随着汽车和机动性的发展，其轮胎的性能要求必须与时俱进。为了支持向连通性，自动化，乘车共享和电气化（CASE）的发展，轮胎的安全性，效率和环境资历至关重要。Falken及其母公司住友橡胶工业（SRI）等轮胎制造商正在转向更先进的制造技术，以开发越来越智能的轮胎产品。
随着汽车制造商投入数十亿美元开发CASE技术（这些技术将在未来十年内彻底改变移动领域），一级供应商正在研究大量技术以提供支持。
电子显微镜下的新轮胎
凹槽深度对于在潮湿环境中处理至关重要
可以收获红利的重要领域之一是轮胎。汽车与道路之间的关键接口，轮胎变得越来越智能。研发工作正在加速发展，这些产品不仅可以提供当今所需的性能和安全性，而且可以作为推动未来移动性生态系统发展的关键推动力。包括人工智能（AI）在内的新工艺，材料和技术，使工程师能够在这一领域做出重大改变。
什么是智能轮胎？
Tire Leap AI分析和高级4D纳米设计技术是两项核心材料技术，这些技术为SRI认为其“智能轮胎概念”做出了贡献。这汇集了一系列先进技术和性能维持技术，可满足电气化，自动化和乘车共享的出行需求。
其中包括：无气轮胎，不仅可以消除flat胎，而且可以消除费力的轮胎充气和压力监测过程；传感核心技术可从现有的车轮速度信号中检测轮胎压力，从而消除了附加传感器并降低了成本和维护成本；主动胎面，可根据当前路面改变橡胶的功能。自2015年以来，SRI一直在宣布这些技术的要素，其目标是到2030年在轮胎上全部投入使用并实施。
对于不断发展的移动技术而言，至关重要的不只是轮胎本身。4级及以上级别的自动驾驶汽车需要仔细维护，如果发现任何过度磨损或损坏的迹象，将通知技术支持团队。远程胎压监测系统（TPMS）可以支持这一点。安装在轮胎轮辋内部的直接TPMS可以将压力数据传输至车载计算机系统，该计算机系统会将信息转发至控制中心。它允许监视每个单独轮胎的压力，并在发生任何压力变化的情况下采取维护措施。
SRI已成功建立了自己的TPMS与位于日本群马大学的GRANTS（采用下一代运输系统的研究中心）的自动驾驶控制中心之间的链接。
目前，轮胎仍被认为是一种苦恼。当他们磨损或失败时，有一些改变。但是很显然，在未来，它们将在我们汽车的性能，安全性和效率方面发挥更大的作用。
分析轮胎材料特性
轮胎由多种材料制成，例如橡胶，增强填充物质（例如二氧化硅和炭黑）以及各种化学物质和添加剂，从而提供了增强混合物和结构的机会。轮胎的特性源自这些材料之间的复杂相互作用。
住友橡胶公司的Dr. BerndLöwenhaupt解释说：“将天然材料和合成材料结合在一起，轮胎通常会随着时间的推移以及在磨损过程中退化，从而导致轮胎失去某些性能。”
“即使在适当的条件下搁置两年，轮胎仍可能损失其湿抓地性能的10％。”
迄今为止，要了解和理解对轮胎材料和结构的复杂影响以减少这种降解是极为困难的。
SRI已与日本北海道大学北海道大学的长谷山喜美教授（Kimi Haseyama）合作开发了第一项将AI应用于轮胎开发的深度学习技术。由于能够及时“飞跃”，因此被称为“轮胎飞跃AI分析”，它根据过去的趋势预测当前和将来的状况。
它可以预测橡胶的性能和结构在整个轮胎生命周期中会因负载，磨损和老化而发生变化，并使工程师能够洞悉性能将如何受到影响。
使用AI技术分析轮胎性能
作为全球第五大轮胎制造商，SRI拥有110多年的橡胶科学知识，对于该技术的预测准确性至关重要。SRI提供了真实的数据以及大量的高级轮胎图像，以“馈送” AI技术。
整理了大量显示新旧轮胎内部结构的图像。这些图像是使用电子显微镜捕获的，该电子显微镜利用加速电子束作为照明源而不是可见光。
其优点是电子显微镜具有更高的分辨率和高达200万倍的放大倍率。相比之下，光学显微镜可提供1,000-2,000倍的放大倍率。
数据和详细图像被输入到北海道大学长谷山教授及其团队开发的算法中，该算法着手分析数据和图像以推断估计的橡胶性能。
AI技术在轮胎设计中的应用
AI技术可检测和评估旧轮胎的橡胶特性以及表面和内部结构，并将其与新轮胎的橡胶特性进行比较。从这些信息中，可以得出轮胎整个生命周期的模式，并提供统计反馈。
结果，Tire Leap AI分析可以准确预测材料和结构随时间的变化，并随着这些物理特性如何表现为性能特征，例如橡胶在受到外力作用时如何变形。
工程师们正在利用这种先进的材料知识来开发新的轮胎胶料，并在其生命周期内预测其性能，从而制造出不仅使用寿命更长，而且性能更稳定的轮胎。
“人工智能技术远远超出了人类预测变化的能力，”Löwenhaupt解释说：“它发现了化合物和结构中的老化和磨损模式，这将极大地促进未来的轮胎技术和先进产品的发展。”
随着AI技术获得更多数据，它会继续学习和发展。随着时间的推移，该技术可以估计的属性数量将继续增加。
Tire Leap AI分析位于SRI称为“性能维持技术”的一系列进步中。Löwenhaupt对此进行了扩展：“性能维持技术（PST）”使轮胎能够保持与新轮胎相同的性能更长的时间。它抑制了磨损过程中发生的性能下降及其随时间的劣化。随着汽车变得更智能，这对于轮胎行业以及消费者都具有巨大的潜力。
这样的好处之一就是它将对自动驾驶汽车的安全做出贡献。由于轮胎的性能不会随时间变化太大，因此自动驾驶汽车必须考虑的变量变少了。该技术将使我们能够开发出性能更好，更安全，使用寿命更长且无需频繁保养的轮胎。这也具有环境效益，因为它们不需要经常更换。 随着人们更加重视减少垃圾填埋场和更广泛的碳循环，这对制造商而言越来越重要。
智能轮胎对现实世界的影响
那么，这对于现实世界在道路上的使用实际上意味着什么呢？一部分是更柔软的轮胎。Löwenhaupt解释说：“橡胶会随着软化剂的渗入而变硬，随着时间的流逝，这会降低抓地力。” “通过确保橡胶保持柔韧性，我们可以维持牵引性能。另外，提高耐磨性意味着可以保持胎面中的凹槽深度，以实现更持久的滑水性能。
“最终，我们的目标是开发出在更换之前保持零磨损不变的相同性能的轮胎。当然，这意味着进一步提高耐磨损性和经时劣化。但是，由于不可能完全防止由于这些原因和其他原因而导致的性能下降，我们也在努力建立一种技术，该技术允许轮胎进行自我修复，甚至可以通过随着时间的推移实际改善其性能来补偿轮胎的性能下降。”
在2019年推出Tire Leap AI Analysis之后，该技术已经产生了新的轮胎产品– Enasave Next III。该轮胎于2019年12月在日本推出，被评为AA级，是能源效率和湿制动方面最高的。
4D纳米设计技术分析轮胎材料特性
Tire Leap AI Analysis不是唯一用于开发此轮胎性能的先进技术。它已与SRI的Advanced 4D Nano Design Technology（高级4D纳米设计技术）一起使用，该技术使用量子化学计算。通过使用粒子加速器和先进的模拟计算机研究轮胎材料的分子结构，SRI已成功地在纳米级模拟和控制了用于轮胎的橡胶化合物的分子结构。
例如，它分析了轮胎中多余的热量如何产生以及在何处产生，通常会导致能量损失并增加滚动阻力，进而影响燃油消耗。与传统轮胎模型相比，先进的4D纳米设计技术帮助在分子水平上将其最小化，从而节省多达5％的燃料。
来源：贤集网
