Розумні Шини на 3D-принтері

У 2017-му році французька компанія Michelin презентувала технологію розумних шин, яка включає в себе датчики та аналіз даних з них — для підвищення ефективності та безпеки. У моделі Michelin Pilot Sport 4S Connected вони в режимі реального часу відстежують тиск, температуру та знос гумового матеріалу. Ця інформація передається в мобільний додаток, надаючи водіям точні дані для оптимального обслуговування протекторів. І це — тільки початок реального втілення інновацій, результатом яких стане так звана «Індустрія 4.0».

Кількість електромобілів у світі зросла з 1,9 мільйона в 2015 до 16,5 мільйона в 2021.

Навіщо Гонитва за Інноваціями

Лідери світового ринку шин спонукають одне одного інвестувати в наукові дослідження та запроваджувати технологічні інновації з кількох ключових причин:

• У шинній промисловості є висока конкуренція: великі виробники змагаються за частку ринку. Впровадження технологічних інновацій дозволяє диференціювати продукцію, отримати конкурентну перевагу та залучити споживачів, які шукають розширені функції.
• Зростають очікування покупців щодо безпеки, ефективності та екологічності. Виробники інвестують у дослідження та розробки, аби виправдати чи перевершити ці очікування, гарантуючи — їхня продукція відповідає уподобанням водіїв і вимогам ринку.
• Суворі правила щодо ефективності палива, викидів і стандартів безпеки також спонукають виробників до технологічних інвестицій. Розробка інноваційних рішень допомагає відповідати нормативним вимогам і забезпечувати відповідність продуктів стандартам.
• Зростаюче занепокоєння щодо впливу на навколишнє середовище спонукає шинні бренди інвестувати в дослідження екологічно чистих матеріалів, виробничих процесів і можливостей переробки. Зелені технології сприяють позитивному корпоративному іміджу.
• Оскільки транспортні засоби стають все більш технологічно просунутими, шинні компанії впроваджують інновації, щоб відповідати конкретним вимогам сучасних автівок, включаючи електричні, гібридні та автономні транспортні засоби.
• Розробка інноваційних технологій шин, які покращують паливну ефективність, призводить до довгострокової економії витрат для споживачів. Ця економічна ефективність стає перевагою під час продажу і сприяє лояльності клієнтів до шинної марки.
• Щоб адаптуватися до мінливої ринкової динаміки, лідери шинного виробництва інвестують у дослідження, — аби розуміти та реагувати на зміну поведінки покупців, бурхливі економічні умови та особливості ринків країн, що розвиваються.
• Технологічні інновації підвищують репутацію бренду. Сприйняття компанії як лідера галузі шинних технологій приваблює споживачів і додає аргументів при обговоренні партнерства з виробниками автомобілів, зміцнюючи зовнішній позитивний імідж.

Вказаними царинами окреслено головні напрямки, по яких в найближчий час будуть йти думки провідних шинних інженерів.

Шлях від Інновації до Магазина

У шинній промисловості інновації охоплюють концептуалізацію нових ідей і їх втілення.

Ідея

Початковий етап інновацій передбачає генерування творчих ідей для вирішення проблем або покращення характеристик шин. Маються на увазі: підвищення безпеки, довговічності, паливної ефективності, екологічності та загального досвіду водіння.

Дослідження та розвиток

Після розробки ідеї виробники шин інвестують у масштабні дослідження. Ця фаза передбачає наукові експерименти, тестування та аналіз, щоб удосконалити концепцію та забезпечити її здійсненність у реальних виробничих програмах.

Технологічна реалізація

Це — розробка та використання нових матеріалів, виробничих процесів і функцій у конструкції шин. Наприклад, інтеграція інтелектуальних датчиків, екологічно чистих матеріалів або технологій безповітряних шин представляє таку технологічну реалізацію інноваційних ідей.

Прототипування та тестування

Виробники створюють прототипи, щоб оцінити практичність, довговічність і продуктивність концепцій. Ретельне тестування в різних умовах експлуатації гарантує — інноваційні функції відповідають стандартам безпеки та забезпечують бажані переваги.

Введення на ринок

Це — масове виробництво, розповсюдження та маркетингові зусилля, щоб зробити інноваційні шини доступними для водіїв. Виведення на ринок інноваційних продуктів є вирішальним аспектом загального інноваційного процесу, а оцінкою роботи є річний валовий обсяг продажів.

Приклад від Michelin

Модель шин Uptis від Michelin вперше показала себе на справжній дорозі у 2023-му. Прототип є безповітряною шиною, розробленою для усунення ризику проколів та порізів. У покришці використовується унікальна структура, виготовлена з композитних матеріалів, яка витримує вагу автомобіля без потреби в тиску повітря. Uptis також має на меті забезпечити не потребуюче технічного обслуговування рішення.

Ця інновація вирішує типові проблеми — проколи, нерівномірний знос і вплив утилізації шин на навколишнє середовище. Michelin співпрацює з виробниками авто для тестування та розробки моделі Uptis, що свідчить про відчутний крок до практичного впровадження технології безповітряних шин.

Темп патентування ненадувних шин

Наш Топ-5 Найближчих Технологічних Проривів

Магазин «Shiny & Diski» пропонує власний топ шинних інновацій, на яких тріскається скорлупа.

• Безповітряні шини

Безповітряні шини, також відомі як непневматичні (NPT), є типом шин, які не залежать від тиску повітря для підтримки ваги автомобіля. На відміну від традиційних пневматичних шин, які використовують заповнені повітрям камери, безповітряні мають унікальну структуру, яка забезпечує підтримку та амортизацію без необхідності накачування.

Функціональність

Безповітряні шини мають міцну, але гнучку структуру, яка поглинає удари та рівномірно розподіляє вагу автомобіля. Замість повітряного тиску використовуються інноваційні матеріали та технології для досягнення необхідних властивостей. Структура може бути різною, причому деякі конструкції містять решітку, що забезпечує міцність і гнучкість.

Переваги

• Безповітряні шини стійкі до проколів і вибухів, оскільки в них відсутні заповнені повітрям порожнини.
• Відсутність повітря означає відсутність потреби в регулярних перевірках тиску або занепокоєння щодо недостатнього або надмірного надування.
• Міцні конструкції сприяють подовженню терміну служби та підвищеній довговічності, завдяки чому безповітряні шини підходять для пересіченої місцевості.
• Завдяки меншій мірі занепокоєння щодо утилізації шин і потенціалу перероблених матеріалів, безповітряні шини відповідають цілям сталого розвитку.
• Міцна конструкція та стійкість до проколів сприяють підвищенню безпеки на дорозі, особливо в ситуаціях, коли спущене колесо може становити загрозу.

Виклики

• Досягти балансу між комфортною поїздкою та міцною структурою безповітряних шин — складно. Ранні конструкції зазнали критики за те, що забезпечували жорсткішу їзду, порівняно з традиційними пневматичними шинами.
• Початкові прототипи безповітряних шин часто були важчими за традиційні, що впливало на економію палива. Поточні розробки спрямовані на вирішення цієї проблеми.
• Складна конструкція та спеціальні матеріали, які використовуються у безповітряних шинах, створюють труднощі у виробництві та збільшують витрати.
• Обмежене впровадження в транспортні засоби є проблемою, доки не досягнуто подальшого вдосконалення та економічної ефективності.

• 3D-друковані Шини

Надруковані на 3D-принтері шини передбачають використання технологій адитивного виробництва для створення компонентів протектора шар за шаром. Цей інноваційний підхід відрізняється від традиційних методів, які включають формування матеріалів. 3D-друк дозволяє створювати складні конструкції та налаштовувати їх, відкриваючи можливості для створення шин зі спеціальними функціями, адаптованими до різних умов водіння.

Шарування матеріалів

Функціональність надрукованих на 3D-принтерах шин походить від точного шарування матеріалів, що дозволяє створювати індивідуальність малюнка на гумі, а також — внутрішні структури та композиції. Ця технологія дозволяє використовувати передові матеріали — спеціалізовані полімери та композити, — щоб підвищити робочі характеристики зчеплення, довговічності та економії палива. 3D-друк створює конструкції, які неможливі для традиційних методів випуску.

Переваги

• 3D-друк налаштовує дизайн шин на основі конкретних потреб водіння, погодних умов і типів транспортних засобів.
• Традиційні процеси виробництва шин створюють значні матеріальні відходи. 3D-друк може мінімізувати їх, використовуючи лише необхідні матеріали для запланованого дизайну.
• Точний контроль, який пропонує 3D-друк, дозволяє створювати вдосконалені та унікальні малюнки протектора для оптимізації зчеплення та продуктивності руху.
• Завдяки стратегії використання матеріалів під час 3D-друку можна отримати легкі, але міцні конструкції шин, що сприятиме покращенню паливної ефективності.
• Гнучкість 3D-друку сприяє швидкому створенню прототипів, дозволяючи виробникам ефективніше тестувати та корегувати проєкти.

Виклики

• Довговічність надрукованих на 3D-принтері шин залежить від використаних матеріалів і їх здатності витримувати різні дорожні умови, температури та зношування.
• Хоча 3D-друк є перевагою при створенні прототипів, швидкість великомасштабного виробництва є проблемою, особливо в порівнянні з традиційними методами.
• Початкове впровадження 3D-друку для виробництва досить коштовне через використання спеціального обладнання та матеріалів. У міру поширення технології витрати зменшаться.
• Надруковані на 3D-принтері шини мають пройти ретельні випробування та отримати схвалення органів сертифікації.

• Розумні Шини Для Автономних Транспортних Засобів

Це протектори, які оснащені передовими сенсорними технологіями та системами зв’язку, що забезпечують моніторинг у реальному часі та обмін даними з бортовими системами автомобіля. Ці шини відіграють вирішальну роль у підвищенні загальної безпеки, продуктивності та ефективності автономних транспортних засобів.

Інтеграція датчиків

Розумні шини включають датчики тиску, температури та зносу протектора, аби постійно контролювати стан і продуктивність шини. Датчики передають дані в режимі реального часу на центральний процесор автомобіля. Зв’язок з системами автономного водіння миттєво коригує сигнали у відповідь на зміну дорожніх умов, оптимізуючи зчеплення, стабільність і загальну безпеку. Постійний моніторинг стану шин передбачає потреби в їхньому техобслуговуванні.

Переваги

• Розумні шини сприяють безпеці автономних транспортних засобів, надаючи дані про стан шин у режимі реального часу.
• Здатність розумних шин взаємодіяти з системами автономного водіння дозволяє динамічно коригувати команди на основі дорожніх умов, забезпечуючи оптимальну продуктивність.
• Завчасне вирішення проблем до того, як вони стануть критичними, збільшує термін служби шин і знижує ризик несподіваних поломок авта в дорозі.
• Підтримуючи оптимальний тиск, розумні шини підвищують паливну економічність в автономних транспортних засобах.

Виклики

• Інтеграція розумних шин у системи автономних транспортних засобів вимагає бездоганної координації, що створює проблеми для виробників шин і транспортних засобів.
• Використання передових сенсорних технологій збільшує загальну вартість розумних шин. Збалансування переваг і витрат має обмірковуватись перед широким впровадженням.
• Безперервний обмін даними між розумними шинами та системами транспортного засобу викликає занепокоєння щодо безпеки та конфіденційності даних.
• Встановлення галузевих стандартів для технологій розумних шин має важливе значення для забезпечення сумісності між різними моделями транспортних засобів і виробниками шин.

• Біорозкладані Шини

Це тип шин з матеріалів, які природним чином руйнуються та розкладаються з часом за допомогою біологічних процесів. Такі розробки спрямовані на зменшення впливу індустрії на навколишнє середовище, пов’язаного з традиційною утилізацією шин.

Біополімери 

Процес виробництва біологічно розкладаних шин включає екологічні методи та матеріали для зменшення загального впливу на навколишнє середовище. При цьому розробка включає ідею збереження робочих характеристик, подібних до традиційних шин.

Переваги

• Біологічно розкладані шини мають на меті мінімізувати тривалий вплив традиційної утилізації на навколишнє середовище, що забруднює ґрунт і воду.
• Використання біологічно розкладаних матеріалів підтримує стійкі та екологічно чисті методи виробництва шин.
• Такі шини відповідають концепції циркулярної економіки, де матеріали призначені для повторного використання і природного розкладання зменшують потреби у звалищах.
• Виробники покращують імідж свого бренду, демонструючи прихильність екологічній відповідальності, що наразі є в тренді.

Виклики

• Збалансувати використання біорозкладаних матеріалів із необхідною міцністю та характеристиками експлуатації шин — дуже складно.
• Виробництво біологічних шин є дорожчим за традиційне виробництво через використання спеціальних матеріалів. Ціни можуть вплинути на поширення цих моделей.
• Встановлення галузевих стандартів для біошин має важливе значення для забезпечення стабільної якості, безпеки та продуктивності для різних марок автомобілей.
• Потрібні навчальні та маркетингові зусилля для подолання потенційного опору та зміцнення довіри до продуктивності цих інноваційних шин.

1. Енергогенеруючі Шини

Цей тип шин призначений для перетворення механічної енергії, що виробляється під час руху автомобіля, в електричну. Інновація спрямована на використання енергії, що зазвичай витрачається у вигляді тепла під час гальмування та деформації шин.

Термоелектрична Технологія

Енергогенеруючі шини містять п’єзоелектричні матеріали, які перетворюють механічну енергію (від деформації шини або тепла) в електричну. Її можна використовувати для живлення бортових систем: акумулятора, датчиків або навіть електричних силових установок в гібридних або електричних автомобілях. Такі шини сприяють роботі систем рекуперативного гальмування, підвищуючи енергоефективність автомобіля.

Переваги

• Енергошини підвищують енергоефективність за рахунок використання енергії, яка інакше була б втрачена у вигляді тепла під час руху та гальмування.
• В електричних і гібридних автах додаткова електрична енергія від шин потенційно збільшить запас ходу до підзарядки.
• Енергогенеруючі шини зменшують вплив на навколишнє середовище, пов’язаний зі споживанням енергії під час транспортування.

Виклики

• Ефективність перетворення механічної енергії в електричну поки є невеликою, а вона має вирішальне значення для втілення у масове виробництво.
• Постійна деформація та навантаження шини впливають на довговічність. Важливо, щоб енергошини зберігали необхідний ресурс для регулярного використання.
• Інтеграція термоелектричних матеріалів збільшує загальну вартість виробництва, а вона впливає на прийняття товару покупцем.
• Встановлення галузевих стандартів для енергогенеруючих протекторів є необхідним для забезпечення взаємодії між виробниками шин і транспортних засобів.

Індустрія 4.0: Цифрова Інтеграція та Інтелектуальні Технології

Концепцію «Індустрія 4.0» ще називають четвертою промисловою революцією. Вона означає інтеграцію цифрових технологій у різні аспекти промислових процесів. Мова про Інтернет речей (IoT), штучний інтелект (ШІ), аналітику великих даних і автоматизацію для створення більш взаємопов’язаної та інтелектуальної промислової екосистеми. У світі Industry 4.0 розумні фабрики використовують дані та підключення для оптимізації виробничих процесів, підвищення ефективності і прийняття рішень у реальному часі. Концепція підкреслює взаємозв’язок машин, систем і людей, що призводить до більш гнучких, оперативних і ефективних виробничих систем.

Компанія SMART Tire руйнує виробництво «зелених» шин за допомогою нових технологій на перетині двох галузей: електричні транспортні засоби (включаючи автономні) та дослідження космосу.

Інновації — Це Спроба для Змін

Шинні інновації становлять основу еволюції автомобільної промисловості, бо пропонують безперервне вдосконалення та стійкість до мінливих тенденцій. Навіть без негайного впровадження, поточні дослідження сприяють глибшому розумінню матеріалів і дизайну та забезпечують загальне вдосконалення характеристик шин.

З акцентом на екологічність, інноваційні шини вирішують проблеми, пов’язані з чистими матеріалами, придатністю до вторинної переробки та здатністю до біологічного розкладання. Такі удосконалення, як «розумні» шини з вбудованими датчиками, гарантують підвищення безпеки на дорозі та виховання водійської культури. Окрім дотримання нормативних вимог, виробники шин інвестують в інновації, щоб випереджати галузеві стандарти.

Інновації також задовольняють зростаючий попит до передових шинних технологій. Через інноваційний процес виникають додаткові можливості для співпраці з іншими автомобільними секторами, технологічними компаніями та дослідницькими установами, а це забезпечує багатогранний підхід до прогресу в світовій шинній промисловості.

FAQ