استكشاف مستقبل النقل: الإطارات الخالية من الهواء

في خمسينيات القرن الماضي، اخترعت ميشلان الإطار الشعاعي، الذي كان أول تقدم كبير في ابتكار الإطارات. أصبح الإطار أخف وزنًا، وله عمر خدمة أطول، وأكثر كفاءة في استهلاك الوقود، وأداء أفضل في التحكم. ومع ذلك، لم تكن هناك أي تقدمات كبيرة في تكنولوجيا الإطارات منذ ذلك الحين.

على الرغم من أن الإطارات المسطحة كانت تُعتبر يومًا ما بطل الثورة القادمة في عالم الإطارات، إلا أنها تعرضت لانتقادات بسبب عمرها القصير وتكاليف صيانتها العالية. علاوة على ذلك، لم تحقق الإطارات المسطحة تأثير تقليل الوزن، بل كان لها تأثير معاكس. (في التسعينيات، أطلق مهندسو جوديير أول إطارات مسطحة، ثم أطلقت ميشلان، وبيريللي، وبريدجستون، وكونتيننتال، وسوميتومو ربر، وغيرها إطارات مسطحة، ودخلت الإطارات المسطحة عصر "تفتح مئة زهرة"). هل الإطارات غير الهوائية هي المستقبل؟ في الواقع، أصبحت الإطارات غير الهوائية محور اهتمام شركات السيارات ومصنعي الإطارات. في معرض طوكيو للسيارات 2017، عرضت تويوتا سيارة مفهوم تعمل بالهيدروجين Fine-Comfort Ride، واستخدمت لأول مرة إطارات غير هوائية.

تم تطوير الإطارات غير الهوائية المستخدمة في سيارة مفهوم Fine-Comfort Ride بواسطة شركة سوميتومو ربر اليابانية، ولكن في الوقت الحالي، وزن الإطارات غير الهوائية يعادل وزن الإطارات العادية. ومع ذلك، يقدر كبير مهندسي تويوتا أنه بحلول عام 2025، مع تطور تكنولوجيا المطاط، سيتم تقليل وزن كل إطار غير هوائي بنسبة حوالي 30%. تخطط تويوتا لإطلاق الإطارات غير الهوائية في السوق التجارية في عام 2020، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من وزن السيارة بالكامل. كانت ميشلان أول من اقترح مفهوم الإطارات غير الهوائية. في عام 2005، نشرت ميشلان خطة البحث والتطوير لإطار "Tweel". وعلى الرغم من أن هذه الخطة قد تؤدي إلى القضاء على الإطارات الشعاعية التي اخترعتها ميشلان في المستقبل، إلا أن ميشلان لا ترغب في التوقف عن طريق الابتكار. بعد خطوات ميشلان، أطلقت بريدجستون، وكونتيننتال، ودنلوب، وهانكوك، وغيرها إطاراتها غير الهوائية.

ومع ذلك، على الرغم من أن الإطارات غير الهوائية يمكن أن تحقق هدف تقليل الوزن، إلا أن مشكلة مقاومة التدحرج تشكل صداعًا لجميع مصنعي الإطارات. الإطارات غير الهوائية أسوأ بنسبة 10-20% من الإطارات الهوائية العادية من حيث مقاومة التدحرج، ولا يزال هناك حاجة لتحقيق تقدمات في مستقبل الإطارات غير الهوائية. ومع ذلك، مع الإطارات غير الهوائية، يمكن إزالة الإطارات الاحتياطية، مما يمكن أيضًا أن يقلل من وزن السيارة بالكامل.

في الرابع من يونيو 2019، في القمة الثالثة للابتكار من ميشلان (Movin’On Summit للتنقل المستدام) في مونتريال، كندا، أعلنت شركة السيارات الشهيرة جنرال موتورز وشركة الإطارات ميشلان بشكل مشترك عن نموذج أولي للإطار غير الهوائي Uptis، والذي من المقرر اختباره على سيارات شيفروليه بولت الكهربائية بحلول نهاية هذا العام وتجارته رسميًا على سيارات الركاب قبل عام 2024.

كما هو معروف، تعتمد الإطارات العادية على الهواء المضغوط الداخلي لدعم وزن السيارة والمساعدة في تخفيف الصدمات على الطريق. يبدو إطار ميشلان Uptis (الاسم الكامل نظام الإطار الفريد المقاوم للثقب) النموذجي مثل إطار عادي للوهلة الأولى، ولكنه في الواقع يستخدم هيكلًا مركبًا معقدًا للغاية. يستخدم Uptis هيكلًا جديدًا من المواد المركبة لتشكيل زعنفة ضغط. وعلى الرغم من أن المداس الخارجي يبدو مثل عجلة عادية، إلا أن الهيكل الداخلي يمكن رؤيته مباشرة من الجانب.

كما هو موضح في الصورة، الإطار مصنوع من خليط من المطاط المركب والألياف الزجاجية المملوءة بالراتنج. إنه تصميم صلب مجوف بدلاً من شكل مغلق قابل للنفخ.

أكدت ميشلان أنه على الرغم من أنه لا يبدو جميلًا للوهلة الأولى، إلا أن راحة القيادة تتماشى مع الإطارات التقليدية. وقال الطرفان إن الإطار الصلب غير القابل للنفخ على شكل Uptis له مزايا كبيرة من حيث التأثير الاقتصادي والسلامة. ستصبح الانفجارات، وثقوب المسامير، والتآكل غير المنتظم شيئًا من الماضي. ونتيجة لذلك، لن تحتاج السيارات المستقبلية إلى حمل إطار احتياطي كامل الحجم، مما يقلل الوزن بشكل أكبر، ويحسن كفاءة الوقود، ويقلل الضرر البيئي الناتج عن إنتاج الإطارات التقليدية.

في الوقت الحالي، تحاول العديد من شركات الإطارات أيضًا استخدام مواد جديدة لتحسين الأداء وتقليل الوزن. الجرافين هو أحد هذه المواد.

يُعرف الجرافين بأنه أرق وأخف وأقوى وأصلب مادة تم اكتشافها في العالم حتى الآن. إنه مادة ممتازة للتوصيل الكهربائي والحراري. كما يتميز بخصائص المرونة والشفافية والثبات. لذلك، يُعرف بملك المواد الجديدة. لذلك، من أجل تحسين أداء الإطارات بشكل أكبر، تأمل العديد من شركات الإطارات الصينية في تطبيق الجرافين في صناعة تصنيع الإطارات. بعد إضافة تركيبة الجرافين، يصبح الإطار الخارجي أكثر مقاومة للتآكل. كما يعني ذلك أن حماية الأنبوب الداخلي تصبح أقوى، مما يقلل من فرصة انفجار الإطار. عند الانعطاف، أو الفرملة، أو بذل القوة، يصبح مطاط الإطار أكثر ليونة لتعزيز التماسك.

ومع ذلك، فإن صناعة الجرافين تواجه مشكلات بيئية وسلامة، بالإضافة إلى الإنتاج المنخفض، والمتطلبات التقنية العالية، والتكاليف المرتفعة، مما سيحد من تطبيق هذه المادة في الإطارات. في الثالث من أغسطس 2016، وقعت سنتوري وهواجاو جرافين رسميًا عقدًا في شركة تشينغداو سنتوري للإطارات المحدودة لتطوير وإنتاج إطارات موصلة للكهرباء باستخدام الجرافين.

من يستطيع تحقيق الاختراق الثاني في صناعة الإطارات بعد الإطارات الشعاعية من ميشلان سيكون لديه الإمكانية ليصبح سيد صناعة الإطارات الجديد في المستقبل. صناعة الإطارات، التي لم تشهد تقدمات كبيرة لعقود، بحاجة ماسة إلى شركات تقف وتدعو إلى العمل.