Freni a disco in acciaio inox che durano oltre 300.000 km per l’Euro 7

Con l’arrivo della normativa Euro 7 si interviene in maniera concreta non solo sulle emissioni prodotte dal motore, ma anche su quelle generate dai componenti meccanici come l’impianto frenante. L’usura di dischi e pastiglie durante la frenata produce infatti polveri sottili come PM10 e PM2.5.
I nuovi limiti, che entreranno in vigore alla fine del 2026 per i modelli di nuova omologazione e dal 2027 per tutte le nuove immatricolazioni, costringono quindi costruttori e fornitori a ripensare completamente materiali, trattamenti superficiali e architettura dei sistemi frenanti.

Quali sono i limiti dell’Euro 7

Le soglie previste dalla nuova normativa europea Euro 7 per auto e veicoli commerciali leggeri fino a 3,5 tonnellate: il limite è di 3 mg/km di particolato per le elettriche e 7 mg/km per tutte le altre motorizzazioni. I nuovi limiti mettono in difficoltà i tradizionali impianti frenanti basati su dischi in ghisa e pastiglie organiche. Per questo motivo costruttori e fornitori stanno accelerando lo sviluppo di nuove soluzioni, capaci di ridurre drasticamente l’usura delle pastiglie.

Disco freno in acciaio inox nitrurato

In questo contesto da segnalare il progetto “Ufo-Brems”, nato in Germania con l’obiettivo di creare un sistema frenante compatibile con i futuri standard Euro 7.

Il progetto coinvolge realtà di primo piano come Fraunhofer IWU, la cattedra di Fahrzeug System Design della TU Chemnitz, ElringKlinger AG e ANDRITZ AWEBA GmbH, con il supporto del Ministero federale tedesco dell’Economia.

L’idea è quella di abbandonare il tradizionale disco in ghisa per passare a un disco freno in acciaio inox nitrurato, realizzato non tramite fusione classica ma attraverso un processo di deformazione plastica.

Perché l’acciaio inox

Questa scelta produttiva permette di migliorare la struttura del materiale e ottimizzare il comportamento meccanico del componente, soprattutto sotto forti stress termici. Ed è proprio la gestione della temperatura uno dei punti critici dei sistemi frenanti moderni.

Durante la fase di sviluppo, il team tedesco ha valutato diverse alternative. I dischi carboceramici garantiscono prestazioni elevate ma restano troppo costosi per un impiego su larga scala, mentre le coperture ceramiche applicate alla ghisa non sono ancora mature per la produzione industriale.

L’acciaio inox nitrurato, invece, offre un equilibrio interessante tra resistenza termica, durata e proprietà tribologiche. Inoltre resiste meglio alla corrosione e mantiene maggiore stabilità alle alte temperature. Non è un caso che nel settore motociclistico i dischi in acciaio inox siano già utilizzati da anni.

Perché le pastiglie non si usurano precocemente?

Spesso si pensa che un disco più duro (come l’acciaio inox trattato) possa “mangiare” rapidamente le pastiglie. In questo sistema, invece, l’usura delle pastiglie viene drasticamente ridotta grazie all’abbandono delle vecchie mescole organiche. Il disco in acciaio nitrurato lavora infatti in sinergia con pastiglie composte da materiali d’attrito 100% inorganici e ceramici. La superficie ultra-levigata del disco nitrurato riduce l’attrito abrasivo (quello meccanico che “gratta” via il materiale), favorendo un attrito di tipo adesivo. Il risultato è un ciclo di vita prolungato non solo per il disco, ma anche per la pastiglia stessa, azzerando quasi del tutto la produzione del tipico particolato nero (PM10 e PM2.5) sui cerchioni.

Ricapitolando:

• Addio alle pastiglie organiche (mescole inorganiche): le vecchie pastiglie organiche o semi-metalliche durerebbero pochissimo o farebbero fatica a frenare correttamente su un disco simile. Per il progetto Ufo-Brems sono state sviluppate pastiglie con mescole interamente inorganiche e ceramiche avanzate.
• Il segreto della Nitrurazione: la nitrurazione (un trattamento termochimico che arricchisce la superficie di azoto) rende il disco in acciaio inox estremamente duro e liscio. Questa superficie “vetrificata” e regolare riduce drasticamente l’effetto “grattugia” che la ghisa tradizionale ha sulla pastiglia.
• Attrito adesivo anziché abrasivo: nei sistemi tradizionali, la frenata avviene principalmente per attrito abrasivo (la pastiglia si consuma grattando il disco). Con l’accoppiata acciaio nitrurato + pastiglia inorganica, la frenata sfrutta maggiormente l’attrito adesivo. Si crea un microscopico film di trasferimento tra i due materiali: le pastiglie non vengono “scavate” dal disco, riducendo l’usura della pastiglia stessa parallelamente a quella del disco.

Riduzione delle polveri fino all’85%

I risultati ottenuti durante i test effettuati presso l’Università di Chemnitz hanno attirato immediatamente l’attenzione del settore. Il sistema è stato sottoposto al protocollo SAE J2522, conosciuto anche come AK-Master, uno degli standard più severi utilizzati per verificare le prestazioni e la resistenza dei sistemi frenanti.

Secondo quanto comunicato dal consorzio, il nuovo disco in acciaio inox nitrurato, abbinato a un materiale d’attrito inorganico, riesce a ridurre l’usura di oltre l’85% rispetto ai sistemi tradizionali basati su disco in ghisa e pastiglia organica.

300.000 km di durata

Uno degli aspetti più interessanti dei dischi freno in acciaio riguarda la durata. Secondo le stime del progetto Ufo-Brems, il nuovo disco potrebbe arrivare vicino ai 300.000 chilometri di vita utile, diventando di fatto un componente quasi “a vita”.

Oggi i dischi in ghisa possono richiedere sostituzioni frequenti, soprattutto in caso di utilizzo urbano intenso, corrosione o guida sportiva. Ridurre drasticamente gli interventi significherebbe abbassare costi di manutenzione, consumo di materiali e produzione di rifiuti.

Altri vantaggi

Oltre alla riduzione delle emissioni e all’aumento della durata, il nuovo disco in acciaio inox porta con sé anche vantaggi dal punto di vista dinamico. Per ottenere la stessa capacità frenante della ghisa, gli ingegneri hanno scelto di aumentare leggermente il diametro del disco riducendone però lo spessore. Questo ha consentito di abbassare il peso complessivo del sistema.

Considerando tutte e quattro le ruote, il risparmio può arrivare fino a 5 kg per vettura. A livello tecnico non si tratta di un dettaglio secondario. Ridurre le masse non sospese significa migliorare il comportamento della sospensione, rendendo molle e ammortizzatori più efficaci nel controllo dei movimenti verticali della vettura.

Come sarà il bite, l’attacco della frenata? Il risultato sicuramente sarà positivo e può tradursi in una frenata più precisa, maggiore stabilità e un comfort superiore. Ma è tutto da provare sul campo!

→ Cosa dice la normativa Euro 7, quando entra in vigore