Welche Bremsbeläge erfüllen die europäischen Standards für Nutzfahrzeuge?

ECE-R90-Zertifizierung: Die zwingende Mindestanforderung für Bremsbeläge von Nutzfahrzeugen

Was die ECE-Regelung Nr. 90 für die Bauartgenehmigung von Bremsbelägen vorschreibt

Die ECE-Regulierung Nr. 90 ist im Wesentlichen das Regelwerk der Vereinten Nationen, das festlegt, ob Bremsbeläge die für Nutzfahrzeuge geltenden Standards in allen Ländern der Europäischen Union erfüllen. Die Regulierung sieht umfangreiche Prüfungen vor, um sicherzustellen, dass Bremsen unter verschiedenen Temperaturen zuverlässig funktionieren, über die Zeit hinweg widerstandsfähig gegen Verschleiß sind und ihre mechanische Festigkeit bewahren. Ersatzbremsbeläge müssen zudem nahezu den werkseitigen Spezifikationen entsprechen – die Abweichung bei der erzeugten Reibung darf maximal 15 % betragen. Die Hersteller unterziehen diese Beläge intensiven Wärmezyklen mit Temperaturen von nahezu 700 Grad Celsius sowie einer Exposition gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit, um die tatsächlichen Straßenbedingungen zu simulieren. Falls Bremsbeläge die Anforderungen der R90-Regulierung nicht erfüllen, erhalten sie grundsätzlich keine Zulassung für den Verkauf in Europa, wo Nutzfahrzeuge im Einsatz sind – was diese Zertifizierung für alle Akteure im Bereich Fahrzeugsicherheitsvorschriften absolut unverzichtbar macht.

Wesentliche Unterschiede bei der R90-Prüfung von Trommel- und Scheibenbremsbelägen

R90 wendet einheitliche Sicherheitsschwellen an, passt die Prüfprotokolle jedoch an die Systemarchitektur an:

• Trommelbremsbeläge unterziehen sich erweiterten Wasser-Rückgewinnungs-Prüfungen, um die Bremskraft nach Untertauchung zu validieren – damit werden reale Überschwemmungsrisiken adressiert.
• Scheibenbremsbeläge werden strengeren Prüfungen auf thermisches Nachlassen unterzogen, die eine stabile Verzögerung nach wiederholten hochenergetischen Bremsvorgängen erfordern.
• Die Prüfungen zur Materialverträglichkeit unterscheiden sich: Trommelbeläge werden hinsichtlich ihrer Krümmungskonformität gegenüber der Brems trommel bewertet, während Scheibenbeläge hinsichtlich ihrer Wechselwirkung mit der Bremsscheibe unter mechanischer und thermischer Belastung geprüft werden.

Obwohl Scheibenbremsen mittlerweile 78 % der modernen europäischen Nutzfahrzeugflotten ausmachen, stellt R90 sicher, dass beide Technologien unter regulatorischer Prüfung eine gleichwertige Konsistenz der Bremsweglänge sowie strukturelle Dauerfestigkeit liefern.

Materialinnovation: Entwicklung konformer Bremsbeläge unter den EU-Beschränkungen

Verbote von Kupfer, Asbest und Schwermetallen – und ihre Auswirkungen auf die Reibungsformulierung

Seit 1999, als die EU Asbest in allen Mitgliedstaaten verbot, sowie angesichts der jüngsten Initiative, den Kupfergehalt bis 2025 auf maximal 0,5 % zu begrenzen, und der vollständigen Verbote von Cadmium, Blei und mehrerer anderer Schwermetalle, mussten Hersteller ihre Bremsreibmaterialien grundlegend überdenken. Traditionelle halbmetallische Rezepturen beruhten nahezu ausschließlich auf Kupfer zur Wärmeableitung und Verschleißkontrolle. Heutzutage gewinnen keramische Verbundwerkstoffe zunehmend an Bedeutung, ebenso wie Aramidfasern und sogar einige pflanzliche organische Materialien, die nun ebenfalls in der Mischung zum Einsatz kommen. Ein großes Problem bleibt jedoch für Ingenieure bestehen: Diese asbestfreien organischen (NAO) Bremsbeläge benötigen etwa 15 bis 30 Prozent mehr Oberfläche, um lediglich die Leistung älterer Beläge zu erreichen, da sie Scherkräfte einfach nicht so gut bewältigen. Keramische Materialien in Kombination mit Aramidfasern tragen dazu bei, diese Leistungslücke zumindest teilweise zu schließen; ein weiteres Problem besteht jedoch unter kalten Wetterbedingungen. Sobald die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen, zeigen diese neuen Materialien häufig Schwierigkeiten bei der sogenannten ‚Kaltverzögerung‘ (cold bite performance), was für Entwicklungsteams, die an Bremslösungen der nächsten Generation arbeiten, nach wie vor eine echte Herausforderung darstellt.

Optimierung der Verblassungsbeständigkeit, der Geräusch-, Vibrations- und Hartheitsverhalten (NVH) sowie der Verschleißlebensdauer bei niedrigmetallischen und keramischen Bremsbelägen

Die richtige Balance zwischen Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Verhalten (NVH), Bremsverzögerungsbeständigkeit und Lebensdauer hängt tatsächlich von intelligenten Materialentscheidungen ab. Bremsbeläge mit einem niedrigen Metallgehalt – unter 10 % Stahl – enthalten häufig spezielle, mit Graphit beschichtete Eisenanteile, die störende Vibrationen reduzieren helfen. Keramische Varianten gehen hier noch einen Schritt weiter: Sie enthalten eingearbeitete Siliziumcarbid-Fasern und sind daher deutlich besser bei der Wärmeableitung. Tests unabhängiger Labore zeigen, dass keramische Bremsbeläge selbst bei Erwärmung auf 650 Grad Celsius lediglich rund 20 % ihrer Reibfähigkeit verlieren – deutlich weniger als herkömmliche Beläge, die bis zu 35–50 % einbüßen können. Einige neuere hybride keramische Mischungen zeigen ebenfalls vielversprechende Ergebnisse und senken den Verschleiß um etwa 40 % im Vergleich zu traditionellen organischen Materialien. Zwar liegen die Anschaffungskosten für keramische Bremsbeläge um 50–70 % über denen konventioneller Beläge, doch ihre Lebensdauer beträgt in städtischen Einsatzbedingungen mit häufigem Anhalten und Beschleunigen oft das Doppelte. Für Unternehmen mit großen Fahrzeugflotten bedeutet dies langfristig geringere Austauschkosten – trotz der höheren Anfangsinvestition.

Jenseits von ECE-R90: Ergänzende Normen zur Sicherstellung der Bremsbelag-Performance im realen Einsatz

Wie DIN 72552 und ISO 26867 Konsistenz und Haltbarkeit validieren

Die ECE-R90-Norm legt grundlegende Sicherheitsanforderungen fest, doch die tatsächliche Leistung im Feld hängt entscheidend von zusätzlichen Normen wie DIN 72552 und ISO 26867 ab. Bei Umweltprüfungen untersucht DIN 72552, wie gut Reibungswerkstoffe extremen Bedingungen standhalten. Hersteller unterziehen diese Werkstoffe strengen Salzsprühnebel-Tests und Feuchtezyklen, um zu prüfen, ob sie der Korrosion während langer Winter in Regionen wie Skandinavien oder entlang der Nordseeküste widerstehen können. ISO 26867 hingegen konzentriert sich auf Verschleißmuster. Diese Norm simuliert rund 1.800 intensive Bremsvorgänge, bei denen Temperaturen über 500 Grad Celsius erreicht werden können. Solche Extremtests helfen zu ermitteln, ob Komponenten den realen Fahrbetriebsbedingungen standhalten, ohne unerwartet auszufallen.

• Stabilität des Reibungskoeffizienten (Toleranzband ±0,05)
• Konsistenz der Verschleißrate über thermische Zyklen hinweg
• Strukturelle Integrität nach extremer Hitzeeinwirkung

Zusammen gewährleisten diese Standards eine vorhersehbare Bremsleistung bei Abfahrten in bergigem Gelände, im dichten Stadtverkehr und in feuchtwarmen Umgebungen – was zu einer dokumentierten Reduzierung vorzeitiger Austausche um 30 % bei Flottentests beiträgt. Hersteller verweisen zunehmend auf beide Standards – nicht nur zur Erfüllung gesetzlicher Anforderungen, sondern auch, um langfristige Haltbarkeitsaussagen mit empirischen Daten zu untermauern.

Euro-7-Norm und Grenzwerte für Bremspartikelemissionen: Die nächste Herausforderung für die Bremsbelag-Konformität

Von 7 mg/km auf 3 mg/km: Wie die Abrasionskontrolle das Bremsbelagdesign neu gestaltet

Euro 7 führt weltweit erstmals einen regulatorischen Grenzwert für Bremspartikelemissionen ein – mit einer Vorgabe, die Emissionen von 7 mg/km auf 3 mg/km zu senken, was einer Reduktion um 57 % entspricht und die Entwicklungsprioritäten für Bremsbeläge neu definiert. Dieser Schwellenwert erfordert systemische Innovationen, die über eine alleinige Neuentwicklung der Rezeptur hinausgehen:

• Neuformulierung des Reibwerkstoffs : Beschleunigter Übergang zu keramischen und metallarmen Matrizes, die für eine minimale Staubentwicklung konzipiert sind, ohne thermische Stabilität oder Kaltansprechverhalten einzubüßen
• Fortgeschrittene Oberflächenbearbeitung : Laserstrukturierte Reibflächen und Integration von Nanopartikel-Schmierstoffen reduzieren das Ablösen von Partikeln während der Einrückzyklen
• Systemübergreifende Neugestaltung : Frühzeitige Erkundung geschlossener Trommelkonfigurationen und elektrostatischer Partikelabscheidungssysteme zur Quellenkontrolle freigesetzter Partikel

Diese technologischen Verbesserungen müssen neben den derzeitigen Einschränkungen – wie Vorschriften zum Kupfergehalt und Regelungen zu Schwermetallen – funktionieren und gleichzeitig wesentliche Leistungsstandards erfüllen, beispielsweise Widerstandsfähigkeit gegen Bremskraftverlust (Fade), Geräusch-, Vibrations- und Härteverhalten (NVH) sowie ausreichende Bremskraft. Heutige Werkstoffforscher konzentrieren sich stark darauf, einheitliche Mikrostrukturen und verbesserte Verschleißeigenschaften zu erreichen. Dabei geht es jedoch nicht nur darum, Bauteile langlebiger zu machen. Diese Eigenschaften tragen tatsächlich dazu bei, dass Hersteller die strengeren Euro-7-Emissionsvorgaben bezüglich luftgetragener Partikel einhalten können. Entwickler von Bremsbelägen finden Wege, die Umweltbelastung zu verringern, ohne dabei die Bremskraft einzubüßen, auf die sich Nutzfahrzeugbetreiber tagtäglich verlassen müssen, um bei Belastung sicher anzuhalten.