Kohlenstoff

In Le Mans und in Italien gab uns Brembo Einblicke in die Carbon-Carbon-Bremsen, die in den heutigen Top-Prototypen zum Einsatz kommen. Sie sind wild.

Nehmen Sie die Räder vom Le-Mans-Sieger-Ferrari 499P ab, und dort finden Sie Bremsen, die fremdartig aussehen. Das Gleiche gilt für alle Hypercars, gegen die es antritt, LMP2-Autos und Formel-1-Maschinen. Sie alle verwenden „Carbon-Carbon“-Bremsen, die weitgehend nach den gleichen Prinzipien wie herkömmliche Scheibenbremsen für Straßenfahrzeuge funktionieren, ansonsten aber so unterschiedlich wie möglich sind.

Gusseisen ist seit langem das Material der Wahl für Bremsscheiben, aus demselben Grund, aus dem es sich hervorragend für Bratpfannen eignet – es ist kein guter Wärmeleiter. Es ist auch günstig. Wenn der Bremsbelag auf die Bremsscheibe trifft, erzeugt die entstehende Reibung offensichtlich Wärme. Nicht die gesamte vom Pad erzeugte Wärme wird auf den Rotor selbst übertragen, die übertragene Wärme bleibt jedoch bestehen. Dies bedeutet, dass es einfach ist, eine gusseiserne Scheibe in einem guten Betriebsbereich zu halten. Mit anderen Worten: Es wird weder zu heiß noch zu kalt.

Carbon-Carbon-Bremsen – bei denen es sich nicht um die Carbon-Keramik-Bremsen handelt, die in Hochleistungs-Straßenautos zu finden sind – wurden für ein „Cost-No-Object“-Projekt, den Concorde, entwickelt. Gewichtseinsparungen hatten bei der Entwicklung der Concorde höchste Priorität, und laut einem von Dunlop-Ingenieuren verfassten Artikel wurden durch die Verwendung von Carbon-Carbon-Bremsen anstelle des in Flugzeugen üblichen Stahls über 1320 Pfund eingespart. Die hohe Startgeschwindigkeit des Überschalljets von 250 Meilen pro Stunde machte auch starke Bremsen erforderlich.

Bald gelangten Carbon-Carbon-Bremsen auch in die Formel 1. Brabham war der Erste, der Mitte der 70er Jahre mit Carbon-Bremsen experimentierte. Die Teams begannen mit einer Art Carbon-Stahl-Verbundrotor, dann mit Vollcarbon-Scheiben. Erst 1982 gewann ein F1-Auto mit Carbonbremsen einen Grand Prix – Nelson Piquet fuhr einen Brabham BT49B in Brasilien. Aber ihre Vorteile lagen auf der Hand und am Ende des Jahrzehnts waren Carbon-Carbon-Bremsen in der Formel 1 allgegenwärtig.

Brembo lud R&T nach Le Mans und in seine Fabrik für Rennsportprodukte etwa eine Stunde außerhalb von Mailand ein, um sich über seine Sportwagen-Wettkampfbremsen zu informieren. Die GT-Vorschriften verbieten die Verwendung von Carbon-Carbon-Bremsen, daher verwenden alle GT4s, GT3s und GTEs, die weltweit Rennen fahren, traditionelle Gusseisenscheiben, aber sowohl die Hypercar- als auch die LMP2-Klasse verwenden diese ausgefeilteren Systeme.

Brembo ist nicht der einzige Zulieferer, aber das Unternehmen und die Tochtergesellschaft AP Racing schätzten, dass etwa 90 Prozent der am Start befindlichen Autos mindestens eine seiner Komponenten hatten.

Die Hypercar-Klasse in der FIA-Langstrecken-Weltmeisterschaft (WEC) und die GTP-Klasse der IMSA bestehen aus Prototypen, die nach zwei unterschiedlichen Vorschriften gebaut wurden: LMH und LMDh. Deshalb bietet Brembo für jede ein anderes Bremssystem an. Genau wie bei der Concorde wird durch die Carbon-Carbon-Bremsscheiben viel Gewicht eingespart. LMH-Rotoren wiegen 6,6 Pfund, LMDh-Rotoren wiegen 7 Pfund und LMP2-Rotoren wiegen nur 6,2 Pfund. Vergleichen Sie dies mit den gusseisernen Rotoren der GTE-Klasse, die 24 Pfund wiegen. Okay, also nicht ganz die gleichen Gewichtseinsparungen wie bei der Concorde, aber das ist alles relativ. Das Verkehrsflugzeug wog leer 173.500 Pfund; Ein Le-Mans-Hypercar wiegt 2271 Pfund.

Moderne Rennwagen haben alle Mindestgewichtsanforderungen, daher ist es nicht notwendig, jedes mögliche Gramm einzusparen, aber Bremsscheiben sind ein besonders nützlicher Ort, um Gewicht zu sparen. Die Reduzierung sowohl der ungefederten als auch der rotierenden Masse trägt dazu bei, dass das Auto schneller beschleunigt, besser fährt, besser fährt und, ja, besser anhält.

Die thermischen Eigenschaften von Carbon-Carbon-Scheiben unterscheiden sich von denen herkömmlicher Gusseiseneinheiten und sogar von Carbon-Keramik-Scheiben. Carbon-Carbon funktioniert im kalten Zustand nicht wirklich, aber sie halten mehr Hitze aus als Gusseisenbremsen. Auf der anderen Seite ist Kohlenstoff-Kohlenstoff sogar besser als Gusseisen darin, innerhalb eines idealen Betriebsfensters zu bleiben.

Während sowohl LMH- als auch LMDh-Fahrzeuge die gleiche Materialzusammensetzung für ihre Rotoren und Beläge verwenden, gibt es einige wesentliche Unterschiede. Bei LMDh-Fahrzeugen ist ein Elektromotor zwischen Motor und Getriebe eingebaut, sodass die gesamte regenerative Bremsung von der Hinterachse erfolgt. LMH-Fahrzeuge verfügen – mit Ausnahme der Nicht-Hybrid-Privatfahrzeuge – über Elektromotoren an der Vorderachse, sodass die gesamte Rekuperation von vorne erfolgt. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass die vorderen Rotoren in einem LMDh-Auto mehr Arbeit leisten müssen, während die Buganker eines LMH-Autos etwas Hybridunterstützung benötigen. Dies definiert den jeweiligen Kühlbedarf.

Für beide Klassen ist auch die Dicke – Breite von Belag plus Rotor – durch das Reglement festgelegt. LMDh-Bremsen sind etwas dicker. Gianluca Zonca, Marketingmanager von Brembo Racing, sagte gegenüber R&T, dass das Carbon-Carbon-Material von Brembo mittlerweile so gut sei, dass das Unternehmen viel dünnere Bremsen bauen könnte, die locker eine ganze Le-Mans-Runde überdauern könnten – über 3700 Meilen in den Prototypen – aber seine Angebote werden entsprechend den Größenanforderungen gebaut. Sie sind also größer.

Die Bremssättel selbst sind Industriekunst. Brembo fertigt sie aus massivem Billet-Aluminium und wiegt je nach Spezifikation zwischen fünf und sechs Pfund. LMP2-Bremssättel wiegen aufgrund ihrer geringeren Kühllast weniger als fünf Pfund. Alle drei Prototyp-Bremssättel sind vernickelt und nutzen jeweils sechs Kolben, um die Carbon-Carbon-Beläge festzuklemmen. Brembo verwendet das gleiche Herstellungsverfahren auch für seine Formel-1-Bremssättel, die im Jahr 2022 bis auf ein Team von allen am Start befindlichen Teams verwendet wurden. (Dieses Team verwendete AP Racing-Bremssättel.)

Außerdem verwenden LMH- und LMDh-Fahrzeuge wie in der Formel 1 ein einzigartiges Spline-Montagesystem, bei dem die Rotoren von einem Titan-Rotorhut angetrieben werden. Zonca erklärte, dass dies die Kühlung weiter fördere, indem der Luftstrom durch die Mitte der Scheibe verbessert werde.

In Italien haben wir gesehen, wie diese Bremsen und alle anderen Produkte von Brembo Racing hergestellt werden. Es dauert etwa vier Monate, bis eine Carbon-Carbon-Scheibe von einzelnen Carbonfasern zu einem Produkt verarbeitet wird, das an einen Rennwagen geschraubt werden kann. Dünne Schichten aus gewebeartigem Kohlefasergewebe werden in Form gebracht und eine Nadelmaschine näht diese zusammen, um die Grundform der Scheibe zu erhalten. Das Material durchläuft dann verschiedene Karbonisierungsprozesse bei extremer Hitze, bis zu 4532 Grad Fahrenheit, in Chargen von etwa acht. Jede Disc-Charge erhält einen Codenamen, damit sie während des gesamten Prozesses verfolgt werden kann, falls Probleme auftreten. Sobald dies alles erledigt ist, wird jeder Rotor in eine Fünf-Achsen-Maschine eingesetzt, die alle einzelnen Kühllöcher bohrt, die jeweils von einem Techniker überprüft werden.

Erstaunlich ist, dass die Fabrik, in der die Scheiben hergestellt werden, voller Maschinen, aber nicht mit Menschen ist. Die automatisierten Prozesse zur Formung der Scheibe dauern so lange, dass nicht viel Personal gleichzeitig benötigt wird.

In dem Gebäude, in dem Bremssättel bearbeitet und Komponenten zusammengebaut werden, sind mehr Menschen beschäftigt. Rund 40 Mitarbeiter arbeiten in zwei Schichten verteilt in der Rennwerkstatt von Brembo. Sie kontrollieren die Qualität und montieren alle Bremskomponenten des Unternehmens von Hand, darunter alle Open-Wheel- und GT-Rennprodukte, Motorradkomponenten und die CCM-R-Bremsen, die in einem Angebot angeboten werden Anzahl hochwertiger Straßenautos.

Wenn die Werkstatt besonders ausgelastet ist, kann es Wochen dauern, bis die fertigen Komponenten fertig sind. Um die Qualität sicherzustellen, lohnt es sich jedoch. Auch ältere Bauteile werden zur Prüfung und Neumontage in die Werkstatt geschickt. Top-Teams schicken nach jedem Rennwochenende Bremssättel zur Überholung ein, und das ist natürlich teuer.

Wenn es um Carbon-Carbon-Bremsen geht, bedeutet das nicht ganz, dass man „alles vergisst, was man über Bremsen weiß“, denn wir sprechen immer noch davon, dass Beläge an den Scheiben festklemmen, um das Auto zu verlangsamen, aber es ist nah dran. Carbon-Carbon-Bremsen sehen fremdartig aus, weil sie es auch sind.

Chris Perkins ist seit seiner Kindheit ein Autoliebhaber und der Technik-Nerd und Porsche-Apologet von Road & Track. Er trat 2016 in die Belegschaft ein und niemand hat seitdem einen Weg gefunden, ihn zu entlassen. Er parkt einen Porsche Boxster in Brooklyn, New York, auf der Straße, sehr zum Entsetzen aller, die das Auto sehen, nicht zuletzt des Autors selbst. Er besteht auch darauf, dass er kein Cabrio-Typ ist, obwohl er drei besitzt.

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