Anlage

Sep 24, 2023

Da zukünftige Automobile auf Autonomie und digitale Konnektivität setzen, wird erwartet, dass auch die Reifen, die diese Fahrzeuge tragen, ihren Intelligenz- und Elektronikstandard verbessern. Aber auch das Wesentliche der Reifen – ihre chemische und physikalische Zusammensetzung – wird sich wahrscheinlich durch neue Materialien und Zusammensetzungen weiterentwickeln.

Die Materialwissenschaft ist ein Bereich der Reifenentwicklung, in dem die Branche in den letzten Jahren unglaublichen Einfallsreichtum und Ausdauer bewiesen hat. Während für die Zusammensetzung von Reifen weiterhin Erdöl, Stahl und verschiedene Fasern verwendet werden, werden viele Alternativen – Sojabohnen, Löwenzahn, Tomaten, Moos und vieles mehr – untersucht und in potenziellen zukünftigen Produkten verwendet.

Für Reifeningenieure ist es ein stolzer Moment, wenn eine Materialtechnologie, die in einem Chemielabor geboren wurde, den ganzen Weg zur Kommerzialisierung und Implementierung in einem neuen Produkt gelangt. Die einzigartigen bahnbrechenden Materialien tragen dazu bei, eine positive Geschichte für ein bestimmtes Unternehmen oder für die Reifenindustrie insgesamt voranzutreiben, aber die Tatsache bleibt bestehen – der Reifen mit dem bemerkenswerten Inhaltsstoff muss immer noch eine gleichwertige oder bessere Leistung erbringen.

Eines der bedeutendsten Beispiele für einzigartige Materialien in Reifen ist Goodyears Arbeit im Bereich Sojaöl. Es stellt einen bedeutenden Meilenstein beim Ersatz erdölbasierter Öle in Reifen dar und bietet eine starke Geschichte der Nachhaltigkeit und Wissenschaft, die dazu beiträgt, den Einsatz nicht erneuerbarer erdölbasierter Produkte zu reduzieren.

Das Unternehmen arbeitete mit dem United Soybean Board zusammen, um das Projekt voranzutreiben, sodass es mehr als nur eine Vision war; Goodyear hat mehrere Verbraucherreifen auf dem Markt, die Sojaöl enthalten, und plant, die Technologie auf andere Segmente auszudehnen. Die mittlerweile weit verbreitete Verwendung von Silica in Reifen hat sich durch ein weiteres Beispiel für alternative Rohstoffe ausgeweitet. Ein Silica-Produkt, das aus restlicher Reisschalenasche, einem Nebenprodukt der Reisverarbeitung, hergestellt wird, kann eine ähnliche Leistung wie sandbasiertes Silica liefern. Die biobasierte Quelle trägt dazu bei, den Abfall auf Mülldeponien zu reduzieren, und wurde bei den Bemühungen von Goodyear und Reisschalenasche-Kieselsäureverarbeitern vorangetrieben. Zuletzt konnten Bemühungen wie diese es Goodyear ermöglichen, einen Demonstrationsreifen zu entwickeln, der zu 90 % aus nachhaltigen Materialien besteht.

Eine so grundlegende Reifenkomponente wie Ruß wird ebenfalls untersucht. Zurückgewonnener Ruß bietet die Möglichkeit, die Abhängigkeit der Industrie von Petrochemikalien zu verringern, und Michelin und Bridgestone haben sich zusammengetan, um eine gemeinsame Perspektive zu dieser Möglichkeit zu entwickeln.

Die beiden Unternehmen glauben, dass ein Teil des herkömmlichen Rußes durch die Rückgewinnung eines Teils des Materials in Reifen ersetzt werden könnte. Sie haben einen Weg zur potenziellen Wiederverwendung von Ruß aus Reifen und anderen Gummiprodukten aufgezeigt. Mit recyceltem Ruß und anderen Initiativen hat Michelin die Fähigkeit unter Beweis gestellt, Reifen aus nachhaltigen Materialien herzustellen. Das Unternehmen gibt an, in diesem Jahr bei einigen seiner Motorradreifen die Integration nachhaltiger Materialien zu 40 % oder mehr erreicht zu haben. Dies bringt Michelin bei seinem Ziel voran, bis 2030 in allen Produktreihen durchschnittlich 40 % nachhaltige Materialien zu verwenden.

Auch Bridgestone verwendet durch die Implementierung von Guayule in Rennreifen bereits bahnbrechende Materialien in echten Reifen. Bestimmte Wettbewerbsreifen verfügen alternativ über Naturkautschuk, der aus einem hitzebeständigen Wüstenstrauch aus dem Südwesten der USA hergestellt wird.

Bridgestone ist davon überzeugt, dass Guayule-Kautschuk das Potenzial hat, einen dauerhaften wirtschaftlichen Einfluss zu haben, den Energieverbrauch zu senken und andere Umweltvorteile zu bieten, die mit dem Transport von Naturkautschuk aus Übersee verbunden sind. Das Unternehmen investiert weiterhin Ressourcen in die Guayule-Forschung und -Vermarktung, nachdem es 2012 seine Guayule-Initiative gestartet hat.

Ein weiteres interessantes Pflanzenmaterial, das als Reifenalternative viel Beachtung findet, ist der Russische Löwenzahn, der als TK-Art bezeichnet wird. Verschiedene Reifenunternehmen und öffentlich-private Partnerschaften haben im Laufe der Jahre Fortschritte bei dieser Technologie gemacht.

Sowohl Continental Tire als auch Apollo Tires haben Löwenzahnkautschuk zur Herstellung von Fahrradreifen verwendet. Apollo war an einem europäischen Konsortium beteiligt, das 2014 damit begann, eine Produktionskette für Löwenzahnkautschuk aufzubauen, beginnend mit dem Anbau der Pflanze.

Continental hat mit verschiedenen Organisationen zusammengearbeitet, um Reifen mit einer Lauffläche aus 100 % Löwenzahn-Naturkautschuk herzustellen und zu testen. Das Unternehmen geht davon aus, dass es innerhalb von zehn Jahren Verbraucherreifen auf Löwenzahnbasis herstellen kann, und meldet „vielversprechende“ Tests von LKW-Reifen auf Löwenzahnbasis.

Die Herausforderung besteht darin, genügend Löwenzahnlatex der TK-Art anzupflanzen, anzubauen und zu ernten, um eine angemessene Wirkung zu erzielen. Die Vorteile liegen auf der Hand; Kautschukbäume benötigen normalerweise sieben Jahre, um den für die Kautschukproduktion benötigten Latex zu produzieren, Löwenzahn kann jedoch alle sechs Monate geerntet werden. Sie sind auch für andere Klimazonen geeignet, während Gummibäume nur in einem Gebiet rund um den Äquator gedeihen können, das als „Gummigürtel“ bekannt ist.

Globale Modelle zeigen, dass die Marktnachfrage nach Naturkautschuk voraussichtlich die Produktionskapazitäten übersteigen wird, was zu volatilen Preisen für den Rohstoff und potenziellen Engpässen führt.

Diese Enthüllung hat die US-Regierung dazu veranlasst, dies zur Kenntnis zu nehmen und die Forschung zu Löwenzahnkautschuk zu unterstützen. Goodyear kündigte Anfang 2022 ein Programm mit dem US-Verteidigungsministerium und dem Air Force Research Lab zur Entwicklung einer heimischen Quelle für Löwenzahnkautschuk an. Die Vereinbarung steht im Einklang mit der Einstufung von Naturkautschuk als „strategischer Rohstoff“, der als entscheidender Bestandteil in Militär-, Flugzeug- und LKW-Reifen dient.

Ziel ist es, aus dem Löwenzahnkautschuk Reifen für Militärflugzeuge herzustellen, die von Goodyear in Zusammenarbeit mit der Wright-Patterson Air Force Base in Ohio gebaut und getestet werden. Wenn weitere Tests gute Ergebnisse liefern, besteht die Möglichkeit, dass der Löwenzahnkautschuk in allen Reifenanwendungen eingesetzt wird.

An anderer Stelle haben Forscher der University of Minnesota an einer Technologie zur Herstellung von Autoreifen aus Bäumen und Gräsern gearbeitet. Das Projekt beinhaltet einen chemischen Prozess zur Herstellung von Isopren, einem Monomer aus Naturkautschuk, und die Universität behauptet, dass die Produktion von Biomasse aus Bäumen und Gräsern hinsichtlich Aussehen und Leistung mit aktuellen Reifen identisch wäre. Viele Reifenhersteller haben ebenfalls in diesem Bereich der Isopren-Alternative gearbeitet.

Als weiteres Beispiel öffentlich-privater Bemühungen arbeitet Sumitomo Rubber Industries mit zwei Universitäten in Japan zusammen, um die Naturkautschukausbeute und neue Naturkautschuksorten zu verbessern – mithilfe eines aus Tomaten gewonnenen Enzyms. Das gab das Unternehmen im Juni auf der International Rubber Conference in Deutschland bekannt.

Für noch extremere Ideen im Bereich Reifenmaterialien werfen Sie einen Blick auf die zukunftsweisenden Konzepte von Goodyear, die in den letzten Jahren auf dem Genfer Autosalon vorgestellt wurden. Dazu gehörte der „Oxygene“, ein 3D-gedruckter Reifen aus recyceltem Reifenstaub mit lebendem Moos in der Seitenwand; das „reCharge“, das austauschbare Kapseln verwendet, die das Profil regenerieren; und der „Eagle 360 ​​Urban“, eine Kugel aus bionischer Haut und einer sich verändernden Lauffläche.

Das ist eine Menge zu begreifen.

Wenn man sich zehn Jahre oder länger die wichtigsten Reifenleistungskriterien anschaut, werden die gleichen Punkte – Rollwiderstand, Gewicht, Ganzjahres- bzw. Winterhaftung, Pannensicherheit, Profillebensdauer – von Bedeutung sein. Ja, die Leistungserwartungen steigen, ohne Kompromisse einzugehen, aber Reifenhersteller sind der Konkurrenz einen Schritt voraus, indem sie die Materialwissenschaft auf kreative Weise vorantreiben.