Freni a prova di omologazione Euro 7, pastiglie e dischi durano 300.000 km

Quando si parla di efficienza, costi e durata di un’auto si è soliti pensare quasi esclusivamente ai consumi del carburante e alle prestazioni del motore. In realtà le auto hanno diversi sistemi e componenti che, con il tempo, richiedono la relativa manutenzione. Questo vale (seppur in misura minore) anche per le auto elettriche, non solo per quelle con motore endotermico. E uno dei componenti che richiede più spesso il passaggio in officina è la sostituzione delle pastiglie dei freni. In Germania è stato avviato un progetto per realizzare dischi e pastiglie che durano fino a 300.000 km.

L’aspetto interessante di questo progetto è anche legato alla normativa europea sulle emissioni. Fino a oggi, infatti, questa si era concentrata sui gas di scarico, ignorando il particolato generato dall’abrasione di freni e pneumatici. La normativa Euro 7, che entrerà in vigore a fine novembre 2026 per i nuovi modelli omologati e a fine 2027 per tutte le nuove immatricolazioni, introduce per la prima volta limiti vincolanti su queste emissioni. I dischi in ghisa standard non riescono a rispettare questi valori nemmeno con pastiglie di qualità. Come già emerso in uno studio sull’impatto dei freni sulle emissioni delle auto elettriche, le polveri generate dall’impianto frenante si disperdono nell’atmosfera in percentuali molto più elevate rispetto a quelle prodotte dall’usura degli pneumatici, con conseguenze rilevanti per la qualità dell’aria urbana.

Il progetto

Un disco freno in ghisa, il materiale utilizzato su quasi tutte le auto in circolazione, può dover essere sostituito già dopo 40.000 km (molto dipende, ovviamente, dallo stile di guida e dall’uso che si fa della propria vettura). L’obiettivo di un gruppo di ricerca tedesco è rendere questa manutenzione superflua per tutta la vita utile del veicolo.

Il progetto si chiama “Ufo-Brems” ed è stato sviluppato dal Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) di Chemnitz insieme alla TU Chemnitz, all’azienda automobilistica ElringKlinger e alla Andritz Aweba, con il finanziamento del Ministero federale tedesco per l’Economia e l’Energia. La soluzione proposta è un disco freno in acciaio inossidabile nitrurato. Si tratta di un materiale sottoposto a un trattamento termochimico che indurisce lo strato superficiale, mantenendo stabilità dimensionale anche ad alte temperature e resistenza alla corrosione nettamente superiore rispetto alla ghisa.

Il confronto con altri materiali

Il confronto con i materiali alternativi ha orientato la scelta fin dalle prime fasi del progetto. L’acciaio da costruzione è stato escluso perché al di sopra dei 650°C subisce trasformazioni strutturali che ne compromettono le proprietà. I sistemi in carbonio-ceramica, tecnicamente validi, rimangono economicamente accessibili solo per vetture di fascia molto alta. L’acciaio inox nitrurato si è rivelato il compromesso migliore tra prestazioni, costo e idoneità alla produzione in serie.

La novità non riguarda solo il materiale del disco. Il sistema funziona in abbinamento con una pastiglia frenante a base inorganica, diversa dal composto organico standard. Questa combinazione, testata al banco prova della TU Chemnitz secondo il protocollo SAE J2522, ha ridotto l’usura complessiva di circa l’85% rispetto all’accoppiamento tradizionale ghisa-pastiglia organica. Nei test con frenate ripetute ad alta intensità, la risposta frenante non ha mostrato cali di efficacia nemmeno dopo 15 frenate consecutive.

Sul piano della geometria, il disco in acciaio inox richiede un diametro leggermente maggiore rispetto alla ghisa per garantire la stessa superficie di attrito, ma può essere prodotto con uno spessore ridotto. Il risultato è una significativa riduzione del peso. Quattro dischi in acciaio inox pesano fino a cinque chilogrammi in meno rispetto ai corrispettivi in ghisa. Una riduzione che migliora la risposta di ammortizzatori e sospensioni.

Una durata impressionante

La durata stimata è di 300.000 km. Che è sostanzialmente l’intera vita commerciale di un’auto. È in questo orizzonte che si capisce anche la logica economica dell’investimento. Un disco in ghisa ha un costo di produzione basso, ma genera costi ripetuti nel tempo tra ricambi, manodopera e smaltimento. L’acciaio inox ha un costo iniziale più alto, ma potenzialmente azzera le sostituzioni.

Resta da vedere quando e come il progetto supererà i test in condizioni reali e quanto il costo maggiore dell’acciaio inox (e della produzione di questi dischi e pastiglie dei freni) inciderà sul prezzo finale delle auto.