Tin thị trường và sản phẩm

Vấn đề của lốp bơm hơi

Lốp xe hiện đại hoạt động dựa trên một nguyên lý đơn giản: không khí nén bên trong chịu tải trọng của xe. Nguyên lý này đã được sử dụng hơn 130 năm kể từ khi lốp bơm hơi được phát minh vào năm 1888. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào không khí kéo theo một số hạn chế cố hữu.

Áp suất lốp cần được kiểm tra định kỳ và điều chỉnh theo mùa. Lốp có thể bị thủng bất ngờ khi gặp vật nhọn trên đường. Áp suất thấp làm giảm hiệu quả nhiên liệu và ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát xe. Ngoài ra, lốp hỏng tạo ra lượng chất thải đáng kể - ước tính toàn cầu vượt 1 tỷ lốp mỗi năm, trong đó riêng Hàn Quốc năm 2022 thải ra khoảng 370.000 tấn lốp cũ.

Cấu trúc hoàn toàn khác

Lốp không bơm hơi (non-pneumatic tire, NPT) - còn gọi là lốp không khí - giải quyết các vấn đề trên bằng cách loại bỏ hoàn toàn không khí khỏi cấu trúc lốp. Thay vì dựa vào áp suất khí để chịu tải, lốp không bơm hơi sử dụng hệ thống nan hoa (spoke) làm bằng vật liệu đàn hồi - thường là polyurethane - để đỡ trọng lượng xe và hấp thụ xung động từ mặt đường.

Hình dạng tròn xoay quanh trục vẫn được giữ nguyên, nhưng phần cấu trúc giữa vành bánh và mặt lốp hoàn toàn khác. Nan hoa vừa chịu tải, vừa đóng vai trò giảm xóc, vừa tự phục hồi hình dạng sau khi biến dạng. Vì không có không khí bên trong, lốp không thể bị xẹp hay nổ, và không cần bảo dưỡng áp suất định kỳ.

Khởi đầu từ không gian

Ứng dụng thực tế đầu tiên của lốp không bơm hơi không phải trên mặt đất mà trên mặt trăng - môi trường mà lốp bơm hơi hoàn toàn không thể hoạt động được.

Năm 1970, tàu thám hiểm không người lái Lunokhod 1 của Liên Xô đáp xuống mặt trăng với tám bánh xe không bơm hơi, cấu tạo từ vành kim loại được đỡ bằng nan hoa dây thép và mặt lưới dây. Lý do lựa chọn cấu trúc này là môi trường mặt trăng: chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lên đến 300°C, không có khí quyển để tản nhiệt từ ma sát, và không có khả năng sửa chữa nếu lốp hỏng.

Năm 1971–1972, các phi hành gia của tàu Apollo 15, 16 và 17 sử dụng xe thám hiểm mặt trăng LRV với bốn bánh không bơm hơi làm từ dây thép mạ kẽm dày 0,84 mm, đường kính 81 cm. Xe đạt tốc độ tối đa 18 km/h và hoạt động trong nhiều chuyến thám hiểm.

Trên sao Hỏa, các tàu thám hiểm Sojourner (1997), Spirit và Opportunity (2004), Curiosity (2012) và Perseverance (2021) đều được trang bị lốp không bơm hơi. Opportunity hoạt động 14 năm, di chuyển tổng cộng 45,2 km - gấp 57 lần tuổi thọ thiết kế ban đầu. Hiện NASA đang nghiên cứu lốp siêu đàn hồi làm từ hợp kim nhớ hình nickel-titanium cho các xe thám hiểm thế hệ tiếp theo.

Ứng dụng trên mặt đất

Ý tưởng về lốp không bơm hơi cho xe ô tô đã xuất hiện từ năm 1938, khi kỹ sư người Mỹ J. V. Martin trình bày một thiết kế lốp an toàn với nan hoa hình chữ X. Tuy nhiên, việc phát triển lốp không bơm hơi cho xe ô tô thực sự chỉ bắt đầu vào những năm 2000.

Hankook Tire bắt đầu nghiên cứu loại lốp này từ năm 2010, giới thiệu mẫu iFlex đầu tiên tại triển lãm ô tô Busan năm 2012. Năm 2015, công ty giới thiệu lốp không bơm hơi làm bằng vật liệu urethane có thể lắp lên xe con sản xuất hàng loạt và chạy thử ở tốc độ 130 km/h.

Hiện tại, lốp không bơm hơi đã được đưa vào sử dụng thực tế trên một số loại phương tiện: xe đạp, xe golf, xe nâng nhỏ và một số xe chuyên dụng. Với xe ô tô thông thường, công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển và thử nghiệm.

Thiết kế cho xe quân sự và xe tự lái

Hai lĩnh vực ứng dụng được chú ý nhiều trong thời gian gần đây là xe quân sự và xe tự lái.

Với xe quân sự, yêu cầu chính là khả năng hoạt động liên tục ngay cả khi lốp bị hư hỏng. Lốp iFlex 2 của Hankook, giới thiệu tại triển lãm DX KOREA 2022, có cấu trúc vòm kép: vòm ngoài hấp thụ va đập từ địa hình gồ ghề, vòm trong giảm rung động truyền lên thân xe, và cả hai được kết nối qua cơ cấu bản lề để duy trì hình dạng ổn định. Lốp được thử nghiệm trên xe không người lái đa dụng HR-Sherpa của Hyundai Rotem.

Với xe tự lái, lốp không bơm hơi giải quyết một điểm yếu cụ thể: xe tự lái không có người ngồi trong để xử lý tình huống lốp thủng đột ngột. Lốp iFlex giới thiệu tại CES 2022 sử dụng thiết kế nan hoa đa lớp lồng vào nhau, lấy cảm hứng từ cấu trúc tế bào sinh học, với các vỏ lục giác và hình vuông có độ cứng khác nhau kết hợp để phân tán tải trọng. Mặt lốp có cấu trúc tế bào lục giác với hoa lốp tối ưu cho khả năng quay tại chỗ của xe tự lái.

Vật liệu và tái chế

Một đặc điểm kỹ thuật đáng chú ý của các mẫu lốp không bơm hơi hiện đại là việc sử dụng vật liệu đồng nhất (uni-material). Thay vì kết hợp nhiều loại vật liệu như cao su tổng hợp, carbon black và kim loại như lốp thông thường, lốp không bơm hơi polyurethane có thể được làm từ một loại vật liệu duy nhất, giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất và tạo điều kiện tái chế sau sử dụng.