Wie Materialwissenschaft & Elektronik Automobilreifen revolutionieren

Die frühesten Autoreifen waren simple Vollgummistreifen, doch die Evolution der Branche begann mit Charles Goodyears Entdeckung von vulkanisiertem Kautschuk. 1846 patentierte Robert Thomson den ersten vulkanisierten Luftreifen – Jahrzehnte vor den ersten Kraftfahrzeugen – und entfachte einen unermüdlichen Streben nach Leistung und Sicherheit.

Als die Michelin-Brüder abnehmbare Reifen einführten, verschob sich der Markt erneut und ebnete den Weg für den luftgefüllten Radialreifen, der in den 1970ern entstand und heute Standard bei den meisten Pkw ist.

Heutige Hersteller balancieren Sicherheit, Haltbarkeit, Leistung und Nachhaltigkeit. Dieser ganzheitliche Ansatz treibt Durchbrüche weit über traditionelles Profildesign hinaus.

Aktuelle Reifentechnologien

Lärm ist ein Hauptanliegen moderner Fahrzeuge, besonders bei E-Autos, wo das Fehlen eines Verbrennungsmotors Reifengeräusche stärker wahrnehmbar macht. Zwei primäre Quellen von Reifenlärm existieren: Profilmusterlärm, erzeugt durch in der Lauffläche eingeschlossene Luftblasen, und Hohlraumlärm, produziert wenn Luft im Reifen gegen das Rad vibriert. Die Adressierung dieser Geräusche ist nun ein zentrales Designziel.

Bridgestones QuietTrack, eingeführt März 2019, verfügt über mehrere kurze diagonale Rillen, die Luft entweichen lassen statt zu komprimieren beim Abrollen. Die Rillen kommen in drei unterschiedlichen Breiten, die sich gegenseitig interferieren und Frequenzen dämpfen, die menschliche Sprache überlappen. Ergänzende millimeterhohe Serrationen in den Profilrinnen brechen hochfrequenten Lärm weiter auf, während das Gesamtdesign auch Traktion auf Schnee und nassen Straßen verbessert.

Abbildung 1. QuietTrack Reifen reduzieren Lärm – kritisch für Elektrofahrzeuge. (Quelle: Bridgestone)

Das Reifeninnere beinhaltet Contiseal, eine viskose Dichtschicht, die bis zu 80 % eines Durchstichs bis 5 mm Durchmesser abdichten kann. Diese Technologie senkt die Wahrscheinlichkeit von Reifenpannen drastisch und eliminiert die Notwendigkeit von Straßenrand-Reifenwechseln.

Aufstrebende Reifentechnologien

Goodyears Eagle 350 Urban, 2017 vorgestellt, ist ein kugelförmiger Konzeptreifen mit KI-gesteuerten Sensoren, die Form und Profilmuster in Echtzeit anpassen. Durch Reaktion auf Straßendaten verbessert der Reifen Bremsen, Handling und Effizienz – und ermöglicht sogar On-the-spot-Pannenreparatur.

Der luftlose Oxygene-Reifen ist ein bahnbrechendes Design, das ganz auf Luftdruck verzichtet. 3D-gedruckt aus recyceltem Reifenstaub, beherbergt seine Seitenwand lebendes Moos, das Wasser von der Straße und CO₂ aus der Luft aufnimmt, Photosynthese und Sauerstoffproduktion unterstützt. Er nutzt auch Li-Fi zur Anbindung an IoT-Netze für Vehicle-to-Vehicle und Vehicle-to-Infrastructure Kommunikation.

2020 führte Goodyears reCharge-Reifen biologisch abbaubare Flüssigkapseln ein, die Profil regenerieren. KI passt die Mischung an jedes Fahrerprofil an, sodass der Reifen sich dynamisch an wechselnde Straßenbedingungen anpasst.

Pirellis Cyber Reifen markierte einen Meilenstein durch Datenübertragung direkt über 5G, was einen Echtzeit-Kommunikationsloop zwischen Reifen, Fahrzeug, Fahrer und externer Straßeninfrastruktur schafft.

Abbildung 2. Pirelli behauptet, erster Reifenhersteller zu sein, der mit dem 5G-Netz interagiert. (Quelle: Pirelli)

Michelins Uptis, geplant für 2024, nutzt eine montierte luftlose Radstruktur, die das Risiko von Durchstichen, Reifenplatzen und Platten eliminiert. Durch Reduzierung von Rohmaterialverbrauch, Reifenabfall und Ersatzreifenbedarf bietet Uptis eine nachhaltigere, ressourceneffizientere Lösung.

Zum Kontext: Goodyears Custom-Reifen für Tesla integrieren lärmreduzierenden Schaum, während Citroëns autonomes Konzept 19_19 Reifen aufweist, die bei Trockenheit versteifen und bei Nässe weicher werden.

Die vernetzte Straße der Zukunft

Konnektivität wird zum Eckpfeiler automobiler Sicherheit und Leistung. 5G und IoT ermöglichen Reifen, kritische Daten zu übermitteln, was fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und autonomes Fahren verbessert. Goodyears AndGo-Plattform nutzt beispielsweise Predictive Analytics, um Flottenbetreiber mit ihrem Servicenetz zu verknüpfen.

Nachhaltigkeit wird auch Designentscheidungen treiben: 3D-Druck, recycelte und umweltfreundliche Materialien, reduzierter Verschleiß – all das senkt Reifenabfall und Umweltbelastung. Langlebige luftlose Reifen und 2-in-1 Reifen-Rad-Konzepte versprechen erhöhte Sicherheit und reduzierte Wartung – essenzielle Attribute für fahrerlose Flotten.

Nach Jahrzehnten inkrementeller Veränderung steht die Reifenbranche vor einem transformativen Sprung.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EDN veröffentlicht.