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Gerade erst hatten wir alle Reifen aus unserem großen Reifenvergleichstest sauber im Eck verstaut, da kam eine Einladung aus dem Hause Specialized – ob wir nicht Lust hätten, nach Lage zur S-Works Tire Factory zu kommen. Wie bitte? Kamen die Reifen aus unserem Vergleichstest nicht aus Vietnam? Also schnell nochmal die Specialized Reifen aus dem Test herausgesucht, da bestätigt sich unsere Vermutung: „VIETNAM“ erhebt sich unmissverständlich aus dem schwarzen Gummi an der Seitenwand. Wie passt da eine Specialized Reifenproduktionsstätte mitten in Nordrhein-Westfalen dazu?
Die Antwort scheint im ersten Moment ziemlich simpel: Ob DH-World-Cup oder Tour de France – die Specialized Profiteams erhalten alle ihre Reifen direkt aus Lage. Aber hat Specialized ernsthaft eine komplette Reifenproduktion nur für die Ansprüche ihrer Teamfahrer aus dem Boden gestampft? Nicht ganz. Wie wir bei unserem Besuch erfahren durften, ist der Standort weit mehr als nur eine Manufaktur für die Sonderwünsche der Profis – aber lest selbst.
Die Specialized S-Works Tire Factory in Lage
In einem unscheinbaren Gebäude, mitten in einem Industriegebiet der Kleinstadt Lage, verbirgt sich die S-Works Tire Factory. Wer ein eigenes Gebäude mit riesigem Specialized oder S-Works Schriftzug als Aushängeschild erwartet, der wird enttäuscht. Nur äußerst dezent hat sich die Marke aus Morgan Hill hier mit ihrer Tochtergesellschaft Specialized International GmbH in einem Gewerbepark niedergelassen. Schnell wird klar: Was sich hier abspielt, ist nicht für die Außenwelt bestimmt.
Schon seit etwa 10 Jahren ist Specialized in diesem Gebäude, wenn auch anfangs noch auf deutlich kleinerer Fläche. Von einer Reifenproduktionsstätte war man damals noch weit entfernt. Mit einem Testlabor für fertige Reifen wurde jedoch von Beginn an wichtige Forschungs- und Entwicklungsarbeit betrieben. Offiziell wird der Standort von Google immer noch als „Entwurfsbüro“ geführt. Doch das wird dem, was wir zu Gesicht bekamen, längst nicht mehr gerecht: Vor etwa drei Jahren begann der Umbau in eine vollwertige Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, die nicht nur fertige Reifen prüft, sondern auch die gesamte Materialforschung und -Entwicklung beinhaltet.
Doch auch da war noch nicht Schluss: Vor einem halben Jahr wurde der umfangreiche Maschinenpark fertiggestellt. Seitdem bietet der Standort in Lage alles, was eine Reifenfertigung erfordert – die S-Works Tire Factory war geboren. Mit einer Produktionskapazität zwischen 5.000 und 10.000 Reifen pro Jahr ist die S-Works Tire Factory in Lage aber keineswegs als zusätzlicher Produktionsstandort zu verstehen. Durch die Fertigungsanlagen lässt sich jedoch der wichtige Herstellungsprozess als solches weiterentwickeln. Sonderanfertigungen für die Profiteams sind eher ein nettes Nebenprodukt.
Tagtäglich arbeitet in Lage ein kleines internationales Team am „schwarzen Gold“. Viele der Experten kommen ursprünglich aus der Autoreifen-Branche, wie zum Beispiel von Continental oder Bridgestone.
Warum eine eigene Fabrik in Deutschland?
Der Entwicklungsprozess von Reifen ist ein Trial-and-Error-Szenario, bei dem man nur mit ständigen, kleinen Anpassungen zum Ziel kommt. Eine eigens kontrollierte Fertigungsanlage ist hierfür essenziell. Das Problem: Große Hersteller haben ihre eigenen Produktionsstätten, die sie für solch experimentelle Zwecke nutzen können. Specialized hat diese Möglichkeit als verhältnismäßig kleiner Reifenhersteller nicht. Neue Materialien oder Verfahrensabläufe spontan in einer Großfabrik in Vietnam zu erproben, gestaltet sich schwierig.
Mit der S-Works Tire Factory in Lage ist Specialized selbst Herr über den Prozess: Schnell, flexibel und mit modernster Technik können sich Entwickler hier losgelöst von der Massenproduktion austoben. Das ermöglicht Rapid Prototyping: Die Reifenentwickler von Specialized können neue Materialien, die sie heute erhalten, unmittelbar in ihre Gummimischungen einarbeiten und deren Effekte direkt anhand physischer Reifen testen und bewerten. Zum anderen ermöglicht die S-Works Tire Factory die schon angesprochenen Sonderanfertigungen für die Profiteams – auch das wäre in einer Massenproduktion undenkbar.
Dabei haben die Entwickler den nötigen Spielraum für Reifen mit ganz spezifischen Eigenschaften: Während sie bei Serienreifen immer das Thema Haltbarkeit berücksichtigen müssen, kann bei Spezialanfertigungen für den Renneinsatz ohne Rücksicht auf Verschleiß zugunsten maximaler Performance-Eigenschaften optimiert werden. Dass ein solcher Reifen nach einem Renneinsatz abgenutzt ist, wird dabei gerne in Kauf genommen. Wenn Loic Bruni für eine bestimmte Strecke und Wetterbedingungen optimierte Reifen braucht, erhält er seine Pneus selbstverständlich direkt aus Lage.
Für den perfekten Reifen braucht es in erster Linie jede Menge chemisches Wissen und intensive Materialforschung. Dahinter steckt eine riesige Branche, deren wichtigste Messen – wie könnte es anders sein – in Deutschland stattfinden. Die Wahl auf den Standort fiel daher nicht nur wegen der hohen Standards, sondern vor allem wegen des engen Austauschs mit der Rohstoff- und Zuliefererbranche. Neu entwickelte Rohstoffe gelangen ohne große Umwege in Form von Samples in die S-Works Tire Factory, wo sie schnell eingearbeitet und anschließend bewertet werden können – ein entscheidender Prozess auf der Suche nach der perfekten Gummimischung.
Was macht eigentlich eine gute Gummimischung aus? Die Herausforderungen in der Specialized S-Works Tire Factory
Der perfekte Reifen: maximaler Grip, ausgewogene Dämpfung, größtmöglicher Pannenschutz und das alles bei niedrigem Rollwiderstand und Gewicht. Klingt zu schön, um wahr zu sein, oder? Leider existiert ein solcher Traum-Reifen in dieser Form nicht. Die Reifenentwicklung ist und bleibt ein Balanceakt, bei dem ein äußerst anspruchsvoller Zielkonflikt mit immer besseren Kompromissen gelöst werden will. Die Aufgabe ist nicht leicht: Schließlich gilt es, die Eigenschaften Grip, Dämpfung, Pannenschutz, Gewicht, Rollwiderstand und Haltbarkeit in bestmöglicher Weise unter einen Hut zu bringen. Welche Eigenschaft im Hauptfokus steht, wird vor allem durch den vorgegebenen Einsatzbereich des Reifens bestimmt. Doch selbst DH-Worldcup-Athleten profitieren davon, wenn ein Reifen schneller rollt. Die Suche nach immer besseren Kompromissen ist demnach gefragter denn je.
Grip, Dämpfungseigenschaften, Rollwiderstand und Haltbarkeit werden im Wesentlichen vom Polymer bestimmt, also dem, was im Sprachgebrauch als Gummimischung der Lauffläche gemeint ist. Genau an diesem forscht man hier in Lage intensiv. Dabei geht es nicht einfach nur darum, die Gummihärte hoch- oder runterzudrehen, um den Reifen damit schneller oder eben griffiger zu machen. Die Suche nach dem besten Kompromiss ist wesentlich komplexer. Specialized selbst beschreibt die Herausforderung wie folgt: Eine gute Gummimischung muss weich genug sein, um sich um Bodenunebenheiten zu schmiegen, aber gleichzeitig fest genug, um zuverlässigen Grip zu bieten. Dabei muss die Dämpfung in einem gewissen Maß vorhanden sein, um elastische Rückstellungen so zu kontrollieren, dass der Reifen lange genug Bodenkontakt hält.
Doch gerade Grip und Rollwiderstand sind Eigenschaften, die sehr gegensätzlich zueinander agieren. Während ein Compound für Haftung bzw. Grip viel Energie aufnehmen können muss, ist für einen geringen Rollwiderstand wenig Energieverlust erstrebenswert.
Test it! Wie die Specialized S-Works Tire Factory neue Gummimischungen erprobt
Wie findet man einen Compound, der den besten Kompromiss aus Rolleigenschaften und Grip bietet? Und wie können diese beiden Faktoren schon vor dem Herstellungsprozess ermittelt werden? Eine Antwortet nennt sich Rheometer. Damit lassen sich die Verformungseigenschaften viskoelastischer Materialien untersuchen. Bei Reifen sind hierbei zwei Situationen besonders wichtig: langsame, niederfrequente Deformationen, die beim Abrollen der Reifen auftreten und ausschlaggebend für den Rollwiderstand sind, aber ebenso schnelle, hochfrequente Schwingungen bzw. Deformationen, wie sie bei Reibung über Unebenheiten auftreten. Letztere Verformungseigenschaft ist entscheidend für die Haftung bzw. den Grip.
Weil es in Labortests jedoch extrem schwer ist, mechanisch über einen breiten Frequenzbereich realistische Belastungen zu erzeugen, bedient man sich beim Rheometer eines genialen Tricks: Mithilfe von Temperaturregulierungen können unterschiedliche mechanische Frequenzbänder simuliert werden. Für alle Nerds da draußen, die es genau wissen wollen: Das Ganze basiert auf einem physikalischen Prinzip namens „Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip“. Die Temperatur wird stellvertretend für unterschiedliche Frequenzbänder eingesetzt und liefert damit Erkenntnisse darüber, wie eine Gummimischung sich unter hohen oder niedrigen Frequenzbelastungen verhält. Das ermöglicht eine schnelle Aussage über die Eigenschaften einer Gummimischung, sowohl hinsichtlich Rollwiderstand als auch zur Haftung bzw. dem Grip.
Neben Grip und Rollwiderstand sind besonders die Dämpfungseigenschaften entscheidend für ein gutes Fahrgefühl. Um diese Eigenschaft nicht nur subjektiv auf dem Trail, sondern objektiv mit konkreten Messdaten zu ermitteln, wurde uns ein weiteres Messgerät vorgestellt. Das an eine Nähmaschine erinnernde Gerät misst die sogenannte „Rückprallelastizität“. Dabei wird ein Hammer über ein Pendel auf eine Probe der zu untersuchenden Gummimischung fallen gelassen. Durch die Elastizitätseigenschaften der Probe prallt der Hammer anschließend wieder ab. Bei der Messung wird dann das Verhältnis zwischen der Aufprallenergie und der Rückprallenergie in Prozent gemessen. Ermitteln lässt sich das durch den Pendelausschlag: Je höher der Hammer nach dem Aufprall zurückschlägt, desto elastischer ist das Material und desto mehr Rückprallenergie entsteht.
Eine wichtige Erkenntnis für uns: Ein Reifen mit einer Gummimischung von geringer Shore A-Härte erzeugt nicht automatisch bessere Dämpfungseigenschaften! Da die Dämpfung bzw. der Rebound der Gummimischung entscheidend für den Grip mitverantwortlich ist, bietet eine weichere Gummimischung damit auch nicht automatisch mehr Grip als eine härtere Gummimischung! Specialized hat dafür ein Beispiel mit zwei Gummimischungs-Blöcken mit Härten von 50 und 54 nach Shore A vorbereitet. Trotz ähnlicher Härte ergibt sich ein ganz anderes Ergebnis beim Rückprallelastizitäts-Test. Während der Compound mit Härte 50 eine Rückprallelastizität von 60 % aufweist, mündet beim anderen Compound mit Härte 54 nur 13 % der Aufprallenergie in Rückprallenergie!
Weichere Gummimischung ≠ höhere Dämpfung!
Der Zugversuch ist ein weiterer wichtiger Test, mit dem Haltbarkeit und strukturelle Stabilität einer Gummimischung bewertet werden. Denn ein Reifen wird auf dem Trail ständig verformt, gedehnt und gestaucht. Besonders Lauffläche und Seitenstollen müssen flexibel genug sein, um sich an den Untergrund anzupassen, aber gleichzeitig unter hoher Belastung auch fest und stabil genug bleiben, um ein präzises Handling zu ermöglichen und langfristig die Haltbarkeit zu gewährleisten. Schließlich mag niemand abgerissene Stollen!
Nicht nur die Gummimischung in ihrer Entstehungsphase wird geprüft – auch die fertigen Reifen müssen sich hier in Lage intensiven Testprozeduren unterziehen. In der S-Works Tire Factory werden dazu sowohl Dauerlaufversuche als auch Rollwiderstandsmessungen durchgeführt.
Ein gutes Rezept erzeugt noch lange keinen guten Reifen! Der Herstellungsprozess in der Specialized S-Works Tire Factory im Detail
Oftmals wird unterschätzt, wie stark die Reifenherstellung von handwerklicher Arbeit geprägt ist. Auch wenn sich unzählige Maschinen in der S-Works Tire Factory befinden: Ohne Menschenhand rollt hier kein Reifen vom Band. Das durften wir hier in Lage nicht nur mit eigenen Augen sehen, sondern auch aktiv in die Praxis umsetzen. Unter kompetenter Anleitung bekamen wir die einmalige Möglichkeit, unseren eigenen Reifen herzustellen. Keine unwichtige Aufgabe, schließlich ist die finale Qualität eines Reifens auch stark vom Herstellungsprozess abhängig.
Für die Herstellung der Laufflächeneinheit braucht es diverse Rohstoffe. Dabei kommt zu einem großen Anteil Naturkautschuk zum Einsatz: Er besitzt „von Haus aus“ gute Eigenschaften hinsichtlich Dämpfung, Dehnbarkeit und Reißfestigkeit. Durch die Beimischung von synthetischem Kautschuk werden Haltbarkeit oder Rollwiderstand weiter optimiert. Etwa 50 % der Mischung besteht aus Kautschuk.
Neben Natur- und Synthesekautschuk enthält eine Laufflächenmischung noch eine ganze Reihe weiterer Zutaten mit wichtigen Aufgaben: Füllstoffe und Öle verbessern nicht nur die Geschmeidigkeit, sondern verstärken auch das Polymer selbst. Prozesshilfen und Alterungsschutzmittel erleichtern die Verarbeitung und bewahren das fertige Produkt vor schädlichen Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung und Ozon – sie verhindern, dass der Reifen spröde wird oder frühzeitig reißt. Zuletzt übernehmen Vulkanisationsmittel eine Schlüsselrolle: Sie vernetzen die Polymerketten beim Erhitzen und machen aus der zähen Rohmasse eine elastische, belastbare Einheit.
Unter Hitzeeinwirkung werden die Komponenten zu einer Einheit vermischt. Heraus kommt eine knapp 150 °C heiße, zähe Masse, die im Anschluss in Form gewalzt und geschnitten wird, um die richtigen Maße für die spätere Lauffläche zu erhalten.
Für die Unterkonstruktion bzw. Karkasse wird Karkassenmaterial benötigt. Es wird bereits als fertig gemischte Einheit, bestehend aus dem mit Gummi beschichteten Karkassengewebe, in Lage angeliefert. Das ist gleichzeitig der einzige Herstellungsvorgang, der extern erfolgt. Der Zuschnitt des Karkassenmaterials geschieht jedoch hier vor Ort, denn dadurch ergibt sich die erste Möglichkeit, die Performance des finalen Reifens mit dem Herstellungsprozess zu beeinflussen.
Üblicherweise wird das Karkassenmaterial so zugeschnitten, dass die Karkassenfäden in einem 45-55°-Winkel verarbeitet werden (Diagonalreifen) – gemeint ist der Winkel bezogen auf die Längsachse des Reifens bzw. zur Mittellinie der Lauffläche. Die Fäden verlaufen also schräg zur Fahrtrichtung und kreuzen sich durch den späteren Faltprozess in mehreren Lagen, was der Karkasse eine hohe Stabilität verleiht. Durch einen anderen Zuschnitt lassen sich jedoch auch problemlos Karkassenlagen mit anderen Fädenwinkeln wie zum Beispiel 30° oder 70-80° erzeugen. Mit solchen Winkelanpassungen lassen sich die Reifeneigenschaften manipulieren, beispielsweise für besseren Rollwiderstand oder bessere Bodenanpassung auf unebenen Terrain.
Nun beginnt der eigentliche Aufbau des Reifens. Zunächst werden die zugeschnittenen Karkassenlagen auf einer drehbaren Konfektionstrommel schrittweise aufgelegt und miteinander verbunden. Anschließend folgen die beiden Wulstkerne aus Aramidfasern – sie sorgen später dafür, dass der Reifen sicher auf der Felge sitzt. Zusätzlich werden sogenannte Apex-Einlagen aus Gummi eingebracht, die dem Reifen mehr Stabilität verleihen und den Durchschlagschutz verbessern.
Im nächsten Schritt werden die Seitenbereiche maschinell beidseitig nach innen gefaltet. Schließlich wird die Lauffläche in der Mitte positioniert und angedrückt. Übrigens: 50 bis 60 % des Reifengewichts kommen nur durch die Lauffläche. Das erklärt auch, warum ein Reifen mit zweilagiger Karkasse nicht doppelt so schwer ist wie einer mit einlagiger Karkassenkonstruktion. Denn der Profilblock wird bei beiden verwendet, nur die Unterkonstruktion bzw. Karkasse unterscheidet sich.
Um Lufteinschlüsse zu verhindern, wird der Reifen noch mit einer Nadelrolle bearbeitet. Nachdem die Hot Patches aufgebracht wurden, ist ein sogenannter „Green Tire“ entstanden. So bezeichnet man den fertigen Reifenrohling, der bereits alle funktionalen Bestandteile enthält, aber noch kein Profil und keine elastischen Eigenschaften besitzt. Dafür fehlt noch der letzte und entscheidende Schritt: die Vulkanisierung.
Unter Druck- und Temperatureinwirkung härtet bei der Vulkanisierung das Gummi aus, das Profil wird durch die vorgegebene Form eingeprägt, und der Reifen erhält seine finalen elastischen Eigenschaften. Der Vulkanisierungsprozess selbst findet in einer spezifischen Form (Mold) statt, die für jedes Reifenmodell (Profil) eigens angefertigt wird.
Das Vulkanisieren trägt dabei laut Specialized Mitarbeitern entscheidend zur Performance bei – Änderungen an diesem Prozess haben große Auswirkungen auf den finalen Reifen. Mit drei Stellschrauben lässt sich das finale Ergebnis durch das Vulkanisieren beeinflussen:
- Temperatur
- Druck
- Zeitdauer
Auch hier gilt wieder: trial and error. Es erfordert unzählige Versuche, bis für jeden Reifen die perfekte „Garzeit“ ermittelt ist.
Fazit zur Specialized S-Works Tire Factory
Geht nicht, gibt’s nicht: Die S-Works Tire Factory in Lage ermöglicht Specialized einen agilen und von der Serienproduktion unabhängigen Entwicklungsprozess, bei dem neue Materialien und Erkenntnisse direkt in physische Prototypen umgesetzt werden können. Geforscht wird dabei nicht nur an der perfekten Gummimischung, sondern auch am ebenso entscheidenden Herstellungsprozess. Davon profitieren langfristig nicht nur die Werksfahrer, sondern auch die Kunden weltweit. Wir sind gespannt darauf, welche Neuheiten aus der Entwicklung made in Germany in Zukunft hervorgehen werden.
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Text: Lars Engmann Fotos: Lars Engmann, Nils Längner
