Οι τροχοί από ανθρακονήματα θα μπορούσαν να είναι η επόμενη ώθηση για τη σειρά EV

Η Carbon Revolution της Αυστραλίας μπορεί να μην είναι ο πιο γνωστός κατασκευαστής τροχών στον κόσμο, αλλά είναι από τους πιο ενδιαφέροντες. Οι περισσότερες από τις μάρκες που είναι γνωστές και πωλούν σε μεγάλο όγκο όπως η BBS, η Rial και η OZ κατασκευάζουν τους τροχούς τους από κράματα μετάλλων, κυρίως από αλουμίνιο. Το Carbon Revolution χρησιμοποιεί σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα. Μέχρι σήμερα, έχουν προμηθεύσει ως επί το πλείστον τους εξαιρετικά ελαφρούς τροχούς τους για μηχανές υψηλών επιδόσεων όπως τα Ford GT, Shelby GT350 και Ferrari 488 Pista. Τώρα προσπαθούν να επεκταθούν σε περισσότερα κύρια οχήματα, ειδικά σε αυτά που τροφοδοτούνται από μπαταρίες.

Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα δεν είναι μια ιδιαίτερα νέα ιδέα. Έχουν χρησιμοποιηθεί στην αεροδιαστημική για πολλά χρόνια πριν η McLaren φέρει αυτό το ελαφρύ και υψηλής αντοχής υλικό στη Formula 1981 το 1990 και στους δρόμους τη δεκαετία του 1 στη θρυλική F2013. Το 3, η BMW έκανε την πρώτη χρήση μιας σύνθετης δομής άνθρακα σε ένα μοντέλο σχετικά μεγάλου όγκου για πρώτη φορά με το iXNUMX.

Ωστόσο, η προσέγγιση που προτείνει η Carbon Revolution με έμφαση στους τροχούς μπορεί να αποδειχθεί και πιο οικονομική και να προσφέρει μεγαλύτερο πλεονέκτημα απόδοσης από αυτό που έκανε η BMW. Δεδομένου του κόστους και της μάζας των μπαταριών, η μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης είναι κρίσιμη για τα ηλεκτρικά οχήματα ώστε να έχουν τη μεγαλύτερη εμβέλεια από τη μικρότερη ποσότητα μπαταρίας.

Η μείωση της μάζας οποιουδήποτε είδους είναι ένας απλός δρόμος για τη βελτίωση της απόδοσης με απλή μείωση του φόρτου εργασίας στο σύστημα πρόωσης και την αποθήκευση ενέργειας (γνωστός και ως μπαταρία). Αλλά δεν έχουν όλες οι μειώσεις μάζας τον ίδιο αντίκτυπο. Γνωρίζουμε για την αδράνεια από τον δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα. Σε μια πολύ απλοποιημένη μορφή καταλήγει στο ότι ένα αντικείμενο σε ηρεμία θα παραμείνει σε ηρεμία ή ένα αντικείμενο σε κίνηση θα συνεχίσει να κινείται εκτός εάν ασκηθεί μια μη ισορροπημένη δύναμη.

Αλλά η αδράνεια έχει κατευθυντικά διανύσματα που σχετίζονται με αυτήν. Η επιτάχυνση ενός οχήματος απαιτεί δύναμη προς την κατεύθυνση που θέλετε να κινηθείτε. Στην περίπτωση ενός τροχού, υπάρχουν στην πραγματικότητα πολλές σημαντικές κατευθύνσεις, οριζόντια, κάθετη και περιστροφή.

Η κατακόρυφη αδράνεια πρέπει να ξεπεραστεί για να ακολουθήσετε τα περιγράμματα του δρόμου όπως προσκρούσεις ή λακκούβες. Καθώς οι τροχοί μεγαλώνουν, κάτι που φαίνεται να κάνουν αναπόφευκτα για αισθητικούς λόγους, γίνονται πολύ βαριές και η ποιότητα κύλισης υποβαθμίζεται γρήγορα επειδή ο τροχός δεν μπορεί να επιταχύνει προς τα πάνω ή προς τα κάτω αρκετά γρήγορα για να ακολουθήσει το δρόμο, μεταδίδοντας έτσι αυτές τις δυνάμεις στην καμπίνα.

Η οριζόντια αδράνεια πρέπει να ξεπεραστεί για την επιτάχυνση, το φρενάρισμα ή την οδήγηση του οχήματος. Ωστόσο, αυτό επιτυγχάνεται με την πραγματική περιστροφή των τροχών από τον κινητήρα ή τους κινητήρες, οπότε πρέπει να ξεπεραστεί η περιστροφική αδράνεια. Και πάλι, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του τροχού, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιστροφική αδράνεια και αυτό αποδεικνύεται ότι είναι μεγαλύτερος παράγοντας στην απόδοση των ηλεκτρικών οχημάτων από την καθαρή μάζα του τροχού. Εάν δύο τροχοί διαφορετικών μεγεθών έχουν την ίδια μάζα, αυτός με το βάρος που βρίσκεται πιο μακριά από το κέντρο θα χρειαστεί περισσότερη ενέργεια για να οδηγήσει.

Εκεί οι ζάντες από ανθρακονήματα μπορούν να είναι ένα τεράστιο όφελος για τα EV χάρη στη μείωση της μάζας κατά 40 έως 50% σε σύγκριση με ζάντες αλουμινίου παρόμοιου μεγέθους. Σύμφωνα με τον CEO της Carbon Revolution, Jake Dingle, οι τροχοί άνθρακα σε ένα τυπικό SUV μπορούν να εξοικονομήσουν έως και 130 λίβρες μάζας που κινείται κάθετα και περιστρέφεται. Δεδομένου του όγκου των μπαταριών που μπορεί να ζυγίζουν έως και 1,600 λίβρες στο Ford F-150 Lightning ή περισσότερα από 2,900 λίβρες στο GMC Hummer, αυτή είναι μια αξιοσημείωτη μείωση που θα βελτιώσει την αυτονομία οδήγησης.

Αλλά υπάρχουν περισσότερα πλεονεκτήματα από τους σύνθετους τροχούς άνθρακα. Σε σύγκριση με το αλουμίνιο ή τον χάλυβα, οι διασυνδεδεμένες ίνες στη σύνθετη δομή μειώνουν τις κρούσεις του δρόμου που μεταδίδονται πιο άμεσα μέσω του μετάλλου. Το αποτέλεσμα είναι έως και 5 dB λιγότερος θόρυβος από το δρόμο που εισέρχεται στην καμπίνα. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρικά οχήματα δεν διαθέτουν κινητήρα για να κρύψουν άλλους ήχους περιβάλλοντος, η μείωση αυτών των ήχων στην πηγή συμβάλλει στη διατήρηση της ησυχίας των πραγμάτων χωρίς την προσθήκη περισσότερων ματιών που καταστρέφουν τον ήχο.

Οι σύνθετοι τροχοί άνθρακα προσφέρουν επίσης μεγαλύτερη ευελιξία στη διαμόρφωση που δεν είναι δυνατή με χυτό ή σφυρήλατο αλουμίνιο. Αυτό μπορεί να επιτρέψει περισσότερους τροχούς με αεροδυναμικό σχήμα που μειώνουν την αντίσταση και φυσικά βελτιώνουν την απόδοση.

Σε ένα ηλεκτρικό όχημα, η χρήση μεγαλύτερης διαμέτρου αλλά στενότερου τροχού μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της αεροδυναμικής οπισθέλκουσας, διατηρώντας παράλληλα ένα εύλογο σημείο επαφής για το ελαστικό στο δρόμο. Αυτό έκανε η BMW με το i3. Εάν αυτοί οι μεγαλύτεροι, στενότεροι τροχοί ήταν κατασκευασμένοι από σύνθετο ανθρακονήματα αντί για αλουμίνιο, θα είχαν ακόμη πιο θετική επίδραση στην αυτονομία.

Οι τροχοί του Carbon Revolution κατασκευάζονται μέσω μιας διαδικασίας χύτευσης με μεταφορά ρητίνης που δεν απαιτεί χειροκίνητη τοποθέτηση των ινών όπως θα γινόταν για κάτι σαν τη δομή ενός σπορ αυτοκινήτου υψηλών επιδόσεων. Οι ξηρές ίνες είναι σημαντικά φθηνότερες από τις προεμποτισμένες με ρητίνη ίνες που χρησιμοποιούνται σε άλλες διαδικασίες και δεν απαιτούν σκλήρυνση σε αυτόκλειστο. Η εταιρεία πραγματοποιεί ταυτόχρονη μηχανική των προϊόντων και των διαδικασιών της για να αυξήσει την παραγωγική ικανότητα και να αυτοματοποιήσει πολλά από τα βήματα.

Ενώ οι τροχοί από ανθρακονήματα εξακολουθούν να φέρουν σημαντικό premium τιμής σήμερα, αυτό συρρικνώνεται καθώς οι όγκοι αυξάνονται. Φέτος, η εταιρεία προβλέπει παραγωγή περίπου 50,000 τροχών και σε 1 εκατομμύριο μονάδες αναμένει ισοτιμία αξίας με ζάντες αλουμινίου. Το πρώτο πρόγραμμα SUV της Carbon Revolution ξεκινά προς τα τέλη του 2022 και η Dingle αναμένει περίπου 15 προγράμματα οχημάτων τα επόμενα έξι χρόνια με σημαντική επέκταση της παραγωγής μέχρι τα μέσα της δεκαετίας.