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"Real time measurement of wear and damage in tyres to reduce accidents and enable the ""tyre as a service"" model"

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Intelligente Reifen erkennen eigene Straßentauglichkeit und ergänzen autonome Fahrzeuge um eine neue Dimension

Abgefahrene Reifenlaufflächen und Reifenversagen spielen eine wichtige Rolle bei Unfällen im Straßenverkehr, insbesondere bei schlechten Witterungsverhältnissen. Die aktuellen Methoden zur Prüfung der Straßentauglichkeit von Reifen sind mit Nachteilen verbunden. Ein EU-unterstütztes Projekt hat diese durch einen völlig neuen Ansatz überwunden, bei dem der Reifen selbst in einen zuverlässigen Sensor verwandelt wird.

Verkehr und Mobilität

Es gibt verschiedene Studien, welche die Bedeutung von abgefahrenen oder versagenden Reifen bei Unfällen belegen. Das Fazit lautet, dass wir die Anzahl an Unfällen, von denen ein erheblicher Anteil auf verschneiten oder nassen Fahrbahnen passiert, um 28,5 % senken könnten, wenn die Anzahl untauglicher Reifen reduziert würde. Seit 2014 sind Reifendrucküberwachungssysteme verpflichtend, doch diese messen lediglich den Druck und die Temperatur der Reifen. Die Reifenindustrie strebt eine Echtzeit-Überwachung des Verschleißstatus an, die in neue, intelligente Reifen integriert ist, um eine präventive Instandhaltung zu gewährleisten. Da der flächendeckende Einsatz autonomer Fahrzeuge näher rückt, ist es erforderlich, einen gleichermaßen fortschrittlichen Ansatz für die verwendeten Reifen anzuwenden. Der SMART Tyre, der von Wriggle Solutions, einem Spin-off-Unternehmen der Hochschule Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa, patentiert wurde, kann die Belastung, den Verschleiß und die Abnutzung von Reifen in Echtzeit messen. Arash Gholamzadeh Nasrabadi, Geschäftsführer von Wriggle Solutions, sagt hierzu: „Effektive Lösungen waren schwierig zu implementieren, vor allem da sie von der Anwendung interner Sensoren oder Kameras abhingen. Diese zeigten eine Reihe von Nachteilen, da sie teuer und nicht zuverlässig oder robust genug waren.“ Die Innovation von Smart-tyre bestand darin, den Reifen selbst als Sensor zu nutzen. Das System von Wriggle kann die elektrische Reaktion der Reifenmischung direkt analysieren, da diese aufgrund des Fertigungsmaterials der Reifen von Natur aus leitfähig ist. „Dies ermöglicht es, die elektrischen Signale, die durch den Reifen strömen, über einen Mikrocontroller zu analysieren, der die Daten zur genauen Messung der Radlauffläche nutzt“, merkt Nasrabadi an. Das System besteht aus zwei Modulen: M1 und M2. Das erste Modul, das Reifenverformungen detektiert, basiert auf der Überwachung von Reifenschwingungen durch die Anwendung von Trägheitsmesseinheiten. Das Modul hat einen Sensor, der an der Achse, in der Nähe des Reifens angebracht ist, und einen weiteren Sensor, der an der weit vom Reifen entfernten Achse angebracht ist, um durch Subtraktion der erzeugten Fahrzeugschwingungen eine Differenzmessung auszuführen. Das Modul kann direkt über die Fahrzeugbatterie betrieben und über Kabel mit der Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden werden, sodass die Ergebnisse auf dem Armaturenbrett des Fahrers angezeigt werden. Der Sensor M2 überwacht die Profiltiefe durch Messung der elektrischen Reaktion des Reifens an sich, welche infolge der Materialmenge, aus welcher die Reifenlauffläche besteht, variiert. Dies wiederum ermöglicht eine Abschätzung der Profiltiefe. Zur Durchführung der Messung muss das Modul direkt mit dem Reifen verbunden sein, der als bewegliches Teil (z. B. die Felge oder der Reifen selbst) eine drahtlose Stromversorgung (z. B. eine Batterie oder per Induktion) und die Verwendung einer drahtlosen Kommunikationsinfrastruktur voraussetzt. Nasrabadi erklärt dazu: „Der Reifen muss bereits (wie bei LKWs) leitfähig sein oder unter Verwendung von extrinsisch leitfähigen Polymeren leitfähig gemacht werden, indem die Gummimischung mit Ruß, Kohlenstoffnanoröhren oder Graphen dotiert wird, die bereits im Reifenherstellungssektor Verwendung finden. Daher ist die Zusammenarbeit mit Reifenherstellern von entscheidender Bedeutung.“ Wriggle Solutions entwickelte mehrere mit minimalem Aufwand realisierte Produkte, um die Hypothese hinter dem Patent zu prüfen und die Ergebnisse waren überaus positiv. Durch einen iterativen Ansatz wurde ein voll funktionsfähiger Prototyp erreicht. „Ungeachtet der Komplexität des Sektors und der Tatsache, dass die sichere Aufnahme der Innovation schwierig ist, waren wir davon überzeugt, dass unser Patent positive Auswirkungen auf das Leben der Menschen haben und sowohl Altgummireifen reduzieren als auch den Kraftstoffverbrauch senken könnte“, sagt Nasrabadi. Wriggle Solutions sucht jetzt nach potenziellen Partnern, die an der Industrialisierung der Smart-tyre-Technologie mitwirken möchten, welche bereits durch einen Prototyp validiert wurde.

Schlüsselbegriffe

Smart-tyre, Reifendrucküberwachungssysteme, Wriggle Solutions, Reifenverformungen, Reifenlauffläche, Unfälle im Straßenverkehr

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6 September 2018