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Die Bremsscheibe ist eines der höchst belasteten Bauteile im Automobil. Sie muss etwa 90 % der beim Bremsen umgesetzten Wärmeenergie aufnehmen. Der Reibring der Bremsscheibe kann dabei Temperaturen von bis zu 800 °C erreichen.
Die in der Großserie üblicherweise eingesetzten Bremsscheiben aus Grauguss neigen aufgrund ihrer einteiligen Bauweise, bei der der Reibring direkt an den Bremsscheibentopf angebunden ist und sich bei Erwärmung nicht ungehindert ausdehnen kann, zu thermischem Verzug. Diese auch als Schirmung bezeichnete Verformung kann zu einer ungleichmäßigen Abnutzung der Bremsscheibe führen. Das hierdurch verursachte Bremsrubbeln beeinträchtigt den Komfort.
Um die Schirmung zu minimieren und das Bauteilgewicht zu reduzieren, wurden mehrteilige Verbundbremsscheiben entwickelt, bei denen Reibring und Bremsscheibentopf separat ausgeführt sind und spezielle Verbindungselemente, wie z. B. Passstifte, eine freie Wärmeausdehnung ermöglichen. Diese Verbundbremsscheiben sind aber werkstoff- und fertigungsbedingt äußerst kostenintensiv.
Die Sheet cast Technologies GmbH, ein Tochterunternehmen der Cedas GmbH, hat sich der Herausforderung gestellt, die Gewichts- und Performancevorteile mehrteiliger Bremsscheiben mit einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit zu kombinieren. Gelöst wurde diese Aufgabe durch Entwicklung einer neuartigen Leichtbau-Verbundbremsscheibe, bei der ein Einlegeteil aus Stahlblech sowohl die Funktion des eigentlichen Bremsscheibentopfs als auch die Verbindung zum Reibring aus Gusseisen übernimmt. Das als Stanz- und Umformteil konzipierte Element aus nichtrostendem Stahl wird bei der Herstellung der Bremsscheibe im Sandgussverfahren als Bestandteil des Kerns in die Form eingelegt und im gezahnten Bereich seiner Verbindungssegmente in den Reibring eingegossen.
Durch die radialelastische Auslegung der Segmente und die Elastizität des Stahls kann sich der Reibring im Betrieb nahezu ungehindert ausdehnen, und der Effekt der Schirmung wird weitestgehend minimiert. Darüber hinaus wird der Topfbereich durch die Verbindungssegmente thermisch entkoppelt, so dass der Einfluss auf hitzeempfindliche Bauteile wie das Radlager deutlich gemindert wird.
Die gegenüber Gusseisen höhere Festigkeit des Stahls ermöglicht eine Reduzierung des Bauteilgewichts um bis zu 15 %. Das bedeutet bei einer für den Einsatz in einem Mittelklassefahrzeug konzipierten Vorderachs-Bremsscheibe eine Gewichtsreduktion von bis zu 1,5 kg bzw., auf das Fahrzeug bezogen, eine Verminderung von bis zu 5 kg, die sich positiv auf Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen auswirkt. Gleichzeitig werden aufgrund der reduzierten ungefederten Masse Fahrdynamik und -komfort verbessert.
Durch die Integration des Einlegeteils in den Gießprozess ist die Herstellung der Leichtbau-Verbundbremsscheibe zu moderaten Mehrkosten im Vergleich zu den üblichen einteiligen Bremsscheiben möglich. Das Konzept ist zudem für den Einsatz in Nutzfahrzeugen und in Schienenfahrzeugen geeignet.
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