Dalla frenata alle emissioni: Euro 7 riscrive le regole e i test dei sistemi frenanti

Con l’entrata in vigore della normativa Euro 7, l’industria automotive si trova ad affrontare una delle trasformazioni più significative degli ultimi decenni in materia di emissioni. Per la prima volta, infatti, il legislatore europeo ha esteso il proprio campo d’azione oltre i gas di scarico, introducendo requisiti specifici anche per il particolato generato dall’usura dei sistemi frenanti, mentre proseguono i lavori per la definizione degli standard relativi agli pneumatici. Una novità che impone ai costruttori e ai produttori di componenti non solo di sviluppare materiali sempre più performanti, ma anche di disporre di strumenti in grado di misurare e validare con precisione queste nuove emissioni.

È in questo contesto che si inserisce ZF dustIN (Dust Investigator), il nuovo banco dinamometrico sviluppato dalla divisione ZF Test Systems e adottato da ZF Aftermarket presso il proprio Centro di Competenza Friction in Spagna per la validazione dei sistemi frenanti TRW. Progettato internamente in collaborazione con lo specialista AIP, dustIN è stato concepito per eseguire prove conformi alla normativa UN GTR No. 24, simulando realisticamente le condizioni di guida e misurando in condizioni ambientali rigorosamente controllate il particolato prodotto durante la frenata, comprese le frazioni PM10 e PM2.5. Grazie alla sua architettura modulare, la piattaforma è inoltre predisposta per adattarsi ai futuri sviluppi normativi e alle esigenze della ricerca e sviluppo.

L’investimento di ZF rappresenta un esempio concreto di come il settore stia anticipando una trasformazione destinata a coinvolgere l’intera filiera. Più che un semplice banco prova, dustIN testimonia l’emergere di una nuova cultura della progettazione e della validazione dei sistemi frenanti, nella quale la capacità di misurare in modo accurato e ripetibile le emissioni da usura diventa un elemento strategico tanto quanto le prestazioni, la sicurezza o la durata dei componenti. Questo approfondimento, realizzato nell’ambito del 6° Aftermarket Report di SICURAUTO.it, analizza come Euro 7 stia riscrivendo le regole dello sviluppo dei sistemi frenanti e quali ricadute questa evoluzione potrà avere, nel medio periodo, anche sul mercato del ricambio indipendente, chiamato nei prossimi anni ad accompagnare l’evoluzione tecnologica e normativa dei sistemi frenanti.

EURO 7 PORTA LE EMISSIONI DEI FRENI AL CENTRO DELLA NORMATIVA

Per oltre trent’anni la regolamentazione europea sulle emissioni dei veicoli si è concentrata quasi esclusivamente su ciò che usciva dal tubo di scarico. Dalle prime norme Euro fino all’attuale Euro 6/6e, l’obiettivo principale è stato ridurre progressivamente gli inquinanti prodotti dalla combustione – dagli ossidi di azoto (NOx) al particolato (PM), passando per monossido di carbonio (CO) e idrocarburi (HC) – contribuendo a migliorare sensibilmente la qualità dell’aria nelle aree urbane.

L’evoluzione tecnologica dei propulsori e la crescente diffusione dei veicoli elettrificati hanno però modificato profondamente questo scenario. Se da un lato le emissioni allo scarico continuano a diminuire grazie a motori sempre più efficienti e sofisticati sistemi di post-trattamento, dall’altro è aumentata l’attenzione verso le cosiddette emissioni non di scarico (non-exhaust emissions), generate dall’usura dei freni e dal contatto tra pneumatici e pavimentazione stradale.

Secondo numerosi studi scientifici e le valutazioni della Commissione europea, queste emissioni rappresentano ormai una quota sempre più rilevante del particolato disperso nell’ambiente, soprattutto nei contesti urbani caratterizzati da frequenti accelerazioni e frenate. È proprio questa consapevolezza ad aver spinto il legislatore a compiere un passo senza precedenti. Si tratta di un cambiamento destinato ad avere effetti ben più ampi di quanto possa apparire a prima vista.

Se fino a ieri un impianto frenante veniva valutato principalmente in termini di sicurezza, prestazioni, comfort, durata e rumorosità, oggi si aggiunge un nuovo parametro progettuale: la quantità di particolato rilasciata durante il suo normale funzionamento. Una variabile che coinvolge l’intero sistema frenante: materiali d’attrito, dischi, pinze, strategie di frenata rigenerativa.

Una sfida che rende indispensabili nuove piattaforme di sviluppo e validazione, come il banco dinamometrico dustIN di ZF Test Systems, progettato per misurare con precisione le emissioni da usura dei freni per soddisfare i requisiti introdotti da Euro 7.

MISURARE IL PARTICOLATO NON È COSÌ SEMPLICE: LA NUOVA SFIDA DEI TEST

A differenza delle emissioni allo scarico, misurate ormai da decenni attraverso procedure consolidate e armonizzate a livello internazionale, il particolato generato dall’usura dei freni pone sfide completamente nuove dal punto di vista della misura e della validazione. La quantità di particelle rilasciate durante una frenata dipende infatti da numerosi fattori, tra cui materiali d’attrito, temperatura di esercizio, pressione frenante, velocità del veicolo, condizioni ambientali e persino dal livello di frenata rigenerativa disponibile sui veicoli elettrificati.

Per ottenere risultati affidabili e confrontabili tra laboratori diversi non è quindi sufficiente installare un sensore dedicato. Occorre riprodurre in maniera estremamente fedele le condizioni reali di utilizzo del veicolo, controllando contemporaneamente parametri come temperatura, umidità, portata dell’aria, inerzia simulata e modalità di frenata. È proprio questa la filosofia alla base della UN GTR No. 24, il regolamento tecnico globale sviluppato nell’ambito del Particle Measurement Programme (PMP) delle Nazioni Unite, che definisce le metodologie di prova e i requisiti per la misurazione delle emissioni da usura dei freni.

Il nuovo banco dinamometrico ZF dustIN è oggi in grado di eseguire cicli di prova standardizzati come il WLTP Brake e il California Brake Dynamometer Cycle (CBDC), simulando realisticamente il comportamento del veicolo attraverso sistemi di simulazione dell’inerzia e della massa equivalente. Le prove vengono svolte all’interno di camere a condizioni ambientali rigorosamente controllate, dove il flusso dell’aria viene ottimizzato anche mediante simulazioni fluidodinamiche (CFD) per garantire che il particolato prodotto durante ogni frenata venga raccolto e misurato con la massima accuratezza.

L’obiettivo non è soltanto quantificare la massa complessiva del particolato, ma caratterizzarne anche le frazioni dimensionali più rilevanti, come PM10 e PM2.5, oggi considerate tra gli indicatori più significativi per la qualità dell’aria. Per questo motivo la ripetibilità e la riproducibilità delle misurazioni assumono un ruolo determinante: ottenere risultati coerenti indipendentemente dal laboratorio in cui vengono eseguiti i test rappresenta il presupposto indispensabile affinché una normativa come Euro 7 possa essere applicata in modo uniforme da costruttori, fornitori e organismi di certificazione.

DUSTIN: LA RISPOSTA DI ZF ALLA NUOVA ERA DELLA VALIDAZIONE

L’introduzione di nuovi requisiti normativi ha spinto i principali fornitori della componentistica automotive a investire non soltanto nello sviluppo di materiali d’attrito innovativi, ma anche nelle infrastrutture necessarie per validarli secondo metodologie sempre più rigorose. È in questo scenario che si inserisce ZF dustIN (Dust Investigator), la piattaforma sviluppata dalla divisione ZF Test Systems e adottata da ZF Aftermarket presso il proprio Centro di Competenza Friction in Spagna per lo sviluppo e la validazione dei sistemi frenanti TRW.

A differenza di un banco dinamometrico tradizionale, dustIN nasce con un obiettivo preciso: riprodurre in laboratorio le condizioni reali di funzionamento di un impianto frenante, misurando con elevata precisione il particolato generato durante ogni fase della frenata. Il sistema è stato progettato internamente da ZF in collaborazione con il partner tecnologico AIP, specializzato nelle tecnologie di misura del particolato, unendo il know-how del Gruppo nella progettazione dei banchi prova con strumenti di misura derivati dall’esperienza maturata nel controllo delle emissioni allo scarico.

Come anticipato, la piattaforma è conforme ai requisiti della UN GTR No. 24, ma è stata progettata con un’architettura modulare che ne consente l’aggiornamento in funzione dell’evoluzione della normativa. Oltre alla configurazione destinata alle prove di omologazione, dustIN può essere equipaggiato con versioni dedicate alla ricerca e sviluppo, caratterizzate da maggiori prestazioni, intervalli di temperatura estesi e capacità di simulazione più avanzate. Il banco è inoltre in grado di eseguire i principali cicli di prova internazionali, tra cui WLTP Brake e California Brake Dynamometer Cycle (CBDC), simulando l’inerzia del veicolo e tenendo conto anche del contributo della frenata rigenerativa, ormai determinante nei veicoli elettrificati.

Uno degli aspetti più innovativi riguarda il controllo delle condizioni di prova. All’interno della camera di test vengono mantenuti costanti parametri come temperatura, umidità e flusso dell’aria, mentre un involucro progettato con simulazioni fluidodinamiche (CFD) garantisce che il particolato emesso venga convogliato in modo uniforme verso gli strumenti di misura. Questo consente di analizzare sia la massa complessiva delle emissioni, sia le frazioni dimensionali più significative, come PM10 e PM2.5, assicurando livelli elevati di ripetibilità e riproducibilità delle misure, già verificati attraverso programmi interlaboratorio condotti in Europa e Cina.

L’investimento di ZF va oltre il semplice sviluppo di una nuova infrastruttura di prova. Attraverso la partecipazione ai gruppi di lavoro del Particle Measurement Programme (PMP) e alle attività di CLEPA, il Gruppo contribuisce infatti anche alla definizione delle future metodologie internazionali di misura. Una scelta strategica che permette di trasferire rapidamente il know-how maturato nel Primo Equipaggiamento (OE) allo sviluppo dei ricambi aftermarket, riducendo i tempi di validazione e preparando il marchio TRW ad affrontare un contesto normativo destinato a evolversi nei prossimi anni.

DALL’OE ALL’AFTERMARKET: COME CAMBIERANNO SVILUPPO, VALIDAZIONE E RICAMBI

Sebbene i requisiti introdotti da Euro 7 riguardino oggi l’omologazione dei nuovi veicoli, gli investimenti che i principali costruttori e fornitori stanno realizzando nella ricerca, nella sperimentazione e nella validazione dei sistemi frenanti sono destinati a produrre effetti ben oltre il Primo Equipaggiamento. Come spesso accade nel settore automotive, le tecnologie sviluppate per soddisfare le normative più recenti vengono progressivamente trasferite anche al mercato del ricambio, contribuendo a elevare gli standard qualitativi dell’intera filiera.

Per i produttori di componenti aftermarket questo significa confrontarsi con una crescente attenzione non soltanto alle prestazioni tradizionali del sistema frenante – sicurezza, durata, comfort e rumorosità – ma anche alla caratterizzazione delle emissioni da usura. L’introduzione dei nuovi limiti non porterà soltanto allo sviluppo di nuove procedure di prova, ma accelererà anche la ricerca su mescole d’attrito, trattamenti superficiali dei dischi e nuovi materiali capaci di ridurre il rilascio di particolato senza compromettere prestazioni, durata e comfort di frenata.

Anche per distributori, ricambisti e officine questa trasformazione potrebbe tradursi in un progressivo cambiamento del valore attribuito ai componenti frenanti. Se in passato il confronto tra prodotti si concentrava prevalentemente su prezzo, durata e prestazioni, nei prossimi anni potrebbero assumere un peso crescente anche gli investimenti effettuati dai produttori in ricerca, sviluppo, test e validazione secondo i criteri introdotti da Euro 7.

La domanda che il settore dovrebbe porsi è tanto semplice quanto strategica: quando un veicolo Euro 7 entrerà in officina per la sostituzione di dischi e pastiglie, sarà sufficiente installare un ricambio aftermarket equivalente o sarà necessario utilizzare componenti sviluppati e validati secondo gli stessi requisiti emissivi dell’omologazione Euro 7? Oggi il quadro normativo non fornisce ancora una risposta definitiva, ma è un tema con cui l’intera filiera aftermarket – dai produttori ai distributori, fino alle flotte e alle officine – dovrà inevitabilmente confrontarsi.