Dachdusche für ein angenehmes Raumklima im Automobil.
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Dachdusche für ein angenehmes Raumklima im Automobil.
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Immer mehr Menschen auf engstem Raum –  das gemeinsame Fortbewegen in Ballungsräumen ist auch vor Covid-19 bereits an seine Grenzen gestoßen. Zudem haben viele Menschen in den letzten Monaten ein erhöhtes Schutzbedürfnis entwickelt, sie benutzen wieder häufiger den eigenen Pkw und meiden aus Angst vor Ansteckungen mit dem Virus öffentliche Verkehrsmittel sowie Sharing-Angebote. Damit der Trend hin zu Shared-Mobility eine Wiederbelebung erfährt, braucht es zukunftsweisende Hygienelösungen. Die neuen Gefahren lauern unsichtbar in Fahrzeugen oder Transportmitteln: Hochgefährliche Viren und Bakterien, die sich in der Luft verbreiten und folgenschwere Krankheiten verursachen. Andere Keime verharren unbemerkt auf Oberflächen und warten dort auf ihr nichtsahnendes Opfer. Wie kann es den Mobilitätsanbietern gelingen, ihre Passagiere vor dieser Gefahr bestmöglich zu schützen und sie dabei in ihrer Mobilität nicht zu sehr einzuschränken?

Mobilität der Zukunft trifft auf Viren und Bakterien

Die Entwicklungsingenieure der Dr. Schneider Unternehmensgruppe, Kronach-Neuses, haben über Monate hinweg an dieser Herausforderung gearbeitet. Ergebnis ist eine Vielzahl an Lösungen, mit denen Mobilität – ob individuell oder geteilt – für jeden Menschen gesundheitlich unbedenklich gestaltet werden kann. Pure-Vent-Lösungen und hochwertige, reinigungsfreundliche Oberflächen sorgen zukünftig für eine nahezu keimfreie und sichere Umgebung im Fahrzeug. Die Hygiene im Fahrzeug wurde bei den Ansätzen ganzheitlich betrachtet: Neben der Atemluft können auch sämtliche Oberflächen, die berührt werden, zum potenziellen Austausch von Keimen führen.

Wächter für saubere Luft im Fahrzeuginnenraum

Personal Airguard
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Personal Air Guard
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Wie eine gute Filterung der von außen zugeführten Luft im mobilen Innenraum funktioniert, dürfte allen Fahrzeugherstellern bekannt sein und heutzutage keine Herausforderung mehr darstellen. Doch „in unserem Wirkungsbereich bei Dr. Schneider zielen wir schon heute auf eine Optimierung der Luftgüte hin, die durch Funktionsintegration in Ausströmer, den vorgelagerten Luftführungen sowie durch zusätzliche Module im Fahrzeug erreicht wird“, erklärt Jochen Fiedler, Innovationsmanager bei Dr. Schneider, den strategischen Ansatz.

So hat die Unternehmensgruppe vor etwa zwei Jahren den Personal Air Guard als Teil des Klimakonzepts Pure Vent entwickelt. Er überwacht die Luftgüte im Fahrzeuginnenraum, zeigt die Luftqualität optisch an und reinigt die Luft mit der Kraft dreier Technologien: Eine Kombination von Partikel- und Aktivkohlefiltern sowie einer photokatalytischen Oberfläche.

Seitdem wurde die Technologie des Personal Air Guards kontinuierlich weiterentwickelt:

Die Photokatalysemodule passen sich an die zu erwartende Strömungsgeschwindigkeit der Luft an. Dadurch sind sie druckverlustarm und erzielen einen effizienten Reinigungseffekt im Hinblick auf schädliche VOC (volatile organic compounds) sowie Viren und Bakterien. Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz ist eine keimhemmende Wirkung aller Oberflächen, die zur Luftreinigung verwendet werden. Dies gelingt mit einem abgestimmten Verhältnis von UV-Licht und dem dadurch angeregten Photokatalysator. Nicht nur die DNA des Virus wird damit geschädigt, auch die Schutzhülle wird komplett zerstört. Das Virus wird unschädlich. Das Prinzip ist in ähnlicher Weise auf Bakterien anwendbar. In Zusammenarbeit mit der Wroclaw University of Technology Breslau und der Fachhochschule Coburg wurde die Funktionalität anhand eines Testplans verifiziert.

Bedienung des Personal Airguards.
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Bedienung des Personal Air Guards.
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Der Personal Air Guard ist mit einem Hepa-Filter ausgestattet, der nicht nur die Feinstaubbelastung im Fahrzeug massiv reduziert. Er kann auch Kleinstpartikel (0,1 µm) zurückhalten und Viren derselben Größenordnung abfangen.

Einbausituation des Personal Airguards, der die Luftqualität jedes Sitzplatzes überwacht
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Einbausituation des Personal Air Guards, der die Luftqualität jedes Sitzplatzes überwacht
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Richtig positioniert – zwischen den vorderen und/oder hinteren Insassen des Fahrzeugs – minimiert das Luftüberwachungssytem das Risiko einer Tröpfcheninfektion. Dabei funktioniert er ansatzweise wie ein Staubsauger. Über eine Sogwirkung werden die in die Luft gelangten Tröpfchen buchstäblich eingesaugt, bevor diese beim nächstgelegenen Mitfahrer ankommen.

Die Ingenieure des Automobilzulieferers denken hier noch einen Schritt weiter. Mittels einzelner Luftvorhänge mit Einsaugvorrichtungen könnten die einzelnen Sitzplätze sogar hermetisch voneinander abgeriegelt werden. Auch das Erzeugen eines Mikroklimas rund um den Kopf der einzelnen Insassen liegt da nicht fern. Durch eine gezielte Anordnung der Ausströmer im Fahrzeug wäre dies durchaus denkbar. Das allerdings ist noch Zukunftsmusik, doch bereits heute umsetzbar ist das Konzept einer „Dachdusche“ mit integrierter Filtrationstechnik.

Auf diesen Oberflächen haben Keime keine Chance

Bei Shared Mobility kommt es darauf an, die Insassen nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich besser abzuschirmen. Wechselt ein Fahrzeug häufig seine Nutzer und das in kurzen Zeitabständen, können Reinigung und Hygiene nicht mehr nach jedem Fahrgastwechsel erfolgen. Dafür gibt es Lösungsansätze:

Die Gestaltung von Oberflächen hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Verbreitung von Keimen. Eine Optimierung der Geometrie hinsichtlich dem Kontaktwinkel ist hier zielführend, die Keimausbreitung zu reduzieren. Dies kann über den Einsatz von Lacken – wie zum Bespiel Nanosilber oder Nanokupfer – oder durch spritzblanke Hochglanzteile eingestellt werden. Damit wird die Anhaftung von Keimen erschwert und gleichzeitig die Reinigung erleichtert. Ziel ist ein superhydrophober Kontaktwinkel >90° bis hin zum Lotuseffekt (160°). Ist der Lack auf Blenden, Verstellknöpfen von Ausströmern, Öffnern von Handschuhfächern oder auch neu entwickelten Touch-Bedienmodulen aufgebracht, vermindert dieser über mehrere Jahre hinweg die Ansteckungsgefahr.

Animation der Bedienung per Touch-Screen.
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Animation der Bedienung per Touchscreen
(Bildquelle: Dr. Schneider)

Die ideale Oberfläche ist fugenlos (Seamless Design) und leicht zu reinigen (Easy to Clean) – die Schalter sind mittels Touch in die Oberfläche integriert. Die Funktionalität von Oberflächen kann in der Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen. „Es wäre zukunftsweisend, wenn der Passagier bereits beim Einsteigen in das Fahrzeug erkennt, ob der Raum, den er betritt, auch sauber ist. Der Innenraum verändert seine Farbe und signalisiert mit einem freundlichen hellen Grün, dass er keimfrei ist. Alternativ kann auch ein Display in der Mittelkonsole den letzten Reinigungsmodus anzeigen“, so Bernd Trinkwalter, Leiter Vorentwicklung bei dem Automobilzulieferer.

Handschuhe im Fahrzeug kommen wieder in Mode

Es ist davon auszugehen, dass die persönliche Schutzausrüstung in Form von Handschuhen auch in Fahrzeugen Einzug hält. Aus speziellen Fasern und Geweben, die TiO2 enthalten, kann ein desinfizierbarer Handschuh entstehen. Im Handyreiniger lässt sich dieser innerhalb von 300 Sekunden durch eine Mischung aus photokatalytischer Wirkung und UVC-Strahlung desinfizieren. An einem sonnigen, heißen Tag funktioniert die Desinfektion auch draußen im Grünen. Eine besonders nachhaltige und umweltfreundliche Produktinnovation im Vergleich zu seinem Pendant, dem Gummihandschuh. „Unsere Gedanken gehen sogar so weit, dass Handschuhe als ein Hygiene-Accessoires künftig wieder Einzug in die Autowelt halten könnten“, blickt Bernd Trinkwalter in die Zukunft.

UVC-Bestrahlung: Risiko oder Chance?

Die Dr. Schneider Vorentwicklung analysiert Trends und arbeitet an zukunftsfähigen Konzepten von morgen. Dort spielen UVC-Bestrahlung von Fahrzeuginnenräumen, verschiedenste Filtrationsmöglichkeiten wie aktive und passive elektrostatische Filter bis hin zum einfachen Handyreiniger mittels UVC eine bedeutende Rolle. Doch nicht alles, was auf dem Prüfstand steht, ist auch anwendbar.

Von einer flächendeckenden UVC-Bestrahlung des Fahrzeuginnenraumes muss Stand heute dringlich abgeraten werden. Die intensive Strahlung würde sämtliche Kunststoffkomponenten schädigen und schneller altern lassen. Zudem sind nur sehr wenige Kunststoffe auf eine Bestrahlung im Wellenlängenbereich 254–285 nm hin bislang untersucht worden. Niemand kann mit Gewissheit sagen, welche Ausdünstungen dadurch provoziert werden. Es besteht das Risiko, dass sich die flüchtigen Gase durch eine Photolyse in sehr gefährlich Stoffe umwandeln. Dies geht aus Messungen des Bifa Umweltinstituts hervor. Für einen flächendeckenden Innenraumeinsatz müssen die Kunststoffe und Materialien besser getestet und für die genannten Wellenlängen stabilisiert werden. Punktuell kann UVC nutzbringend eingesetzt werden, da sind sich die Experten sicher: Zum Beispiel für die Handyreinigung – diese wird als weiteres Feature im Personal Air Guard integriert.

Berührungslos und unsichtbar – elektronische Raffinessen

Hygiene fängt bereits beim Einsteigen in ein Fahrzeug und beim berührungslosen Öffnen der Kofferraumklappe an. Gestiksteuerung und berührungslose Näherungssensorik sind auch im Interieur ein Thema. Die Entwicklung solcher Komponenten benötigt ein gutes Zusammenspiel der Entwickler für Mechanik und Elektronik. Produziert werden solche elektronischen Bauteile in der neu gegründeten Dr. Schneider EMS. Die Elektronik-Intelligenz gewinnt in Zeiten von fortschreitender Elektrifizierung im Fahrzeug immer mehr an Bedeutung – auch sie kann Hygiene fördern und Infektionsrisiken verringern.

Für die Mobilität der Zukunft braucht es revolutionäre Innovationen. Heute die Trends von morgen zu erkennen und darauf die richtigen Antworten für übermorgen zu finden:  Wie wäre es, wenn das Fahrzeug der Zukunft schon beim Einsteigen die Temperatur des Fahrgastes misst, dessen Vitalfunktionen aufzeigt und ihn auf Viren scannt. Das ist heute nur eine Vision – kann morgen ein Trend und übermorgen schon Realität sein.

 

Über die Autoren

Bernd Trinkwalter

ist Leiter Vorentwicklung in Forschung und Entwicklung der Dr. Schneider Unternehmensgruppe in Kronach-Neuses.

Jochen Fiedler

ist Innovationsmanager in der Vorentwicklung der Dr. Schneider Unternehmensgruppe