Κεραμικά δισκόφρενα

Οι εξελίξεις για τα κορυφαίας απόδοσης, μικρούς βάρους και πανάκριβα (;) κεραμικά δισκόφρενα, που «αύριο» ίσως να βρίσκονται στο αυτοκινητό σου

Τα κεραμικά δισκόφρενα αποτελούν… βασικό εξοπλισμό σε hypercars ή σε αγωνιστικές υλοποιήσεις και όχι τυχαία, όντας ελαφρύτερα κατά 70% σε σχέση με τους μεταλλικούς δίσκους και με μεγάλη αντοχή στη φθορά. Υπάρχει βέβαια και μια πρόσθετη λεπτομέρεια, είναι πανάκριβα καθιστώντας τη χρήση τους σε πολιτικά και «νορμάλ» αυτοκίνητα απαγορευτική. Αυτό το τελευταίο όμως, μάλλον θα αλλάξει…

Τα φρένα αυτά δεν λέγονται «διαστημικά», μόνο για την απόδοση τους. Προέρχονται από το διάστημα, αφού η πρώτη εφαρμογή των υλικών αυτών ήταν η χρήση τους ως θερμική ασπίδα στα επανδρωμένα διαστημικά σκάφη κατά την επανείσοδο τους στη γήινη ατμόσφαιρα. Η τεχνολογία των υλικών αυτών, αργότερα προσαρμόστηκε σε άλλες εφαρμογές και σε άλλα πεδία λόγω των χαρακτηριστικών της.

Οι μηχανικοί είδαν τα πλεονεκτήματα των ελαφριών, υψηλής τριβής, σύνθετων υλικών άνθρακα ως στοιχεία πέδησης και προσάρμοσαν το υλικό για αυτόν τον σκοπό. Αρχικά, στη δεκαετία του 1970, χρησιμοποιήθηκαν ως φρένα σε ένα αεροσκάφος που έφερε τον τίτλο του πιο προηγμένου (εκτός διαστήματος) κατασκευάσματος της ανθρωπότητας, το θρυλικό Concorde.

Η είσοδος των κεραμικών φρένων στον κόσμο των τεσσάρων τροχών, πραγματοποιήθηκε, -που αλλού;- τη Formula 1, με την ομάδα της Brabham, να εφαρμόζει επιτυχώς το 1979 κεραμικά φρένα στα μονοθέσια της.

Ωστόσο, σε αυτές τις αρχικές υλοποιήσεις, υπήρχαν κάποια μειονέκτημα που καθιστούσαν τα φρένα αυτά ακατάλληλα για χρήση στο δρόμο, ακόμα και από τα super car της εποχής. Για να αποδώσουν σωστά, θα έπρεπε προηγουμένως να έχουν έρθει σε μια υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας, ενώ υπήρχε μεγάλο θέμα με την οξείδωση των υλικών και τη μικρή διάρκεια ζωής των δίσκων εξαιτίας αυτού του γεγονότος.

Για την F1, η συχνή αντικατάσταση των φρένων δεν ήταν πρόβλημα αλλά σε οποιαδήποτε άλλη χρήση, υπήρχε θέμα. Στις δεκαετίες που ακολούθησαν, τα κεραμικά φρένα εντάχθηκαν στα προς μελέτη στοιχεία από τα τμήματα έρευνας και εξέλιξης των εταιρειών και σημειώθηκε μεγάλη πρόοδος.

Αυτό που αποκαλούμε κεραμικά φρένα, προφανώς δεν έχει σχέση με το ευρύτερα γνωστό υλικό που ονομάζουμε «κεραμικό». Πρόκειται για πρόσμιξη ρητινών πυριτίου με λεπτοκομμένα τμήματα ανθρακονημάτων. Κατόπιν μια πολύπλοκής θερμικής –και όχι μόνο- επεξεργασίας, τα υλικά αυτά ομογενοποιούνται και αποκτούν μια εξωτερική στρώση από καρβίδιο του πυριτίου, ή οποία είναι ουσιαστικά και η επιφάνεια τριβής των δισκοφρένων αυτών.

Η εξέλιξη που σημειώθηκε στα κεραμικά φρένα, αλλάζοντας επί μέρους τη σύσταση, τις προσμίξεις και την κατασκευαστική διαδικασία, είχε ως αποτέλεσμα να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα που αναφέρθηκαν προηγουμένως, αποτρέποντας την οξείδωση και δημιουργώντας κεραμικούς δίσκους που απέδιδαν καλά σε ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών, χωρίς να απαιτούν «αγωνιστική» προθέρμανση.

Το πρώτο αυτοκίνητο –ευρείας- παραγωγής που έφερε κεραμικά φρένα ήταν η Porsche GT2 του 2001 και έκτοτε ακολούθησαν και άλλα, των κατηγοριών super / hyper car πάντα, ενώ οι δίσκοι αυτοί άρχισαν να διατίθενται στο εμπόριο και ως ανταλλακτικά βελτίωσης. Παραμένουν πανάκριβα, ωστόσο η εξέλιξη συνεχίζεται και έχει σημειωθεί πρόοδος στην μείωση του κατασκευαστικού κόστους, γεγονός που ανοίγει τον δρόμο για ευρύτερη εφαρμογή των κεραμικών φρένων και σε πιο… συμβατικά αυτοκίνητα.

Σε αυτή τους την υλοποίηση, τα κεραμικά φρένα υπερτερούν έναντι των μεταλλικών δίσκων στα εξής σημεία:

-Δυνατότητα ανακατασκευής έως και τρεις φορές, με την εφαρμογή νέας εξωτερικής επίστρωσης, παρατείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους

-Υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα (απαγωγής θερμότητας) που οδηγεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας, βελτιώνοντας την απόδοση και αντίσταση στη φθορά

-Υψηλότερη δομική αντοχή του πυρήνα του δίσκου

-Όσο και αν ακούγεται περίεργο, οικονομικό όφελος μακροπρόθεσμα, αφού η δυνατότητα ανακατασκευής και η αυξημένη διάρκεια ζωής των κεραμικών φρένων, έχει θετικό αντίκρισμα στο κόστος χρήσης, έναντι των συμβατικών μεταλλικών δίσκων