歐 7 標(biāo)準(zhǔn)是未來的廢氣和排放法規(guī)，預(yù)計(jì)將于2025年引入乘用車。 與現(xiàn)行的歐6監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)相比，根據(jù)最近公布的歐盟草案，不僅要考慮內(nèi)燃機(jī)的排放，現(xiàn)在還對(duì)剎車和輪胎的磨損進(jìn)行監(jiān)管。 在草案中你會(huì)看到最大的變化就在這方面。 事實(shí)上，廢氣排放限制只是適度降低，新規(guī)定主要適用于制動(dòng)器和輪胎，這對(duì)汽車行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。

WECODUR®通過將其超高速激光熔覆涂層技術(shù)和質(zhì)量保證集成到領(lǐng)先機(jī)床供應(yīng)商構(gòu)建的系統(tǒng)中，并支持生產(chǎn)規(guī)模化。
© WECODUR®

 減輕排放

       歐盟委員會(huì)現(xiàn)在正在通過歐 7 草案采取合乎邏輯的步驟，以控制除廢氣之外的另一個(gè)更普遍的車輛排放源：輪胎和剎車的微塑料和顆粒物排放。根據(jù)3D科學(xué)谷《應(yīng)對(duì)即將出臺(tái)的“歐 7”排放規(guī)則，通過3D打印-激光熔覆為制動(dòng)盤提供硬涂層大幅減少有毒顆粒》一文，停車時(shí)固有的摩擦力會(huì)導(dǎo)致極小的顆粒從剎車片上脫落。這些顆粒很小，分為 PM10（粗塵）和 PM2.5（細(xì)塵），能夠深入肺部。

     根據(jù)歐盟委員會(huì)關(guān)于運(yùn)輸外部成本的一項(xiàng)研究，通過剎車磨損脫落的重金屬也可能最終進(jìn)入環(huán)境，對(duì)土壤和水產(chǎn)生負(fù)面影響。根據(jù)德國ACAM亞琛增材制造中心Johannes Henrich Schleifenbaum 教授，目前每天都在討論二氧化碳排放及其對(duì)氣候變化的影響。確實(shí)如此，CO2 對(duì)大氣具有全球影響——無論它排放到哪里。這意味著需要通過全球響應(yīng)來應(yīng)對(duì)碳排放。當(dāng)涉及到顆粒物時(shí)，情況就不同了。顆粒物主要具有局部效應(yīng)，這意味著它對(duì)排放源附近的人和環(huán)境造成的傷害最大，即十字路口、繁忙的道路或地鐵站。這是特別容易吸入顆粒物的地方。

研究表明，攝入這些顆粒會(huì)導(dǎo)致呼吸問題、某些形式的癌癥的發(fā)展，并增加患阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)。

      顆粒物是一個(gè)嚴(yán)重的問題，歐盟在其解釋性聲明中寫道，歐洲約有 30 萬人因顆粒物污染而過早死亡。美國的一項(xiàng)研究顯示，2019 年全球有 180 萬人因空氣污染過早死亡。研究指出，顆粒物含量高的地區(qū)冠狀病毒死亡率上升。改用電動(dòng)汽車將消除尾氣排放并減少制動(dòng)顆粒的脫落，然而，電動(dòng)汽車不會(huì)完全消除非排氣顆粒物排放，其中包括來自剎車、輪胎和道路摩擦的顆粒。根據(jù)經(jīng)合組織的一項(xiàng)研究，重量較重的電動(dòng)汽車（例如電動(dòng) SUV）的 PM2.5 排放量可能比內(nèi)燃機(jī)汽車多 3-8%。

研究表明，剎車和輪胎排放的顆粒物將繼續(xù)對(duì)健康構(gòu)成威脅，甚至在電動(dòng)汽車革命后可能會(huì)增加。而歐盟通過其“歐洲地平線”研發(fā)計(jì)劃為開發(fā)減少車輛顆粒物的技術(shù)提供了數(shù)百萬歐元的資助。

 了解制動(dòng)系統(tǒng)

那么顆粒物在多大程度上是一個(gè)問題？是什么讓它危害健康并對(duì)環(huán)境有害？

截至今天，根據(jù)車輛的不同，標(biāo)準(zhǔn)化 WLTP 駕駛循環(huán)中的乘用車每公里排放 5 至 40 毫克的顆粒物，在此駕駛循環(huán)中測(cè)量小于 10 μm 的顆粒，稱為 PM10。在歐 7 草案中，無論車輛大小，上限都降低到每公里 7 毫克 PM10。不管是小型車還是重型車，顆粒物超標(biāo)都是不允許的。

顆粒物的來源之一：剎車，如何減少車輛制動(dòng)系統(tǒng)的排放？

根據(jù)德國ACAM亞琛增材制造中心Johannes Henrich Schleifenbaum 教授，剎車是這樣工作的：制動(dòng)動(dòng)作會(huì)在制動(dòng)盤和制動(dòng)襯塊之間產(chǎn)生磨損，由此產(chǎn)生的磨損是顆粒物。

© 3D科學(xué)谷白皮書

當(dāng)然，車輛不能在沒有制動(dòng)器的情況下四處行駛，因此 70 年來剎車系統(tǒng)一直依賴今天所知道的制動(dòng)盤。制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗和制動(dòng)襯塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)看似簡單，但實(shí)際上，該系統(tǒng)的細(xì)節(jié)非常復(fù)雜。作為對(duì)于安全至關(guān)重要的組件，它需要經(jīng)過精確的設(shè)計(jì)、測(cè)試和批準(zhǔn)程序。因此，對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)總是很復(fù)雜。

關(guān)于剎車盤的討論

重要的是要了解制動(dòng)系統(tǒng)，考慮如何創(chuàng)新涉及產(chǎn)生摩擦的兩個(gè)部分：制動(dòng)盤和制動(dòng)片。這兩個(gè)零件的相互作用和相關(guān)的磨損使車輛以驚人的速度減速——正如大多數(shù)人已經(jīng)經(jīng)歷過的那樣，制動(dòng)這個(gè)過程同時(shí)會(huì)產(chǎn)生剎車粉塵。

根據(jù)Schleifenbaum 教授，傳統(tǒng)的制動(dòng)盤只是簡單地在摩擦表面上附加了一層腐蝕和磨損保護(hù)層——例如，由不銹鋼和硬質(zhì)顆粒制成。盡管帶涂層的制動(dòng)盤原理已經(jīng)上市多年，但由其昂貴且對(duì)質(zhì)量極其敏感的生產(chǎn)工藝，僅用于高端跑車的小眾市場。

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 從源頭減少微顆粒產(chǎn)生

但現(xiàn)在已經(jīng)不是這樣了，近年來，已經(jīng)能夠?qū)�亞琛工業(yè)大學(xué)和弗勞恩霍夫研究所的創(chuàng)新高速激光熔覆工藝帶來的涂層效果應(yīng)用于制動(dòng)盤。并從科學(xué)實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化道路，使其適合大規(guī)模生產(chǎn)。亞琛增材制造中心-ACAM所孵化的技術(shù)WECODUR®，通過3D打印實(shí)現(xiàn)低排放制動(dòng)器，提高了耐腐蝕性并減輕了重量，由于高速激光熔覆工藝的進(jìn)一步發(fā)展和工業(yè)化，制動(dòng)盤現(xiàn)在可以使用 WECODUR® 技術(shù)進(jìn)行可重復(fù)的涂層，這使得在汽車的大規(guī)模生產(chǎn)中具有經(jīng)濟(jì)可擴(kuò)展性。

WECODUR®通過將其超高速激光熔覆涂層技術(shù)和質(zhì)量保證集成到領(lǐng)先機(jī)床供應(yīng)商構(gòu)建的系統(tǒng)中，并支持生產(chǎn)規(guī)模化。
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目前正在對(duì) WECODUR® 結(jié)果進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)涂層系統(tǒng)、剎車片和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，可以減少高達(dá) 97% 的剎車粉塵。因此，汽車制造商僅通過使用WECODUR®的硬涂層制動(dòng)盤和合適的制動(dòng)片就可以滿足特定的排放法規(guī)。車輛不需要以任何其他方式進(jìn)行改裝。同時(shí)，剎車圓盤可以是一種輕型結(jié)構(gòu)，每 100 公里可減少 100 克以上的二氧化碳排放。根據(jù)Schleifenbaum 教授，這從根本上解決了問題并從源頭上減少了微顆粒排放。

就汽車開發(fā)周期而言，歐 7 標(biāo)準(zhǔn)是后天出臺(tái)的，但是汽車制造商現(xiàn)在必須同時(shí)做兩件事：一方面，涂層制動(dòng)盤和制動(dòng)襯塊作為摩擦學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證，即在不同車輛的基礎(chǔ)上相互協(xié)調(diào)。然而，考慮到批量生產(chǎn)的采購和啟動(dòng)時(shí)間，還需要毫不拖延地規(guī)劃、采購和設(shè)置生產(chǎn)技術(shù)。因?yàn)樯�產(chǎn)工藝太新，所以必須特別強(qiáng)調(diào)保證質(zhì)量。

與傳統(tǒng)的制動(dòng)盤不同，新的涂層技術(shù)不是CNC機(jī)械加工過程，而是增材制造過程。這意味著涂層系統(tǒng)的性能不僅取決于所使用的材料，而且在很大程度上取決于這種增材制造工藝。

WECODUR®通過將其超高速激光熔覆涂層技術(shù)和質(zhì)量保證集成到領(lǐng)先機(jī)床供應(yīng)商構(gòu)建的系統(tǒng)中，并支持生產(chǎn)規(guī)模化。根據(jù)Schleifenbaum 教授，一方面，生產(chǎn)技術(shù)對(duì)材料性能的影響已經(jīng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。這是一個(gè)很高的進(jìn)入壁壘，即使對(duì)于成熟的機(jī)器供應(yīng)商也是如此。另一方面，WECODUR® 技術(shù)具有高度可重復(fù)性，多年來WECODUR®一直致力于此并進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試。這意味著當(dāng)涂層系統(tǒng)經(jīng)過測(cè)試和認(rèn)可后，可以在大規(guī)模生產(chǎn)中穩(wěn)定生產(chǎn)。

(責(zé)任編輯：admin)

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