7 Minuty
Opony łazika NASA mogą zakończyć problem przebitych opon u kierowców
Inżynierowie z NASA, współpracując z prywatną firmą SMART Tire Company, adaptują opony Superelastic używane na łaziku Curiosity do zastosowań w codziennych samochodach osobowych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych opon pneumatycznych, konstrukcje Superelastic wykorzystują stopy z pamięcią kształtu zamiast powietrza, co sprawia, że są praktycznie odporne na przebicia — potencjalna rewolucja dla kierowców, flot i przemysłu oponiarskiego. Projekt łączy doświadczenie w zastosowaniach kosmicznych z inżynierią dla ruchu drogowego, testując wytrzymałość na obciążenia osiowe, tarcie przy różnej nawierzchni oraz kompatybilność z standardowymi felgami i układami zawieszenia. W dłuższej perspektywie technologia ta może wpłynąć na bezpieczeństwo, koszty eksploatacji i projekt pojazdów, szczególnie w segmencie samochodów elektrycznych i flotowych, gdzie niezawodność i przewidywalne koszty serwisowe są kluczowe.
Czym jest technologia Superelastic?
Opony Superelastic są wykonane z zaawansowanych stopów metali z pamięcią kształtu (ang. shape-memory alloys, SMA), które odkształcają się pod wpływem siły, a następnie wracają do pierwotnego kształtu po ustaniu obciążenia lub przy zmianie temperatury. Mechanizm superelastyności polega na odwracalnej przemianie fazowej w takich stopach (np. w popularnym Nitinolu — stopu niklu i tytanu), co pozwala na znaczną elastyczność przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości. W praktyce oznacza to brak tradycyjnej, wypełnionej powietrzem komory wewnętrznej i eliminację klasycznych przebitych opon. NASA stosuje różne warianty tej technologii od dekad w środowisku kosmicznym — tam liczy się odporność na ekstremalne warunki, powtarzalność zachowań materiału oraz minimalna konserwacja. Obecne testy prowadzone we współpracy z producentami samochodów, takimi jak Hyundai i Kia, oraz z firmą SMART Tire mają na celu przekształcenie rozwiązań laboratoryjnych i kosmicznych na konstrukcje dopuszczalne do codziennej jazdy po drogach publicznych, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów bezpieczeństwa, komfortu jazdy i efektywności paliwowej/energetycznej.
W technicznym ujęciu Superelastic nie oznacza jedynie „braku powietrza” — to projektowanie struktury bieżnika, żeber nośnych i elementów tłumiących w taki sposób, aby rozkład napięć przy kontakcie z nawierzchnią był kontrolowany. W praktyce inżynierowie łączą właściwości stopów SMA z geometrią konstrukcji (np. profilami sprężystych prętów, wkładkami siatkowanymi lub przegubami metalicznymi) oraz powłokami ochronnymi, które zmniejszają zużycie powierzchniowe i korozję. Dodatkowo prowadzi się badania nad zmniejszeniem hałasu toczenia i optymalizacją oporu toczenia, by opony Superelastic były konkurencyjne pod względem zużycia energii w stosunku do najlepszych opon pneumatycznych.
Najważniejsze techniczne kwestie obejmują trwałość zmęczeniową stali typu Nitinol przy milionach cykli obciążeń, zachowanie w szerokim zakresie temperatur roboczych (od mrozów do upałów), odporność chemiczną na oleje i sole drogowe oraz kompatybilność z systemami monitorowania stanu opon (TPMS) i systemami stabilizacji pojazdu. Testy laboratoryjne i poligonowe mają sprawdzić także zachowanie opony przy poślizgu, hamowaniu awaryjnym, przyspieszaniu oraz przy pokonywaniu nierówności i krawężników. Wyniki tych prób będą istotne dla homologacji zgodnej z normami regulacyjnymi takimi jak ECE czy DOT, a także dla adaptacji do specyfiki samochodów elektrycznych, gdzie masa i charakterystyka momentu obrotowego wymagają precyzyjnego doboru charakterystyki opony.
„Wyobraź sobie przejechanie po gwoździu lub ostrym odłamku i brak konieczności zatrzymywania się” — mówi inżynier z branży zaznajomiony z projektem. Dla kierowców może to oznaczać mniej awarii na poboczu, mniejsze ryzyko związane z wymianą koła oraz zmniejszenie stresu i kosztów związanych z naprawami doraźnymi. Jednocześnie technologia stwarza nowe wyzwania dla producentów opon i producentów pojazdów, którzy muszą zharmonizować konstrukcję felg, hamulców i układów kontroli stabilności z właściwościami dynamicznymi opon bezpowietrznych.
Kontext rynkowy i ceny
Obecnie przeciętna opona osobowa kosztuje około 100 USD, podczas gdy opony o wysokich osiągach mogą zbliżać się do 1000 USD za sztukę. Wprowadzenie pierwszych opon Superelastic z pewnością wiąże się z premią cenową — nowe materiały (np. stopy NiTi), specjalistyczne procesy obróbki cieplnej i precyzyjne formowanie zwiększą koszt produkcji jednostkowej. Jednak analiza kosztów eksploatacji (TCO — total cost of ownership) może wskazywać, że wyższa cena początkowa zostanie zrekompensowana przez dłuższą żywotność, mniejsze wydatki na naprawy i serwis oraz redukcję przestojów dla flot transportowych. W segmencie premium i flotowym, gdzie niezawodność i dostępność pojazdu są kluczowe, korzyści z eliminacji klasycznych przebitych mogą szybciej uzasadniać wyższy koszt zakupu.
Równocześnie rynkowa akceptacja zależy od szeregu czynników: kosztów produkcji masowej, możliwości recyklingu stopów SMA, dostępności surowców (np. rudy tytanu i niklu), oraz od wyników niezależnych badań dotyczących zużycia bieżnika na długich dystansach. Firmy takie jak Hyundai i Kia, angażując się we wczesne testy drogowe, pomagają przyspieszyć walidację techniczną i dopasowanie do wymogów homologacyjnych; współpraca z SMART Tire ułatwia transfer technologii i rozwój procesów produkcyjnych. W praktyce dopasowanie łańcucha dostaw i optymalizacja procesu produkcji (np. formowanie, obróbka cieplna, spawanie, powlekanie, montaż) będą decydujące dla obniżenia ceny jednostkowej do poziomów akceptowalnych przez rynek masowy.
Wyzwania pozostają: zwiększenie skali produkcji bez utraty jakości materiałowej i powtarzalności właściwości mechanicznych; długoterminowe zużycie przy dużych przebiegach po autostradach; strojenie komfortu jazdy i tłumienia drgań; oraz integracja z istniejącymi kołami i systemami zawieszenia. Dodatkowo niektóre kwestie regulacyjne i normy bezpieczeństwa mogą wymagać nowych testów i standardów specyficznych dla materiałów membranowych i metalowych struktur nośnych. Z punktu widzenia producentów samochodów, istotna jest także możliwość łatwej wymiany opon, logistyka serwisowa oraz wpływ nowych opon na parametry ekonomiczne pojazdu, takie jak zużycie energii w samochodach elektrycznych.
Dlaczego entuzjaści motoryzacji powinni zwrócić uwagę
Poza praktycznymi korzyściami, opony Superelastic mogą zmienić sposób, w jaki producenci myślą o pakowaniu pojazdu — mniej miejsca zajmowanego przez zapasowe koło, nowe strategie tłumienia drgań w nadwoziach i alternatywne kompromisy w osiągach sportowych i elektrycznych. Dla projektantów samochodów oznacza to możliwość optymalizacji przestrzeni bagażowej, obniżenia masy całkowitej (jeśli konstrukcja opony pozwoli na oszczędności), a także przeprojektowania układów amortyzacji i kontroli stabilności. W samochodach sportowych i elektrycznych producenci mogą rozważyć inne priorytety — na przykład równoważenie przyczepności, odporności na przeciążenia boczne i oporu toczenia, co bezpośrednio wpływa na osiągi, zasięg i komfort użytkowania.
Dla miłośników motoryzacji, którzy śledzą rozwój technologii oponiarskich, Superelastic to nowa kategoria produktów, obok znanych rozwiązań takich jak opony run-flat, konstrukcje bezdętkowe, czy hybrydowe koncepcje jak Michelin Tweel lub inne konstrukcje bezpowietrzne od Goodyear. Ważne jest porównanie: opony run-flat nadal polegają na zasadzie pneumatycznej z wzmocnionymi ściankami, natomiast opony Superelastic oferują całkowicie inne podejście materiałowe, z potencjałem pełnej odporności na przebicia. Każde rozwiązanie ma swoje kompromisy — run-flat mogą mieć większy opór toczenia i gorszy komfort, a konstrukcje metaliczne muszą rozwiązać kwestie hałasu i specyficznego zużycia materiałowego.
Decyzja, czy opony Superelastic staną się standardem, zależy od trzech głównych czynników: kosztów, trwałości i akceptacji rynku. Koszty będą determinować popyt masowy; trwałość i przewidywalność zachowania materiału przy dużych przebiegach i zróżnicowanych warunkach drogowych będą kluczowe dla homologacji i reputacji; a akceptacja kupujących — od indywidualnych kierowców po duże floty — zależeć będzie od rzeczywistych oszczędności eksploatacyjnych i komfortu użytkowania. Obecne testy drogowe i symulacje wskazują, że perspektywa naprawdę odpornej na przebicia opony jest bliżej, niż wielu kierowców przypuszcza, jednak pełna komercjalizacja wymaga dalszych badań, pilotaży i adaptacji przemysłowej.
Źródło: smarti
Zostaw komentarz