Eigenfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzen von Bremskomponenten als Qualitätsmerkmale in der Serienfertigung

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal in der Serienfertigung von Bremskomponenten sind die Eigenfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzen der Bauteile. Diese ergeben sich durch Geometrie und Materialeigenschaften und werden bereits in der Entwicklungsphase festgelegt. Die Überwachung der spezifizierten Kenngrößen in der Serienfertigung wird großteils als 100 % Qualitätskontrolle durchgeführt, kann aber auch als Stichprobe erfolgen. Wichtig ist in jedem Fall eine geeignete Prüfeinrichtung, die auf die Prüfmerkmale abgestimmt ist und reproduzierbare und vergleichbare Messwerte ermöglicht.

Viele Automobilhersteller haben in den vergangenen Jahren das Verhalten von Bremssystemen durch Material- und Konstruktionsmodifikationen optimiert. Besonders im Fokus steht neben Funktion und Gewicht auch die Geräuschentwicklung im Bremsbetrieb. Ziel ist es, Störgeräusche generell und auch im Fahrzeuginnenraum zu minimieren. Dieses Thema erreicht im Bereich der Elektromobilität eine neue Dimension, da Elektrofahrzeuge einen wesentlich niedrigeren Gesamtgeräuschpegel als herkömmliche Fahrzeuge aufweisen.

Zur Qualitätssicherung zum Thema Geräuschentwicklung werden in der Serienproduktion von Bremskomponenten bauteilspezifische Eigenfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzen (nachfolgend Eigenfrequenzen genannt) überwacht. Einen sehr wichtigen Anteil im Bereich der Geräuschentwicklung haben neben den Eigenfrequenzen selbst auch deren Dämpfungsverhalten. Eine hohe Dämpfung bietet ein deutlich geringeres Potenzial zur Geräuschentwicklung im Bremsvorgang.

Das Dämpfungsverhalten wird in der Praxis derzeit meistens nur in der Entwicklungs- und Prototypenphase untersucht. Die Überwachung des Dämpfungsverhaltens von kritischen Eigenfrequenzen, bietet jedoch auch für die Serienproduktion Potential, um die Trennschärfe bei der Qualitätskontrolle zu erhöhen.

Das Geräuschverhalten beim Bremsvorgang wird maßgeblich durch das Verhalten der Bremsscheibe beeinflusst. Die Ausführungsformen sind hierbei sehr vielfältig. Zunehmend kommen auch beschichtete Bremsscheiben zum Einsatz. Generell zeigen Bremsscheiben jedoch einige physikalische Effekte, basierend auf ihren material- und konstruktionsbedingten Eigenschaften, die für die reproduzierbare Überwachung der Eigenfrequenzen und deren Dämpfungswerte berücksichtigt werden müssen.

Es gibt z.B. Bereiche, in denen einige Eigenfrequenzen sehr nahe beieinander liegen beziehungsweise sich sogar überlagern können. Bei der Serienüberwachungen ist daher wichtig, Prüfmerkmale zu wählen, die auch unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen eindeutig detektiert und zuverlässig ausgewertet werden können.

Dagmar Metzger, RTE Akustik + Prüftechnik GmbH