Il pneumatico giusto per l'applicazione giusta

Si presta sufficiente attenzione al punto di contatto tra le attrezzature fuoristrada e il terreno sottostante?

In una miniera di minerale di ferro nella regione di Pilbara, in Australia, il calore potrebbe essere la principale fonte di preoccupazione. Se lo stesso camion venisse impiegato in una miniera di rame ad alta quota in Cile, le rocce taglienti potrebbero rappresentare la minaccia maggiore, causando tagli e scheggiature.

"Lo stesso camion, la stessa misura di pneumatici, ma condizioni completamente diverse richiedono pneumatici di design diverso", afferma Tech Wang, fondatore e presidente di Techking Tires, azienda specializzata in soluzioni per pneumatici destinate a macchinari per l'industria mineraria e delle costruzioni.

Si tratta di un'osservazione che mette in discussione un punto di partenza comune nella scelta degli pneumatici: trovare un prodotto adatto al veicolo.

L'adattamento è importante, ma lo sono anche il materiale movimentato, la superficie sotto le ruote e il modo in cui la macchina funziona durante un turno.

Per Wang, la comprensione di tali condizioni è alla base dello sviluppo di applicazioni specifiche.

La risposta si trova sul campo

"Dico spesso al nostro team che la risposta si trova sul campo", afferma Wang. "Lo sviluppo specifico per un'applicazione significa adattare il pneumatico alla macchina e alle reali condizioni di lavoro."

Tali condizioni vanno ben oltre la semplice classificazione di un sito come cava, miniera o cantiere.

Wang individua cinque fattori che rivestono particolare importanza sia nella scelta degli pneumatici che nella progettazione del prodotto:

• condizioni del terreno, tra cui uniformità della superficie, nitidezza e abrasività;
• carico utile, tipo e densità del materiale trasportato;
• temperatura – soprattutto in condizioni estreme;
• distanza percorsa per ciclo;
• velocità operativa.

Insieme, influenzano l'equilibrio che uno pneumatico deve raggiungere tra trazione, capacità di carico, resistenza all'usura, resistenza ai tagli e gestione del calore.

Ispirato alle zampe degli orsi polari, il battistrada biomimetico di SNOWKING migliora l'aderenza e la trazione.

Una visita in Canada ha fornito a Techking un esempio particolarmente tangibile.

Wang afferma che i suoi ingegneri hanno visto gli operatori praticare a mano scanalature aggiuntive sugli pneumatici da neve. Volevano una maggiore aderenza, pur mantenendo la protezione contro le pietre.

Dopo aver riscontrato un'esigenza simile nel Nord Europa, Techking ha collaborato con un cliente in Norvegia per la progettazione di un battistrada che, secondo Wang, si ispira alle zampe degli orsi polari.

"Abbiamo progettato un battistrada a zigzag", spiega. "Ha migliorato l'aderenza mantenendo al contempo i tasselli del battistrada robusti e durevoli."

Techking ha chiamato il progetto SNOWKING.

La lezione, sostiene Wang, va oltre un singolo prodotto. "Ciò che impariamo sul campo non può rimanere confinato a un singolo ingegnere o a un singolo progetto.

"Trasformiamo queste esperienze in regole di progettazione, modelli di simulazione e metodi di test che l'intero team può utilizzare e migliorare."

Quanto può costare una discrepanza

La scelta delle specifiche degli pneumatici ha conseguenze che vanno oltre gli intervalli di sostituzione. Wang afferma che uno pneumatico non adatto può aumentare il rischio di guasto, mentre l'usura irregolare, la scheggiatura e i danni prematuri possono ridurne la durata.

La resistenza al rotolamento può anche influire sul consumo di carburante o di energia di una macchina.

In una miniera che opera con un sistema di produzione continua, un fermo dovuto a un pneumatico può comportare un costo che va ben oltre il semplice pneumatico danneggiato.

La macchina è fuori servizio, quindi il lavoro che avrebbe dovuto svolgere e le risorse necessarie per rimetterla in funzione rientrano nel calcolo dei costi.

"Il vero costo di uno pneumatico non è mai il suo prezzo di acquisto, ma il costo totale di proprietà", afferma Wang.

Ciò rende la scelta degli pneumatici una decisione che riguarda l'intera flotta, oltre che una semplice decisione di acquisto.

Un progetto che offre prestazioni ottimali in una determinata applicazione potrebbe dare risultati diversi al variare della superficie, del carico o del percorso.

Allo stesso modo, la scelta di uno pneumatico più robusto, considerata isolatamente, non implica che sia la scelta migliore per ogni ciclo di utilizzo.

La domanda utile è quale combinazione di proprietà sia necessaria per l'operazione.

Dalla visita in loco alla definizione delle specifiche.

Il processo di sviluppo di Techking inizia con gli ingegneri che osservano il funzionamento delle apparecchiature e parlano con gli operatori, i team di manutenzione e i responsabili della miniera.

Tech Wang, fondatore e presidente di Techking Tires

Raccolgono informazioni sulla macchina, sul carico, sulla velocità e sulla distanza di trasporto, e ispezionano gli pneumatici già in uso, compresi quelli che sono stati rimossi.

I team di prodotto e tecnici confrontano quindi questi risultati con i dati esistenti e l'esperienza precedente.

Uno pneumatico già esistente potrebbe soddisfare le esigenze. In caso contrario, Techking valuta se sia opportuno avviare un nuovo progetto di sviluppo.

Una volta approvato un progetto, spiega Wang, il team traduce le osservazioni sul campo in parametri ingegneristici, tra cui la distribuzione del carico sugli assi, la generazione di calore e le sollecitazioni di contatto degli pneumatici.

I progettisti possono quindi modellare la struttura del pneumatico, la disposizione delle cinture in acciaio, la mescola di gomma e il disegno del battistrada, e utilizzare la simulazione per valutare i possibili design.

Secondo Wang, questa traduzione dei dati raccolti sul campo in una specifica utile rappresenta un passaggio cruciale.

Una descrizione come "il battistrada si sta scheggiando" identifica un problema, ma gli ingegneri devono comunque comprendere le condizioni operative e il meccanismo alla base del danno prima di decidere cosa cambiare.

"La nostra capacità di tradurre le informazioni sul sito in specifiche chiare per gli pneumatici è un vantaggio competitivo fondamentale del nostro sistema di sviluppo specifico per ogni applicazione", afferma.

Il servizio come fonte di spunti

Gran parte delle prestazioni del pneumatico dipenderanno comunque da come verrà utilizzato e mantenuto dopo l'installazione.

Wang indica la pressione di gonfiaggio, le ispezioni e la rotazione come aree in cui l'assistenza locale può aiutare i clienti a gestire la durata degli pneumatici.

Techking utilizza diverse modalità di assistenza a seconda del tipo di attività: centri di assistenza tecnica nelle regioni minerarie, stazioni di assistenza in loco presso alcune grandi miniere e tecnici specializzati che visitano i cantieri dislocati sul territorio.

Il loro lavoro fornisce inoltre una visione continua delle prestazioni degli pneumatici al di fuori del processo di sviluppo.

"L'assistenza sul campo fa parte della ricerca e dello sviluppo", afferma Wang.

Gli ingegneri registrano i danni e indagano sulle possibili cause; i team di prodotto confrontano i risultati con le previsioni delle simulazioni.

Ciò può mettere in luce le lacune in un modello e fornire indicazioni per apportare modifiche a progetti o composti.

Le stesse informazioni possono aiutare un operatore a decidere quando sostituire o ruotare uno pneumatico, o se è necessario regolare la pressione in base al carico o alle variazioni stagionali.

In questo senso, il rapporto tra produttore e flotta non si conclude con il montaggio di uno pneumatico.

Ogni periodo di servizio fornisce elementi utili per valutare se la selezione iniziale dei candidati fosse corretta.

Nuove esigenze per gli pneumatici

Wang prevede che emergeranno ulteriori sfide con l'aumento delle dimensioni delle macchine e lo sviluppo dell'elettrificazione e dell'automazione.

Carichi utili più elevati aumentano le esigenze in termini di capacità di carico e gestione termica.

Con la crescente diffusione dei propulsori elettrici, la risposta in coppia e la resistenza al rotolamento diventano fattori sempre più importanti, sollevando la questione di come conciliare durata ed efficienza energetica.

Il funzionamento autonomo impone un ulteriore requisito: la capacità di comprendere le condizioni degli pneumatici senza dover dipendere esclusivamente da una persona che ispeziona la macchina.

"In una miniera automatizzata, nessuno tocca il pneumatico per verificarne la temperatura o controllarne il battistrada", afferma Wang. "Le condizioni del pneumatico devono essere monitorate tramite dati."

Techking sta sviluppando sistemi digitali progettati per collegare le informazioni sugli pneumatici con la macchina, le condizioni operative e il luogo di lavoro.

iTechking, piattaforma integrata veicolo-pneumatico-strada basata su IA e cloud

"In definitiva, il pneumatico e il macchinario pesante devono lavorare insieme", afferma. "Con questo obiettivo in mente, abbiamo sviluppato la piattaforma iTechking, che collega la macchina, il pneumatico e la strada tramite il cloud."

L'obiettivo è quello di contestualizzare le letture degli pneumatici nel loro ambiente operativo. Una temperatura degli pneumatici insolitamente elevata, ad esempio, deve essere considerata insieme al carico, alla velocità e alle condizioni stradali per comprenderne la causa.

"Possiamo utilizzare dati in tempo reale per analizzare questo aspetto, insieme a modelli di simulazione, per valutare le prestazioni e aggiornare la progettazione degli pneumatici", afferma Wang.

L'aggregazione dei dati applicativi potrebbe contribuire a migliorare la corrispondenza tra macchina, pneumatico e condizioni di lavoro, fornendo al contempo un apporto di esperienza operativa allo sviluppo futuro.

"I dati relativi agli pneumatici devono supportare le decisioni operative, contribuendo a identificare tempestivamente i potenziali problemi e a ridurre i fermi macchina non pianificati", afferma.

Un ruolo più ampio per il produttore

Wang prevede una collaborazione più stretta tra produttori di pneumatici, produttori di attrezzature e gestori di flotte man mano che i macchinari diventeranno più connessi.

Un coinvolgimento precoce potrebbe contribuire a definire i requisiti degli pneumatici mentre una nuova macchina è ancora in fase di sviluppo.

Durante il funzionamento, la condivisione dei dati potrebbe aiutare le flotte a identificare i problemi più tempestivamente e a gestire le prestazioni per tutta la durata di vita del pneumatico.

"Stiamo passando dall'essere un fornitore di pneumatici a un partner congiunto per lo sviluppo e la gestione operativa", afferma.

Quest'ambizione parte da un principio semplice: il pneumatico, la macchina e il luogo si influenzano a vicenda.

Come dimostrano gli esempi australiano e cileno, la scelta di uno pneumatico adatto non può essere determinata unicamente dal modello e dalle dimensioni della macchina.

La scelta deve essere effettuata in base al lavoro che la macchina dovrà effettivamente svolgere.

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Questo articolo è stato prodotto da KHL Content Studio, in collaborazione con esperti di Techking.

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Tutte le immagini sono fornite da Techking.

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