交通产生的微粒排放量很高，尤其是在城市。欧盟委员会认为，这种排放水平过高，因此要求通过引入欧7排放标准来大幅降低排放水平。微粒排放主要是由轮胎和刹车磨损造成的。因此，解决排放问题的有效方法是使用硬涂层制动盘，这种制动盘可减少高达90%的磨损。

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增加了磨削工艺的复杂性

Jannik Röttger解释了加工硬涂层制动盘所面临的特殊挑战。今年9月，他从亚琛工业大学（RWTH Aachen University）的研究岗位调到德国西南部的萨拉赫，担任埃马克磨削技术部的新主管：“简单地说，硬涂层制动盘在磨床中的作用与在低排放汽车中的作用完全相同——在不损失材料的情况下产生强大的制动效果，”Röttger说，“然而，我们需要在磨削过程中实现完全相反的效果。我们的目标是在尽可能短的时间内去除材料，以获得所需的几何形状和表面特性。”

正如这位磨削专家所解释的那样，硬质涂层由相对较软的基体和作为硬质材料的碳化物组成。这两种材料具有根本不同的加工特性。通常情况下，磨削工具是针对其中一种或另一种材料的特性进行优化的。新材料使得开发合适的砂轮盘成为一大挑战。由于涉及到加工力，设计机床的静态和动态特性以及主轴驱动变得非常复杂。

此外，影响硬质材料层加工性能的不仅是硬质材料和基体的体积成分，还有涂层工艺。

以激光沉积焊接为例，Röttger列举了激光功率和相对速度等工艺参数。激光的热能可能导致制动盘变形。在随后的打磨过程中必须考虑到这一点。因此，必须将未加工部件铸造后的整个工艺链，即车削、激光涂层和打磨以及由此造成的车辆功能特性，作为一个整体系统加以考虑和优化。

在对制动盘进行激光喷涂时，会以高进给量和高激光功率将特殊金属粉末（通常含有碳化物）喷涂到制动盘上

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整个加工链的制造解决方案

埃马克表示，它可为铸造工艺后加工链中的每个环节提供制造解决方案。这使其能够在自己的车床、激光机和磨床上评估不同制造工艺之间的具体相互作用。据Röttger介绍，设计师、生产工程师和材料科学家组成跨学科团队，共同开展研发工作，以了解设定参数和结果参数之间的因果关系。亚琛工业大学的科学家和新成立的HPL技术公司的涂层系统开发人员等外部专家也参与其中。

Supfina Grieshaber公司研发主管Michael Wöhrle也深信跨学科和跨公司合作的好处。该公司早在2019年就开始开发磨削硬涂层制动盘的工艺。Wöhrle 说：“从一开始，我们就认为与开发伙伴密切合作是在规定时间内满足欧盟欧7要求的唯一途径。我们必须摸着石头过河，例如，看看粉末制造商能带来什么，考虑不同的喷涂工艺，最终决定哪些是现实的，哪些是可以排除的，因为对于大众市场来说，成本太高了。”

Supfina没有排除任何技术，但主要关注激光沉积焊接和冷喷涂工艺。起初，他们几乎每周都要与涂层专家会面。Wöhrle说：“我们看到了前所未有的创新速度。然而，政府是否会做出改变以及改变的内容是什么，这些始终存在的不确定性被认为是一种负担。不过，Wöhrle认为，无论是对人类健康还是对环境而言，减少颗粒物污染都是绝对必要的。他也承认“如果没有新的法规，我们不会像现在这样走得这么远”。

03经济型加工的双面磨削

欧洲每年生产近1亿个制动盘，其中约一半销售给汽车制造商，另一半则销往零配件市场。专家认为，汽车行业将需要投资数十亿美元来生产可减少微尘含量且环保的制动盘。Wöhrle说：“直到最近，一些制动盘还非常便宜，甚至可以按吨出售。现在，昂贵的原材料和工艺已经加入其中，同时也带来了开发适合大众市场的产品的挑战。”据Wöhrle称，双面磨削之所以受到机床制造商的青睐，是因为它能保证同时加工两个摩擦环表面、高产能和短周期。Supfina最近推出了新型机床Planet BD，目前已有许多知名客户在使用。Wöhrle指出，这是一款针对单一产品（即未来的制动盘）开发的磨床。

双面磨削可同时加工两个摩擦环表面，产量高，周期短，是Supfina加工“未来制动盘”的首选

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这种机床还将用于加工电动汽车的制动盘。纯电动汽车的制动频率要低得多，力度也要小得多，因为电动机的恢复通常可以提供足够的制动力。不过，这也带来了“使用不足”的制动系统开始生锈的风险，尤其是在潮湿的天气条件下。涂层制动盘也能帮助解决这一问题。Wöhrle确信，涂层可以适应制动性能和制动循环次数方面略低的要求。涂层中昂贵成分的数量可以减少或替换，从而使系统的成本效益更高，尽管性能略有降低。通过欧7压力测试所获得的经验将确保磨削专家为实现这一目标做好充分准备。