Cum funcționează roțile fără aer, care nu fac pană, create în Ucraina cu imprimante 3D

În condiții de război, inginerii ucraineni au conceput roți fără aer, capabile să rămână operative chiar și atunci când sunt perforate de schije sau alte obiecte ascuțite. Acestea se produc cu imprimante 3D, sunt mult mai ieftine decât anumite variante importate și au fost deja supuse testelor în misiuni frontale, conform publicației ucrainene Militarnyi.

Print&Live UA

Este suficient ca o roată să fie perforată pentru ca vehiculul să piardă presiunea din anvelopă și să rămână imobilizat. Într-o asemenea situație, nu doar încărcătura riscă să fie pierdută. Militarii pot fi nevoiți să intre într-o zonă expusă atacurilor pentru a recupera robotul sau pentru a continua evacuarea unui rănit.

Citește șiO premieră în explorarea spațiului. Japonia trimite o sondă spre o lună misterioasă a planetei Marte

„O singură pană și misiunea se încheie acolo unde se oprește vehiculul”, explică dezvoltatorii pe pagina oficială a proiectului.

În încercarea de a corecta acea vulnerabilitate, s-au creat roți fără aer care nu se dezumflă chiar și după ce sunt perforate.

Cheia constă în componenta internă a roții. În cazul unei anvelope standard, aerul comprimat susține greutatea vehiculului și amortizează șocurile. În cazul în care anvelopa este perforată, aerul se scurge și roata nu mai poate funcționa corespunzător. Inginerii ucraineni au înlocuit camera de aer cu o structură elastică, alcătuită dintr-o rețea de celule proiectate pe calculator.

Imprimarea 3D a realizat structura din elastomeri durabili și polimeri compuși. Celulele elastice se deformă atunci când roata se confruntă cu un obstacol, iar ulterior se readoptă forma inițială. Astfel, greutatea este alocată uniform și impactul este ameliorat. Având în vedere lipsa aerului sub presiune, perforarea nu generează o pană.

Potrivit celor care au dezvoltat tehnologia, roata poate continua să susțină greutatea vehiculului chiar dacă anumite componente ale structurii suferă deteriorări. Aceasta nu înseamnă însă că roțile sunt invulnerabile. O explozie intensă sau o avarie structurală majoră ar putea opri funcționarea lor.

Un alt element esențial este aspectul exterior. Unele anvelope fără aer prezintă structuri laterale deschise, în care se pot acumula noroi, pietre sau gheață. Inginerii ucraineni au optat pentru un profil lateral închis și o suprafață de rulare rotunjită, design care limitează acumularea murdăriei și rezistența la înaintare, facilitând astfel un consum de energie mai redus al vehiculului.

Tehnologia nu a rămas doar la stadiul de proiect. Potrivit datelor prezentate de dezvoltatori și relatate de publicația 3D Printing Industry, roțile au fost montate pe mai multe vehicule militare și testate în condiții reale. Unul dintre cele mai importante teste a fost făcut de Brigada 3 de Asalt a armatei ucrainene, pe un robot terestru TARGAN 3K 244 EVO 1.

În prima fază, mașina a acoperit 210 kilometri pe un drum de testare. Ulterior, a participat la 11 operațiuni militare în sezonul rece, deplasându‑se încă 151 kilometri, la temperaturi variind de la 0 la minus 15 grade Celsius. În cadrul acestor 11 operațiuni, roboțelul a mutat 1.825 de kilograme de echipamente și a ajutat la evacuarea unei persoane rănite. La sfârșitul experimentului, pneurile au arătat semne de uzură, dar au continuat să funcționeze.

Batalionul 49 de Asalt Separat „Karpatska Sich” a realizat un alt test, aplicând roțile pe un robot Rys Pro. Acest vehicul a traversat teren mlăștinos și înghețat, chiar și în situații în care trage un alt vehicul fără echipaj. Conform companiei, distanța totală parcursă de acest model a ajuns la 285 kilometri. Deși au apărut semne de uzură pe suprafața rulantă, roțile au continuat să suporte greutatea vehiculului și nu au evidențiat desprinderi între straturi sau fisuri structurale.

În afară de capacitatea de a rezista perforărilor, producătorii evidențiază și prețul ca un alt avantaj. Un ansamblu de roți realizate prin imprimare 3D are un cost de aproximativ 680 de euro. În contrast, anumite sisteme similare fără aer, importate din străinătate, se vând la prețuri între 3.000 și 4.000 de dolari, sau chiar mai mult, conform comparației prezentate de dezvoltatori. Diferența se datorează, în parte, și metodei de fabricație.

În loc să utilizeze matrițe industriale și linii de producție specializate pentru un singur model, inginerii pot ajusta proiectul pe calculator, apoi imprimă roata potrivită fiecărui tip de robot. Greutatea contează. Conform informațiilor din publicația de specialitate, un set de roți ucrainene are o masă între 32-56 de kilograme, variind după configurație. Unele opțiuni fără aer importate ajung la 88-144 de kilograme pe set, potrivit comparațiilor producătorilor. O greutate mai mică reduce solicitarea motoarelor electrice și a componentelor de transmisie ale robotului. Dezvoltatorii estimează că această nouă construcție ar putea spori autonomia vehiculului cu până la 30%, datorită scăderii masei și a rezistenței la rulare.

Inginerii s-au confruntat cu o altă provocare: întreținerea vehiculelor în timpul conflictului. De obicei, înlocuirea unei anvelope presupune echipamente specializate, un atelier și deplasarea mașinii la o unitate de reparații. Noua tehnologie implică o jantă formată din două piese, concepută exclusiv pentru anvelopele fără aer, care poate fi descompusă pentru a înlocui secțiunea deteriorată, utilizând doar unelte comune, iar intervențiile pot fi realizate și în teren, fără a recurge la o presă sau la un aparat special pentru montarea anvelopelor.

Producătorul precizează că o roată completă, cu tot cu jantă, poate cântări între 16 și 22 de kilograme, în funcție de capacitatea de încărcare.

Janta propriu-zisă cântărește aproximativ opt kilograme.

Un alt beneficiu al fabricării prin imprimare tridimensională este capacitatea de a ajusta rapid roțile. Specialiștii pot altera rigiditatea, conturul și abilitatea de absorbție a șocurilor în funcție de masa și scopul vehiculului, fără a crea o nouă linie de producție.

Vehiculele terestre fără echipaj au câștigat relevanță în transportul materialelor în zone unde mișcarea soldaților reprezintă un risc major. Acestea pot transporta alimente, apă, medicamente, muniție și echipamente către pozițiile militare, iar unele sunt specializate și pentru evacuarea răniților, diminuând necesitatea trimiterei echipelor umane în zone expuse atacurilor.

Ideea anvelopelor fără aer nu reprezintă o inovație completă; firme precum Michelin au pus deja în practică tehnologii similare. De exemplu, sistemul Michelin Tweel servește în anumite utilaje, vehicule industriale și echipamente de teren. Proiectul ucrainean se distinge prin combinarea unei structuri elastice, a unui profil exterior închis și a tehnicii de imprimare 3D, permițând producerea rapidă a roților concepute pentru roboți tereștri. În plus, această tehnologie ar putea fi utilizată și în afara sferelor militare: dezvoltatorii indică roboți agricoli, vehicule de intervenție și platforme industriale, care trebuie să opereze pe terenuri accidentate sau în zone unde reparațiile se dovedesc dificile.

În prezent, roțile fabricate în Ucraina nu pot fi instalate încă direct pe vehiculele de pasageri. Acestea sunt concepute pentru mașini specializate, având viteze, mase și cerințe diferite de cele ale autovehiculelor obișnuite.