隨著汽車和機(jī)動性的發(fā)展，其輪胎的性能要求必須與時俱進(jìn)。為了支持向連通性，自動化，乘車共享和電氣化（CASE）的發(fā)展，輪胎的安全性，效率和環(huán)境資歷至關(guān)重要。Falken及其母公司住友橡膠工業(yè)（SRI）等輪胎制造商正在轉(zhuǎn)向更先進(jìn)的制造技術(shù)，以開發(fā)越來越智能的輪胎產(chǎn)品。
隨著汽車制造商投入數(shù)十億美元開發(fā)CASE技術(shù)（這些技術(shù)將在未來十年內(nèi)徹底改變移動領(lǐng)域），一級供應(yīng)商正在研究大量技術(shù)以提供支持。
電子顯微鏡下的新輪胎
凹槽深度對于在潮濕環(huán)境中處理至關(guān)重要
可以收獲紅利的重要領(lǐng)域之一是輪胎。汽車與道路之間的關(guān)鍵接口，輪胎變得越來越智能。研發(fā)工作正在加速發(fā)展，這些產(chǎn)品不僅可以提供當(dāng)今所需的性能和安全性，而且可以作為推動未來移動性生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵推動力。包括人工智能（AI）在內(nèi)的新工藝，材料和技術(shù)，使工程師能夠在這一領(lǐng)域做出重大改變。
什么是智能輪胎？
Tire Leap AI分析和高級4D納米設(shè)計技術(shù)是兩項核心材料技術(shù)，這些技術(shù)為SRI認(rèn)為其“智能輪胎概念”做出了貢獻(xiàn)。這匯集了一系列先進(jìn)技術(shù)和性能維持技術(shù)，可滿足電氣化，自動化和乘車共享的出行需求。
其中包括：無氣輪胎，不僅可以消除flat胎，而且可以消除費力的輪胎充氣和壓力監(jiān)測過程；傳感核心技術(shù)可從現(xiàn)有的車輪速度信號中檢測輪胎壓力，從而消除了附加傳感器并降低了成本和維護(hù)成本；主動胎面，可根據(jù)當(dāng)前路面改變橡膠的功能。自2015年以來，SRI一直在宣布這些技術(shù)的要素，其目標(biāo)是到2030年在輪胎上全部投入使用并實施。
對于不斷發(fā)展的移動技術(shù)而言，至關(guān)重要的不只是輪胎本身。4級及以上級別的自動駕駛汽車需要仔細(xì)維護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)任何過度磨損或損壞的跡象，將通知技術(shù)支持團(tuán)隊。遠(yuǎn)程胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）可以支持這一點。安裝在輪胎輪輞內(nèi)部的直接TPMS可以將壓力數(shù)據(jù)傳輸至車載計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)系統(tǒng)會將信息轉(zhuǎn)發(fā)至控制中心。它允許監(jiān)視每個單獨輪胎的壓力，并在發(fā)生任何壓力變化的情況下采取維護(hù)措施。
SRI已成功建立了自己的TPMS與位于日本群馬大學(xué)的GRANTS（采用下一代運輸系統(tǒng)的研究中心）的自動駕駛控制中心之間的鏈接。
目前，輪胎仍被認(rèn)為是一種苦惱。當(dāng)他們磨損或失敗時，有一些改變。但是很顯然，在未來，它們將在我們汽車的性能，安全性和效率方面發(fā)揮更大的作用。
分析輪胎材料特性
輪胎由多種材料制成，例如橡膠，增強(qiáng)填充物質(zhì)（例如二氧化硅和炭黑）以及各種化學(xué)物質(zhì)和添加劑，從而提供了增強(qiáng)混合物和結(jié)構(gòu)的機(jī)會。輪胎的特性源自這些材料之間的復(fù)雜相互作用。
住友橡膠公司的Dr. BerndL?wenhaupt解釋說：“將天然材料和合成材料結(jié)合在一起，輪胎通常會隨著時間的推移以及在磨損過程中退化，從而導(dǎo)致輪胎失去某些性能。”
“即使在適當(dāng)?shù)臈l件下擱置兩年，輪胎仍可能損失其濕抓地性能的10％。”
迄今為止，要了解和理解對輪胎材料和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響以減少這種降解是極為困難的。
SRI已與日本北海道大學(xué)北海道大學(xué)的長谷山喜美教授（Kimi Haseyama）合作開發(fā)了第一項將AI應(yīng)用于輪胎開發(fā)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)。由于能夠及時“飛躍”，因此被稱為“輪胎飛躍AI分析”，它根據(jù)過去的趨勢預(yù)測當(dāng)前和將來的狀況。
它可以預(yù)測橡膠的性能和結(jié)構(gòu)在整個輪胎生命周期中會因負(fù)載，磨損和老化而發(fā)生變化，并使工程師能夠洞悉性能將如何受到影響。
使用AI技術(shù)分析輪胎性能
作為全球第五大輪胎制造商，SRI擁有110多年的橡膠科學(xué)知識，對于該技術(shù)的預(yù)測準(zhǔn)確性至關(guān)重要。SRI提供了真實的數(shù)據(jù)以及大量的高級輪胎圖像，以“饋送” AI技術(shù)。
整理了大量顯示新舊輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。這些圖像是使用電子顯微鏡捕獲的，該電子顯微鏡利用加速電子束作為照明源而不是可見光。
其優(yōu)點是電子顯微鏡具有更高的分辨率和高達(dá)200萬倍的放大倍率。相比之下，光學(xué)顯微鏡可提供1,000-2,000倍的放大倍率。
數(shù)據(jù)和詳細(xì)圖像被輸入到北海道大學(xué)長谷山教授及其團(tuán)隊開發(fā)的算法中，該算法著手分析數(shù)據(jù)和圖像以推斷估計的橡膠性能。
AI技術(shù)在輪胎設(shè)計中的應(yīng)用
AI技術(shù)可檢測和評估舊輪胎的橡膠特性以及表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并將其與新輪胎的橡膠特性進(jìn)行比較。從這些信息中，可以得出輪胎整個生命周期的模式，并提供統(tǒng)計反饋。
結(jié)果，Tire Leap AI分析可以準(zhǔn)確預(yù)測材料和結(jié)構(gòu)隨時間的變化，并隨著這些物理特性如何表現(xiàn)為性能特征，例如橡膠在受到外力作用時如何變形。
工程師們正在利用這種先進(jìn)的材料知識來開發(fā)新的輪胎膠料，并在其生命周期內(nèi)預(yù)測其性能，從而制造出不僅使用壽命更長，而且性能更穩(wěn)定的輪胎。
“人工智能技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類預(yù)測變化的能力，”L?wenhaupt解釋說：“它發(fā)現(xiàn)了化合物和結(jié)構(gòu)中的老化和磨損模式，這將極大地促進(jìn)未來的輪胎技術(shù)和先進(jìn)產(chǎn)品的發(fā)展。”
隨著AI技術(shù)獲得更多數(shù)據(jù)，它會繼續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展。隨著時間的推移，該技術(shù)可以估計的屬性數(shù)量將繼續(xù)增加。
Tire Leap AI分析位于SRI稱為“性能維持技術(shù)”的一系列進(jìn)步中。L?wenhaupt對此進(jìn)行了擴(kuò)展：“性能維持技術(shù)（PST）”使輪胎能夠保持與新輪胎相同的性能更長的時間。它抑制了磨損過程中發(fā)生的性能下降及其隨時間的劣化。隨著汽車變得更智能，這對于輪胎行業(yè)以及消費者都具有巨大的潛力。
這樣的好處之一就是它將對自動駕駛汽車的安全做出貢獻(xiàn)。由于輪胎的性能不會隨時間變化太大，因此自動駕駛汽車必須考慮的變量變少了。該技術(shù)將使我們能夠開發(fā)出性能更好，更安全，使用壽命更長且無需頻繁保養(yǎng)的輪胎。這也具有環(huán)境效益，因為它們不需要經(jīng)常更換。 隨著人們更加重視減少垃圾填埋場和更廣泛的碳循環(huán)，這對制造商而言越來越重要。
智能輪胎對現(xiàn)實世界的影響
那么，這對于現(xiàn)實世界在道路上的使用實際上意味著什么呢？一部分是更柔軟的輪胎。L?wenhaupt解釋說：“橡膠會隨著軟化劑的滲入而變硬，隨著時間的流逝，這會降低抓地力。” “通過確保橡膠保持柔韌性，我們可以維持牽引性能。另外，提高耐磨性意味著可以保持胎面中的凹槽深度，以實現(xiàn)更持久的滑水性能。
“最終，我們的目標(biāo)是開發(fā)出在更換之前保持零磨損不變的相同性能的輪胎。當(dāng)然，這意味著進(jìn)一步提高耐磨損性和經(jīng)時劣化。但是，由于不可能完全防止由于這些原因和其他原因而導(dǎo)致的性能下降，我們也在努力建立一種技術(shù)，該技術(shù)允許輪胎進(jìn)行自我修復(fù)，甚至可以通過隨著時間的推移實際改善其性能來補(bǔ)償輪胎的性能下降。”
在2019年推出Tire Leap AI Analysis之后，該技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了新的輪胎產(chǎn)品– Enasave Next III。該輪胎于2019年12月在日本推出，被評為AA級，是能源效率和濕制動方面最高的。
4D納米設(shè)計技術(shù)分析輪胎材料特性
Tire Leap AI Analysis不是唯一用于開發(fā)此輪胎性能的先進(jìn)技術(shù)。它已與SRI的Advanced 4D Nano Design Technology（高級4D納米設(shè)計技術(shù)）一起使用，該技術(shù)使用量子化學(xué)計算。通過使用粒子加速器和先進(jìn)的模擬計算機(jī)研究輪胎材料的分子結(jié)構(gòu)，SRI已成功地在納米級模擬和控制了用于輪胎的橡膠化合物的分子結(jié)構(gòu)。
例如，它分析了輪胎中多余的熱量如何產(chǎn)生以及在何處產(chǎn)生，通常會導(dǎo)致能量損失并增加滾動阻力，進(jìn)而影響燃油消耗。與傳統(tǒng)輪胎模型相比，先進(jìn)的4D納米設(shè)計技術(shù)幫助在分子水平上將其最小化，從而節(jié)省多達(dá)5％的燃料。
來源：賢集網(wǎng)
隨著汽車制造商投入數(shù)十億美元開發(fā)CASE技術(shù)（這些技術(shù)將在未來十年內(nèi)徹底改變移動領(lǐng)域），一級供應(yīng)商正在研究大量技術(shù)以提供支持。
電子顯微鏡下的新輪胎
凹槽深度對于在潮濕環(huán)境中處理至關(guān)重要
可以收獲紅利的重要領(lǐng)域之一是輪胎。汽車與道路之間的關(guān)鍵接口，輪胎變得越來越智能。研發(fā)工作正在加速發(fā)展，這些產(chǎn)品不僅可以提供當(dāng)今所需的性能和安全性，而且可以作為推動未來移動性生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵推動力。包括人工智能（AI）在內(nèi)的新工藝，材料和技術(shù)，使工程師能夠在這一領(lǐng)域做出重大改變。
什么是智能輪胎？
Tire Leap AI分析和高級4D納米設(shè)計技術(shù)是兩項核心材料技術(shù)，這些技術(shù)為SRI認(rèn)為其“智能輪胎概念”做出了貢獻(xiàn)。這匯集了一系列先進(jìn)技術(shù)和性能維持技術(shù)，可滿足電氣化，自動化和乘車共享的出行需求。
其中包括：無氣輪胎，不僅可以消除flat胎，而且可以消除費力的輪胎充氣和壓力監(jiān)測過程；傳感核心技術(shù)可從現(xiàn)有的車輪速度信號中檢測輪胎壓力，從而消除了附加傳感器并降低了成本和維護(hù)成本；主動胎面，可根據(jù)當(dāng)前路面改變橡膠的功能。自2015年以來，SRI一直在宣布這些技術(shù)的要素，其目標(biāo)是到2030年在輪胎上全部投入使用并實施。
對于不斷發(fā)展的移動技術(shù)而言，至關(guān)重要的不只是輪胎本身。4級及以上級別的自動駕駛汽車需要仔細(xì)維護(hù)，如果發(fā)現(xiàn)任何過度磨損或損壞的跡象，將通知技術(shù)支持團(tuán)隊。遠(yuǎn)程胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）可以支持這一點。安裝在輪胎輪輞內(nèi)部的直接TPMS可以將壓力數(shù)據(jù)傳輸至車載計算機(jī)系統(tǒng)，該計算機(jī)系統(tǒng)會將信息轉(zhuǎn)發(fā)至控制中心。它允許監(jiān)視每個單獨輪胎的壓力，并在發(fā)生任何壓力變化的情況下采取維護(hù)措施。
SRI已成功建立了自己的TPMS與位于日本群馬大學(xué)的GRANTS（采用下一代運輸系統(tǒng)的研究中心）的自動駕駛控制中心之間的鏈接。
目前，輪胎仍被認(rèn)為是一種苦惱。當(dāng)他們磨損或失敗時，有一些改變。但是很顯然，在未來，它們將在我們汽車的性能，安全性和效率方面發(fā)揮更大的作用。
分析輪胎材料特性
輪胎由多種材料制成，例如橡膠，增強(qiáng)填充物質(zhì)（例如二氧化硅和炭黑）以及各種化學(xué)物質(zhì)和添加劑，從而提供了增強(qiáng)混合物和結(jié)構(gòu)的機(jī)會。輪胎的特性源自這些材料之間的復(fù)雜相互作用。
住友橡膠公司的Dr. BerndL?wenhaupt解釋說：“將天然材料和合成材料結(jié)合在一起，輪胎通常會隨著時間的推移以及在磨損過程中退化，從而導(dǎo)致輪胎失去某些性能。”
“即使在適當(dāng)?shù)臈l件下擱置兩年，輪胎仍可能損失其濕抓地性能的10％。”
迄今為止，要了解和理解對輪胎材料和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜影響以減少這種降解是極為困難的。
SRI已與日本北海道大學(xué)北海道大學(xué)的長谷山喜美教授（Kimi Haseyama）合作開發(fā)了第一項將AI應(yīng)用于輪胎開發(fā)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)。由于能夠及時“飛躍”，因此被稱為“輪胎飛躍AI分析”，它根據(jù)過去的趨勢預(yù)測當(dāng)前和將來的狀況。
它可以預(yù)測橡膠的性能和結(jié)構(gòu)在整個輪胎生命周期中會因負(fù)載，磨損和老化而發(fā)生變化，并使工程師能夠洞悉性能將如何受到影響。
使用AI技術(shù)分析輪胎性能
作為全球第五大輪胎制造商，SRI擁有110多年的橡膠科學(xué)知識，對于該技術(shù)的預(yù)測準(zhǔn)確性至關(guān)重要。SRI提供了真實的數(shù)據(jù)以及大量的高級輪胎圖像，以“饋送” AI技術(shù)。
整理了大量顯示新舊輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。這些圖像是使用電子顯微鏡捕獲的，該電子顯微鏡利用加速電子束作為照明源而不是可見光。
其優(yōu)點是電子顯微鏡具有更高的分辨率和高達(dá)200萬倍的放大倍率。相比之下，光學(xué)顯微鏡可提供1,000-2,000倍的放大倍率。
數(shù)據(jù)和詳細(xì)圖像被輸入到北海道大學(xué)長谷山教授及其團(tuán)隊開發(fā)的算法中，該算法著手分析數(shù)據(jù)和圖像以推斷估計的橡膠性能。
AI技術(shù)在輪胎設(shè)計中的應(yīng)用
AI技術(shù)可檢測和評估舊輪胎的橡膠特性以及表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并將其與新輪胎的橡膠特性進(jìn)行比較。從這些信息中，可以得出輪胎整個生命周期的模式，并提供統(tǒng)計反饋。
結(jié)果，Tire Leap AI分析可以準(zhǔn)確預(yù)測材料和結(jié)構(gòu)隨時間的變化，并隨著這些物理特性如何表現(xiàn)為性能特征，例如橡膠在受到外力作用時如何變形。
工程師們正在利用這種先進(jìn)的材料知識來開發(fā)新的輪胎膠料，并在其生命周期內(nèi)預(yù)測其性能，從而制造出不僅使用壽命更長，而且性能更穩(wěn)定的輪胎。
“人工智能技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類預(yù)測變化的能力，”L?wenhaupt解釋說：“它發(fā)現(xiàn)了化合物和結(jié)構(gòu)中的老化和磨損模式，這將極大地促進(jìn)未來的輪胎技術(shù)和先進(jìn)產(chǎn)品的發(fā)展。”
隨著AI技術(shù)獲得更多數(shù)據(jù)，它會繼續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展。隨著時間的推移，該技術(shù)可以估計的屬性數(shù)量將繼續(xù)增加。
Tire Leap AI分析位于SRI稱為“性能維持技術(shù)”的一系列進(jìn)步中。L?wenhaupt對此進(jìn)行了擴(kuò)展：“性能維持技術(shù)（PST）”使輪胎能夠保持與新輪胎相同的性能更長的時間。它抑制了磨損過程中發(fā)生的性能下降及其隨時間的劣化。隨著汽車變得更智能，這對于輪胎行業(yè)以及消費者都具有巨大的潛力。
這樣的好處之一就是它將對自動駕駛汽車的安全做出貢獻(xiàn)。由于輪胎的性能不會隨時間變化太大，因此自動駕駛汽車必須考慮的變量變少了。該技術(shù)將使我們能夠開發(fā)出性能更好，更安全，使用壽命更長且無需頻繁保養(yǎng)的輪胎。這也具有環(huán)境效益，因為它們不需要經(jīng)常更換。 隨著人們更加重視減少垃圾填埋場和更廣泛的碳循環(huán)，這對制造商而言越來越重要。
智能輪胎對現(xiàn)實世界的影響
那么，這對于現(xiàn)實世界在道路上的使用實際上意味著什么呢？一部分是更柔軟的輪胎。L?wenhaupt解釋說：“橡膠會隨著軟化劑的滲入而變硬，隨著時間的流逝，這會降低抓地力。” “通過確保橡膠保持柔韌性，我們可以維持牽引性能。另外，提高耐磨性意味著可以保持胎面中的凹槽深度，以實現(xiàn)更持久的滑水性能。
“最終，我們的目標(biāo)是開發(fā)出在更換之前保持零磨損不變的相同性能的輪胎。當(dāng)然，這意味著進(jìn)一步提高耐磨損性和經(jīng)時劣化。但是，由于不可能完全防止由于這些原因和其他原因而導(dǎo)致的性能下降，我們也在努力建立一種技術(shù)，該技術(shù)允許輪胎進(jìn)行自我修復(fù)，甚至可以通過隨著時間的推移實際改善其性能來補(bǔ)償輪胎的性能下降。”
在2019年推出Tire Leap AI Analysis之后，該技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了新的輪胎產(chǎn)品– Enasave Next III。該輪胎于2019年12月在日本推出，被評為AA級，是能源效率和濕制動方面最高的。
4D納米設(shè)計技術(shù)分析輪胎材料特性
Tire Leap AI Analysis不是唯一用于開發(fā)此輪胎性能的先進(jìn)技術(shù)。它已與SRI的Advanced 4D Nano Design Technology（高級4D納米設(shè)計技術(shù)）一起使用，該技術(shù)使用量子化學(xué)計算。通過使用粒子加速器和先進(jìn)的模擬計算機(jī)研究輪胎材料的分子結(jié)構(gòu)，SRI已成功地在納米級模擬和控制了用于輪胎的橡膠化合物的分子結(jié)構(gòu)。
例如，它分析了輪胎中多余的熱量如何產(chǎn)生以及在何處產(chǎn)生，通常會導(dǎo)致能量損失并增加滾動阻力，進(jìn)而影響燃油消耗。與傳統(tǒng)輪胎模型相比，先進(jìn)的4D納米設(shè)計技術(shù)幫助在分子水平上將其最小化，從而節(jié)省多達(dá)5％的燃料。
來源：賢集網(wǎng)
