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Forschung Digitaler Zwilling macht Reifenabrieb sicht- und berechenbar

Quelle: Fraunhofer ITWM 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG
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Reifenabrieb zählt zu den größten Mikroplastikquellen in Europa – er belastet Luft, Böden und Gewässer. Im Projekt Sumera entwickelt das Fraunhofer ITWM ein digitales Modell, das Reifenabrieb erstmals umfassend simuliert und Emissionen vorhersagbar macht.

Bescheidübergabe Projekt Sumera: Katharina Heil, Ministerialdirektorin im Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz, überreichte den Förderbescheid am Fraunhofer ITWM an Dr.-Ing. Stefan Thielen (links) und Dr. Klaus Dreßler (rechts).(Bild: Fraunhofer ITWM)
Bescheidübergabe Projekt Sumera: Katharina Heil, Ministerialdirektorin im Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz, überreichte den Förderbescheid am Fraunhofer ITWM an Dr.-Ing. Stefan Thielen (links) und Dr. Klaus Dreßler (rechts).
(Bild: Fraunhofer ITWM)

Nach Angaben des ADAC fallen allein in Europa jedes Jahr etwa 500.000 Tonnen Abriebpartikel an. In Deutschland geht rund ein Drittel der gesamten Mikroplastik-Emissionen auf synthetischen Kautschuk aus Autoreifen zurück. Reifenabrieb ist eine nicht sichtbare, aber wesentliche und lange unterschätzte Umweltbelastung.

Neue Norm verschärft Anforderungen

Mit der neuen Euro-7-Abgasnorm, die ab Ende 2026 gilt, werden zudem Grenzwerte für Reifen- und Bremsabrieb eingeführt. Erstmals werden damit auch nicht-abgasbedingte Emissionen reguliert. Das stellt die Automobilbranche vor eine weitere Herausforderung. Wie der digitale Reifen Abrieb sichtbar und berechenbar macht
 

Mit unserem digitalen Zwilling unterstützen wir Unternehmen zukünftig dabei, neue Designs zu entwickeln. Der virtuelle Reifen bildet das Zusammenspiel von Reifenprofil, Gummimischung, Straßenbelag und Fahrdynamik genau ab.

Dr. Klaus Dreßler, Leiter des Bereichs Mathematik für Fahrzeuge, Systeme und Anlagen am Fraunhofer ITWM

Mit dem Forschungsprojekt Sumera (Simulationsmethoden zur Untersuchung von Feinstaub- und Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb) legt das Fraunhofer ITWM die Grundlage für eine ganzheitliche digitale Simulation von Reifenabrieb. "Digitale Zwillinge gelten in vielen Industrieanwendungen inzwischen als Schlüssel zur Innovation – in der Fahrzeugentwicklung gilt das auch für Reifen", so Dr. Klaus Dreßler, Leiter des Bereichs Mathematik für Fahrzeuge, Systeme und Anlagen am Fraunhofer ITWM. "Mit unserem digitalen Zwilling unterstützen wir Unternehmen zukünftig dabei, neue Designs zu entwickeln. Der virtuelle Reifen bildet das Zusammenspiel von Reifenprofil, Gummimischung, Straßenbelag und Fahrdynamik genau ab."

Damit lässt sich Abrieb nicht nur messen, sondern bereits in der Simulation reduzieren, bevor der erste Prototyp entsteht. Wie viel Abrieb entsteht, hängt dabei von zahlreichen Faktoren ab:

  • Fahrbahnbelag: Material und Beschaffenheit des Fahrbahnbelags beeinflussen den Abrieb.
  • Fahrweise: Kurvenfahrten, Beschleunigung und Bremsen erhöhen den Verschleiß.
  • Reifenprofil und Gummimischung: Härtere Mischungen sind langlebiger, weichere bieten bei tiefen Temperaturen mehr Sicherheit, verschleißen aber schneller.

Die Simulation soll künftig ermöglichen, diese Einflüsse präzise zu berechnen und die Verteilung der entstehenden Partikel im Verkehrsraum sichtbar zu machen.

"Hersteller können neue Designs deutlich schneller virtuell erproben, Entwicklungszyklen verkürzen und ihre Produkte gezielt auf geringeren Abrieb optimieren", erklärt Stefan Thielen. Er leitet das Projekt am Fraunhofer ITWM. "Das spart Kosten, liefert präzisere Prognosen zum Abriebverhalten und ermöglicht nachhaltigere Reifen, ohne Kompromisse bei Sicherheit oder Komfort."

Mehr dazu bei Fraunhofer.

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