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Articoli - Archivio

29/10/2018
Le gomme di domani saranno intelligenti come le auto che le useranno

Pneumatici innovativi

 

Le coperture avranno sensori capaci di dare informazioni su prestazioni e condizioni della strada. Mentre sul fronte sicurezza i codici a barre e i tag Rfid le renderanno tracciabili e a prova di falso.

Nicodemo Angì

I pneumatici sono probabilmente uno degli oggetti più familiari al mondo e spesso non diamo loro tutta l’attenzione che meritano: come evidenziato da ricerche e controlli della Polizia, molte automobili circolano con i pneumatici non gonfiati correttamente o con il battistrada troppo consumato.

L’aspetto delle coperture non è cambiato moltissimo, a parte la diffusione di quelle ribassate, ma in realtà i pneumatici di oggi sono lontani parenti dei loro progenitori, avendo raggiunto livelli di efficienza e complessità inimmaginabili soltanto qualche decennio addietro.

Sappiamo bene quanto siano importanti i pneumatici, il tramite attraverso il quale si trasmette al suolo la potenza del motore e dei freni; la loro reazione alla forza centrifuga permette inoltre di curvare e da essi dipende molta parte del comfort di marcia, compreso quello acustico. Tutto questo avviene con una superficie di contatto con la strada paragonabile al palmo di una mano.

Ora ci chiediamo: come evolveranno i già molto perfezionati pneumatici di oggi?

 

Previsioni positive

Iniziamo dicendo che l’espansione del mercato, trainata da quella dei veicoli, appare apprezzabile nel prossimo futuro: proiezioni attendibili parlano di una domanda che nel 2017 ha raggiunto i 2,24 miliardi di pezzi e di una crescita annuale del 3,4%, che dovrebbe portare il totale delle vendite a 2,65 miliardi di pezzi nel 2025.

In questo clima generalmente positivo, anche se non pirotecnico, si possono individuare delle aree e delle tecnologie che potranno crescere più della media.

L’aumento del tasso di tecnologia è portato avanti soprattutto dai costruttori consolidati, che hanno capacità di sperimentazione elevate e le usano per differenziarsi rispetto ai nuovi produttori, specializzati nei pneumatici più economici.

La società di ricerca Smithers Rapra, per esempio, ha identificato 4 aree chiave nelle quali le nuove tecnologie hanno la possibilità di realizzare, nei prossimi cinque anni, importanti efficienze produttive e aumentare la sicurezza e il comfort di guida.

 

Simulare per progettare velocemente

Una delle più importanti è data dal dipartimento Ricerca & Sviluppo, un’area nella quale la diffusione sempre crescente della modellazione e della simulazione computerizzata velocizzerà lo sviluppo di nuovi pneumatici. Importantissima sarà anche l'introduzione accelerata di nuovi materiali e formulazioni per le mescole.

I progressi nella potenza di calcolo, disponibile per giunta a costi non proibitivi, stanno già evidenziando i loro benefici nella modellazione e simulazione dei pneumatici. Questo, per esempio, consente alle aziende di focalizzarsi sulla posizione ottimale all'interno del “Triangolo Magico” che massimizza trazione, resistenza all'usura ed efficienza energetica.

Ciò si traduce anche in sostanziosi risparmi di tempo: il team Pirelli che ha progettato le P Zero Trofeo R che hanno consentito alla Lamborghini Huracán di stabilire un record al Nürburgring ha impiegato soltanto 3 mesi per lo sviluppo, proprio grazie all’uso intensivo del computer, che ha correlato rapidamente anche i dati della telemetria.

Si prevede che le modellazioni/simulazioni computerizzate saranno impiegate sempre più massicciamente per studiare il comportamento termico dei pneumatici, un'area precedentemente trascurata per le molte difficoltà che presenta.

Altri argomenti chiave per i programmatori saranno lo studio delle interazioni tra i filler e gli elastomeri della mescola, per abbassare ulteriormente la resistenza al rotolamento (tema sempre più attuale viste le nuove, severe normative sulle emissioni), e le ricerche per la diminuzione del rumore di rotolamento, da tempo ormai indicato anche nelle etichette che certificano le prestazioni.

 

Marchiato a vita

Importanza sempre maggiore avrà poi la tracciabilità, il cui obiettivo è contrastare la contraffazione così da ridurre i rischi per la sicurezza. La tracciabilità dovrà anche riguardare i fornitori, sempre più globalizzati, e sarà sempre più una priorità. Particolarmente promettenti appaiono le etichette ibride che uniscono i codici a barre con i tag Rfid, sono di particolare interesse anche per la loro economicità. Grazie ai progressi nei materiali e nei processi produttivi è ora possibile combinare i vantaggi dei codici a barre e dei tag Rfid in una singola etichetta che resiste al calore e alla pressione della vulcanizzazione.

 

Produzione 4.0

L’industria 4.0, alla quale anche Autopromotec e Pneurama hanno dedicato ampio spazio, si diffonderà rapidamente anche nella produzione dei pneumatici. Pirelli ci lavora da tempo, anche in collaborazione con prestigiose università, e sta convertendo anche i suoi stabilimenti nel Sud America, a partire da quello di Feira de Santana, in Brasile. Bridgestone, dal canto suo, ha già installato nel suo impianto di Hikone, in Giappone, una linea di assemblaggio ad alta precisione chiamata Examination e la integrerà nell’espansione del suo stabilimento di Tatanbaya, in Ungheria. Questa piattaforma riduce l’attività umana diretta nella costruzione dei pneumatici grazie all'intelligenza artificiale che posiziona in maniera ottimale i vari componenti della copertura, migliorando di almeno il 15% l'uniformità della produzione. La produzione prevede anche un ampio uso dei raggi X per ispezionare i pneumatici, in particolare quelli per i veicoli pesanti. Il fornitore di questa tecnologia, Mensac, sta preparando un software di machine visual technology per automatizzare l'analisi delle immagini in modo da ridurre al minimo gli errori derivanti dall'affaticamento dell'operatore che deve visionare rapidamente molte immagini simili.

 

Pneumatici sempre più intelligenti

Le automobili hanno sempre più elettronica e quindi c’è la necessità di integrare anche i pneumatici in questi sistemi. Se il primo passo saranno i già citati tag Rfid, l'obiettivo è passare dalle informazione “passive” dei tag a quelle dinamiche date da sensori capaci di dare informazioni in tempo reale sulle prestazioni delle gomme e sulle condizioni della strada. Il valore aggiunto dei dati così raccolti contribuirà molto alla posizione sul mercato e alla redditività dei produttori premium.

Questa tendenza confluirà in quella, potenzialmente dirompente, della guida autonoma. Il computer di questi veicoli non avrà l’intuito e la sensibilità del guidatore umano e quindi i pneumatici intelligenti avranno un ruolo importante per la sicurezza. Si prevede che le auto completamente autonome (livello Sae 5) avranno più di 25 sensori e le proiezioni di Smithers Rapra parlano di circa 5 milioni di veicoli autonomi su strada entro il 2026 e altri 30 milioni arriveranno entro il 2030. I sensori nei pneumatici arriveranno però già nei veicoli autonomi di livello 3, che valeva complessivamente 500 milioni di dollari nel 2016 ma arriverà a circa 22 miliardi entro il 2021, quando i veicoli con queste capacità saranno 2,5 milioni.

Segnaliamo per esempio una sperimentazione della Duke University che usa nanotubi di carbonio facilmente stampabili anche su superfici flessibili. Sottoponendoli a una differenza di potenziale si crea un campo elettrico nello spazio che li separa. La carcassa del pneumatico e il suo battistrada interferiscono con questo campo e questa interferenza dipende anche dallo spessore del materiale: misurandola si riesce a capire l’altezza della copertura con una precisione sub millimetrica.

Il sistema Bridgestone Cais – Contact area information sensing – prevede poi diversi sensori, in grado misurare le condizioni del manto stradale, la deformazione in curva (e quindi la forza centrifuga) e l’usura con un sistema che la deduce in base ai cambiamenti delle accelerazioni radiali del battistrada.

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