Gummiabrieb bei typischer Reifenverschleißrate (30 g pro 1.000 km) (Foto: Martin Gießler, KIT)

Beim Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn entstehen nach Schätzung des Umweltbundesamtes in Deutschland jährlich mindestens 100.000 t Reifenabrieb. Das entspricht etwa einem Drittel der jährlich freigesetzten Mikroplastik-Emissionen in Deutschland. Durch ihr höheres Gewicht verursachen Fahrzeuge mit Elektroantrieb oft mehr Reifenabrieb als solche mit Verbrennungsmotor. Das Entstehen der Abriebmenge bei elektrifizierten Fahrzeugen untersuchen Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik im Projekt RAMUS (ReifenAbriebsMessung Und Simulation). Um ein Prognosemodell für Reifenabrieb zu entwickeln, testen sie Reifen an einem Prüfstand in Betriebszyklen, die das reale Nutzungsverhalten in geraffter Form abbilden.

Der elektrifizierte Lieferverkehr spielt eine Schlüsselrolle bei der klimaneutralen Mobilität, doch der Reifenabrieb bleibt dabei eine Herausforderung. Die Fahrzeuge lassen durch das Gewicht der Batterie sowie hohe Anfahrmomente im Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen grundsätzlich die Freisetzung höherer Mengen an Reifenpartikeln in Form von Mikroplastik erwarten, die in der Luft als Feinstaub, in Gewässern als Sediment und in Böden als Verunreinigungen auffindbar sind. Im Gegensatz zu bisher im Fokus stehenden Verschmutzungsquellen wie Abgasen seien die Einflüsse auf den Entstehungsprozess noch wenig erforscht.

Forschung mit realen Verkehrsdaten
Durch die Euro-7-Norm werden nun erstmals Grenzwerte für den Reifenabrieb eingeführt, die für neue Reifentypen ab 1.7.2028 für Pkw, ab 1.4.2030 für leichte Nutzfahrzeuge und ab 1.4.2032 für schwere Nutzfahrzeuge und Busse gelten. Um den Abrieb reduzieren und die neuen Grenzwerte einhalten zu können, muss genauer erforscht werden, wie Abrieb entsteht und wie sich bspw. das Gewicht des Fahrzeugs oder die Reifenart auf die Menge des Abriebs auswirken. Zu den möglichen Einflussgrößen zählen aber auch das Fahrverhalten wie Beschleunigen und Bremsen, die Straßenbedingungen wie Temperatur und Nässe oder die Verkehrsbedingungen wie Stau.

Mithilfe von Mobilitätsdaten und Fahrprofilen vom elektrifizierten Lieferverkehr werden geraffte Betriebsprofile für die Abriebtests am Reifenprüfstand definiert. Die so gewonnenen Daten werden für die Entwicklung eines simulationsgestützten Prognosemodells verwendet. Die Forschenden statten hierfür einen Reifenprüfstand mit einem realen Asphaltbelag aus und vermessen den Reifen hinsichtlich seines Kraftübertragungs- und Abriebverhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Reifen- und Prognosemodell für Vorhersage des Abriebs
Darüber hinaus wollen die Forschenden auf Basis von Prüfstandtests und Simulationen ein Reifenmodell entwickeln, das große Datenmengen zum Verschleiß von virtuellen Reifen liefern soll. Die gewonnenen Daten aus den realen und virtuellen Untersuchungen fließen anschließend in ein Prognosemodell ein: Dieses soll vorhersagen, wie verschiedene Faktoren (die Art des Reifens, die Belastung, das Fahrzeug oder die Fahrweise) den Reifenabrieb beeinflussen. Um die Ergebnisse des Projekts für die Öffentlichkeit zugänglich zu machen, wird das Konsortium die Methode in Publikationen vorstellen und die gewonnenen Daten auf einer frei zugänglichen Plattform bereitstellen.
 

Weitere Informationen
Karlsruher Institut für Technologie
D-76131 Karlsruhe
www.kit.edu