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Das Rad wird neu erfunden

Autoreifen sind Alleskönner. Sie bringen nicht nur die Kräfte des Motors auf die Straße, trotzen Fliehkräften und schlechten Wetterbedingungen, sondern informieren heute Fahrer und Werkstatt per RFID und Telematik über Profiltiefe, Füllstand und Materialzustand. Und Forscher und Ingenieure namhafter Reifenproduzenten arbeiten schon fieberhaft an der nächsten Generation.

Reifen unter Strom

Wie sehen die Reifen der Zukunft aus? Die großen Hersteller haben ganz klare Konzepte vor Augen: Die Pneus werden grüner, intelligenter und flexibler. Mit der Leichtbautechnologie  "Enliten" will beispielsweise Bridgestone der Elektromobilität auf die Sprünge helfen. Denn: Je leichter ein Elektrofahrzeug ist, desto grösser darf der Akku sein und desto weiter kann es mit einer Stromladung fahren. Dank einer patentierten neuen Gummimischung und innovativem Aufbau ist der Reifentyp durchschnittlich zehn Prozent leichter und verringert den Rollwiderstand, was die Reichweite von E-Fahrzeugen indirekt fördert. Goodyear legt mit dem Konzeptreifen „BH03“ ebenfalls den Fokus auf Elektromobilität. Der Prototyp ist mit piezo- und thermoelektrischen Generatoren unter der Lauffläche ausgerüstet. Die Piezogeneratoren wandeln die mechanische Belastung in elektrischen Strom um. Während der Fahrt wird auch die erzeugte Wärme als Stromquelle angezapft. Und selbst im Stand kann der Reifen Energie erzeugen, aber nur wenn sich der Straßenasphalt durch Sonnenstrahlen erwärmt. Der gewonnene Strom fließt dann direkt in die Bordbatterien. Goodyear wird trotzt der vielsprechenden Eigenschaften den BH03 bis auf Weiteres nicht für die Serie weiterentwickeln.

Foto: Michelin
Ohne Luft und mit recycelbaren Materialien – so kann der Reifen der Zukunft aussehen. Foto: Michelin

Revolution ohne Luftdruck

Neben Lösungen für die Elektromobilität verfolgen zahlreiche Hersteller insbesondere luftlose Reifenkonzepte. Der französische Anbieter Michelin hat 2017 den Forschungsreifen „Concept Vision“ auf der IAA vorgestellt. Das Versprechen: Der Reifen der Zukunft soll ganz ohne Luftdruck auskommen. Dabei waren es gerade die Michelin-Gebrüder, die Ende des 19. Jahrhunderts den ersten mit Luft befüllten Autoreifen der Öffentlichkeit vorstellten. Dazu verfügt das Innere der Pneus über eine wabenartige Struktur. Die Verästelungen rücken in der Nähe der Radnaben enger zusammen und erzeugen eine hohe Steifigkeit. In Richtung Lauffläche werden die Abstände größer und das Material nachgiebiger, um so einen besseren Federungskomfort bieten zu können. Das macht das Reifenfüllgerät überflüssig. Der innovative Reifen entsteht per 3D-Druck, das spart Material, Gewicht und Kosten. Mit Sensoren bestückt ist er auch noch smart und kann beispielsweise den Zustand der Straße oder des Reifenprofils genau analysieren.

Und aus der Vision wird so langsam Realität: Michelin hat gemeinsam mit General Motors diesen Juni den Nachfolgeprototypen "Uptis" präsentiert: Das „Unique Puncture-proof Tire System“ ist bereits im Testeinsatz und soll noch in diesem Jahr auf öffentlichem Straßenland in den USA getestet werden. Der Marktstart ist für 2024 geplant. Die jetzt präsentierte Rad-Reifen-Kombination besteht aus Aluminiumfelgen, Kompositmaterialien und Gummilauffläche. Die Felgen sind untrennbar mit der Lauffläche des Reifens verbunden. Die Speichen aus Polyesterharz und Glasfaser sollen für eine hohe Tragfähigkeit sorgen. Da der Uptis völlig ohne Luftdruck auskommt, ist er laut Michelin pannensicherer als herkömmliche Reifen und praktisch wartungsfrei. Somit kommt der neue Reifen nicht nur der Sicherheit, sondern auch der Umwelt zugute.

Gib Löwenzahn statt Gummi!

Die Entsorgung von Altreifen ist nicht gerade umweltfreundlich: Ausrangierte Pneus werden geschreddert und deponiert oder verbrannt. Nur ein Bruchteil wird wiederverwendet. Und es gibt noch ein Problem: Die Versorgungssicherheit von Naturkautschuk ist gefährdet. 75 Prozent der Weltproduktion dienen der Reifenindustrie. In Brasilien, dem Ursprungsland des Kautschuks, vernichtet ein grassierender Pilz derzeit ganze Plantagen. Greift dieser auch auf den asiatischen Raum über, wo sich heute wichtige Anbaugebiete befinden, ist die Weltproduktion für Gummi bedroht. Continental forscht bereits Jahren mit Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Münster sowie weiteren Projektpartner am nachhaltigen Reifen. Denn für Anbauflächen von herkömmlichem Naturkautschuk müssen besonders in Asien immer größere Regenwaldflächen weichen. Gemeinsam mit Fraunhofer-Forschern arbeiten die Ingenieure am Einsatz von Löwenzahn, aus dem Latex – Kautschuk in flüssiger Form – gewonnen wird.

Das "Taraxagum"-Projekt von Continental

Der bevorzugte russische Löwenzahn kann selbst auf kargen Böden kultiviert werden und tritt somit nicht in Konkurrenz mit anderen Agrarflächen. Ein weiterer Vorteil: Kann der Kautschukbaum erst nach sieben Jahren geerntet werden, wächst Löwenzahn von Jahr zu Jahr. Allerdings reicht die Menge der Wildpflanze für eine Produktion im Industriemaßstab bislang nicht aus. Inzwischen soll der Löwenzahn züchterisch so optimiert worden sein, dass der Gehalt an Inhaltsstoffen stabil bleibt. Continental plant bei langfristig abgesicherten Versuchsergebnissen den Rohstoff binnen zehn Jahren in der Serienproduktion einzusetzen. In einem anderen Projekt haben Fraunhofer-Wissenschaftler erste Reifenprototypen mit Laufflächen aus Synthesekautschuk entwickelt. Diese zeigen gegenüber dem Konkurrenten aus Naturkautschuk einen verbesserten Rollwiderstand bei Testversuchen und erzeugen 30 bis 50 Prozent weniger Abrieb als Naturkautschuk. 

Pneus für autonomes Fahren und saubere Luft

Autonomes Fahren ist derzeit in aller Munde. Aber wie sieht dann eigentlich die Bereifung aus? Die künftige Fahrzeuggeneration stellt völlig andere Anforderungen an die Pkw und Lkw von heute. Beim „Eagle 360 Urban“ von Goodyear handelt es sich um einen Kugelreifen. Damit können sich autonomen Fahrzeuge flexibel durch den Verkehr schlängeln – vorwärts, seitwärts, ja sogar diagonal. Bewerkstelligen soll dies eine Magnetschwebetechnik, die ohne mechanische Verbindung zum Fahrzeug auskommt. Das Reifenprofil aus elastischen Polymeren wird per 3D-Druck erzeugt und imitiert die bionischen Strukturen der menschlichen Haut. Ein schaumartiges Material darunter ermöglicht dem Pneu, sich flexibel Fahrbahnoberflächen und Witterungsbedingungen anzupassen. Sensorennetze sollen bei nasser oder rutschiger Fahrbahn dafür sorgen, dass die Geschwindigkeit automatisch angepasst wird. Zugleich werden die Daten auch an andere Fahrzeuge bzw. der Verkehrsinfrastruktur weitergegeben und umgekehrt.

Das Goodyear-Konzept "Oxygene"

Dank künstlicher Intelligenz kann der Reifen sein Verhalten fortlaufend optimieren. Mithilfe der Sensorik lassen sich zudem Schäden lokalisieren und das Profil entsprechend verändern. Dazu bewegen sich Materialien in Richtung der betroffenen Region und schließen beschädigte Oberflächen. Auch wenn der Eagle 360 Urban eher ein Denkanstoß als eine Machbarkeitsstudie sein will, unterstreicht er die zukünftige Bedeutung der Pneus. Der 2018 vorgestellte „Oxygene"-Konzeptreifen verfügt im Inneren sogar über Moos. Aufgrund seiner offenen Struktur und mithilfe seines Laufflächen-Designs soll dieser Wasser von der Fahrbahnoberfläche absorbieren und zirkulieren lassen. So wird der Prozess der Photosynthese in Gang gesetzt, der Sauerstoff in die Umgebung freisetzt. Und mit dem „Aero“ wagt sich Goodyear auch an Flugtaxis. Geht das Fahrzeug in den Flugmodus über, drehen sich die Räder um 90 Grad, und beginnen als Rotoren zu arbeiten. Die Radspeichen sind nämlich so ausgeformt, dass sie als Rotorblätter dienen und für Auftrieb sorgen. Was waren das noch für Zeiten, in denen Reifen einfach nur rund waren.

Konzeptreifen verleihen der Diskussion um intelligente, sichere und nachhaltige Mobilität neue Impulse. Auf der IAA Exhibition sind namhafte Reifenhersteller vor Ort und zeigen ihre futuristischen Modelle. Holen Sie sich Ihr IAA-Ticket und erleben Sie die Mobilität von morgen.