Opony są okrągłe, czarne i takie też zostaną w przyszłości, ale producenci próbują wymyślić je na nowo [MOTO 2030]

Większość z nas nie zastanawia się nad tym na co dzień, ale technologia produkcji opon przeszła w ostatnich dekadach ogromną ewolucję, a teraz stoi na progu rewolucji. Pierwsza była możliwa dzięki chemii, ale nadchodzący przełom jest związany z elektroniką.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu, technologii. Samochody, drogi i miasta bardzo dynamicznie zmieniają się na naszych oczach. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

Na początku była krzemionka

Tak naprawdę kiedyś w oponach w ogóle jej nie było. Ten dodatek zaczął pojawiać się w ich składzie w latach 70-tych, a ogromną popularność zyskał w połowie lat 90-tych XX wieku. Powodem było stworzenie nowych związków chemicznych - silanów, które kompletnie zmieniły jej właściwości.

Nagle możliwe stało się łączenie przysłowiowego ognia z wodą: uzyskanie dobrej przyczepności w różnych warunkach klimatycznych i na rozmaitych nawierzchniach, a to wszystko przy znacznym wzroście trwałości.

Wcześniej praw fizyki nie dało się w ten sposób naginać. Popularyzacja silanów, albo jeśli ktoś woli krzemowodorów pozwoliła jednocześnie osiągnąć lepsze parametry jezdne i zwiększyć przebiegi uzyskiwane na komplecie opon.

Niemal magiczne własności opon były możliwe dzięki wymieszaniu tradycyjnej krzemionki ze związkami krzemu z wodorem na poziomie molekularnym. Ścisłe receptury są najpilniej strzeżonymi tajemnicami producentów.

Opony przyszłości będą coraz bardziej ekologiczne

Rozwój elektromobilności, ciągłe dążenie do poprawy bezpieczeństwa na drogach, rosnące znaczenie ekologii oraz chęć zmniejszania oporów toczenia, napędzają ciągłą ewolucję opon. Koncerny nie ustają w działaniach, tak aby ich rozwój szedł w parze z resztą gałęzi motoryzacji.

Rywalizacja jest najlepszym motywatorem

Znakomitym poletkiem doświadczalnym są sporty samochodowe. Tam znikają ograniczenia. Dozwolone są niemal wszystkie chwyty, jeśli dzięki temu pokona się konkurencję. Sporty motorowe to miejsce, w którym naukowcy i inżynierowie mogą w praktyce sprawdzać swoje teorie.

Na torach wyścigowych i rajdowych odcinkach specjalnych testuje się innowacyjne rozwiązania. Jeśli się sprawdzą, później często trafiają do samochodów wytwarzanych seryjnie.

Ewolucja samochodowych systemów bezpieczeństwa wymusza zmiany

Ważnym elementem, który ma wpływ na rozwój technologii opon są nowoczesne systemy elektroniczne dbające o bezpieczeństwo we współczesnych samochodach. Zadaniem wielu z nich jest poprawienie efektywności hamowania i utrzymanie pojazdu na drodze, ale to wciąż opony są jedynym elementem, który łączy samochód z nawierzchnią.

Po upowszechnieniu się elektroniki w układach samochodowych nadszedł czas na kolejną tendencję, która zadomowiła się w motoryzacji na dobre - rosnącą dbałość o środowisko naturalne.

Od kilku lat szczególnym zainteresowaniem producentów opon cieszą się próby wykorzystania surowców pochodzenia naturalnego i uzyskanych ze źródeł odnawialnych. Firmy pozyskują popiół z łusek ryżowych, naturalny kauczuk z roślin mniszka lekarskiego oraz używają oleju sojowego.

Opony do pojazdów elektrycznych i hybrydowych muszą być wytrzymalsze

Nowe wymagania przed producentami ogumienia stawiają także konstruktorzy pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Trzy najważniejsze kryteria brane pod uwagę podczas jego wyboru na pierwsze wyposażenie takich samochodów to: bezpieczeństwo (parametry mające wpływ na przyczepność i drogę hamowania), niskie opory toczenia i poziom hałasu jaki emitują opony podczas jazdy.

Auta wyposażone w akumulatory o dużej pojemności są znacznie cięższe od tych z napędem konwencjonalnym. Przeznaczone do nich opony muszą być przystosowane do znoszenia większego obciążenia i zapewnienia odpowiednio wysokiego poziomu bezpieczeństwa.

Samochody hybrydowe i elektryczne stanowią coraz większą i bardziej istotną część rynku. Ten producent, który lepiej spełni jej wymagania, zadomowi się tam na dobre. Na drugim biegunie pod względem wymagań plasują się opony do samochodów sportowych.

Sportowe auta nie lubią kompromisów

Wraz z rozwojem pojazdów i poprawą ich osiągów, firmy oponiarskie muszą proponować klientom produkty, które zapewnią najnowszym sportowym maszynom odpowiedni poziom przyczepności i bezpieczeństwa.

To że współczesne popularne auta klasy GTI osiągają na torach wyścigowych lepsze czasy niż dziesięciokrotnie droższe samochody supersportowe sprzed dekady, zawdzięczamy głównie ewolucji opon.

Firma Continental niedawno zaprezentowała przeznaczoną do takich samochodów oponę SportContact 6. Przy jej opracowaniu wykorzystano innowacyjną mieszankę Black Chili, której właściwości adhezyjne pozwalają przesunąć granicę przyczepności jeszcze bardziej i to niezależnie od warunków atmosferycznych.

Równie ważny jak skład mieszanki jest wzór bieżnika. Zwykle dzieli się na trzy odrębne strefy: zewnętrzną, wewnętrzną i środkową. Przed każdą stoi inne zadanie. Zewnętrzna zapewnia maksymalną przyczepność na zakrętach, środkowa stabilną jazdę na wprost, a wewnętrzna - skuteczne odprowadzanie wody. Wszystkie razem dbają o efektywne hamowanie.

Również to co niewidoczne dla oczu jest istotne. W osnowie opony Continental zastosowano specjalne syntetyczne włókna Aralon 350. Ich nazwa pochodzi od prędkości, na którą są przygotowane - 350 km/h.

Właśnie się rozpoczyna informatyczna rewolucja

Minimalizacja układów scalonych dopiero niedawno umożliwiła umieszczanie elektroniki w oponach. Przykładem jest system Goodyear Proactive Solutions. To kompletny zestaw rozwiązań obejmujący zaawansowane systemy telematyczne i opatentowane technologie analityki predykcyjnej, zapewniający komercyjnym flotom precyzyjne monitorowanie stanu opon w czasie rzeczywistym.

W skład takiego zestawu wchodzi m.in. system pomiaru ciśnienia w oponach, czy choćby czytnik najazdowy – dla pojazdów ciężarowych, autokarów i autobusów. Takie urządzenie jest umieszczone w podłożu. Umożliwia sprawdzanie parametrów opon za każdym razem, kiedy przejeżdża nad nim pojazd oraz przekazywanie ich bezprzewodowo do systemu monitorującego stan floty.

Pompowanie opon i zmiana szerokości obręczy jest możliwa w czasie jazdy

Ciekawym przykładem są również prowadzone przez Continental badania nad rozwiązaniami technicznymi, które pozwolą na automatyczną regulację ciśnienia w oponach samochodów będących w ruchu.

Układy centralnego pompowania opon są od lat stosowane w pojazdach specjalnych i wojskowych, ale kluczem do użycia tej technologii w zwykłych autach jest miniaturyzacja podzespołów i automatyzacja ich pracy. Prototypy takich urządzeń są właśnie testowane w ośrodkach szkoleniowych Continentala.

Takie rozwiązanie umożliwia automatyczną zmianę ciśnienia w zależności od aktualnej prędkości i obciążenia, co pozwoli obniżyć opory toczenia. To z kolei oznacza oszczędność paliwa oraz wzrost bezpieczeństwa.

Żeby to było możliwe użyto mikroprocesorów sterujących zmianą ciśnienia w oponach. Regulacja ciśnienia odbywa się przy użyciu mikrosprężarek wbudowanych w koła. Dzięki temu można dostosować ciśnienie powietrza do warunków drogowych w ciągu zaledwie kilku minut. Tak szybko da się zmienić parametry opony ze „sportowych" na „ekonomiczne" lub „komfortowe".

Nowy system DynamicPressure od Continental AG jest częścią zakładanego scenariusza rozwoju produktów koncernu. Z takim rozwiązaniem na pokładzie pojazdy autonomiczne mogłyby dostosowywać automatycznie ciśnienie do warunków drogowych bez konieczności zatrzymywania się.

To nie wszystko. W laboratoriach firmy Continental są testowane rozwiązania pozwalające na... zmianę szerokości obręczy w czasie jazdy. Dzięki temu można błyskawicznie zmodyfikować charakterystykę prowadzenia samochodu. Połączenie obu powyższych rozwiązań pozwoli uzyskać oponę rodem z filmu "Transformers".

Michelin Uptis, czyli opony bez powietrza

Od wielu lat Michelin próbuje zrealizować marzenie: opony które będą skutecznie działać bez napełniania ich powietrzem pod ciśnieniem. Takie rozwiązanie ma jedną niebagatelną zaletę - nie da się ich przebić, a nawet po uszkodzeniu pozwalają na dalszą jazdę, w związku z czym byłyby znacznie bezpieczniejsze.

Początków tych poszukiwań należy dopatrywać w technologii PAX, polegającej na umieszczeniu wewnątrz opony specjalnej usztywniającej obręczy - wkładki, która umożliwia jazdę "bez powietrza". W zaprezentowanym w 2019 r. prototypie rozwiązania Uptis, Michelin pozbył się... barków opony. Została tylko konstrukcja usztywniająca, naokoło której umieszczono osnowę i bieżnik.

Rozwiązanie zostało opracowane wspólnie z producentem samochodów, koncernem General Motors i w wersji prototypowej zaprezentowane na przykładzie elektrycznego Chevroleta Bolt EV. Opona Michelin Uptis ma trafić do produkcji seryjnej w 2024 r.

Bridgestone B-Seal - opony, które same się naprawią

Podobne do Michelin rozwiązania testuje Bridgestone, na razie w rowerach. Oprócz tego amerykański producent opracował technologię B-Seal, która dzięki płynnemu uszczelniaczowi umieszczonemu wewnątrz opony pozwala na "zaklejenie" przebić o średnicy do 5 mm. To znów przypomina rozwiązania stosowane w rowerach górskich, gdzie od lat w przypadku opon bezdętkowych stosuje się uszczelniające "mleko".

Przyszłość zaczyna się już teraz

Większość powyższych rozwiązań to nie fantazje, tylko mniej lub bardziej odległa przyszłość, która nas czeka. Choć niektóre brzmią nieprawdopodobnie, ich zastosowanie w produkcji seryjnej jest tylko kwestią czasu. Dlatego zadając pytanie o przyszłość opon nie należy używać słowa "czy", tylko "kiedy". I warto patrzeć w dół, bo czasami dzieją się tam bardzo ciekawe rzeczy.