie und Oberflächenmessmittel wie auch ein Rasterelektronenmikroskop zur Auswertung von Schliffbildern zur Ergebnisüberprüfung vorhanden. Dr. Claus-Ulrich Lott, Geschäftsführer bei Nagel, informiert: „Ziel ist es, unser Beschichtungs-, Schleif- und Qualitäts-Know-how in einem Kompetenzzentrum für Bremsscheiben zu bündeln. Da wir über eine gruppeneigene Herstellung von Schleifmitteln verfügen, sind wir in der Lage, den Gesamtprozess sehr schnell zu optimieren und auf die spezifischen Kundenbedürfnisse zuzuschneiden. Im Kern geht es um die niedrigsten Stückkosten. Einer der entscheidenden Punkte ist es, ein möglichst geringes Schleifaufmaß in der sehr teuren Verschleißschicht zu erzielen. Hier hat die eingesetzte Lasertechnologie einen entscheidenden Einfluss. Damit lässt sich zum Beispiel ein Schleifaufmaß von unter 100 µm realisieren.“
Die Liefermöglichkeiten von Nagel umfassen den Gesamtprozess, also die Bearbeitungslinien mit Lasercladding-Beschichtungsanlagen, Einrichtungen für das Pulverhandling, Absaugung, Kühlung, Doppelseitenschleifmaschinen mit Spülmittelaufbereitung, Werkzeugsysteme und unterschiedlichste Mess- sowie Überwachungssysteme zur Prozesssteuerung. Beim Thema berührungsloses Messen schöpft Nagel aus dem Erfahrungsschatz in der Fein- und Feinstbearbeitung. Gerade wo höchste Qualitäten verlangt werden, wie beim Honen oder Finishen, gehören hochpräzise Überwachungssysteme mitunter zur Standardausstattung der Maschinen. Nagel liefert außerdem individuell zugeschnittene Automationskonzepte mit Linienverkettung oder passenden Roboterlösungen. Dank Modulbauweise ist es möglich, die Anlagen sehr einfach und schnell auf unterschiedliche Ausbringungen zu skalieren. Die Maschinenproduktion und Zusammenführung von Peripheriekomponenten wie auch die kundenspezifische Anpassung erfolgt unter einem Dach im Stammwerk. Kunden haben so für Prozessoptimierungen ihrer Serienanlagen oder auch für Entwicklungen sowohl auf die Spezialisten im Kompetenzzentrum und als auch auf die vorhandenen Anlagen Zugriff. ak