Etap koncepcji i testów w produkcji opon

Każde nowe rozwiązanie wiązało się z koniecznością testowania wielu prototypów, zanim produkt finalny mógł trafić do klientów. Po etapie projektowym opierającym się na wiedzy posiadanej przez konstruktorów, desce kreślarskiej i suwaku logarytmicznym, następował etap testów. W tym etapie przeprowadzane były rozliczne eksperyment, następnie wykonane były prototypy, które były poddawane różnorakim testom. Uzyskane w ten sposób wyniki podawane były analizie. Jeśli uzyskane wyniki nie były zadowalające konieczna był powrót to etapu projektowania, wprowadzenie poprawek i wykonanie kolejnych testów. I tak aż do momentu uzyskania przewidzianych rezultatów. Proces trwał więc bardzo długo, był bardzo kosztowny i pracochłonny, a rezultaty ciężkie do przewidzenia. Uzyskanie zamierzonego wyniku za pierwszym razem było wręcz niemożliwe.

Opona musi charakteryzować się wytrzymałością.

Projektowanie opon – metoda elementów skończonych i systemów CAD

Przełomem w dziedzinie projektowania było wprowadzenie komputerów do procesu projektowego i opracowanie metody elementów skończonych. Metoda elementów skończonych jest zaawansowaną metodą rozwiązywania układów równań, opierającą się na podziale badanej struktury na skończone elementy, dla których rozwiązanie jest przybliżane przez konkretne funkcje. Następnie elementy te są poddawane działaniu praw mechaniki. Dzięki temu możliwe jest określenie wytrzymałości, odkształceń, naprężeń, rozkładu ciepła w różny warunkach, w tym tych najbardziej ekstremalnych. Bardziej prawdopodobne staje się wyprodukowanie już w pierwszym wejściu prototypowym najbardziej wydajnego modelu.

Metoda elementów skończonych została po raz pierwszy wykorzystana przez przemysł oponiarski w latach 80-tych XX wieku. Ze względu na to, że opona to setki tysięcy równań do rozwiązania przy mocy obliczeniowej jakimi dysponowały ówczesne komputery, nawet najprostrze obliczenia trwały po kilkadziesiąt godzin.

Istotnym krokiem był też przypadający na lata 90. XX wieku rozwój systemów CAD, czyli projektowania wspieranego komputerowo. Konstruktorzy mogli zastąpić deskę kreślarską i rapidograf, komputerem i myszką, wykonują swoją pracę szybciej, dokładniej i mając dodatkowo większe możliwości analizy danych. Otrzymali więc możliwość oceny skutków wyborów dotyczących konstrukcji wewnętrznej, kształtu, rzeźby bieżnika, czy materiałów przed wykonaniem prototypu.

Produkcja opon - prototyp

Nierozerwalnym etapem procesu koncepcyjnego jest wykonanie prototypów. Zwykle przygotowywane jest kilka prototypów, z których następnie wybierany jest ten, który najlepiej odpowiada założeniom, lub następuje ponowne opracowanie modelu. Obecnie z wykorzystaniem systemów komputerowych prawdopodobieństwo tego, że prototyp spełni założenia specyfikacji jest znacznie większe. Obecnie cały proces trwa też znacznie krócej. Prototyp poddawany jest ekstremalnym testom i próbom laboratoryjnym. Ma tam miejsce weryfikacja, czy prototyp posiada takie właściwości jakie wynikają z obliczeń komputerowych. Wykonywane mogą być różne testy w zależności od założeń, w tym testy niszczące, czy na autach badawczych z piątym kołem. Jednak prawdziwym sprawdzianem są testy samochodowe.

Najważniejsze dla opon są testy drogowe.

Produkcja opon - testy samochodowe

Po etapie badań laboratoryjnych przychodzi kolej na próby na torach testowych i w ruchu ulicznym. Jest to etap niezastąpiony, gdyż zawiera w sobie dwa bardzo ważne czynniki: rzeczywiste warunki drogowe i ocenę przez człowieka. Poznawana jest tutaj interakcja na płaszczyźnie droga/opona/samochód/człowiek. Opony są badane w zasadzie pod każdym kątem, w różnych warunkach, w zależności od przeznaczenia. Jeśli zachodzi taka potrzeba nawet w tych najbardziej ekstremalnych, jak ma to na przykład często miejsce w przypadku opon zimowych, które bywają badane na dalekiej północy. Odpowiednio przeszkoleni kierowcy testowi pokonują próby, wykonując obserwacji i często dokonując zapisu danych na urządzeniach badawczych.

Produkcja opon - wykonalność przemysłowa

Konstruktorzy muszą mieć jednak na uwadze jeszcze jedną bardzo ważną rzecz, a mianowicie wybrane rozwiązanie musi być wykonalne w warunkach przemysłowych. To, że możliwe jest wykonanie jednostkowych prototypów nie wystarczy, ostateczne rozwiązanie musi pozwalać na w pełni wydajną produkcję seryjną. W historii przemysłu oponiarskiego powstawały takie rozwiązania, które pomimo tego, że były wyśmienite pod względem oferowanych osiągów, nie wchodziły do produkcji, lecz trafiały do szuflady i czekały na na przykład na dopracowanie procesów wytwórczych. Ale o tym w następnym tekście.