Historia opon liczy ponad 100 lat. W tym czasie nastąpił bardzo duży postęp. Zmienił się finalny produkty i metody za pomocą których jest wykonany. Jak obecnie produkuje się opony?
Eksperymenty i praktyczne próby, początkowo często kończące się niepowodzeniem, mogą być obecnie uzupełniane i zastępowane symulacjami i obliczeniami komputerowymi. Dzięki temu, możliwy jest znacznie szybszy rozwój w zakresie wszystkich kluczowych osiągów opon. Przed erą komputerów opracowywanie nowych rozwiązań było żmudne i wymagało ogromnych nakładów w zakresie finansów i czasu.
Sprawdź jak powstają opony
Projektowanie było oparte na wiedzy posiadanej przez konstruktorów, desce kreślarskiej i suwaku logarytmicznym. Następnie konstruowano prototyp i poddawano go testom. W przypadku, gdy nowy projekt nie spełniał przyjętych założeń, konieczne było powtórzenie całego długiego procesu projektowego i badawczego.
Produkcja opon rozpoczyna się od etapu żmudnego projektowania i testów.
Produkcja opon - metoda elementów skończonych i systemy CAD
Więcej informacji o historii opon
W dziedzinie projektowania przełomem okazało się wprowadzenie komputerów do procesu projektowego i opracowanie metody elementów skończonych. Metoda ta została po raz pierwszy wykorzystana w przemyśle oponiarskim w latach 80-tych XX wieku. Początki były trudne. Zaprojektowanie opony wymaga rozwiązania setek tysięcy równań. Przy mocy obliczeniowej ówczesnych komputerów, wykonanie nawet najmniej złożonych obliczeń trwało kilkadziesiąt godzin.
Duże znaczenie dla przemysłu oponiarskiego miał także rozwój systemów CAD (projektowania wspieranego komputerowo), który nastąpił w latach 90-tych XX wieku. Deska kreślarska i rapidograf (pisak kreślarski) zostały zastąpione komputerem i myszką. Pozwala to na szybsze, dokładniejsze i lepsze analizowanie danych. Daje to możliwość oceny skutków wyborów dotyczących:
-
konstrukcji wewnętrznej opony,
-
kształtu, rzeźby bieżnika opony,
-
materiałów przed wykonaniem prototypu opony.
Metoda elementów skończonych – zaawansowana metoda rozwiązywania układów równań. Opiera się na podziale badanej struktury na skończone elementy. Rozwiązanie dla tych elementów jest przybliżane przez konkretne funkcje. Elementy są następnie poddawane działaniu praw mechaniki. W efekcie można określić wytrzymałość, odkształcenia, naprężenia i rozkład ciepła w różnych warunkach (także w najbardziej ekstremalnych). Wyprodukowanie już w pierwszym podejściu najbardziej wydajnego prototypu staje się dzięki temu bardziej prawdopodobne.
Produkcja opon - prototyp
Dowiedz się więcej o cechach opon
Wykonanie prototypów jest jednym z ważniejszych etapów procesu koncepcyjnego. Najczęściej tworzy się kilka prototypów. Następnie wybiera się ten, który najlepiej odpowiada przyjętym założeniom lub następuje ponowne projektowanie modelu. Obecnie stosowane projektowanie komputerowe zwiększa szanse na spełnienie założeń przez prototyp. Znacznie przyspiesza to proces tworzenia opony. Prototyp poddawany jest ekstremalnym testom i próbom laboratoryjnym. Ma tam miejsce weryfikacja, czy prototyp posiada takie właściwości, jakie wynikają z obliczeń komputerowych. Wykonuje się testy różnego rodzaju. Wszystko zależy od założeń, które zostały przyjęte podczas projektowania. Wykonuje się testy niszczące lub na autach badawczych z piątym kołem, lecz najważniejszym sprawdzianem są oczywiście testy samochodowe.
Jedną z najważniejszych cech opon jest ich wytrzymałość.
Testy samochodowe opon
Dowiedz się więcej o testach opon
Po zakończeniu badań laboratoryjnych opony są poddawane sprawdzianom na torach testowych i w ruchu ulicznym. Jest to etap ważny z dwóch powodów:
-
bierze pod uwagę rzeczywiste warunki drogowe,
-
uwzględnia ocenę człowieka.
Dochodzi w tym momencie do interakcji na płaszczyznach droga/opona/samochód/człowiek. Opony są testowane pod każdym kątem, w zmiennych warunkach. Bierze się także pod uwagę ich przeznaczenie – opony zimowe są często badane w ekstremalnych warunkach na dalekiej północy. Testy przeprowadzają specjalnie wyszkoleni kierowcy, którzy dokonują obserwacji i notują ich wyniki na urządzeniach badawczych.
Najważniejsze jest to jak opona sprawuje się w ruchu drogowym.
Wykonalność przemysłowa niezbędna do produkcji opon
Jest jeszcze jeden warunek niezbędny do rozpoczęcia seryjnej produkcji danego modelu. Wybrane rozwiązania muszą być wykonalne w warunkach przemysłowych. Wykonanie prototypów nie musi przekładać się na możliwość wydajnego produkowania takich samych opon na szeroką skalę. W historii przemysłu oponiarskiego powstawały takie rozwiązania, które pomimo tego, że były doskonałe pod względem oferowanych osiągów, nie wchodziły do produkcji. Wielokrotnie trafiały do szuflady i czekały przykładowo na dopracowanie procesów wytwórczych.