Tutto nasce dal greco antico: pneuma (πνεῦμα) equivale a respiro, soffio vitale e aria: quindi la parola “pneumatico” indica concetti/oggetti legati all’aria e ai gas in generale. Le coperture per i veicoli, che per la grandissima maggioranza sono gonfiate con aria o azoto, sono così diventate i “pneumatici” per eccellenza. Non tutte le coperture sono però pneumatiche: le gomme solide sono usate praticamente da sempre, anche se in impieghi molto settoriali. Ben più sofisticate sono invece le coperture airless che, pur non essendo gonfiate, con aria mirano a prestazioni superiori a quelle solide e comparabili con quelle dei pneumatici: in queste coperture la cavità nella quale risiede il gas in pressione è sostituita da strutture elastiche che congiungono il mozzo al battistrada. Una ricerca che non coinvolge tutti: Continental, per esempio, persegue continui miglioramenti ai pneumatici convenzionali e presenta concept legati all’evoluzione tecnologica ma non ha presentato prototipi perché “le coperture airless non sono ancora al livello di quelle convenzionali per la maggior parte delle applicazioni”.
Hankook: i vantaggi non sono trascurabili
Hankook Tire sta invece spingendo gli Npt – Non pneumatic tires - enfatizzandone i principali vantaggi: una virtuale assenza di manutenzione, l’immunità alle forature e il loro essere riutilizzabili: test interni hanno rilevato che la carcassa è usabile per 2/3 volte mantenendo le prestazioni iniziali. Gli i-Flex di Hankook sono stati sviluppati per veicoli autonomi che si muovono a bassa velocità e il produttore ha l’infrastruttura produttiva per fornire gli Npt a questi veicoli, sviluppando e valutando inoltre prodotti per autovetture e piccoli veicoli militari senza pilota. Hankook prevede di fornire coperture Npt per usi militari, dopo aver superato probanti test, a partire dal 2025 mentre dal 2028 saranno disponibili gomme airless per veicoli autonomi di ogni tipo. Una delle sfide più difficili in questo settore è la progettazione e sviluppo dei “raggi” che congiungono il battistrada al mozzo: essi devono sopportare carichi, essere elastici e garantire lo stesso grip delle coperture convenzionali.
Michelin fra produzione e sviluppo
Il produttore francese ha da diverso tempo coperture airless nel suo catalogo: è la gamma Tweel ed è dedicata ai veicoli professionali quali piccole macchine agricole, quad (anche militari), macchine edili leggere, golf car e carrelli elevatori. La visione di Michelin prevede un resistente battistrada (Shear Beam) sostenuto da una serie di “raggi” in resina flessibile che si innestano in mozzo in acciaio rinforzato di grandi dimensioni, una via di mezzo fra un cerchio tradizionale e il mozzo ruota. Impostazione simile per il prototipo Uptis, destinato ai veicoli stradali: il “mozzo” ha dimensioni maggiori e i raggi hanno forma diversa ma il concetto è quello del Tweel. L’Uptis (Unique puncture-proof tyre system) ha tagliato un traguardo importante: ha infatti raggiunto la velocità di 210 km/h nel corso di un test in collaborazione con le Forze dell’ordine di vari Paesi, attratte da una copertura praticamente insensibile a colpi d’arma da fuoco e chiodi sull’asfalto. L’airless Michelin, che promette risparmi nelle emissioni per una presumibile maggior durata e perché eviterebbe lo smaltimento prematuro di milioni di pneumatici a causa di foratura/scoppio e usura irregolare causata da pressione errata, appare particolarmente indicato per i veicoli autonomi e le flotte, tanto che sono in corso sperimentazioni con Dhl e le Poste francesi.
Consegne a domicilio per i Goodyear NexTrek
Goodyear ha iniziato la ricerca sulle coperture airless già decenni orsono e la sua soluzione Npt, NexTrek, è già in uso nelle flotte di consegna dell’ultimo miglio gestite da Starship Technologies, società di Goodyear Ventures. Gli NPT offrono importanti vantaggi in questi impieghi, quali una durata maggiore e una manutenzione quasi nulla, doti importanti anche per i futuribili veicoli autonomi. I NexTrek, il cui battistrada potrà essere sostituito se usurato o anche per la stagionalità, sono stati provati anche su veicoli elettrici e commerciali leggeri di produzione e i dati rilevati sono importanti per migliorare questa tecnologia, un elemento essenziale nella fornitura di soluzioni di mobilità senza manutenzione. Goodyear sviluppa il suo Npt in collaborazione con una serie di partner e punta a produrre coperture sostenibili al 100% e che non richiedono manutenzione entro il 2030. Questo ovviamente non inficia la produzione degli pneumatici convenzionali, che continueranno a svolgere un ruolo importante; l’azienda ritiene comunque che la progettazione di coperture per specifiche applicazioni di mobilità rappresenterà un’evoluzione importante.
Gli Air Free di Bridgestone
L’azienda giapponese, sfruttando il suo consolidato background nel settore dei pneumatici e la ricerca tecnologica, ha creato un portafoglio di pneumatici a prova di foratura, incluso l’Air Free, una copertura airless, per veicoli commerciali. Bridgestone ritiene che le applicazioni commerciali del suo Air Free saranno particolarmente interessanti perché consentirà alle flotte di ridurre il costo totale di proprietà delle coperture. L’Air Free è ancora in una fase di test di sviluppo e Bridgestone prevede di commercializzare la tecnologia per i camion entro i prossimi cinque o dieci anni, portando avanti anche la sperimentazione per il mercato della mobilità personale. Bridgestone enfatizza che la struttura dei raggi, in resina termoplastica, e la gomma del battistrada sono facilmente riciclabili, contribuendo all’uso efficiente delle risorse e alla riduzione delle emissioni di CO2 insieme a una resistenza al rotolamento molto bassa. La tecnologia Air Free Concept è stata usata anche nelle coperture per bicicletta: le sue particolarità aprono la strada a nuove tipologie di veicoli a due ruote.
Global Air Cylinder Wheels, la ruota indistruttibile
Le coperture airless non possono esplodere e sono virtualmente a prova di foratura: queste caratteristiche, vantaggiose per tutti, sono particolarmente utili per le flotte e i veicoli autonomi. Uno dei settori che potrebbe sperimentare una vera rivoluzione se adottasse gli Npt sarebbe quello dei mezzi da cava e da miniera. In effetti gli Off Road Tire per queste applicazioni sono sollecitati duramente e un loro scoppio può essere molto pericoloso, mentre il fermo-macchina dovuto a danni o sostituzione per usura è molto oneroso. Le tecnologie viste più sopra non sono però adatte a utilizzi così gravosi ma la proposta di Global Air Cylinder Wheels - Gacw nasce proprio per questi usi così specialistici. La tecnologia Air Suspension Wheel – Asw ha avuto una nomination come Migliore invenzione del 2023 dalla rivista Time e “sposta” la necessaria elasticità del pneumatico alla ruota. Abbiamo così un mozzo interno e un tamburo esterno, entrambi in resistente acciaio, collegati da 8 o 12 cilindri (il numero varia a seconda del carico e delle dimensioni della “ruota”) riempiti di azoto ad alta pressione che agiscono come le molle di una sospensione. La necessaria funzione ammortizzante viene assolta da ammortizzatori idraulici – 4 o 6 – mentre il battistrada è composto da elementi trasversali in acciaio o poliuretano montati sul tamburo esterno: essi possono essere sostituiti senza rimuovere la ruota. La tecnologia ASW promette altissima resistenza e refrattarietà ai surriscaldamenti del battistrada perché le deformazioni dei fianchi e del battistrada sono sostituite dai movimenti dei cilindri pneumatici e la maggior parte del calore da attrito è dissipato nelle piastre metalliche del battistrada e nel tamburo in acciaio della ruota. Il riciclaggio dei pneumatici Otr, è difficile e viene effettuato raramente ma la tecnologia Asw comprende “pattini” sostituibili realizzati in materiale biodegradabile o in acciaio e la struttura della ruota rimane sul veicolo: quest’ultima ha una durata paragonabile a quella del veicolo stesso e la sua struttura in acciaio è riciclabile al 100% a fine vita. La manutenzione prevede un controllo annuale dei cilindri ad azoto mentre le guarnizioni sono progettate per durare tre anni. Gacw pensa che sia possibile portare i vantaggi di questa tecnologia anche nei veicoli stradali e militari.
Uno sguardo dietro le quinte
Le coperture airless appaiono quindi promettenti anche se, come dimostrato dai tempi di messa in commercio, necessitano ancora di sviluppo: questioni come il rumore che fanno i “raggi” piegandosi e stendendosi, la precisione di guida alle alte velocità e lo sporco che tende ad accumularsi negli interstizi della struttura, per esempio, sono ancora da risolvere del tutto. L’impegno dei produttori è però innegabile e nella lista delle innovazioni dell’automotive il settore delle coperture non pneumatiche è classificato in veloce evoluzione in base ai dati raccolti da GlobalData Patent Analytics. Lo studio ha analizzato più di 1,7 milioni di brevetti nel settore automotive e il numero di quelli relativi agli Npt ha portato a definirli fra quelli “accelerating” dal punto di vista dell’adozione. Il maggior numero di patent relativi agli Npt è appannaggio della Compagnie Générale des Etablissements Michelin, seguita da Bridgestone e Goodyear; più staccati sono Sumitomo Electric Industries, che fa parte del Sumitomo Group come Sumitomo Rubber Industries, Hankook Tire & Technology, Yokohama e Kumho Tire. Non mancano gruppi automobilistici, come Honda, Hyundai e Ford e poi Caterpillar e Samsung. È quindi lecito aspettarsi le maggiori novità nel settore degli NPT da chi ha investito di più in ricerca e brevetti.
