Smart tire Self-healing rubber design
- Home
- Rubber raw materials
- Smart tire Self-healing rubber design
- 0 Comments
- aryalink
- October 18, 2020
لاستیک هوشمند | طراحی لاستیکی که خودش را ترمیم می کند
لاستیک هوشمند، یکی از شگفت آورترین پدیده های فناوری است که این روزها در لابراتورهای کمپانی لاستیک سازی گودیر مراحل طراحی مفهومی خود را پشت سر می گذارد.
این شرکت در حال حاضر سرگرم تحقیق بر روی لاستیک هوشمند است که نسل جدیدی از تایرها محسوب می شود و می تواند آج‌های خود تجدید کرده و به این ترتیب به بازسازی خود بپردازد.
در واقع با تولید و عرضه این لاستیک هوشمند ، تایر ها تا پایان عمر یک خودرو، همراه آن خواهند بود.
متخصصان گودیر، هر ساله، انواع مختلفی از تایرها را به بازار عرضه می‌کنند. تلاش آنها این است که هر محصول، آج‌هایش نسبت به نمونه‌ی قبلی، چند میلی‌متر دوام بیشتری داشته باشد.
این روند قرار است به‌کلی تغییر کند. این شرکت آمریکایی به‌تازگی، دورنمایی از تایرهای نسل جدید خود ارائه کرده است که به‌طور خودکار آج‌های خود را احیا می‌کند.
این نوع لاستیک هوشمند که تایر reCharge نامیده می شود. یک طرح مفهومی در صنعت لاستیک‌سازی گودیر است و با تولید پسمماند کمتر می تواند به بهبود شرایط زیست محیطی کمک قابل توجهی کند.
سال ۲۰۱۷ در کشور آمریکا، حدود ۲۵۰ میلیون لاستیک فرسوده اوراق شد. از طرفی، تایر یکی از اجزای خودرو است که در طول عمر یک وسیله نقلیه، بار‌ها نیاز به تعویض پیدا می‌کند.
طراحی لاستیک هوشمند reCharge مشابه مرهم لب است. در مرکز چرخ خودرو، یک کارتریج مدور حاوی فشار قرار دارد که در داخل آن نیز، ترکیبات تجدید پذیر به‌صورت مایع وجود دارد.
وقتی که خودرو پس از مدتی کار می‌کند و آج تایرها کاهش می‌یابد، ا اختلاف فشار میان کارتریج و سطح این لاستیک هوشمند ، ترکیب مذکور را بیرون می‌کشاند.
این ماده از یکسری کانال‌های شعاعی از مرکز چرخ به سطح لاستیک هوشمند حرکت می‌کنند. در این میان، یک شبکه‌ی مش‌بندی‌شده در اطراف چرخ وجود دارد که فرم آج‌های تایر را روی ترکیبات بیرون آمده اجرا کرده به‌طوری‌که آج‌ها قالب دلخواه را به خود می‌گیرند.
در این سیستم فرضی، لاستیک هوشمند و چرخ خودرو، یک واحد را تشکیل می‌دهند و برخلاف تایرهای سنتی امروزی که تایر به حاشیه‌های فلزی چرخ خودرو متصل می‌شود.
در مدل مفهومی لاستیک هوشمند ، از فشار هوا برای تحمل بار استفاده نمی‌شود. درواقع وقتی‌که خودرو در جاده حرکت می‌کند، ترکیبات تایر در معرض هوا سفت شده و آج‌های آن مداوم تولید می‌شوند.
موادی که در ساخت این تایرها استفاده می‌شود، از جنس ترکیبات تجدید‌پذیر هستند که شامل پلاستیک گیاهی و ابریشم مصنوعی می‌شوند.
این ترکیبات به مراتب سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند؛ درحالی‌که لاستیک‌های امروزی از پلیمر‌های نفت خام هستند و از کربن سیاه و سیلیس در ساخت آنها استفاده می‌شود.
همچنین استفاده از ابریشم عنکبوت مصنوعی، به تقویت ویژگی‌های پلاستیک گیاهی کمک کرده درنتیجه، این تایرها دیرتر ساییده می‌شوند و عمرشان افزایش می‌یابد.
استفاده از این سیستم، مصرف‌کننده را از تعویض مکرر تایرهای فرسوده بی‌نیاز می‌کند. طبق اعلام گودیر، در این تایرها کافی است که تنها محفظه‌ی مرکزی طی مسافتی مشخص تعویض شود.
این به‌معنی تولید پسماند کمتر است چراکه تایرهای فرسوده‌ی کنونی، باوجود سالم‌ماندن ساختار زیر آج و جداره‌ی لاستیک، دور انداخته می‌شوند.
لاستیک هوشمند حتی راننده را تحلیل می کند
در ساخت این لاستیک هوشمند از ایده‌های جالب دیگری نیز استفاده شده است. به‌گفته گودیر، حسگر‌هایی در ساختار این تایر تعبیه شده است که قادر است میزان ساییدگی لاستیک و همچنین سبک رانندگی را تحلیل کند و براساس آن ترکیب مناسب تایر را انتخاب کند.
ترمز‌گیری‌های شدید و رانندگی تهاجمی، نوعی ترکیب تایر را فعال می‌کند و در مقابل، گشت‌زدن معمولی در جاده‌ها، نوع دیگری را به‌کار می‌گیرد.
همچنین این حسگرها قابلیت تشخیص شرایط جوی و کیفیت جاده را نیز خواهند داشت که ممکن است در طول فصل‌های مختلف تغییر کند.
برای همین، محفظه این لاستیک هوشمند را می‌توان بیرون آورد و براساس میزان چسبندگی مورد نیاز، مصرف سوخت و کارکرد دلخواه، فعال کرد.
به‌عنوان مثال، رانندگی در تابستان، تایرهای صاف‌تری را ممکن است بطلبد؛ درحالی‌که شرایط لغزنده‌ی جاده‌ها در زمستان به آج‌های بیشتری نیازمند است.
این تایرها برای خودرو‌های الکتریکی بسیار مناسب خواهد بود. خودرو‌های الکتریکی معمولا از نمونه‌های احتراقی خود، وزن بیشتری دارند؛ همینطور، گشتاور بیشتری را هنگام سرعت‌گیری به تایرها اعمال می‌کنند.
در این خودرو‌ها، تایرها ۲۰ تا ۵۰درصد زودتر فرسوده می‌شوند. طبق گفته‌ی گودیر، تایرهای reCharge باعث می‌شود تا عمر مفید این محصولات به مراتب افزایش یافته و همینطور، تعویض نمونه‌های فرسوده بسیار راحت‌تر باشد.
در این مدل‌ها کافی است کارتریج تعویض شود؛ در مقابل، تعداد قطعاتی که در تایرهای امروزی لازم است تعویض شود، ده‌برابر این میزان است.
زمان زیادی تا تولید این طرح مانده است. گودیر هنوز، تمام ترکیبات مورد‌نیاز را نساخته است. همچنین، برنامه‌ریزی برای کارکرد مورد دلخواه این سیستم، پیچیده خواهد بود؛ مخصوصا قسمتی که مربوط به سفت‌شدن تایرها در اثر اکسایش می‌شود.
ساخت لاستیک هوشمند با ابریشم مصنوعی
این شرکت هم اکنون درحال تحقیق روی نوعی از مواد الیافی است که مقاومت لاستیک هوشمند را تأمین کند که در ساخت آن از سختی ابریشم عنکبوت طبیعی الهام گرفته شده است.
همچنین؛ اجزای مختلف این محصول، احتمالا به‌طور جداگانه ساخته خواهند شد؛ قبل از اینکه این مدل مفهومی عرضه شود.
بنابراین؛ ترکیبات تایر، ساختار سیستم، حسگرها و هوش مصنوعی این محصول، ممکن است در دوره‌ی تایرهای نسل فعلی ارائه شوند.
این موضوع بدین معنی است که تایرهای کنونی ممکن است هوشمند‌تر شوند اما همچنان نیاز به تعویض پیدا می‌کنند.
البته طبق گفته‌ی هلسل، مدیر واحد فناوری گودیر، بسیاری از فرایند‌های زیرساختی و ویژگی‌های این مدل، می‌تواند به‌طور تمام و کمال در دهه‌ی کنونی تولید شود.
گودیر در حال حاضر، سامانه‌های الگوریتمی را در اختیار دارد که می‌تواند براساس حالت رانندگی افراد، عمر باقیمانده‌ی تایرها را تخمین بزند.
از طرفی، مواد سازگار با محیط زیست ازجمله پلاستیک گیاهی، به‌دلیل هزینه‌های نسبتا زیاد آنها، تولیدشان کم است.
گفته می شود این شرکت می‌تواند بر کمبود فوق غلبه کرده و قادر خواهد بود تا این ترکیبات را طی چند سال آینده برای ساخت لاستیک هوشمند خود تولید کند.
لاستیک هوشمند چیست
فناوری در آستر درونی لاستیک‌ها قرار می گیرد و و اطلاعات حاصل از حسگرها را از طریق موج رادیویی RF به نمایشگر رایانه‌ای خودرو انتقال می‌دهد.
همینطور شرکت کانتیننتال نیز فناوری چرخ‌های جدیدی را توسعه داده که بنا بر ادعایش سرمنشاء انقلاب کنترل ثبات الکترونیک (ESC) به شمار خواهد آمد.
کانتیننتال یک شرکت قطعه‌سازی است که در سطحی توسعه یافته به ساخت فناوری‌های هوشمند برتر در صنعت حمل و نقل می‌پردازد.
در نسل جدید این تایرها حسگرهای خروجی سریعا واکنش می‌دهند، اما انتظار می‌رود این حسگرها بیشترین واکنش را در هنگام آغاز لغزش‌ها نشان دهند.
اگر تایرها به تنهایی و توسط کنترل ثبات الکترونیک تغذیه شوند، محدودیت‌ها زودتر شناخته شده و هماهنگی بهتری برای به حداکثر رساندن اصطکاک و ظرفیت‌های اتصال به جاده فراهم می‌آید.
لاستیک هوشمند سخنگو
کنترل ثبات الکترونیک یک نجات دهنده جان است. فروش این تجهیزات از سال 2014 در اتحادیه اروپا برای نجات جان انسان‌ها اجباری شده است.
مطالعات یک موسسه حمل و نقل روی کنترل ثبات الکترونیک در چرخ‌ها نشان می‌دهد که استفاده از این تجهیزات حدود 25 درصد آمار تصادفات مرگبار را کاهش می‌دهد.
ESC روی ترمزهای ABS ساخته شده و در هنگام فشار بر پدال ترمز چرخ‌های منحصربه‌فرد را وادار به اصطکاک بیشتر می‌کند.
اما سامانه کنترل ثبات الکترونیک امروزی کمی مجهزتر طراحی شده و از حسگرهای کنترل انحراف و در برخی مواقع کاهش فشار بهره می‌برد.
حسگرهای کنترل سرعت در چرخ‌ها و حسگرهای زاویه فرمان، فرمان ترمز در رانندگی را تشخیص می‌دهند.
به نظر می‌رسد موفقیت اصلی کانتیننتال در این پروژه مستقیما به درک منبع مشکل برمی گردد که همان چرخ است.
این فناوری همچنین به eTIS یا سامانه کنترل تایرهای الکترونیک معروف است. این فناوری در آستر درونی لاستیک‌ها قرار می گیرد.
این لاستیک اطلاعات حاصل از حسگرها را از طریق موج رادیویی RF به نمایشگر رایانه‌ای خودرو انتقال می‌دهد.
فناوری لاستیک هوشمند می‌تواند جایگزین نمایشگرهای فشار چرخ‌های اجباری شود و به مراتب از آنها سبک‌تر است. این فناوری سهم بزرگی از امنیت سرنشینان خودرو به ویژه در اروپا دارد.
از هر سه خودروی مصرفی در اروپا، یک خودرو به لاستیک‌های کانتینتال مجهز است.