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01.10.2018

Michelin Long Lasting Performance: Leistung und Sicherheit ein Reifenleben lang

Renommierter Hersteller engagiert sich für EU-weite Reifentests mit gefahrenen Reifen

Michelin setzt bei vielen aktuellen Produkten für Pkw, Nutzfahrzeuge und Motorräder auf die nachhaltige Long Lasting Performance Strategie. Ziel ist es, Reifen zu entwickeln, die im Neuzustand, aber auch bei Erreichen der gesetzlichen Mindestprofiltiefe die an sie gestellten Anforderungen optimal erfüllen. Dieser Ansatz trägt dazu bei, Material-, Ressourceneinsatz und Kosten zu senken, das volle Potenzial des Reifens auszuschöpfen, aber keine Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen. Darüber hinaus werden Umweltauswirkungen1 reduziert, da die Reifen bei der Nutzung bis an die gesetzlich vorgeschriebene Mindestprofilgrenze länger in der Phase des geringen Rollwiderstands genutzt werden können. Hintergrund: Der Rollwiderstand eines Reifens liegt nahe der Verschleißgrenze bei 80 Prozent eines Neureifens, was eine Kraftstoffersparnis von vier Prozent bedeutet.

Seit Jahrzehnten testen Reifen- und Fahrzeughersteller, Testinstitute und Verbraucherorganisationen Reifen. Die Zulassung von Reifen erfolgt nach verbindlich festgelegten UNECE-Zertifizierungstests. Allerdings werden diese Tests immer nur mit Neureifen durchgeführt. Entsprechend zeigen die Ergebnisse lediglich die Leistungsunterschiede bei neuen, noch nicht gelaufenen Reifen, während die Praxis zeigt, dass Reifen ganz andere Eigenschaften aufweisen können, wenn sie eine höhere Laufleistung absolviert haben. Selbst Reifen, die im Neuzustand noch verhältnismäßig gute Performance-Charakteristiken aufweisen, können über den Nutzungszyklus deutliche Unterschiede zeigen. Im automobilen Alltag unterliegen alle Reifen einem nutzungsbedingten Verschleiß, sodass der Durchschnitt aller Pneus nur noch halb so viel Profil aufweist wie im Neuzustand.

Michelin legt den Fokus beim Test gefahrener Reifen auf das Bremsverhalten bei Nässe, da dieses Leistungsmerkmal im Laufe eines Reifenlebens am stärksten nachlässt und damit ausschlaggebend für die Sicherheit über die gesamte Lebensdauer ist. Im Gegensatz dazu verbessern sich viele Eigenschaften sogar mit zunehmender Lebensdauer, wie zum Beispiel die Bremswerte auf trockener Straße. Dieser Umstand verdient besondere Beachtung, da die europäischen Straßen über das Jahr betrachtet im Durchschnitt 70 Prozent der Zeit trocken sind.2 Ebenso gehen der Rollwiderstand und damit der Kraftstoffbedarf zurück.

Reifenhersteller können ganz bewusst entscheiden und steuern, wie sich ein Reifen mit zunehmender Laufleistung verhalten soll. Michelin hat sich verpflichtet, Reifen zu produzieren, die vom Neuzustand bis zum gesetzlich erlaubten Mindestprofil überzeugen.

Deswegen wendet sich Michelin an Prüfinstitute und Verbraucherorganisationen, um bei Reifentests auch Produkte einzubeziehen, die bis auf das gesetzlich vorgegebene Minimum abgefahren sind. Darüber hinaus fordert Michelin zulassungsrelevante Grenzwerte für die Leistung und Sicherheit von gefahrenen Reifen.

Bewusste Entscheidung in der Reifenentwicklung
Reifenhersteller entscheiden bei der Entwicklung, wie sich der Pneu im Neuzustand und über die gesamte Lebensdauer verhält. Die wichtigste technische Herausforderung besteht darin, einen Reifen zu entwickeln, der bis zur gesetzlich vorgeschriebenen Mindestprofiltiefe bei Nässe noch die Anforderungen an die Sicherheit erfüllt. Die heute in Europa geltende Gesetzeslage schreibt bisher lediglich Tests von Neureifen vor. Deshalb konzentrieren sich einige Hersteller ausschließlich auf eine hohe Performance im Neuzustand statt über die gesamte Lebensdauer hinweg.

Es gibt in der Reifenentwicklung drei große Hebel, um Sicherheit und Performance eines Reifens vorwärtszubringen: die Gummimischung, das Profil und die Form der Reifenaufstandsfläche.

Gummimischung: Die natürlichen und synthetischen chemischen Bestandteile und Zusätze spielen eine entscheidende Rolle, um eine Gummimischung zu erzielen, die Grip unter allen Bedingungen verspricht.
Profildesign: Ein komplexes System aus Profilrillen und -blöcken entscheidet über den Kontakt zur Straße. Die Rillen sorgen dafür, dass das Wasser aus der Aufstandsfläche gezielt abgeleitet wird. Die Kanten der Lamellen durchschneiden den Wasserfilm und ermöglichen so einen direkten Kontakt des Gummis mit der Straßenoberfläche.
Reifenaufstandsfläche: Auf nasser Straße beeinflusst die Form der Aufstandsfläche und insbesondere die Form der „Führungskante“ dieser Fläche, wie das Wasser von der Aufstandsfläche weggeleitet wird. Eine runde Aufstandsfläche leitet das Wasser zu den Seiten und über die Außenkanten der Aufstandsfläche weg, während eine eher eckige Gestaltung der Aufstandsfläche das Wasser nach vorn leitet und einen sogenannten „Bugwelleneffekt“ verursacht. Außerdem sorgt der Unterbau des Reifens (Karkasse) für eine gleichmäßige Druck- und Lastverteilung über die gesamte Aufstandsfläche. Effekt: Das Profil bleibt über die Lebensdauer des Reifens bis hin zur Mindestprofiltiefe von 1,6 Millimetern nahezu vollständig erhalten, da sich der Reifen gleichmäßig abfährt.

Die Hersteller können anhand dieser grundlegenden Regeln einen Reifen gestalten, der bis zur Mindestprofiltiefe konstant alle Anforderungen erfüllt.

Die Entwicklungsstrategie von Michelin
Michelin investiert jährlich mehr als 600 Millionen Euro in Forschung und Entwicklung und beschäftigt 6.000 Personen, um neue Mischungen und Technologien zu entwickeln, mit deren Hilfe sich Lebensdauer und Sicherheit eines Reifens verbessern lassen. Ein paar Beispiele für solche innovativen Entwicklungen sind:

    Gummimischung: Ein gutes Beispiel ist der 2012 erstmals in Le Mans von Michelin vorgestellte Hybrid Slick-Rennreifen, der selbst ohne Profilrillen oder Wasserabläufe einzig dank seiner Mischung eine sehr gute Performance bei feuchter bis nasser Straße bietet. 
    Profil: Die Herstellung von Reifen mit Profilrillen, die sich zum Profilgrund hin verbreitern, oder Regentropfenlamellen ermöglichen eine nahezu gleichbleibende Wasserabführung über die gesamte Nutzungsphase des Reifens. Dabei ist es wichtig, dass Reifenbreite und Profilbereich über den Lebenszyklus hinweg gleich bleiben, wie beispielsweise beim MICHELIN Primacy 4.

Innovativer Formenbau dank 3-D-Metalldruck
Michelin verfügt über wegweisende Technologien, um auch die komplexesten Profile zu gestalten. So hat der Reifenhersteller gemeinsam mit dem weltweit erfolgreichsten 3-D-Metalldruck-Unternehmen Fives ein Joint Venture namens AddUp gegründet. Ziel: Integration dieses Hightech-Verfahrens in die Produktion. Der 3-D-Druck kam bislang meist nur für den Prototypen- und Modellbau zum Einsatz. Michelin hingegen hat die sogenannte „additive Fertigung“ dreidimensionaler Werkstücke bereits als Industriestandard in seinen Produktionsprozessen etabliert. Der schichtweise Aufbau per selektivem Laserschweißen ist schon heute fester Bestandteil bei der Entwicklung der hochkomplexen Reifenkochformen für die Vulkanisation. Das Verfahren ermöglicht es, filigrane Formen zu entwerfen, die mit herkömmlichen Produktionsverfahren der Metallumformung nicht darstellbar sind. Das Ergebnis: Michelin kann heute standardisiert Kochformen für Reifenprofile produzieren, die höchste Anforderungen an Grip, Bremseigenschaften und Laufleistung erfüllen. Ein Beispiel sind die tropfenförmigen Lamellen, die sich mit abnehmender Profiltiefe verbreitern und bis in den Profilgrund reichen. Dadurch bleibt die Anzahl der Gripkanten bis zum Erreichen der Verschleißgrenze annähernd konstant. Durch die Form der Einschnitte bleibt außerdem ein Großteil der „Wasseraufnahmefähigkeit“ des Profils über die gesamte Lebensdauer erhalten.

Dank hoher Investitionen in die Reifenentwicklung erreichen MICHELIN Reifen nahe der gesetzlich vorgeschriebenen Verschleißgrenze eine bessere Performance als viele marktübliche Reifen im Neuzustand.

Nassbremsen: neue und gefahrene Reifen im Vergleich
Mit zunehmender Laufleistung verbessern sich bei Reifen wichtige Eigenschaften. So verkürzen sich die Bremswege auf trockener Straße, gleichzeitig lässt der Rollwiderstand nach, womit auch der Kraftstoffverbrauch sinkt. Im Gegenzug werden die Bremswege bei Nässe länger, ein wichtiger Sicherheitsaspekt, auf den sich Michelin konzentriert.

Grundsätzlich weist ein gefahrener Reifen bei Nässe längere Bremswege auf als ein Neureifen, die Bremsperformance bei Nässe sinkt. Allerdings ist Michelin überzeugt, dass nicht die Profiltiefe allein dafür entscheidend ist, sondern dass der gesamte Reifenaufbau für die Nassbremswege entscheidend ist. Um zu demonstrieren, dass es sich hier um eine bewusste Entscheidung der Reifenhersteller handelt, hat Michelin einen standardisierten Bremstest mit einem Premium-Reifen mit Mindestprofiltiefe gegen einen Neureifen einer anderen Marke durchgeführt. Der gefahrene Reifen erzielte einen um 3,4 Meter kürzeren Bremsweg als der Wettbewerbsreifen3. Im Neuzustand unterschieden sich beide Reifen deutlich voneinander: Der Premium-Reifen erzielte die Nasshaftungsklasse A, während der Wettbewerbsreifen eine C-Klassifizierung erhalten hatte.

Für mehr Transparenz hat Michelin Tests mit einer Reihe von Wettbewerbsreifen durchgeführt und aufschlussreiche Ergebnisse erzielt. Wie die Grafik (siehe Datei 180904_PLL_MI_PIC_Grafik_Nassbremstest_01.jpg des Bildmaterials der Pressemappe) zeigt, war der Reifen „W“ der Viertbeste im Neuzustand (kürzester Bremsweg auf Nässe), fiel aber im gefahrenen Zustand auf Platz 10 von 13. Im Gegensatz dazu lag Reifen „D“ im Neuzustand nur auf Platz 10, erreichte aber gegen Ende seines Lebenszyklus den zweiten Rang beim kürzesten Nassbremsweg. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein Reifen mit guter Performance im Neuzustand nicht automatisch gegen Ende der Lebensdauer ein hohes Niveau halten muss.

Ein gefahrener Reifen haftet besser als ein neuer – außer auf Nässe. Zudem sind manche gefahrenen Reifen immer noch besser als andere im Neuzustand.

Wissenswertes über Nassbremstests
Die ETRTO (Europäische Reifen- und Felgen-Sachverständigenorganisation) hat den branchenweit anerkannten Reifentest in der Reifenprüfnorm R117 definiert. Er bildet die Grundlage für die Reifenzertifizierungstests und prüft, ob die europäischen Mindestanforderungen erfüllt werden. Darüber hinaus kommt er bei der UNECE (Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen) zur Anwendung, deren Regelungen auch für die zentralasiatischen Republiken, Kanada, Israel und die USA gelten. Der Test R117 ist normiert und weist präzise Vorgaben auf:

Der R117-Test misst den Nassbremsweg von 80 auf 20 km/h auf einer „standardisierten Fahrbahnoberfläche“ bei einem Wasserfilm von einem Millimeter. Er umfasst sehr genau definierte Kriterien wie Reibkoeffizient der Fahrbahnoberfläche, Umgebungstemperatur etc.

Die Grundspezifikationen (Anhang A R117) für den Nassbremstest von Sommerreifen schreiben zusammengefasst folgende Bedingungen vor:

    80 km/h auf 20 km/h Verzögerung G
    Wasserfilm: 1,0 mm +/- 0,5 mm
    genormte Rautiefe der Fahrbahnoberfläche
    Temperatur bewässerte Oberfläche:  20° C, als Mittel zwischen 5°C und 35°C

Während sich dieser in der Reifenindustrie fest etablierte Test bisher nur auf Reifen im Neuzustand bezieht, setzt sich Michelin dafür ein, die R117-Prüfung auch für gefahrene Reifen anzuwenden, um so eine Untergrenze für die Leistungsfähigkeit von gefahrenen Reifen zu definieren. Damit wird die Verkehrssicherheit über die gesamte Nutzungsdauer erhöht.

Ein-Millimeter-Wasserfilm: ausreichend oder nicht?

Der Nässebremstest R117 ist heute Branchenstandard und findet wie die Michelin Tests gebrauchter Reifen bei einer Wasserfilmhöhe von einem Millimeter statt. Diese Höhe – der Bruchteil eines Zentimeters – scheint auf den ersten Blick nicht repräsentativ. Tatsächlich finden wir einen Wasserfilm von einem Millimeter nur nach starkem Niederschlag mit einer Intensität von 100 Litern pro Quadratmeter in der Stunde vor. Diese Art von Regenfall ist typisch für einen heftigen Wolkenbruch von circa 10 bis 15 Minuten Dauer. Solche Regenmengen entstehen nur bei sehr schweren Regenfällen, die extreme Ausnahmen darstellen. Sie kommen nur im Zuge sehr seltener Wetterereignisse vor, bei denen die Wetterbehörden Rekordregenfälle verzeichnet haben (zum Beispiel bei Zyklonen).

Ob eine Straße nass oder feucht ist, wird auch durch die Rauheit des Belags beeinflusst. Wenn die Wassermenge nicht groß genug ist, um die Unebenheiten aufzufüllen, gilt die Straße als feucht. Wenn das Wasser hingegen alle Unebenheiten ausfüllt und sich ein durchgehender Wasserfilm ergibt, gilt die Fahrbahnoberfläche als nass.

Ein Millimeter stehendes Wasser auf einer Straße ist das Ergebnis starken Regenfalls und kommt mit weniger als einem Prozent der Zeit in Deutschland extrem selten vor4. Ein Nassbremstest bei dieser Wasserhöhe soll die Reifenperformance bei diesen extremen Bedingungen prüfen.

Relevanz der Tests bei Aquaplaning

Das Phänomen Aquaplaning ist zum Beispiel beim Wasserski bekannt. Oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit gleitet der Ski über das Wasser, unterhalb dieser Geschwindigkeit ist nicht genug Auftrieb vorhanden und der Wasserskifahrer sinkt ein.

Wenn ein Auto sehr schnell auf nasser Fahrbahnoberfläche unterwegs ist, ergibt sich eine ähnliche Auftriebskraft, die nach und nach die Kontaktfläche des Reifens zur Straße verringert. Dieser allmähliche Aquaplaning-Prozess reduziert den Grip des Reifens. Oft wird Aquaplaning allerdings als ein plötzlich auftretender Zustand empfunden, entweder gleitet ein Fahrzeug oder nicht. Tatsächlich kommt es jedoch schleichend zum Aquaplaning, die Aufstandsfläche reduziert sich von 100 Prozent Kontakt/Grip nach und nach auf 0 Prozent, der Reifen schwimmt auf. Es besteht eine beständige Gegenwirkung zwischen Grip/Traktion und den Auftriebskräften bei Aquaplaning.

Dabei beeinflussen in erster Linie zwei Faktoren das Aquaplaning und erzeugen ein Aufschwimmen der Reifen: die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Höhe des stehenden Wassers auf der Straße. Darüber hinaus ist das Profil entscheidend bei der Ableitung des Wassers von der Reifenaufstandsfläche. Auch die Fahrbahnbeschaffenheit beeinflusst den Aquaplaning-Prozess.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Hauptszenarien:

    Feuchte Fahrbahnoberfläche (siehe Definition oben) – bei keiner Geschwindigkeit besteht ein Aquaplaningrisiko.
    Bei starken Regenfällen mit mehreren Millimeter tiefen Pfützen ist das Aquaplaningrisiko hoch. Allerdings nur bei hohen Geschwindigkeiten. Die meisten Fahrer passen ihr Tempo den Gegebenheiten an

Bei Michelin Tests unter R117-Bedingungen haben Bremsversuche auf nasser Straße bei einem Millimeter Wassertiefe teilweise zu Aquaplaning geführt. Dies kann zu Beginn der Bremsphase auftreten, während der Grip bei zunehmend langsamerer Geschwindigkeit immer größer wird. Doch trotz Aquaplaning im Test kam es nicht zum Totalverlust der Traktion.

Aquaplaning entsteht nicht abrupt. Es ist ein progressiv und dynamisch auftretendes Phänomen. Nassbremstests reproduzieren sehr seltene Bedingungen; Versuche mit teilweise oder ganz bis ans Limit abgefahrenen Reifen haben punktuell zu Aquaplaning geführt.

Wie gefahrene Reifen wirklich reagieren
 
Es gibt große Unterschiede bei der Performance neuer Reifen, und diese werden stärker, wenn der Reifen ganz oder teilweise abgefahren ist. Deshalb fordert Michelin Testinstitute und Verbraucherorganisationen auf, Reifen mit der gesetzlich vorgeschriebenen Mindestprofiltiefe zu testen.
Wie ein Reifen sich über den gesamten Lebenszyklus verhält, entscheidet der Hersteller maßgeblich bei der Entwicklung.
Auf nasser Straße können nachhaltig konzipierte Reifen mit Mindestprofiltiefe bessere Ergebnisse erzielen als einige neue Produkte.
Ein abgefahrener Reifen bietet mehr Grip als ein neuer, außer auf nasser Fahrbahnoberfläche. Das Bremsverhalten auf trockener Straße verbessert sich mit zunehmender Laufleistung, die Bremswege werden kürzer. Ebenso verringern sich der Rollwiderstand und der dadurch notwendige Kraftstoffbedarf.
Das Bremsverhalten bei Nässe ist das Hauptsicherheitsmerkmal, das sich mit zunehmender Laufleistung verschlechtert, daher sollte diese Situation getestet werden.
Sicherheit und die Länge der Bremswege sind das Ergebnis der gesamten Reifenperformance, nicht allein der Profiltiefe. Die Entscheidung, lebenslang sichere Reifen zu entwickeln, liegt beim Reifenhersteller. Deshalb fordert Michelin das Testen von gefahrenen Reifen.
Es gibt einen etablierten Test für das Bremsverhalten neuer Reifen bei Nässe und eine Mindestanforderung für deren Performance. Michelin setzt sich dafür ein, denselben R117-Test auf gefahrene Reifen anzuwenden.
Der R117-Test ermittelt das Bremsverhalten bei Nässe unter selten auftretenden, aber realistischen Bedingungen. Bei Tests von Reifen nahe der Verschleißgrenze haben sich bestimmte Grip- und Aquaplaning-Mechanismen gezeigt.
Michelin fordert Testinstitute und Verbraucherorganisationen auf, Reifen nahe der Verschleißgrenze im R117-Test zu prüfen und eine Mindestanforderung für die Performance gefahrener Reifen zu definieren.

1 Laut internen Michelin Tests im Technologiezentrum Ladoux, Frankreich, werden durch den verfrühten Reifenwechsel vor Erreichen der gesetzlich vorgeschriebenen Profiltiefe von 1,6 Millimetern pro Jahr 6,6 Millionen Tonnen CO2 mehr als notwendig freigesetzt (Technikdokumentation vom 27.09.2016 zu „Rohstoffen, Kraftstoffbedarf und CO2-Emissionen durch den verfrühten Austausch von Pkw-Reifen“).
2 https://www.currentresults.com/Weather/Europe/Cities/precipitation-annual-average.php
3 Der Test fand im Mai 2018 auf dem „ATP Automotive Testing“ Gelände in Papenburg, Deutschland im Beisein unabhängiger Beobachter statt, die die ordnungsgemäße Durchführung des Testablaufs bestätigt haben. Getestet wurden der MICHELIN Pilot Sport 4 in der Dimension 205/55 R16 91 W und der Avon ZT5 205/55R16 91 H, nach R117 Standardnassbremstest (80 -20 km/h)
4 DWD (Deutscher Wetterdienst): Wetteraufzeichnungen über einen Zeitraum von 278 Tagen in 2017/2018 durch 66 Wetterstationen.  https://opendata.dwd.de/weather/weather_reports/road_weather_stations/

Fotos: Michelin
Über Michelin (www.michelin.de)



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