Feinstaub ist gesundheitsschädlich. Verursacht wird dieser aber nicht nur durch Abgase: Jeder Bremsvorgang setzt Partikel frei. Der neue Bremsstaubpartikelfilter von MANN+HUMMEL fängt diese Emissionen zukünftig direkt an der Quelle ab.

Mit der zunehmenden Verschmutzung der Luft steigt weltweit auch das Bewusstsein für die gesundheitlichen Risiken und deren Folgen. In vielen Städten herrscht dicke Luft – Diskussionen über Ursachen und mögliche Lösungen sind allgegenwärtig. Besonders gefährlich sind Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer (PM10), die sich in den Lungenbläschen festsetzen können. Noch kleinere Partikel können sogar direkt ins Blut gelangen und Herz- und Atemwegserkrankungen verursachen.

Der Fokus heutiger Gesetzgebung liegt auf den Abgasen des Verbrennungsmotors. Bisher größtenteils unbeachtet bleibt dabei eine andere Feinstaubquelle: der Bremsenabrieb. Rund 10.000 Tonnen Bremsstaub entstehen in Deutschland jedes Jahr. Messungen am Prüfstand zeigen, dass dieser zu mehr als 90 Prozent aus Partikeln mit einem Durchmesser kleiner 0,55 Mikrometer besteht. An Kreuzungen ist die Feinstaubbelastung besonders hoch, da dort viele Bremsvorgänge stattfinden. Aber auch der längere Aufenthalt in U-Bahnstationen kann gesundheitsschädlich sein. Messungen in der London Underground ergaben beispielsweise eine Luftbelastung mit inhalierbaren Partikeln von 500 bis 1.120 μg/m³. Der von der Europäischen Union vorgegebene tägliche Grenzwert von 50 μg/m³ wird damit weit überschritten. Aber nicht nur Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor oder Züge verursachen Feinstaub. Auch bei abgasfreien Elektro- oder Brennstoffzellenautos sowie stationären Motoren finden Bremsvorgänge statt, durch die der gefährliche Bremsstaub entsteht.

Neuer Filter

Für all diese Anwendungen entwickelt MANN+HUMMEL eine neue Lösung: den Bremsstaubpartikelfilter. Dieser fängt den Abrieb quellennah direkt an der Bremse auf. Der Filter besteht aus einem robusten Gehäuse, das direkt am Bremssattel ansetzt und die beim Bremsvorgang entstehenden Partikel auffängt. Die Neuentwicklung passt in jeden vorhandenen Bauraum und lässt sich auf unterschiedliche Bremsengrößen und -konzepte anpassen.

Hochtemperaturfest

Beim Filtermedium setzen die Entwickler auf Metallfaservliese. Diese sind korrosionsbeständig und halten den hohen Temperaturen stand, die im Extremfall an der Bremse auftreten können. Um die wirksame Filterfläche zu maximieren und eine möglichst große Menge Staub aufnehmen zu können, ist das Filtermaterial im Gehäuse in Falten und Taschen angelegt. In Versuchen auf Bremsenprüfständen unterzogen die Experten von MANN+HUMMEL das neue Filtersystem einem echten Härtetest. Das Ergebnis beeindruckt: Bis zu 80 Prozent der beim Bremsvorgang entstehenden Partikel fängt der Filter zuverlässig auf. Das hilft der Umwelt, trägt zur Verbesserung der Luftqualität bei und verhindert als positiver Nebeneffekt die Verschmutzung von Felgen und Bremsanlage.

Die Vision: Zero Emission

Einen ersten Feldtest absolviert der Bremsstaubpartikelfilter im „Feinstaubfresser“ von MANN+HUMMEL. Die Fahrzeuge sind seit einigen Monaten auf den Straßen unterwegs. Ihre Mission ist es mehr Feinstaub zu fangen, als die Fahrzeuge erzeugen. Damit das gelingt, sind die „Feinstaubfresser“ mit drei unterschiedlichen Filtersystemen ausgerüstet: einem Feinstaubpartikelfilter, einem neuartigen NO2-Feinstaubkombifilter für den Innenraum und dem Bremsstaubpartikelfilter. Für MANN+HUMMEL ist das ein weiterer Schritt zur Umsetzung der Vision Zero Emission. Völlig neue Ansätze sind dadurch denkbar. So könnten künftig Fahrzeuge, die zum Beispiel die EURO-5-Norm erfüllen, ihren Partikelausstoß kompensieren, indem sie sowohl Feinstaub aus der Luft filtern als auch direkt an der Bremse abfangen. In der Emissionsbilanz des Gesamtfahrzeugs könnten sie dadurch wie EURO-6-Fahrzeuge oder sogar wie rein elektrische Fahrzeuge bewertet werden. Fahrverbote ließen sich für solche Fahrzeuge vermeiden und alle blieben mobil. MANN+HUMMEL liefert damit einen aktiven Beitrag, dass Menschen in Ballungsräumen wieder aufatmen können.

2003

2004

2006

2007

2009

2010

2014

2015

2016

2018

2019

2021

Erste Ideen zum Bremsstaubpartikelfilter

Erster Feldtest mit mehreren Fahrzeugen der MANN+HUMMEL Flotte

Daten über die Entstehung von Bremsstaub werden gesammelt

Tests auf einem Bremsenprüfstand mit dem Ziel mehr Informationen über die Partikelgröße und Temperaturverteilung zu sammeln

Entwicklung verschiedener Konzepte für den Bremsstaubpartikelfilter

Durchführung erster Bremsentests auf der Straße gemeinsam mit einem OEM

Start des Projekts „Feinstaubfresser“ – Erste Fahrzeuge mit Bremsstaubpartikelfiltern an der Vorderachse ausgestattet

Umwelterprobung: Tests unter realen Umweltbedingungen, z.B. Schnee- und Nässeerprobung sowie Schlammdurchfahrten

Simulation einer alpinen Bergabfahrt (Großglockner-Test) mit dem Fokus auf Temperaturentwicklung an der Bremse

Versuche zum Einsatz unterschiedlicher Filtermedien zur Optimierung der Abscheideleistung

Untersuchung eines Leichtbaukonzepts zur maximalen Gewichtsreduzierung, mit dem Ziel von kleiner 500 g für PKW-Anwendungen

Untersuchung des Einflusses von Konstruktionsmerkmalen auf die System-Abscheideleistung