Le bon pneu pour la bonne application

Accorde-t-on suffisamment d'importance au point de contact entre les engins tout-terrain et le sol sur lequel ils se trouvent ?

Dans une mine de minerai de fer de la région de Pilbara en Australie, la chaleur pourrait être le principal problème. Si l'on utilisait le même camion dans une mine de cuivre en haute altitude au Chili, les roches coupantes pourraient rendre les coupures et les ébréchures bien plus dangereuses.

« Même camion, même taille de pneus, mais des conditions totalement différentes nécessitent des conceptions de pneus différentes », explique Tech Wang, fondateur et président de Techking Tires, une entreprise spécialisée dans les solutions de pneumatiques pour les équipements miniers et de construction.

Cette observation remet en question un point de départ courant dans le choix des pneus : trouver un produit adapté à la machine.

L'ajustement est important, mais le matériau déplacé, la surface sous les roues et le fonctionnement de la machine tout au long d'un poste le sont tout autant.

Pour Wang, la compréhension de ces conditions est la base du développement spécifique à l'application.

La réponse se trouve dans le champ.

« Je dis souvent à notre équipe que la solution se trouve sur le terrain », explique Wang. « Le développement adapté à une application spécifique consiste à adapter le pneu à la machine et aux conditions de travail réelles. »

Ces conditions vont bien au-delà de la simple classification d'un site en carrière, mine ou chantier de construction.

Wang identifie cinq facteurs qui ont une importance particulière tant pour le choix des pneus que pour la conception des produits :

• conditions du terrain, y compris l'uniformité de la surface, la netteté et l'abrasivité ;
• la charge utile ainsi que le type et la densité du matériau transporté ;
• température – particulièrement dans les cas extrêmes ;
• distance parcourue par cycle ;
• vitesse de fonctionnement.

Ensemble, ils influencent l'équilibre que doit trouver un pneu entre traction, capacité de charge, résistance à l'usure, résistance aux coupures et gestion de la chaleur.

Inspirée des pattes d'ours polaires, la conception biomimétique de la bande de roulement de la voiture SNOWKING améliore l'adhérence et la traction.

Un voyage au Canada a fourni à Techking un exemple particulièrement frappant.

Selon Wang, ses ingénieurs ont vu des opérateurs tailler manuellement des rainures supplémentaires dans les pneus neige. Ils recherchaient une meilleure adhérence tout en conservant la protection contre les pierres.

Après avoir constaté un besoin similaire en Europe du Nord, Techking a collaboré avec un client norvégien sur la conception d'une bande de roulement qui, selon Wang, s'inspire des pattes des ours polaires.

« Nous avons conçu un profil en zigzag », explique-t-il. « Il améliore l’adhérence tout en conservant la robustesse et la durabilité des blocs de la bande de roulement. »

Techking a baptisé ce modèle SNOWKING.

Selon Wang, cette leçon va au-delà d'un seul produit. « Ce que nous apprenons sur le terrain ne peut pas se limiter à un seul ingénieur ou à un seul projet. »

« Nous transformons ces expériences en règles de conception, en modèles de simulation et en méthodes de test que toute l'équipe peut utiliser et améliorer. »

Le coût d'une inadéquation

Le choix des pneumatiques a des conséquences qui vont bien au-delà des intervalles de remplacement. Selon Wang, un pneu mal adapté peut accroître le risque de défaillance, tandis qu'une usure irrégulière, des arrachements et des dommages prématurés peuvent réduire sa durée de vie.

La résistance au roulement peut également affecter la consommation de carburant ou d'énergie d'une machine.

Dans une mine fonctionnant en système de production continue, un arrêt lié à un pneu peut engendrer des coûts qui vont bien au-delà du pneu endommagé.

La machine étant hors service, le travail qu'elle devait effectuer et les ressources nécessaires à sa remise en service sont désormais intégrés au calcul des coûts.

« Le véritable coût d'un pneu n'est jamais son prix d'achat, mais son coût total de possession », explique Wang.

Le choix des pneus représente donc une décision à prendre en compte pour la gestion de la flotte, en plus d'être une simple décision d'achat.

Une conception performante dans une application donnée peut donner un résultat différent lorsque la surface, la charge ou le trajet changent.

De même, le choix isolé d'un pneu plus robuste ne garantit pas qu'il s'agisse du meilleur choix pour tous les cycles d'utilisation.

La question utile est de savoir quelle combinaison de propriétés l'opération requiert.

De la visite du site à la spécification

Le processus de développement de Techking commence par l'observation du fonctionnement par les ingénieurs et par des échanges avec les opérateurs d'équipement, les équipes de maintenance et les exploitants miniers.

Tech Wang, fondateur et président de Techking Tires

Ils recueillent des informations sur la machine, la charge, la vitesse et la distance de transport, et inspectent les pneus déjà en service, y compris ceux qui ont été retirés.

Les équipes produit et techniques comparent ensuite ces résultats avec les données existantes et l'expérience antérieure.

Un pneu existant peut déjà répondre aux besoins. Dans le cas contraire, Techking évalue l'opportunité de lancer un nouveau projet de développement.

Une fois un projet approuvé, explique Wang, l'équipe traduit les observations de terrain en paramètres d'ingénierie, notamment la répartition de la charge par essieu, la génération de chaleur et la contrainte de contact des pneus.

Les concepteurs peuvent alors modéliser la structure du pneu, la disposition de la ceinture d'acier, le composé de caoutchouc et le dessin de la bande de roulement, et utiliser la simulation pour évaluer les conceptions possibles.

Cette traduction des données recueillies sur le terrain en un cahier des charges utile constitue, de l'avis de Wang, une étape cruciale.

Une description telle que « la bande de roulement s'écaille » identifie un problème, mais les ingénieurs doivent encore comprendre les conditions de fonctionnement et le mécanisme à l'origine des dommages avant de décider des modifications à apporter.

« Notre capacité à traduire les informations du site en spécifications claires pour les pneumatiques constitue un avantage concurrentiel fondamental de notre système de développement spécifique à l'application », déclare-t-il.

Le service comme source d'inspiration

Les performances du pneu dépendront en grande partie de son utilisation et de son entretien après installation.

Wang souligne que la pression de gonflage, les inspections et la rotation sont autant de domaines où le soutien local peut aider les clients à gérer la durée de vie de leurs pneus.

Techking utilise différents dispositifs de service en fonction de l'exploitation : centres de service technique dans les régions minières, stations de service sur site dans certaines grandes mines et ingénieurs de service qui visitent les chantiers de construction dispersés.

Leurs travaux offrent également une vision continue du comportement des pneumatiques en dehors du processus de développement.

« Le travail sur le terrain fait partie intégrante de la recherche et du développement », explique Wang.

Les ingénieurs recensent les dégâts et enquêtent sur les causes possibles ; les équipes produit comparent leurs constatations aux prévisions des simulations.

Cela peut révéler des lacunes dans un modèle et permettre de modifier la conception ou la composition.

Ces mêmes informations peuvent aider un opérateur à décider quand remplacer ou faire pivoter un pneu, ou si la pression doit être ajustée en fonction des variations de charge ou de saison.

En ce sens, la relation entre le fabricant et le parc de véhicules ne s'arrête pas au montage du pneu.

Chaque période de service apporte des éléments de preuve permettant de déterminer si la correspondance avec la candidature initiale était adéquate.

Nouvelles exigences sur les pneumatiques

Wang entrevoit de nouveaux défis à mesure que les machines deviennent plus grandes et que l'électrification et l'automatisation se développent.

Des charges utiles plus élevées augmentent les exigences en matière de capacité de charge et de gestion thermique.

Avec l'essor des groupes motopropulseurs électriques, la réponse du couple et la résistance au roulement deviennent des facteurs de plus en plus importants, soulevant la question de l'équilibre entre durabilité et efficacité énergétique.

Le fonctionnement autonome engendre une autre exigence : la capacité de comprendre l’état des pneumatiques sans dépendre uniquement d’une personne inspectant la machine.

« Dans une mine automatisée, personne ne touche le pneu pour en vérifier la température ou l'usure », explique Wang. « L'état du pneu doit être suivi grâce aux données. »

Techking développe des systèmes numériques destinés à relier les informations relatives aux pneumatiques à la machine, aux conditions de fonctionnement et au site.

iTechking, plateforme intégrée véhicule-pneu-route basée sur l'IA et le cloud

« Au final, le pneu et l'engin lourd doivent fonctionner de concert », explique-t-il. « C'est pourquoi nous avons développé la plateforme iTechking, qui connecte la machine, le pneu et la route via le cloud. »

L'objectif est de replacer les mesures des pneumatiques dans leur contexte opérationnel. Une température anormalement élevée, par exemple, doit être analysée en tenant compte de la charge, de la vitesse et des conditions routières pour comprendre le phénomène.

« Nous pouvons utiliser des données en temps réel pour analyser cela, conjointement avec des modèles de simulation, afin d'évaluer les performances et de mettre à jour la conception des pneus », explique Wang.

La mise en commun des données d'application pourrait contribuer à améliorer l'adéquation entre la machine, le pneu et les conditions de travail, tout en intégrant l'expérience opérationnelle dans les développements futurs.

« Les données relatives aux pneumatiques doivent étayer les décisions opérationnelles, en aidant à identifier rapidement les problèmes potentiels et à réduire les temps d'arrêt imprévus », explique-t-il.

Un rôle plus important pour le fabricant

Wang prévoit une collaboration plus étroite entre les fabricants de pneumatiques, les fabricants d'équipements et les gestionnaires de flottes à mesure que les machines deviennent plus connectées.

Une implication précoce pourrait permettre de définir les exigences en matière de pneumatiques pendant le développement d'une nouvelle machine.

En cours d'utilisation, le partage des données pourrait aider les flottes à identifier plus tôt les problèmes et à gérer les performances tout au long de la durée de vie du pneu.

« Nous passons du statut de fournisseur de pneumatiques à celui de partenaire de développement et d'exploitation conjoints », explique-t-il.

Cette ambition repose sur un principe simple : le pneu, la machine et le site s'influencent mutuellement.

Comme le montrent les exemples australien et chilien, le choix d'un pneu adapté ne peut se faire uniquement en fonction du modèle et de la taille de la machine.

Il faut le choisir en fonction du travail que la machine effectuera réellement.

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Cet article a été produit par KHL Content Studio, en collaboration avec des experts de Techking.

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Toutes les images sont une gracieuseté de Techking

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